Vergisting Natuurmaaisel in Limburg Lies Bamelis, Karolien Borghgraef, Filip Raymaekers (DLV)
Dec 2014
MANAGEMENT SUMMARY Uitgewerkt in opdracht van
Met de steun van
Management Summary - Project “Vergisting Natuurmaaisel in Limburg”
Inhoud 1 2 3
4
5 6
7 8 9
Inleiding - situering van het project ............................................................................................... 3 Inventarisatie Grasmaaisels ............................................................................................................ 3 Technologische evaluatie ................................................................................................................ 4 3.1 Aanleveren van het grasmaaisel ............................................................................................. 4 3.2 Vergistingsproces .................................................................................................................... 5 Biogaspotentieeltesten ................................................................................................................... 5 4.1 Karakterisatie maaisel stalen................................................................................................... 5 4.2 Biogasproductie ....................................................................................................................... 6 Uitgevoerde piloottesten ................................................................................................................ 7 Financiële evaluatie ......................................................................................................................... 8 6.1 Type 1 percelen ....................................................................................................................... 8 6.2 Type 2 percelen ....................................................................................................................... 8 6.3 Eigen aankoop grashakselaar door vergistingsinstallatie ....................................................... 9 Alternatieve verwerkingsmethodes voor grasvalorisatie : IFBB ..................................................... 9 Wettelijk kader ................................................................................................................................ 9 Conclusies & vooruitblik ................................................................................................................ 10
2
Management Summary - Project “Vergisting Natuurmaaisel in Limburg”
1 Inleiding - situering van het project Dit project had tot doel de opportuniteiten die er gecreëerd waren door het EFRO-project Graskracht te vertalen naar een reële uitgewerkte toepassing van (natuur)grasvergisting op een grootschalige biogas-installatie. Biogas Bree werd bereid gevonden om mee te werken in dit project, waarna ook de verschillende natuurbeheerders (ANB, Natuurpunt en Limburgs Landschap) in die regio mee instapten in het project.
2 Inventarisatie Grasmaaisels Een eerste stap in het uitwerken van de reële case was het in kaart brengen van al de percelen die gelegen zijn in de korte omtrek rond de vergistingsinstallatie van Biogas Bree. Bij de inventarisatie werd er naast het verzamelen van data-materiaal (groottes van percelen, aantal maaibeurten, etc.) ook een indeling gemaakt tussen 3 verschillende types percelen :
Type 1 = Percelen waar de zwaardere maai-machines niet op kunnen. Voor dit type percelen blijven de natuurbeheerders verantwoordelijk voor het maaien en zullen de maaisels aangeleverd worden op de site van Biogas Bree Type 2 = Percelen die toegankelijk zijn voor zwaarder materieel. De coördinatie van het maaien van deze percelen met de “standaard” kneuzer machines ligt in dat geval bij Biogas Bree, maar is uiteraard in samenspraak met de betrokken natuurbeheerder Type 3 = percelen die niet geschikt zijn voor het onderwerp van deze studie (wegens te kwetsbaar, andere valorisatie/benutting, etc.
Deze inventarisatie bracht voor de verschillende natuurbeheerders de volgende cijfers naar boven : Natuurpunt
Type 1
Ton VM
Mei 0
Juni 48.5
Juli 2.9
Aug 127.5
Sept 100.3
Okt 106.2
Nov 4.4
Totaal 390 ton VM / jaar
Ton VM Ton VM
Mei 0 8
Juni 0 2
Juli 164 47
Aug 153 147
Sept 22 142
Okt 0 46
Nov 0 0
Totaal 350 ton VM / jaar 385 ton VM / jaar
Mei 5
Juni 0
Juli 4
Aug 3.5
Sept 25
Okt 0
Nov 0
Totaal 37 ton VM / jaar
ANB
TYPE 1 Type 2
Limburgs Landschap
Type 2
Ton VM
Door deze cijfers samen te brengen kon het totale potentieel van de regio rond de biogas installatie van Biogas Bree in kaart gebracht worden. Uiteraard heeft men in dit kader met seizoenale variaties
3
Management Summary - Project “Vergisting Natuurmaaisel in Limburg” te maken naar mogelijkheid in aanbreng van de biomassa. Deze is in onderstaande tabel en figuur weergegeven. Tabel 1: Overzicht totale hoeveelheden mogelijke grasstromen
Mei Juni Juli Augustus September Oktober November TOTAAL
Type 1 Ton VM 0 50 167 283 122 110 4.5 737
Type 2 Ton VM 12.5 2 51 150 167 46 0 428
Totaal Ton VM 12.5 52 218 433 289 156 4.5 1165
500 450 400 350 300 250
Type 1
200
Type 2
150
Totaal
100 50 0
Figuur 1: Gegenereerde grasstromen doorheen het jaar door de verschillende natuurbeheerders
De totale hoeveelheid biomassa die beschikbaar kan zijn voor vergisting bij Biogas Bree is ongeveer 1165 ton vers materiaal per jaar.
3 Technologische evaluatie Naargelang er gewerkt wordt met een Type 1 of een Type 2 perceel zal er een verschillende technologie-treint opgezet wroden.
3.1 Aanleveren van het grasmaaisel Type 1 percelen : het maaien zelf blijft in beheer van de natuurbeheerder, hier is er dus geen verschil t.o.v. de huidige technologie trein. Wel is het belangrijk met oog op mogelijke vergisting dat er getracht wordt om het meegenomen zand (of aarde) gehalte te minimaliseren. Het maaisel dat door de natuurbeheerders op de site van de vergister afgezet wordt zal daar verhakseld worden vooraleer het gevoed wordt naar de vergister. Inkuiling wordt voor dit type percelen niet meegenomen (aanname van een continute – en goed gecoördineerde – aanvoer van kleine hoeveelheden naar de vergister). Type 2 percelen : voor de type 2 percelen zijn er verschillende aspecten van cruciaal belang : 1 – het selecteren van de percelen in kwestie 2 – het type maaier dat gebruikt wordt (meest optimale lijkt de schijvenmaaier 3 - selectief maaien (vermijden van zand en grondopname) Bij Type 2 percelen is ook een verhakselingsstap vereist – deze zal veelal op het gemaaide perceel gebeuren. Gezien grotere volumes in korte tijd zal voor dit type percelen wel een inkuiling van de maaisels voorzien worden.
4
Management Summary - Project “Vergisting Natuurmaaisel in Limburg”
3.2 Vergistingsproces Naast het verhakselen en inkuilen lijkt een bijkomende voorbehandeling (bv. extruder) niet aangewezen gezien de kosten voor deze handelingen te hoog oplopen. Wat betreft de impact van het gebruik van grasmaaisel als biomassa op het vergistingsproces zelf dient er rekening gehouden te worden met 2 aspecten : 1. De verandering in droge stof gehalte (en asgehalte) van de voedingsmix 2. De verminderde biogas opbrengt Deze beide aspecten hebben een weerlag op het financiële rendement van de vergister, en zullen dus verrekend moeten worden in de overeen te komen gate fee.
4 Biogaspotentieeltesten Doorheen het project werden er op 10 verschillende stalen biogaspotentieel testen uitgevoerd. Gezien het belang van de impact op het vergister-proces wordt in de tabellen hieronder de resultaten wat betreft het droge stof gehalte van de verschillende stalen en het eigenlijk biogaspotentieel weer gegeven.
4.1 Karakterisatie maaisel stalen In de tabel hieronder worden de resultaten weergegeven. Staal type
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
Landbouwgras (uitgekuild) Pitrus Gemengd gehakseld gras * Veldbeemdgras * Witbol * Riet (natuurgras) * Jacobskruiskruid * Zegge * Vers gemaaid gras(Brongebied Helderbeek) * Uitgekuild gras (Brongebied Helderbeek + smeetshof) Gemiddeld (excl. Staal 1) Min - Max
Moment staalname
pH
Droge stof gehalte
Asgehalte
%DS
Organisch droge stof gehalte % ODS
C/N
% as
Nov ’13
4.66
17,8 %
15,8 %
2,0 %
24,3
Nov ’13 Mei ’14
6.35 6.45
31,5 % 26,0 %
29,5 % 22,7 %
2,0 % 3,3 %
24,9 25,16
Mei ’14 Mei ’14 Juni ’14 Juli ‘14 Sept ’14 Sept’14
6.17 6.33 6.22 5.58 6.02 5.98
30,1 % 26,7 % 22,0 % 27,8 % 41,1 % 55,3 %
28,5 % 24,6 % 20,4 % 26,0 % 38,9 % 52,9 %
1,6 % 2,1 % 1,6 % 1,8 % 2,2 % 2,4 %
27,6 22,4 21,0 17,7 23,6 29.67
Nov ’14
4.78
29,5 %
26,1 %
3,4 %
22.13
32,2 %
29,9 %
2,3 %
22 % - 55,3 %
20,4 – 52,9 %
1,6 – 3,4 %
* Stalen handmatig genomen en onmiddellijk in plastic zak gestoken voor verzending naar InnoLab.
5
Management Summary - Project “Vergisting Natuurmaaisel in Limburg” Conclusie : Energiemaïs, het substraat dat meest waarschijnlijk vervangen zou worden door de grasmaaisels, wordt over het algemeen gekenmerkt door een drogestof gehalte van ongeveer 30 à 33%, en een asgehalte van slechts 5 % (op DS). Dit komt overeen met en organisch droge stofgehalte (ODS) van 28.5 %, of een asgehalte van slechts 1.5 %. Uit de bovenstaande tabel blijkt dus dat het asgehalte van de maaisels aanzienlijk hoger ligt dan deze van maïs (stijging met 50%). Ook voor de maaisels met een lager drogestof gehalte (bv. staal 3, 5 en 6 ) werden toch gekenmerkt door een asgehalte dat minstens even hoog was als dit van maïs. Wat betreft het droge stof gehalte (DS) liggen de waarden voor staal 2 t.e.m. 7 en staal 10 binnen de range van energiemaïs, er wordt zelfs geregeld een lager DS-gehalte opgemeten. Voor de verse stalen die begin september genomen waren is er echter een duidelijke verhoging van het drogestofgehalte vastgesteld. Staal 8 en 9 hebben een significante hoger DS-gehalte, dit kan te wijten zijn aan het feit dat deze in de nazomer geoogst zijn. Het uitgekuilde gras (staal 10) heeft dan weer een aanvaardbaar DSgehalte.
4.2 Biogasproductie In de tabel hieronder worden de resultaten weergegeven. Staal type
DS gehalte
ODS gehalte
Resultaat Biogasproductie Nm3 biogas / ton VM
Nm3 biogas / ton ODS 60 d HRT 541
%DS
% op DS
Landbouwgras (uitgekuild)
17,8 %
88,5 %
60 d HRT 85
Pitrus
31,5 %
93,7 %
170
Gemengd gehakseld gras
26,0 %
87,3 %
130
Veldbeemdgras
30,1 %
94,6 %
164
Witbol
26,7 %
92,1 %
142
Riet (natuurgras)
22,0 %
92,8 %
145
Jacobskruiskruid
27,8 %
93,4 %
183
Zegge
41,1 %
94,8 %
278
Vers gemaaid gras (Bron. Helderb.)
55,3 %
95,6 %
270
Full 85 (57d) 178 (66d) 130 (58d) 164 (60d) 146 (62d) 146 (63 d) 185 (69 d) 282 (73 d) 283 (78 d)
Biogas samenstelling Waterstof sulfide (H2S)
Full
% methaan (CH4) %
541
54.3
91
576
604
57.4
36
573
573
60.2
24
575
575
61.2
114
579
596
61.0
131
710
716
55.4
108
703
712
61.9
81
713
723
61.8
127
510
535
62.8
118
Ppm
6
Management Summary - Project “Vergisting Natuurmaaisel in Limburg” Uitgekuild gras (Brongeb. Held.+ smeetshof) Gemiddelden
29,5 %
88,6 %
130 1 (34 d)
n.a.
498 (34 d)
n.a.
n.a.
n.a.
32.2 %
92.5 %
179
189
547
629
60.2
92
Conclusies: Voor de verdere studie zal er met een richtwaarde gerekend worden van ongeveer 100 Nm3/ton. Om de impact van de effectieve biogasproductie aan te geven zal er bij de berekeningen van de mogelijke win win situaties (zie hoofdstuk 6) ook aangegeven worden wat de impact is van lagere en/of hogere biogas opbrengsten.
5 Uitgevoerde piloottesten Doorheen het project werden er 3 verschillende piloottesten uitgevoerd. Het cijfermateriaal dat uit deze testen bekomen werd is meegenomen in de financiële evaluatie (zie hoofdstuk 6). De volgende piloottesten werden uitgevoerd : -
1
Mei 2014 : Maaien door natuurbeheerder, verhakselen en voeden door Biogas Bree (Type 1 perceel) Juli 2014 : voeden riet aangeleverd door natuurbeheerder (Type 1 perceel) September – November 2014 : maaien en inkuilen (september), voeden (november) door Bigoas Bree (Type 2 percelen)
Test nog niet volledige afgelopen bij de project rapportering
7
Management Summary - Project “Vergisting Natuurmaaisel in Limburg”
6 Financiële evaluatie Binnen het project werd er een excel tool opgemaakt om de financiële evaluatie door te voeren die gepaard gaat met mogelijke grasvergisting. Om tot een langdurige en duurzame samenwerking te komen is het immers uiterst belangrijk dat beide partijen (grasleverancier + grasvergister) een financieel voordeel doen door het opzetten van deze nieuwe vormen van samenwerking.
6.1 Type 1 percelen In de tabel hieronder zijn de belangrijkste cijfers voor de financiële evaluatie weergegeven : Vergister DS % gras Biogasopbrengst Gras KOSTEN Kost bijkomend transport Kost hakselen (op site van vergister) Verlies biogas 2 Procestechnische kosten (asgehalte) Totaal kosten INKOMSTEN Wegvallen huidige afzetkost Wegvallen aankoop maïs Totaal inkomsten Marge (inkomsten – kosten) zonder gate fee
Natuurbeheerder
% Nm3/ton
80
100
120
30% 140
€/ton €/ton
n.v.t. 6,5
n.v.t. 6,5
n.v.t. 6,5
n.v.t. 6,5
5 n.v.t.
€/ton €/ton
38,6 9
30,0 9
21,5 9
12,9 9
n.v.t. n.v.t.
€/ton
54,1
45,5
37
28,4
5
€/ton €/ton €/ton €/ton
n.v.t. 35 35 -19,1
n.v.t. 35 35 -10,5
n.v.t. 35 35 -2
n.v.t 35 35 +6,6
35 n.v.t. 35 +30
20 9,5
16 14
11,7 18,3
10
14
18,3
Voorstel gate fee* €/ton 24,5 Marge vergister (inkomsten – €/ton 5,4 kosten) Met gate fee Marge natuurbeheerder €/ton 5,5 (inkomsten – kosten) Met gate fee * Natuurbeheerder betaalt aan Biogas Bree
Uit de tabel hierboven blijkt dat er voor gras met een droge stof gehalte van 30 %DS en zelfs een beperkte biogasopbrengst van 80 Nm3/ton een win-win situatie gevonden kan worden van 5€/ton gras vergist. Hierbij is het wel nogmaals belangrijk aan te geven dat hier geen kost voor inkuiling meegenomen is – het continue en geleidelijk aanleveren van de natuurmaaisels is in dit scenario een must. Daarbij is er ook geen bijkomende kost naar manuren (arbeid) gerekend – noch voor Biogas Bree, noch voor de natuurbeheerders.
6.2 Type 2 percelen In de tabel hieronder zijn de belangrijkste cijfers voor de financiële evaluatie weergegeven : 2
Verschil tussen de biogasproductie van maïs en de biogasproductie van gras.
8
Management Summary - Project “Vergisting Natuurmaaisel in Limburg” Vergister DS % gras Biogasopbrengst Gras KOSTEN Kost maaien Kost harken Kost hakselen (op perceel) Kost inkuilen Verlies biogas Procestechnische kosten (asgehalte) Totaal kosten INKOMSTEN Wegvallen huidige maaikost Wegvallen huidige afzetkost Wegvallen aankoop maïs Totaal inkomsten Marge (inkomsten – kosten) zonder gate fee
Natuurbeheerder
% Nm3/ton
80
100
120
30% 140
€/ton €/ton €/ton €/ton €/ton €/ton
11 7,2 7,8 5 38,6 9
11 7,2 7,8 5 30,0 9
11 7,2 7,8 5 21,5 9
11 7,2 7,8 5 12,9 9
€/ton
78,9
70
61,5
52,9
€/ton €/ton €/ton €/ton €/ton
n.v.t. n.v.t. 35 35 -43,9
n.v.t. n.v.t. 35 35 -35
n.v.t. n.v.t. 35 35 -26,5
n.v.t. n.v.t. 35 35 -17,9
43 8
39 12,5
34.5 16,6
8
12
16,5
Voorstel gate fee* €/ton 47,5 Marge vergister (inkomsten – €/ton 3,55 kosten) Met gate fee Marge natuurbeheerder €/ton 3,5 (inkomsten – kosten) Met gate fee * Natuurbeheerder betaalt aan Biogas Bree
n.v.t. n.v.t. n.v.t. n.v.t. n.v.t. n.v.t.
16 35 n.v.t. 51 +51
Voor dit type van percelen is er bij de lagere biogasproductiepotentiëlen ook nog steeds een win win te bekomen van maar ongeveer 3.5 €/ton. Bij dit type percelen is er wel een inkuilingsstap in rekening gebracht.
6.3 Eigen aankoop grashakselaar door vergistingsinstallatie Deze investering (2e hands) werd geëvalueerd. De terugverdientijd zou rond 7 jaar liggen.
7 Alternatieve verwerkingsmethodes voor grasvalorisatie : IFBB Als mogelijk alternatief werd de IFBB technologie geëvalueerd. De resultaten waren echter zeer negatief (minstens 150 000 € verlies per jaar). Voor meer details – zie eindrapport.
8 Wettelijk kader Het wettelijke kader blijft een heikel punt als het gaat om natuurmaaisel. Het heeft immers impact op verschillende aspecten : 1. Statuut van het maaisel : afhankelijk van het statuut kan het maaisel ingedeeld worden in de landbouwgerelateerde stromen die opgenomen worden in de voedingsmix van de vergister. Indien landbouwgerelateerd zal het maaisel gebruikt kunnen worden als vervanger van bv.
9
Management Summary - Project “Vergisting Natuurmaaisel in Limburg” maïs. Is het niet landbouwgerelateerd zal het maaisel in competitie moeten gaan met de meer hoogwaardige afvalstromen. Dan is het weinig waarschijnlijk dat er gras vergist zal worden 2. Huidige afzet trajecten van natuurmaaisel.: bij de inventarisatie is gebleken dat er momenteel aanzienlijk wat maaisel tegen nulkost afgezet worden. Er kunnen vragen gesteld worden of dit allemaal via het legale traject verloopt. Er zijn immers bij het afzetten via een legaal traject aanzienlijk wat randvoorwaarden die ingevuld moeten worden, waardoor nulkost moeilijk wordt. Hoe dan ook : de percelen waar momenteel aan nulkost afgezet wordt zullen ook in de toekomst geen maaisel aanleveren aan Biogas Bree, gezien deze een gate fee zal vragen voor de verwerking van het maaisel 3. Mogelijk verstrenging van de verwerkingseisen voor groenafval en maaisels door OVAM.
9 Conclusies & vooruitblik 1. Er zijn mogelijkheden voor het vergisten van natuurgras in de installatie rond Biogas Bree. 2. Binnen het project zijn er verschillende pilootprojecten uitgevoerd – waarvan 2 van de 3 voor al de betrokken partijen een positieve ervaring was naar samenwerking. Enig minpunt is de impact op de nageschakelde technieken bij de biogas-installatie : door verstropping met lange grasvezels zijn verschillende technieken (decanter en cutter) vastgelopen. 3. De biogastesten die doorheen het project uitgevoerd zijn weerspiegelen een hoog biogaspotentieel. De aanwezigheid van onkruiden die hoogwaardige valorisatie van het natuurgras (bv. naar veevoeder) onmogelijk maken (bv. pitrus, jacobskruiskruid, etc.) lijken zelfs een positief effect te hebben op het biogas productiepotentieel. 4. Labotesten op 10 verschillende gras-stalen gaven aan dat de biomassa goed vergistbaar is, verzuring van de vergister door deze biomassa is weinig waarschijnlijk. 5. Om financieel interessant te zijn voor de verschillende betrokken partijen zou er een oppervlakte van ongeveer 50 à 100 ha natuurgras bij elkaar gebracht moeten worden. 6. De Type 1 percelen (= deze niet toegankelijk met zwaarder materieel) zijn momenteel de moeilijkste percelen om natuurgras uit aan te leveren – dit is doordat het meestal om (zeer) kleine percelen gaat, en deze sterk versnipperd zijn doorheen de regio. Zowel Natuurpunt als ANB willen verder nadenken over de mogelijkheid van een gezamenlijke overslagplaats van waaruit de grasmaaisels aangeleverd zouden kunnen worden aan Biogas Bree. 7. Om het gras van de Type 1 percelen uiteindelijk vergist te kunnen krijgen zijn er verschillende nieuwe diensten nodig : a. 1 gezamenlijke Coördinator voor de verschillende natuurbeheerders : deze persoon moet een overzicht houden van de verschillende percelen, wanneer deze gemaaid zullen worden, zorgen voor gelijkmatige aanlevering naar Biogas Bree, etc. b. 1 lokale overslag (betonvloer) : doorheen regio rond Biogas Bree zouden er verschillende zeer lokale overslagplaatsen moeten gelokaliseerd worden waar het gras van de Type 1 percelen op afgezet kan worden door de natuurbeheerders. Het is belangrijk dat de afstand tussen de percelen en de overslag niet groot is ( max. 5 à 10 km). Van hieruit zal de coördinator de continue en verse (max 24hr) aanvoer van het gras naar de vergister verzorgen.
10
Management Summary - Project “Vergisting Natuurmaaisel in Limburg” i. Nota: idealiter is er op de site ook een weeginstallatie beschikbaar. Op die manier kunnen de kosten voor de verwerking bij Biogas Bree (= gate fee) in directe en duidelijke lijn doorgelegd worden naar de natuurbeheerders. Natuurpunt en ANB zullen deze mogelijkheid in de toekomst verder doorrekenen en uitwerken. 8. Voor de Type 2 percelen moet de robuustheid van het terrein zeker goed op voorhand ingeschat worden. Het zwaarder materiaal kan mogelijk sporen in het terrein nalaten. 9. Vaak wordt er momenteel door de natuurbeheerders afgezet aan nulkost. Het blijft een spanningsveld of dit al dan niet een legaal traject is : indien aan al de randvoorwaarden voldaan wordt kan de afzet legaal zijn, doch lijkt dit minder waarschijnlijk dat het legale traject aan nulkost benut kan worden. Hoe dan ook – indien legale afzet aan nulkost mogelijk is zal dit een sterke impact hebben op de economische haalbaarheid van de vergisting van natuurgras, gezien het zo goed als onmogelijk is om met het traject langs de vergistingsinstallatie een economisch voordeel te halen indien er vergeleken moet worden met (illegale) afzet tegen nulkost. 10. Het statuut van het natuurgras is een groot probleem voor de verschillende betrokken partijen. a. Voor de biogasinstallatie heeft het statuut impact op de 60/40 verhouding (landbouw / ander) van zijn toevoerstromen. Daardoor moet het grasmaaisel op dit moment “concurreren” met de vaak hoogwaardige (in biogas) OBA-stromen. b. Voor de natuurbeheerders heeft dit afvalstatuut vooral weerslag op de handelingen die er met het gras mogen gebeuren (transport e.d.) 11. Zowel Biogas Bree als ANB en Natuurpunt hebben engagement vertoond om de samenwerking in 2015 verder te zetten en verder uit te breiden.
11
