Op (de) weg met pure plantenolie?

Op (de) weg met pure plantenolie?

De technische, milieu-hygiënische en kostengerelateerde aspecten van plantenolie als voertuigbrandstof.

Report 2GAVE2GAVE-05.05

2

Colofon Deze publicatie is vervaardigd voor het GAVE-programma. GAVE staat voor Gasvormige en Vloeibare klimaatneutrale Energiedragers. Doel van het programma is de ontwikkeling en introductie van klimaatneutrale brandstoffen in de transportsector in Nederland te versnellen. SenterNovem voert het GAVE-programma uit in opdracht van het Ministerie van Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieubeheer in nauwe samenwerking met het Ministerie van Economische Zaken en het Ministerie van Verkeer en Waterstaat. Meer informatie? internet: www.senternovem.nl/gave email: [email protected] Publicaties bestellen? Mail dan naar [email protected] o.v.v. de titel en het publicatienummer. Hoewel deze publicatie met de grootst mogelijke zorg is samengesteld, kan SenterNovem geen enkele aansprakelijkheid aanvaarden voor eventuele fouten. Bij publicaties van SenterNovem die informeren over subsidieregelingen geldt dat de beoordeling van de subsidieaanvragen uitsluitend plaatsvindt aan de hand van de officiële publicatie van het besluit in de staatscourant. • • •

SenterNovem is ontstaan uit een fusie tussen Senter en Novem. SenterNovem is een agentschap van het Ministerie van Economische Zaken SenterNovem voert beleid uit voor verschillende overheden op het gebied van innovatie, energie & klimaat en milieu & leefomgeving en draagt zo bij aan innovatie en duurzaamheid

SenterNovem Catharijnesingel 59 Postbus 8242 3503 RE Utrecht telefoon: 030- 239 34 93 telefax: 030- 231 64 91 Het project is uitgevoerd door: CE Oude Delft 180 2611 HH Delft telefoon: 015-2150150 telefax: 015-2150151 contactpersonen:

Datum rapportage:

H.Croezen B. Kampman juni 2005

3

Inhoudsopgave Samenvatting ....................................................................................................................................... 6 1

2

3

4

5

6

Achtergrond, doelstelling en werkwijze ................................................................................ 11 1.1 Achtergrond......................................................................................................................... 11 1.2 Doelstelling en afbakening ................................................................................................ 11 1.3 Bronnengebruik................................................................................................................... 12 1.4 Opbouw rapport ................................................................................................................. 12 De keten en aanpak in het kort................................................................................................ 14 2.1 De keten................................................................................................................................ 14 2.1.1 Het gewas koolzaad .................................................................................................. 14 2.1.2 Teelt en oogst van koolzaad..................................................................................... 14 2.1.3 Drogen en logistiek van zaden naar verwerker .................................................... 15 2.1.4 Drogen en logistiek van zaden naar verwerker .................................................... 15 2.1.5 Distributie van verwerker naar afnemer................................................................ 15 2.1.6 Toepassing van koolzaadolie................................................................................... 15 2.2 Werkwijze ............................................................................................................................ 15 2.2.1 Technologie aspecten ................................................................................................ 16 2.2.2 Milieuaspecten ........................................................................................................... 16 2.2.3 Kostenaspecten .......................................................................................................... 16 Teelt en oogst van koolzaad..................................................................................................... 17 3.1 Technologie, teelt en opbrengsten .................................................................................... 17 3.1.1 Teeltwijze.................................................................................................................... 17 3.1.2 Arealen en gewasopbrengst..................................................................................... 18 3.1.3 Opbrengst olie............................................................................................................ 19 3.1.4 Best case en worst case.............................................................................................. 20 3.2 Milieugerelateerde aspecten.............................................................................................. 20 3.2.1 3.2.1. Meststoffen en energiedragers....................................................................... 20 3.2.2 Gewasbeschermingsmiddelen................................................................................. 21 3.2.3 Meststoffen gerelateerde emissies........................................................................... 21 3.2.4 Emissies gerelateerd aan landbouwwerktuigen ................................................... 21 3.3 Kosten ................................................................................................................................... 22 Oogst van koolzaad................................................................................................................... 23 4.1 Technologie.......................................................................................................................... 23 4.2 Energie.................................................................................................................................. 24 4.3 Emissies ................................................................................................................................ 24 4.4 Kosten ................................................................................................................................... 24 Productie: van koolzaad naar olie........................................................................................... 25 5.1 Technologie.......................................................................................................................... 25 5.1.1 Kleinschalige productie ............................................................................................ 25 5.1.2 Grootschalige productie ........................................................................................... 26 5.1.3 Raffinage..................................................................................................................... 26 5.2 Energiegebruik .................................................................................................................... 27 5.3 Emissies ................................................................................................................................ 27 5.4 Kosten ................................................................................................................................... 28 Distributie van verwerker naar afnemer................................................................................ 30 6.1 Technologie.......................................................................................................................... 30 6.1.1 PPO tanken en opslag ............................................................................................... 30 6.1.2 Een standaard voor de brandstof kwaliteit............................................................ 31 6.2 Energiegebruik .................................................................................................................... 33 6.3 Milieu.................................................................................................................................... 33 6.4 Kosten ................................................................................................................................... 33

4

7

Toepassing van koolzaadolie in voertuigen .......................................................................... 34 7.1 Technologie.......................................................................................................................... 34 7.2 Voor- en nadelen van het rijden op PPO ......................................................................... 35 7.3 Energie.................................................................................................................................. 36 7.4 Voertuigemissies ................................................................................................................. 36 7.4.1 Emissies van Euro-4/5 voertuigen: een vooruitblik............................................. 39 7.5 Gezondheidsaspecten van rijden op PPO ....................................................................... 39 7.6 Geur ...................................................................................................................................... 40 7.7 Kosten van het gebruik van PPO ...................................................................................... 40 7.8 Verbeterperspectieven en conclusies................................................................................ 41 8 Zijsporen, alternatieve oliebronnen en alternatieve toepassingen ..................................... 42 8.1 Alternatieve bronnen.......................................................................................................... 42 8.2 Alternatieve toepassingen ................................................................................................. 43 9 Conclusies: aggregatie van informatie, een totaalbeeld van de gehele PPO keten .......... 45 9.1 Toelichting ........................................................................................................................... 45 9.2 Opbrengsten en dergelijke................................................................................................. 45 9.3 Toepassing van PPO in voertuigen .................................................................................. 46 9.4 Energie.................................................................................................................................. 46 9.5 Emissies ................................................................................................................................ 47 9.5.1 Overzicht .................................................................................................................... 47 9.5.2 Vergelijking met diesel precombustion.................................................................. 49 9.5.3 Een indicatieve well-to-wheel analyse ................................................................... 51 9.6 Kosten ................................................................................................................................... 51 9.7 Verbeteropties en toekomstperspectief............................................................................ 52 10 Gevoeligheidsanalyse voor milieukentallen ................................................................... 54 10.1 Vergelijking met resultaten van andere studies......................................................... 54 10.1.1 Vergelijking met andere studies in algemene zin ................................................. 54 10.1.2 Vergelijking voor N2O-emissies.............................................................................. 54 10.2 Globale analyse van alternatieve invullingen PPO keten......................................... 55 10.2.1 Evaluatie van mogelijke alternatieve teeltsystemen............................................. 55 A Netwerk rondom PPO .............................................................................................................. 65 A.1 Nederland........................................................................................................................ 65 A.1.1 Contactpersonen en adressen .................................................................................. 65 A.1.2 Enkele activiteiten ..................................................................................................... 65 A.2 Internationaal.................................................................................................................. 66 A.2.1 Contactpersonen en adressen .................................................................................. 66 A.2.2 Enkele activiteiten ..................................................................................................... 67 B Achtergrond gegevens.............................................................................................................. 68 C Berekeningen milieubelasting per ton PPO........................................................................... 74 C.1 Inleiding........................................................................................................................... 74 D Berekeningen mestgift en emissies door mesttoepassing.................................................... 83 D.1 Teeltwijze en tijdplanning van koolzaad en groenbemester.................................... 83 D.2 Bemesting en grondbewerkingen voor koolzaad ...................................................... 84 D.3 Bemesting en grondbewerkingen voor bladrammenas ............................................ 86 D.4 Berekening van stikstofbalans ...................................................................................... 86 D.4.1 Koolzaadteelt ............................................................................................................. 86 D.5 Bladrammenas ................................................................................................................ 87 D.6 Resulterende balansen ................................................................................................... 88 D.7 N2O-emissies .................................................................................................................. 89 D.8 Inzet van dierlijke mest ................................................................................................. 89 E Aanpassingen naar aanleiding van peerreview.................................................................... 93 F Inzet van koolzaad stro als energiedrager ............................................................................. 95

5

Samenvatting Aanleiding Aanleiding en achtergrond

Er is op regionaal en lokaal niveau in toenemende mate interesse in toepassing van pure plantaardige olie (PPO) als voertuig brandstof, getuige de initiatieven van verschillende gemeenten, provincies en particulieren. PPO is een mogelijke vervanger van diesel en geniet bij publiek en politiek inmiddels enige populariteit, mede als regionaal implementeerbare oplossing voor klimaatverandering en andere milieuproblemen. In de praktijk gaat het zowel in Nederland als Duitsland feitelijk steeds om koolzaadolie, geproduceerd uit als groene braak gewas geteelde koolzaad. Er is echter nog maar weinig bekend over de aan implementatie gerelateerde werkelijke milieuvoordelen en kosten. Ook is niet duidelijk voor welke toepassingen PPO geschikt is, welke eisen vanuit die toepassingen worden gesteld aan voertuig en brandstof en welke andere technische aspecten bij gebruik een rol spelen – bijvoorbeeld ten aanzien van opslag. In opdracht van SenterNovem is de kennislacune rond deze toepassing ingevuld. De volgende aspecten komen aan bod: • In welke mate is PPO als transportbrandstof technisch uitontwikkeld? • In welke mate vraagt PPO aanpassing van de motoren van voertuigen? • Welke kosten zijn gerelateerd aan de inzet van PPO en wie zullen die kosten gaan dragen? • Welke milieuvoordelen of –nadelen heeft de inzet van plantaardige olie als voertuigbrandstof? De studie is in dit opzicht ook een aanvulling op een in 2003 door Ecofys uitgevoerde ‘factfinding studie’ |Broek, 2003|, waarin deze aspecten voor met name biodiesel en bio-ethanol uit landbouwgewassen in kaart zijn gebracht.

Gevolgde werkwijze

We hebben de analyse zoveel mogelijk gebaseerd op praktijkgegevens. Voornaamste bronnen voor deze studie waren vakliteratuur, rapportages over de praktijk van productie en toepassing van PPO als voertuig brandstof en ook van de mondeling gegeven expertise van deskundigen in het veld. In deze studie hebben we ons voornamelijk gericht op productie van PPO uit koolzaad, mede omdat dit de verreweg meest gebruikelijke grondstof is voor de PPO initiatieven in Nederland en Duitsland. Als scope is gekozen voor teelt van koolzaad in Nederland en Duitsland en toepassing van PPO in Nederland in personenauto’s. Als tijdshorizon is de periode 2005 – 2010 aangehouden. Er zijn dienovereenkomstig kentallen voor kosten en milieu aangehouden die representatief zijn voor de huidige teelt en verwerking van koolzaad. De resultaten blijken zeer gevoelig te zijn voor met name teeltaspecten als opbrengst per hectare, N2O emissies tijdens de teelt, en oliegehalte van het koolzaad. We hebben daarom in deze studie niet gewerkt met een gemiddelde uitkomst. In plaats daarvan hebben we steeds bepaald tussen welke grenzen de uitkomsten kunnen variëren als functie van: • • •

de opbrengst aan koolzaad per hectare (3 – 5 ton/ha); het oliegehalte in het geoogste koolzaad (40% - 45%); de emissies van N2O uit tijdens teelt toegepaste kunstmest (brandbreedte zoals gegeven in de IPCC richtlijnen).

6

•

de toegepaste technologie voor de winning van de plantaardige olie en het rendement waarmee de olie wordt geïsoleerd: a) Grootschalig: persen en extraheren met > 98% rendement; b) Kleinschalig, enkel persen met ± 75% rendement.

Deze aspecten zijn in hoge mate bepalend voor de specifieke kosten en de specifieke milieubelasting per eenheid PPO. Onzekerheden in het brandstofgebruik voor landbouwwerktuigen vanwege verschillen in bijvoorbeeld lokale bodemgesteldheid, machines, rijgedrag van de bestuurder, etc. hebben we niet meegenomen.

Resultaten

Onze belangrijkste bevindingen zijn hieronder weergegeven. Techniek Toepassing van PPO uit koolzaad als voertuigbrandstof is alleen mogelijk wanneer de motor van het voertuig wordt aangepast en wordt uitgerust voor 100% rijden op PPO. Rijden met niet omgebouwde voertuigen of op mengsels van diesel en PPO is niet mogelijk zonder schade aan de motor te veroorzaken; Er is nog geen uitontwikkelde standaard voor de brandstofkwaliteit. De productie methode (warm/koud persen, zuiveren/raffineren) verschillen per producent. Regionale verschillen in gewas geven verschillen in oliekwaliteit, die niet door mengen van verschillende batches worden uitgevlakt. Door deze praktijk is er sprake van een wisselende brandstofkwaliteit zodat een moderne motor niet optimaal kan werken; Mogelijkheden voor inzet van PPO zijn nu nog beperkt tot een gedeelte van de voertuigenmarkt - met name voertuigen met indirect geïnjecteerde motoren en voertuigen met centrale injectiepompen. Voor andere directe injectiesystemen en voor de modernste voertuigen zijn ombouwpakketten nog in ontwikkeling.

Broeikasgassen balans De uitstoot van broeikasgassen wordt met gemiddeld 30% punten verminderd door vervanging van diesel door PPO. De reductie kan afhankelijk van koolzaad opbrengst en toegepaste productietechniek variëren van -15% (toename broeikasgasemissies) tot 65%. Deze uitkomst is in lijn met de op de UBA website1 te vinden informatie over biodiesel De opbouw van de emissies van broeikasgassen in de keten van PPO – uitgedrukt ten opzichte van de broeikasgas emissies in de dieselketen2 - is als volgt: a) De gemiddelde CO2-emissies door transporten, landbouwactiviteiten, gebruik van aardgas en elektriciteit bij industriële processen bij PPO-productie geven een bijdrage van 20% - 35% punten. b) Emissies van N2O tijdens kunstmestproductie ten behoeve van koolzaad teelt geeft een bijdrage van 15% - 30% punten. Er is uitgegaan van inzet van kalkammonsalpeter (KAS). De N2O emissie hangt samen met de productie van het in KAS verwerkte salpeterzuur. c)

1 2

De gemiddelde emissies van N2O vanaf de akker door toepassing van de kunstmest geven een bijdrage van 5% tot 60% punten. De zeer grote variatie in deze bijdrage hangt deels samen met de invloed van met name variatie in koolzaad opbrengst per hectare maar hangt vooral samen met de grote onzekerheden in de mate waarin stikstof uit kunstmest wordt omgezet in N2O. De onzekerheid in de emissiefactor bedraagt conform IPCC methodiek 80%.

Website van het Duitse Umwelt BundesAmt – een adviesorgaan van de Duitse overheid. De emissies van broeikasgassen in de dieselketen is op 100% gesteld.

7

Omvang broeikasgas emissies

1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 best case

gemiddeld

CO2 diverse bronnen

N2O industriëel

precombustion diesel

inzet diesel

worst case

Diesel

N2O landbouw

Figuur S.1: Relatieve opbouw bijdragen aan klimaatverandering

Zoals uit de figuur blijkt is de door implementatie van PPO realiseerbare reductie van broeikasgas emissies hoogst onzeker. Met name de opbrengst per hectare en de emissies van N2O vanaf de akker zijn hoogst onzekere factoren De specifieke emissie van broeikasgassen per eenheid PPO is relatief laag (best case) wanneer de opbrengst per hectare hoog is. Zo was 2004 een zeer goed koolzaad jaar met een hoge opbrengst van om en nabij de 5 ton/ha. Maar een droog en warm jaar als 2003 geeft weer een lage opbrengst van 3 – 4 ton/ha. Ook de emissie van N2O vanaf de akker hangt af van dit soort klimatologische en bodemgerelateerde aspecten. De N2O-emissie is in het algemeen laag wanneer er bijvoorbeeld wordt gewerkt met een lage grondwaterstand, het niet regent ten tijde van mestgift (waardoor de mest minder goed ter beschikking komt aan het gewas) en wanneer bij voorkeur op klei wordt geteeld. Verbeteropties voor broeikasgassen balans We hebben weinig mogelijkheden gevonden voor verbetering van de broeikasgas-balans bij PPO productie zelf: •

•

•

Inzet van PPO bij de aan PPO-gerelateerde landbouwactiviteiten en transporten leiden nauwelijks tot een reductie van de gemiddelde emissie van broeikasgassen omdat de reductie teniet wordt gedaan door de lagere netto opbrengst aan PPO. Dit valt binnen de onzekerheidsmarges van de resultaten. Vervanging van kunstmest door dierlijke mest geeft bij teelt van winterkoolzaad waarschijnlijk een hogere emissie van broeikasgassen omdat dierlijke mest een lagere efficiency heeft dan kunstmest én omdat dierlijke mest een twee keer hogere N2Oemissie geeft dan kunstmest. Ammoniak emissies en nitraat emissies zullen significant toenemen; Mogelijk kan in plaats van het nu bij koolzaadteelt gangbare kalkammonsalpeter (KAS) een andere N-kunstmest soort worden gebruikt, waarin geen salpeterzuur is verwerkt. Het gegeven dat KAS wordt gebruikt heeft echter te maken met de eigenschappen van deze kunstmest, zoals het al dan niet direct beschikbaar zijn van de stikstof in de kunstmest voor het gewas. De vraag is of andere kunstmest soorten vergelijkbare eigenschappen hebben als KAS.

8

Op termijn zal de emissie van N2O bij salpeterzuur productie door additionele gasreiniging waarschijnlijk met 80% - 90% worden gereduceerd. De druk op de kunstmest industrie om dergelijke technieken te laten ontwikkelen en toe te passen is groot. De door vervanging van diesel door PPO realiseerbare reductie van bijdrage aan klimaatverandering zal dan toenemen tot circa 50% gemiddeld. Overige emissies Productie van en rijden op PPO uit koolzaad leidt zeer waarschijnlijk tot hogere emissies van verzurende en vermestende stoffen (NOx, NH3, NO3-) in vergelijking met productie van en rijden op zwavelarme diesel. Uitgedrukt in verzuringsequivalenten nemen de emissies met circa 100% toe. De emissies van deze luchtverontreinigende stoffen hangen vooral samen met de teelt van koolzaad. Productie van en rijden op PPO geeft mogelijk lagere emissies van VOS, CH4 en fijn stof dan productie van en rijden op zwavelarme diesel. De reductiepercentages over de gehele keten zijn in de orde van 10% - 20%. De mogelijke reductie van VOS en PM10 hangt samen met gereduceerde emissies bij het rijden op PPO ten opzichte van rijden op diesel. De mogelijke reductie van CH4 hangt samen met het gegeven dat dergelijke emissies in de aardolie keten optreden door afblazen en weglekken van geassocieerd gas. De emissies van voertuigen die op PPO rijden zijn nog niet goed in te schatten, er zijn nog te weinig emissiemetingen uitgevoerd om daar concrete uitspraken over te kunnen doen. De bovenstaande conclusies moeten daarom vooral ter indicatie worden beschouwd. Kosten De kosten voor gebruik van PPO zijn significant hoger dan de kosten bij rijden op diesel: De productiekosten voor PPO bedragen € 0,50 - € 0,90 per liter PPO, inclusief bovenregionale distributie, exclusief ombouwen van het voertuig. De productiekosten voor diesel bedragen € 0,30/l. De brandstof gerelateerde kilometerprijs bedraagt € 0,08 - € 0,15 wanneer ombouw en distributie van PPO worden verdisconteerd. Ter vergelijking, de brandstof gerelateerde kilometerprijs voor conventionele diesel bedroeg in 2003 gemiddeld € 0,02 (beide exclusief heffing en BTW). De opbouw van de kilometerkosten voor rijden op PPO is in onderstaande figuur gegeven.

Kilometerkosten rijden op PPO (€/km)

0,2

Af: opbrengsten uit raapschilfers of meel Ombouwkosten

0,15

Inzet in voertuig 0,1

Distributie PPO 0,05

PPO productie 0

Schonen, drogen, opslaan Kosten koolzaad af akker

-0,05 best case

gemiddeld worst case

Figuur S.2: Opbouw kilometerkosten voor rijden op PPO

9

Kosteneffectiviteit van PPO inzet als klimaatmaatregel De kosten van toepassing van PPO als een maatregel om de emissies van broeikasgassen te reduceren zijn zeer hoog .Bij de bovenstaande kosten en bij een gemiddelde reductie van de bijdrage aan klimaatverandering bedragen de specifieke reductiekosten voor broeikasgassen gemiddeld € 950/ton CO2-equivalent, rekening houdend met uitgespaarde kosten voor diesel inkoop (enkel productiekosten). Ter vergelijking: in het energiebesparingsbeleid gelden maximale reductiekosten van € 50,/ton CO2-equivalent en de verwachte handelsprijs voor CO2 tot 2010 is geraamd op € 10,/ton CO2.

10

1

Achtergrond, doelstelling en

1.1

Achtergrond

werkwijze

Het gebruik van plantaardige olie is niet nieuw. Rudolf Diesel testte zijn eerste motoren al met plantaardige olie: ‘The engine can be fed with vegetable oils’. Toch blijft in de beleidsdiscussies – zoals biomassa transitie - en daarvoor verrichte onderzoeken over biobrandstoffen het gebruik van PPO als voertuigbrandstof of brandstof in stationaire motoren tot nu toe onderbelicht. In de praktijk van alle dag is er echter wel degelijk een toenemende belangstelling voor deze brandstof, getuige de initiatieven van verschillende gemeenten, provincies en particulieren. Door de toenemende belangstelling wordt de behoefte aan informatie bij initiatiefnemers, de overheid en andere stakeholders steeds groter. Ook voor het beleid dat momenteel in voorbereiding is in het kader van de implementatie van de biobrandstoffenrichtlijn van de EU is meer kennis van deze optie van belang. Om die reden heeft CE van SenterNovem de opdracht gekregen een studie uit te voeren naar de milieu-, kosten- en technologieaspecten van pure plantenolie. De opdracht wordt begeleid en gefinancierd vanuit het GAVE-programma (GAsvormige en Vloeibare klimaatneutrale Energiedragers) dat SenterNovem in opdracht van de Ministeries van VROM, EZ en V&W uitvoert.

1.2

Doelstelling en afbakening

De centrale doelstelling van dit rapport is een gedetailleerd overzicht te verschaffen in de milieuaspecten, kosten en technische mogelijkheden van pure plantenolie (PPO) in Nederland, en activiteiten buiten Nederland, zodat stakeholders in staat zijn PPO beter te plaatsen in relatie tot andere biobrandstoffen. Ondanks dat PPO uit verschillende grondstoffen kan worden geproduceerd, is deze analyse beperkt tot koolzaadolie uit in Nederland geteeld koolzaad, mede omdat dit de meest gebruikelijke grondstof is voor de verschillende initiatieven in Nederland. Het is ook in andere Europese lidstaten verreweg de belangrijkste grondstof voor PPO en biodiesel. Zie ook [Broek, 2003]. Andere mogelijkheden zijn bijvoorbeeld de productie van olie c.q. voertuigbrandstof op basis van frituurvet of dierlijk vet. Het aanbod aan restvetten is te klein om een significante bijdrage aan de invulling van de biobrandstoffen richtlijn te kunnen geven. Het doel was een beeld te schetsen van teelt van koolzaad en PPO-productie in Nederland in de periode 2005 – 2010 voor een situatie waarin koolzaad een gangbaar landbouwgewas is en PPO als een gangbaar alternatief voor diesel op de markt wordt gebracht. Er is in Nederland echter nog zeer weinig ervaring met én koolzaad teelt én PPO-productie. Daarom hebben we vooral informatie met betrekking tot de teelt van koolzaad in Duitsland en met betrekking tot productie van PPO uit koolzaad zoals die in Duitsland plaatsvindt gebruikt. De gegenereerde informatie is daarom niet specifiek voor de Nederlandse situatie, maar geeft een beeld voor koolzaad teelt en PPO-productie in heel Noord-West Europa.

11

1.3

Bronnengebruik

Voor het creëren van het gewenste overzicht inzake PPO is gebruik gemaakt van vakliteratuur, rapportages over de praktijk van productie voor en toepassing van PPO als voertuig brandstof en ook van de mondeling gegeven expertise van deskundigen in het veld.

Met betrekking tot de teelt van koolzaad hebben we gebruik gemaakt van de recentste standaard werken op dit gebied in Nederland, teeltadviezen en andere uitgaven van PPO Lelystad3 en LEI DLO4 . Door Gerard Borm en Marco de Wolf van PPO Lelystad en Marieke Meeusen van LEI DLO is telefonisch informatie of aanvulling op door ons gebruikte publicaties verstrekt. Er is ook met een schuin oog naar teelt in het buitenland gekeken, zie [Parkhomenko, 2004]. Telen betekent (kunst-)mest gebruiken. En mestgebruik betekent helaas ook milieubelasting in de vorm van emissies van broeikasgassen en van verzurende en vermestende stoffen. Voor het benodigde inzicht in deze zaken en het verband daarvan met koolzaadteelt is gebruik gemaakt van onderzoeksrapporten en beschrijvingen van de rekenmethodieken die in overheidsbeleid worden gebruikt. Het Louis Bolk instituut heeft de nodige expertise ingebracht middels een aantal modelberekeningen en Filip Ehlerd van Alterra en Maya Boer van CLM hebben mondeling aanvullende informatie verstrekt. Informatie over de productie van olie uit koolzaad hebben we voornamelijk uit literatuur betrokken. De gebruikte literatuur betreft rapporten en artikelen van de hand van mensen als Remmeler en Widmann of rapporten van het Folkecenter in Denemarken, allemaal ook pleitbezorgers van PPO als voertuig brandstof. Daarnaast hebben we er diverse rapporten op nageslagen van met CE vergelijkbare onderzoeksinstituten als University of Sheffield, IFEU en de Forschungsstelle für Energiewirtschaft . En we hebben ook informatie gebruikt van producenten van grootschalige productie-installaties, met name van Lurgi Life Science en De Smet. Voor inzicht in de aan toepassing van PPO als transportbrandstof hebben we veel gehad aan de contacten met praktijkdeskundigen, zoals Harold Pauwels en dhr. Costenoble van NNI en dhr. Noack van Elsbett. De door hun verstrekte informatie was een waardevolle aanvulling op de beperkte publicaties over praktijkervaringen met PPO als transportbrandstof. Daarvan zijn met name de publicaties opgesteld in het kader van het ‘100-Tractoren programma’ in Duitsland erg nuttig en inzichtgevend5 . In overleg met de opdrachtgever is een peerreview van het concept rapport uitgevoerd door Ecofys en CLM waarin de diepgang van de analyse, de correctheid van bronnengebruik en de juistheid van gehanteerde aannames, uitgangspunten en methodieken is gereviewed. Op basis hiervan zijn enkele wijzigingen in berekeningen en uitgangspunten aangebracht. De peerreview was bedoeld om de betrouwbaarheid van de uitkomsten naar de buitenwacht toe beter te kunnen garnderen.

1.4

Opbouw rapport

Het rapport is opgebouwd rond de volgende structuur. Eerst wordt een globale beschrijving van de keten gegeven (hoofdstuk 2). In de daaropvolgende hoofdstukken 3 tot en met 7 zijn voor de verschillende delen van deze keten stelselmatig de volgende vragen afgelopen: • Welke technische voor- en nadelen zijn verbonden aan de productie en toepassing van PPO als voertuig brandstof? 3

Zie [Moens, 2003], [Dekker, 2002], [Van der Mheen, 2003]. Zie [Janssen, 2004]. 5 Zie [Hassel, 2004]. 4

12

• •

Welke milieu aspecten spelen een rol? Hoe is de verhouding van kosten en baten?

In hoofdstuk 9 zijn de scores voor de technische, milieu en economische aspecten afgezet tegen die van diesel en biodiesel. Hierdoor kunnen de verschillende opties worden vergeleken. Daarnaast is aandacht besteed aan het potentieel van PPO in Nederland en eventuele verbeterperspectieven in de hele keten. Tot slot geven we in bijlage A een beknopte inventarisatie van de initiatieven, activiteiten en ontwikkelingen op dit gebied in binnen- en buitenland.

Begrippen Om de verschillende begrippen die in relatie tot plantenolie vaak de revue passeren uit elkaar te houden is een beknopt overzicht gemaakt in deze tekstbox. Biobrandstof - Vloeibare of gasvormige transportbrandstof die gewonnen is uit biomassa (EU-definitie). Bio-olie - Populaire term voor biobrandstof (of bio-fuel). Plantenolie (ook wel: Pure Plant Oil) - Door persing, extractie of soortgelijke procédés uit oliehoudende planten gewonnen olie, natuurlijk of geraffineerd, doch chemisch ongewijzigd, die beantwoordt aan de motortypen en de emissievoorschriften (EU-definitie van 'Onvermengde plantaardige olie'). Biodiesel - Voor gebruik als biobrandstof bestemd methylester van plantaardige of dierlijke olie van dieselkwaliteit (EU-definitie).

Vanwege de onzekerheden in met name de aan teelt gerelateerde milieubelasting is in de analyse steeds gewerkt met bereiken c.q. ranges. Om inzichtelijk te maken binnen welke grenzen zaken als milieubelasting en kosten kunnen variëren zijn een worst case en een best case gedefinieerd. De definitie is gegeven in hoofdstuk 3. De op basis van de peerreview aangebrachte wijzigingen worden beschreven in Bijlage E.

13

2

De keten en aanpak in het kort In dit hoofdstuk geven we kort een schets van de keten van PPO uit koolzaad. Hoe wordt het gewas geteeld, hoe verwerkt en hoe kan het worden toegepast. De verschillende ‘ketenschakels’ worden vervolgens in navolgende hoofdstukken verder uitgelicht.

2.1

De keten

2.1.1

Het gewas koolzaad Koolzaad behoort samen met raapzaad en gewassen als mosterd, radijs en tuinkers tot de Kruisbloemigen. Over het algemeen wordt met betrekking tot koolzaad in West-Europa altijd winterkoolzaad bedoeld. De andere variant, lentekoolzaad, komt eigenlijk alleen voor in gebieden met zeer koude winters (bijvoorbeeld Canada en Scandinavië) of wanneer zeer vroeg in het voorjaar kan worden gezaaid [Van der Mheen, 2003].Voorbeelden zijn ZuidDuitsland, Frankrijk en delen van Engeland. Tot slot wordt zomerkoolzaad als 'noodgewas' geteeld, bijvoorbeeld wanneer winterkoolzaad uitwintert en niet opkomt [Van der Mheen, 2003].

2.1.2

Teelt en oogst van koolzaad Winterkoolzaad kan worden geteeld op rijke gronden met een goede structuur en een goede waterhuishouding [Bernelot Moens, 2003]. Zandbodems en gronden met stagnerend water zijn ongeschikt. Daarnaast is bijvoorbeeld de voorvrucht van invloed op de opbrengst. Vanwege de vroege zaaitijd en de grote stikstofbehoefte zijn vooral erwten en granen geschikt als voorvrucht. De plant laat als vroeg ruimend gewas een rijke bodem met gemineraliseerde stikstof achter en is daardoor zelf weer een goede voorvrucht voor bijvoorbeeld granen. Hierdoor is het gewas prima in te passen in bestaande commerciële teeltrotaties. Het gewas zet zaaddozen aan met daarin olierijke zaden. De zaden worden als hoofdproduct geoogst, de rest van de plant wordt als stro of ingeploegd of als stalbodembedekking gebruikt.

Figuur 2.1: Velden met koolzaad.[Solaroilsystems]

14

2.1.3

Drogen en logistiek van zaden naar verwerker Wanneer de zaden zijn geoogst, worden deze getransporteerd naar een verwerker: een kleinschalige oliemolen of een grootschalige industriële installatie. Voor of na dit transport vindt tevens droging plaats van de zaden. In de praktijk vindt droging of op het land van de teler zelf plaats, of in een opslagfaciliteit bij de verwerker.

2.1.4

Drogen en logistiek van zaden naar verwerker De zaden worden verwerkt tot olie en tot perspulp of schroot. Kleinschalige verwerking vindt plaats middels koud persen in schroefvormige wringers. Daarbij wordt circa 75% van de olie in de zaden geïsoleerd en blijft de rest achter in de perspulp. Bij verwerking op industriële schaal worden de zaden eerst mild geperst waarna de resterende olie vrijwel volledig uit de perspulp wordt geëxtraheerd met een oplosmiddel. Zowel het restproduct van koud persen (raapschilfers) als van industriële extractie (raapschroot) wordt verwerkt in mengvoeders. Raapschilfers hebben als voordeel de aanwezigheid van het restant olie, dat als energierijke toeslag dient. Raapschroot heeft een hoger gehalte aan eiwitten (35%).

2.1.5

Distributie van verwerker naar afnemer De geproduceerde koolzaadolie wordt gedistribueerd naar (potentiële) afnemers. Bij kleinschalige productie betekent dit transport vanaf de boer waar de olie is geperst naar de afnemer. Wanneer de olie op grote schaal is geproduceerd in een industriële installatie vindt het vervoer hiervandaan plaats.

2.1.6

Toepassing van koolzaadolie Koolzaadolie is een zogenaamde triglycerine. Dit zijn verbindingen van glycerol met hogere vetzuren zoals palmitine-, stearine-, en oliezuur. Koolzaadolie is een sterk onverzadigde olie met een hoog jodium getal (net als olijfolie). Koolzaadolie wordt van oudsher gebruikt voor industriële toepassingen, onder andere in coatings, smeermiddelen en wasmiddelen. De olie wordt ook verwerkt tot vetten en chemicaliën. Voornaamste afzetgebied is tegenwoordig echter de voedings- en genotsmiddelenindustrie. Door de ontwikkeling in de zeventiger jaren van zgn. ‘dubbelnul (00) rassen’ - met een laag erucazuurgehalte (W2%) in de olie en een laag glucosinolaatgehalte (maximaal 30 Xmol/g) in het olievrije schroot - heeft koolzaadolie een uitgebreidere toepassing gekregen in humane voedingsmiddelen (o.a. margarine, spijsolie). Door het lage glucosinolaatgehalte van het schroot kon, zonder gezondheidsschade voor het vee, meer koolzaadschroot aan het diervoeder worden bijgemengd. Koolzaadolie bedoelt als biobrandstof ondergaat in de praktijk een beperkte voorbewerking, die feitelijk enkel bestaat uit het verwijderen van vaste deeltjes middels filtratie, centrifuge of bezinking. Voor andere toepassingen is een uitvoeriger behandeling gebruikelijk in de vorm van bijvoorbeeld ontslijmen, afcentrifugeren van lecithine (eiwitten), bleken en neutraliseren/deodoriseren (verwijderen vrije vetzuren) 6.

2.2

Werkwijze

Voor iedere schakel in de keten zijn drie aspecten in kaart gebracht: 1. Technologie aspecten. 2. Milieuaspecten. 3. Kostenaspecten.

6

Http://www.duurzame-energie.nl/downloads/factsheets/brandstof.pdf, www.mvo.nl, www.opek.nl.

15

Naast deze algemene aspecten is bij de laatste schakel, de toepassing van PPO in voertuigen, nog aandacht besteed aan gezondheids- en geuraspecten.

2.2.1

Technologie aspecten In de verschillende schakels in de keten speelt technologie een rol: bij het telen zelf, bij de diverse transport- en distributiebewegingen, bij het omzetten van het zaad naar de olie en uiteindelijk ook bij het tanken van de brandstof in voertuigen. Deze verschillende aspecten worden besproken onder het kopje ‘technologie’ dat bij ieder volgend hoofdstuk is opgenomen. De gegevens zijn verzameld aan de hand van beschikbare literatuur op dit gebied. Daarnaast is gebruik gemaakt van beschikbare kennis bij CE en bij diverse experts in het veld.

2.2.2

Milieuaspecten

elektriciteit productie Emissies transport

Gebruik PPO

Emissies autootje

diesel prod.keten

Logistiek PPO (transport, tankstation)

Emissies tanken

aardgas winning

elektriciteit productie Proces emissies

Emissies transport

PPO productie

Emissies ondervuring

elektriciteit productie

diesel prod.keten

aardgas winning

Drogen, logistiek c.q. transport

Emissies door drogen

Emissies landbwt

bestrijdings middelen

elektriciteit productie

fosfaaterts winning kunstmest productie

aardgas winning diesel prod.keten

Teelt en oogst, landbouwwerk tuigen

Emissies uit k.mest

Directe Milieubelasting

Directe schakels

Tweede orde schakels

Iedere ketenstap brengt een bepaalde milieubelasting met zich mee. Dit is gevisualiseerd in figuur 2.2.

Figuur 2.2: Overzicht van de milieubelasting in de keten van teelt van koolzaad tot en met de toepassing van PPO als voertuigbrandstof

Voor iedere stap is op basis van literatuurgegevens de milieubelasting in kaart gebracht. Hierbij is onderscheid gemaakt tussen ‘energie’ en ‘emissies’. In het geval dat onvoldoende gegevens aanwezig waren, zijn schattingen gemaakt van de milieubelasting. Dit is bij de gepresenteerde resultaten expliciet aangegeven.

2.2.3

Kostenaspecten Ook de kostenaspecten zijn in beeld gebracht per schakel in de PPO-keten. Hierbij is gebruik gemaakt van beschikbare literatuur. Met name de studie van [Janssens, 2004] die recent is afgerond heeft een belangrijke basis gevormd voor de teeltkosten. Voor de kosten van logistiek en distributie is onder andere gebruik gemaakt van de kennis bij CE en andere experts.

16

3

Teelt en oogst van koolzaad In dit hoofdstuk worden de technische, economische en milieugerelateerde aspecten van koolzaad teelt kort behandeld. Voor achtergrond informatie wordt verwezen naar Bijlage D. Koolzaad teelt heeft in de vorm van emissies van broeikasgassen en verzurende en vermestende stoffen en in de vorm van het gebruik van kunstmest en diesel (voor landbouwwerktuigen) een grote bijdrage aan de totale milieubelasting in de well-to-wheel keten van PPO. Tegelijkertijd is er ook een grote onzekerheid in de aan teelt gerelateerde milieubelasting per eenheid koolzaad. De onzekerheid houdt voornamelijk verband met de opbrengst per ha aan koolzaad, maar er zijn ook andere – vaak moeilijker te kwantificeren onzekerheden. Zo kan het brandstofverbruik van landbouwmachines tussen verschillende akkers variëren vanwege aspecten als verschillen in bodemgesteldheid en bodemstructuur. Of de ene boer verricht de werkzaamheden net op een dag nadat het heeft geregend, terwijl de andere boer heeft gewerkt na een droge periode. Al met al valt daarom weinig meer dan een indicatie of een bandbreedte te geven voor aspecten als milieubelasting en kosten. In onderstaand hoofdstuk worden daarom een best-case en een worst-case gedefinieerd om aan te kunnen geven tussen welke grenzen de aan koolzaad teelt gerelateerde milieubelasting kan variëren. Deze worst case en best case worden vervolgens door het hele rapport heen gehanteerd. In het hoofdstuk wordt ook aandacht besteed aan de referentiesituatie: de bedrijfsvoering van de boer wanneer hij/zij geen koolzaad zou telen.

3.1 3.1.1

Technologie, teelt en opbrengsten Teeltwijze Koolzaad In deze studie is uitgegaan van de teelt van winterkoolzaad. In de eerste plaats omdat winterkoolzaad de grondstof is voor de initiatieven in Oltamt en De Peel. In de tweede plaats omdat het gangbare gewas is voor productie van pure plantenolie en het grootste deel van de biodiesel in Duitsland en Frankrijk. Zie ook [Broek, 2003]. Met andere woorden, het lijkt het meest representatieve gewas te zijn. Daarenboven geeft winterkoolzaad een hogere opbrengst aan zaden en olie per ha en kan de agrariër er een hoger inkomen mee genereren dan met zomerkoolzaad. Winterkoolzaad is een gewas dat typisch wordt toegepast in rotatieteelt in combinaties met granen, met name wintertarwe en wintergerst. Zie bijvoorbeeld [Moens, 2003], [Brouwer, 2004]. Winterkoolzaad wordt eind augustus gezaaid en ontkiemt in het najaar. Het gewas overwintert op de akker, groeit verder vanaf februari en wordt in het volgende jaar in medio juli geoogst. De in dezelfde rotatie geteelde granen worden in het najaar of in de winter gezaaid en eind juli of medio augustus geoogst. Koolzaad wordt dus vrijwel direct na de graanoogst gezaaid. De na oogst van de koolzaden (medio juli) overblijvende stro, stoppels en ondergrondse gewasresten worden in de regel ondergewerkt. Afzet van stro vindt nauwelijks plaats, zie ook [Velthof, 2000], [Jansen, 2004]. Het is in principe toepasbaar als stalstrooisel voor paarden, maar vindt in die toepassing weinig afzet. Het materiaal heeft voor deze toepassing een aantal goede eigenschappen, met name het niet gegeten worden door de paarden en een hoog opname vermogen van vocht. Maar in de regel wordt de voorkeur gegeven aan tarwestro, dat - in tegenstelling tot koolzaadstro - soepel en zacht is en dat na gebruik als meststof kan worden afgezet in de champignonkwekerij. Koolzaadstro is bovendien duurder dan tarwestro.

17

Het onderwerken van de gewasresten betekent dat de door de gewasresten opgenomen nutriënten weer beschikbaar komen in de bodem. Alleen voor stikstof geldt dit niet. Stikstof aanwezig in gewasresten komt tijdens het vergaan van de gewasresten vrij als nitraat en wordt grotendeels uitgespoeld of omgezet in moleculaire, gasvormige stikstof. Alleen nitraat dat vrijkomt tijdens het groeiseizoen van het volggewas kan effectief worden gebruikt. Het draagt in dat geval bij aan een hoger gehalte aan minerale stikstof in de bodem en maakt het mogelijk inzet van kunstmest bij de teelt van het volggewas te beperken. Omdat de gewasresten bij koolzaad teelt al vanaf augustus op het land liggen of ondergewerkt zijn en tarwe of gerst als het volggewas pas in februari ontkiemen en stikstof gaan opnemen zal een groot deel van de stikstof in de koolzaad resten verloren gaan. Groenbemester Conform vele verschillende studies en conform de praktijk in Duitsland is ook in deze studie uitgegaan van teelt van koolzaad als een alternatief voor braak. In Nederland komt braak in de regel neer op groene braak, het telen van een zogenaamde groenbemester. De groenbemester kan om verschillende redenen worden toegepast, bijvoorbeeld: • tegengaan van verslemping en verstuifing van de bodem toplaag; • tegengaan van onkruidgroei door bodembedekking; • vangst van minerale stikstof in de bodem na oogst van het hoofdgewas om uitspoeling van nitraat in winter en voorjaar te beperken; • het op peil houden van het humusgehalte van de bodem. Bij groene braak wordt de plant in het voorjaar (voor 31 mei) ingezaaid en mag het gewas niet eerder van het land af dan 31 augustus. Ook eventueel hooien en inkuilen met het oog op veevoeder toepassingen zijn tot die datum verboden. Het gewas wordt of in de herfst doodgespoten en ondergeploegd of blijft in de winter op de akker staan en wordt in het voorjaar doodgespoten en ondergeploegd. Omdat in deze studie wordt uitgegaan van teelt in rotatie met granen – die in herfst of winter worden gezaaid – is voor deze studie enkel onderwerken in de herfst relevant. De meest toegepaste groenbemesters zijn bladrammenas, gele mosterd en Italiaans raaigras. Wezenlijke verschillen qua opbrengst en stikstofopname tussen deze gewassen zijn er niet. Vanwege de in de subsidieregeling voor groene braak gestelde deadline voor zaaien is uitgegaan van bladrammenas, dat al in mei op braak kan worden gezaaid. Italiaans raaigras en gele mosterd moeten later worden gezaaid.

3.1.2

Arealen en gewasopbrengst De opbrengsten voor koolzaad in Nederland bedroegen in de afgelopen jaren circa 3,5 ton/ha aan verse zaden ± 0,5 ton/ha. Het areaal was beperkt tot enkele honderden of duizend ha, voornamelijk gelegen in Groningen (Oltamt) (zie ook figuur 3.1).

18

Geoogste oppervlakte (ha)

6000 Oppervlakte (ha) of opbrengst (kg)

Opbrengst per ha (kg) Totale bruto opbrengst (1.000 kg)

5000

4000

3000

2000

1000

0 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 jaar (-) Bron: [Janssens et al., 2004; CBS, 2004] Figuur 3.1: Opbrengsten en arealen koolzaad in Nederland

In Frankrijk en Duitsland wordt beduidend meer koolzaad verbouwd: in elk land bedraagt het koolzaad areaal rond de 1,2 miljoen ha. Teelt van koolzaad vindt in deze landen in het algemeen plaats met het oog op afzet in de voeding- en genotmiddelen industrie. In Duitsland wordt daarvan 310.000 ha (± 30%) voor de winning van biodiesel geteeld. Er vindt in beide landen nauwelijks teelt voor PPO-productie plaats. In Duitsland worden inmiddels stelselmatig opbrengsten van 4 – 4,5 ton/ha gerealiseerd. Alleen in goede jaren – zoals afgelopen jaar - worden bij de meerderheid van de boeren daar opbrengsten van 5 ton/ha of meer gerealiseerd. De hogere opbrengsten houden met name verband met de toepassing van nieuwere, zogenaamde hybride rassen (zie bijvoorbeeld UFOP-website:www.ufop.de, DSV-website: www.dsv-saaten.de). Maar de opbrengst kan per agrariër sterk variëren. Zo blijkt uit de recente ervaringen dat de opbrengsten in hetzelfde jaar en in dezelfde regio kunnen variëren van 3,7 ton/ha tot 5,0 ton/ha7 .

3.1.3

Opbrengst olie olie De zaden van koolzaad bevatten 40-45% olie [Bernelot Moens, 2003] [Van der Mheen, 2003]. In de literatuur is weinig bekend over de invloed van teeltmaatregelen op het oliegehalte. In [Van der Mheen, 2003] wordt een beknopt overzicht gegeven van gegevens afkomstig van een aantal praktijkproeven. Deze zijn weergegeven in tabel 3.1. Teeltmaatregel Latere zaaidatum (tot 15 september) Grotere stikstofgift (van 0 naar 200) 10 dagen later zwadmaaien Chemische bestrijding schimmels

Effect op het oliegehalte Verhoging Verlaging Verhoging Verhoging

Tabel 3.1: Teeltmaatregelen en effecten op het oliegehalte

7

Http://www.agriholland.nl/nieuws/artikel.html?id=46615.

19

In verhoudingscijfers Van 98 naar 102 Van 50,1 naar 47,1 Van 48,0 naar 48,6 Van 43,3 naar 44,9

Voor de uiteindelijke olieopbrengst moeten de oliegehaltes worden gekoppeld aan de zaadopbrengst. Inmiddels is gebleken dat een hoog oliegehalte meestal negatief correleert met een hoge zaadopbrengst [Van der Mheen, 2003].

3.1.4

Best case en worst case Vanwege de in de praktijk gevonden ruime spreiding in opbrengsten per hectare is in deze studie gekozen voor het definiëren van een worst case en een best case. Daarmee kan het effect van de opbrengst op de totale milieubelasting en kosten worden getoond. We zijn uitgegaan van de volgende aannames per case: Variant Best case Gemiddeld Worst case

Opbrengst aan koolzaad (ton/ha)

Oliegehalte koolzaad Vochtgehalte d.s. 5 45% 14% 4 43% 16% 3 40% 18%

Tabel 3.2: Parameters voor best case, worst case en gemiddeld

De worst case zou representatief kunnen worden verondersteld voor koolzaad teelt zoals die tot voor kort plaatsvond in Nederland of voor slechte koolzaad jaren. De best case is representatief voor bovengemiddeld hoge opbrengsten. Het gemiddelde - een opbrengst van 4 ton koolzaad per hectare - komt overeen met de landbouw praktijk in Duitsland (zie voetnoten in voorgaande subparagrafen).

3.2 3.2.1

Milieugerelateerde aspecten 3.2.1. Meststoffen en energiedragers Tabel 3.3 geeft de voor de verschillende varianten aangehouden verbruiken aan kunstmest en diesel voor landbouwwerktuigen. Er wordt voor zover uit de verschillende geraadpleegde bronnen blijkt in de regel geen dierlijke mest toegepast in koolzaad teelt. Ter vergelijking zijn ook de verbruiken voor bladrammenas gegeven. Voor beide gewassen heeft de stikstof gift betrekking op teelt op een bodem waarop de voorvrucht granen was. Dat betekent dat het gehalte aan minerale stikstof in de bodem beperkt is, waardoor relatief veel stikstof moet worden toegevoegd. Voor fosfor, kalium en kalk is uitgegaan van evenwichtsbemesting: er wordt evenveel gegeven als in de vorm van koolzaad van de akker wordt afgevoerd. Omdat bladrammenas verondersteld wordt te worden ondergewerkt is voor dit gewas geen gift aan fosfor, kalium of kalk nodig. Voor een verdere onderbouwing en een uitleg wordt verwezen naar Bijlage D.

20

Koolzaad Bladrammenas Opbrengst (ton verse zaden/ha) 3 4 5 Kunstmest: - KAN 27%, als kg N (kg) a) gift b) beschikbaar uit gewasresten c) netto - TSP 48% P2O5, als kg P2O5 (kg) - K2O 60%, als kg K2O (kg) - CaO Diesel, liter

195 -19 176 45 30 165 150

195 -25 170 60 40 220 150

225 -31 194 75 50 275 150

30 -30 0

85

Tabel 3.3: Verbruiken per hectare per jaar voor koolzaad en bladrammenas

3.2.2

Gewasbeschermingsmiddelen Het zaaizaad van koolzaad is over het algemeen besmet met parasitaire schimmels. Om die reden is ontsmetting noodzakelijk. De plant zelf kan worden aangetast door insecten als kevers en vlooien. Koolzaad is verder gevoelig voor knolvoet [Bernelot Moens, 2003]. In [Moens, 2003] wordt aanbevolen in totaal ongeveer 7 liter bestrijdingsmiddelen per ha te gebruiken tegen plagen, ziekten en onkruid.

3.2.3

Meststoffen gerelateerde emissies De omvang van emissies door vervluchtiging van NH3, uitspoeling van NO3- en tijdens nitrificatie/denitrificatie gevormde N2O zijn in tabel 3.5 gegeven. In de emissies van N2O is verdisconteerd dat door beschikbaar komen van stikstof uit gewasresten bij teelt van volggewassen minder kunstmest hoeft te worden gebruikt. De emissies van N2O omvatten ook emissies uit gewasresten en indirecte emissies gerelateerd aan de uitgespoelde NO3- en naar lucht geëmitteerde NH3. De emissie van NO3- omvat ook uitspoeling van stikstof uit vergane gewasresten en emissies .In Bijlage D is aangegeven hoe de emissies zijn geschat. Koolzaad Bladrammenas Opbrengst (ton verse zaden/ha) 195 195 225 Emissie (kg/haZjaar) - NH3 (lucht)

3,9

3,9

4,5

- N2O (lucht)

3,2

3,3

3,9

1,0

45,5

33,9

30,6

26,6

- NO3 (bodem) -

Tabel 3.4: Emissies gerelateerd aan meststoffen gebruik

3.2.4

Emissies gerelateerd aan landbouwwerktuigen Voor de emissies naar lucht door landbouw werktuigen bij het oogsten zijn we uitgegaan van de emissiefactoren uit [MV5, 2000]. Tabel 3.5 geeft de opbouw van de emissies per jaar per ha koolzaad gerelateerd aan landbouwwerktuigen. In de gehanteerde emissiefactoren is

21

de milieubelasting gerelateerd aan de precombustion8 fase van de diesel overigens nog niet verdisconteerd. Landbouwwerktuig algemeen (1 uur functioneel) Emissies in g

Landbouwwerktuig op koolzaadakker Emissies in kg

Emissies naar lucht (kg) CO2 CO VOS

21.600 207 64,9

390 3,7 1,2

SO2

23,6

0,43

NOx

345

6,2

PM10

34,5

0,62

Tabel 3.5: Emissies per jaar per ha koolzaad gerelateerd aan de oogst van koolzaad door landbouwwerktuigen9

3.3

Kosten

Wat betreft de kosten is voor de PPO-keten vooral de marktprijs van het koolzaad belangrijk. In diverse publicaties [Janssens, 2004] [Bernelot Moens, 2003], [Van der Mheen, 2003] wordt hiervoor een bedrag van € 230,00 ± € 30,00 per ton af akker genoemd. In verband met toerekenen van milieubelasting is in principe ook de marktprijs voor stro relevant. De opbrengst aan stro is volgens [Janssens, 2004] ongeveer 2,5 ton/ha. Volgens dezelfde bron wordt koolzaadstro in de praktijk vooral verhakseld, omdat de vraag gering is in tegenstelling tot bijvoorbeeld graanstro. Koolzaadstro wordt sporadisch in de paarden- en konijnenhouderij gebruikt. Ook wordt het afgezet ten behoeve van ligboxen voor rundvee. Daarnaast bestaat ook belangstelling vanuit de varkenshouderij. In de studie van [Janssens et al., 2004] wordt voor het stro gerekend met een opbrengst van € 0,035 per kg (dus in het geval de boer het stro verkoopt). Vanwege de tot nu toe beperkte afzet hebben we toerekenen van milieubelasting aan stro in deze studie echter achterwege gelaten. Wanneer wel zou worden toegerekend aan stro zou het effect daarvan op de omvang aan de olie toe te rekenen milieubelasting marginaal tot beperkt zijn vanwege de hoge marktwaarde van koolzaad olie (zie hoofdstuk 5).

8

Met de precombustion fase wordt bedoeld: alle stappen in de keten van diesel vanaf de winning tot aan de inzet van de diesel. Dit omvat dus winning, opwerking, transport en raffinage van aardolie en distributie van diesel. 9 De getallen in de rechter kolom zijn als volgt tot stand gekomen: Een landbouwapparaat verbruikt volgens [MV5, 2000] per uur 300 MJ brandstof. Een verbruik van 130 liter diesel per ha koolzaad komt overeen met een verbruik van 4.660 MJ – stookwaarde van diesel = 35,9 MJ/l. De getallen in de rechterkolom zijn berekend uit de getallen in de middelste kolom door vermenigvuldiging met een factor (4,66 ÷ 300).

22

4

Oogst van koolzaad

4.1

Technologie

De schakel tussen akker en verwerker of verwerking omvat de volgende activiteiten: • transport van de zaden vanaf de akker naar een drooginstallatie; • drogen tot een vochtgehalte waarbij de zaden gedurende lange tijd kunnen worden bewaard; • opslag van de gedroogde zaden; • eventueel transport vanaf opslag naar verwerker c.q. oliemolen. Drogen is nodig om degradatie en omzetting van de olie in de zaden door de inwerking van vocht tegen te gaan. In Nederland heeft koolzaad na het dorsen een vochtgehalte dat ligt tussen 10% en 23%. Meestal ligt de waarde tussen 14% en 18% [Bernelot Moens, 2003]; [Moers, 2003]. Voor langdurige opslag moet het vochtgehalte in principe worden teruggebracht tot 7% - 9%. Aangenomen is dat de infrastructuur tussen akker en verwerker er in de Nederlandse praktijk hetzelfde uitziet als in Duitsland. Op basis van de praktijk in Duitsland voor PPOproductie en biodiesel productie komen we tot onderstaande inschattingen van de opzet van die infrastructuur. We maken onderscheid tussen: A. kleinschalige productie (tot 5.000 ton zaad per jaar verwerkt), conform de huidige praktijk voor PPO-productie in Duitsland; B. grootschalige productie (circa 100.000 ton zaad per jaar verwerkt), conform de huidige praktijk voor biodiesel productie in Duitsland. We verwachten dat bij lokale landbouwsystemen gekoppeld aan kleinschalige oliemolens de zaden direct van de akker naar de verwerker worden getransporteerd en daar ter plekke worden gedroogd en opgeslagen. Voor de grootschalige systemen worden in studies als [Elsayed et al., 2003] en [FFE] uitgegaan van een infrastructuur waarbij de zaden bij een aparte drooginstallatie en opslag faciliteit worden gedroogd en opgeslagen en vandaar af conform de vraag vanuit de oliemolen naar de verwerker worden getransporteerd. De drooginstallatie annex opslag faciliteit is eigendom van een coöperatie of van een handelsbedrijf. In de praktijk in Nederland wordt niet zelden bij de boer zelf gedroogd [Van der Mheen, 2003], [Kempenaar, 2003]. We nemen echter aan dat het goedkoper is om een centrale droog- en opslag installatie te gebruiken. We nemen aan dat bij kleinschalige oliemolens het transport over de weg met een oplegger plaatsvindt. In Duitsland worden dergelijke kleinschalige molens beleverd door boeren binnen een radius van maximaal 100 kilometer, met 70% van de toeleverende agrariërs binnen een straal van 50 kilometer [Stotz, 2004]. In deze studie hebben we voor het schatten van de aan PPO gerelateerde netto milieubelasting een afstand van 50 kilometer aangehouden. Grootschalige biodiesel fabrieken in Duitsland liggen vaak aan het water en de grondstoffen worden vaak grotendeels over het water aangevoerd. De transportafstand bedraagt volgens [Elsayed et al., 2003] en [FFE] circa 200 kilometer. Transport naar de droog- en opslag faciliteit vindt in de regel over de weg plaats in opleggers. De afstand zal enkele tientallen kilometers bedragen.

23

4.2

Energie

Voor het brandstofverbruik van wegvervoer is uitgegaan van informatie van het RIVM [MV5, 2000]. Er is een verbruik van 36 l/100 km aangehouden voor een vrachtwagen met een belading van 20 ton. Bij een totale transportafstand van circa 50 km bedraagt het specifieke brandstofverbruik circa 1 liter/ton zaad.

Het drogen kost: • circa 400 ± 100 MJaardgas/ton zaden10 ; • circa 10 ± 2 kWhe/ton zaden. De verbruiken zijn berekend op basis van een vochtgehalte van 18% - 14% voor drogen en circa 8% na drogen11 . Voor scheepstransport is conform [MV5, 2000] uitgegaan van een gemiddeld specifiek verbruik van 0,02 liter diesel per ton•km12 . Bij een totale transportafstand van circa 200 km bedraagt het specifieke circa 4 liter/ton droog zaad.

4.3

Emissies

Tabel 4.1 geeft schattingen voor de emissies gerelateerd aan wegtransport, drogen en scheepstransport. Emissies van transporten zijn gebaseerd op [MV5,2000]. Voor emissies bij ondervuring is uitgegaan van een specifieke NOx-emissie van 50 g/GJ en de CO2emissiefactor van Gronings gas. Wegtransport

Drogen

Scheepstransport

Emissies naar lucht (kg) CO2 CO VOS

2 6,3E-03 1,5E-03

N 2O

7,0E-04

15-

26

0,2 2,2E-04 5,3E-04 4,4E-05

SO2 NOx

3,5E-02

PM10

1,5E-03

1,4E-02-

2,3E-02

3,8E-03 2,6E-04

Tabel 4.1: Emissies bij handelingen tussen akker en verwerker (alle kentallen per ton zaad af akker)

4.4

Kosten

Het drogen, schonen en opslaan van koolzaad bij loonbedrijven kost volgens informatie uit [Dekker, 2003] bij een vochtgehalte van 14% - 18% circa € 27,00 ± € 15,00 per ton zaad, inclusief BTW. We nemen aan dat dergelijke kosten kunnen worden aangehouden voor drogen en opslag. Voor transport over de weg kan volgens [Dekker, 2003] worden uitgegaan van een bedrag van € 5,00 - € 8,00 per ton zaad, inclusief BTW. 10

In [Elsayed et al., 2003] wordt uitgegaan van een verbruik van 300 MJ brandstof per ton zaden. Er wordt in deze studie echter ook uitgegaan van een lager vochtgehalte van de zaden. 11 Er is uitgegaan van een specifiek aardgas verbruik van 4,2 GJ/ton verwijderd water, conform [Riela], [Stela], [Cimbria]. Dit is iets lager dan de 4,5 GJ/ton waarvan wordt uitgegaan in [Elsayed et al., 2003]. Er is verder uitgegaan van een specifieke elektriciteit consumptie van circa 10 kWhe/ton verwijderd water conform [Riela] en [Cimbria]. 12 In [MV5, 2000] is uitgegaan van de volgende getallen: een transportprestatie van 32.246 miljoen tonZkm/jaar; • een brandstofverbruik van 651 miljoen liter. • Op elkaar delen geeft de in de hoofdtekst genoemde waarde.

24

5

Productie: van koolzaad naar

5.1

Technologie

olie

Productie van PPO omvat twee deelstappen: 1. Productie van de ruwe olie uit de zaden. Hiervoor zijn twee routes mogelijk: a. Mechanische isolatie middels koud persen (kleinschalige oliemolens). b. Persen/extraheren: mechanische en fysisch-chemische isolatie middels een combinatie van pletten en persen en extractie met oplosmiddelen (grootschalige extractie met hexaan). 2. Raffinage van de olie om ongewenste componenten te verwijderen. In de praktijk worden beide processen toegepast voor de productie van koolzaadolie bedoeld voor de voertuigen brandstoffen markt. De geproduceerde olie kan vervolgens worden veresterd met methanol tot biodiesel, maar wij beperken ons in dit rapport tot de onveresterde olie. Schaalgrootte De schaalgrootte van de voor biodiesel producerende oliemolens varieert van enkele duizenden tonnen olie per jaar tot 100.000 à 150.000 ton per jaar. In de oliezaad verwerkende industrie gehanteerde vuistregel is dat koud persen economisch rendabeler is bij schaalgroottes waarbij minder dan 500 ton per dag aan zaad wordt verwerkt. In beide gevallen kan de olie worden geraffineerd om ongewenste stoffen te verwijderen. Conform deze vuistregel wordt koud persen vooral toegepast bij de kleinschalige, decentrale oliemolens met productiecapaciteiten van enkele duizenden tonnen per jaar. Maar er zijn ook grootschalige installaties waar deze techniek wordt toegepast, zoals Bio-Ölwerk Magdeburg13 . Persen/extraheren is de gangbare productietechnologie voor de productie van plantaardige olie voor de voedingmiddelen industrie. Het wordt ook toegepast in de grootschalige geïntegreerde biodieselfabrieken met een eigen oliemolen, bijvoorbeeld bij Rheinische Bioester in Neuss.

5.1.1

Kleinschalige productie De pers bestaat in de regel uit een schroefpers. De zaden worden enigermate voorverwarmd om de viscositeit wat te verlagen en in de pers uitgeknepen. Bij sommige typen persen wordt de uitlaatzone van de perspulp verwarmd om verstoppingen te voorkomen. De verkregen olie bevat nog enkele procenten vast materiaal, dat voor toepassing in voertuigen moet worden verwijderd. Gangbare reinigingstechnieken zijn filtratie, centrifuge of sedimentatie. Sedimentatie heeft als nadeel een relatief groot verlies aan olie. De gereinigde olie dient bij voorkeur in een roestvrijstalen tank te worden opgeslagen om aantasting van het materiaal van de tank door de zuren in de olie te voorkomen en om degradatie van de olie onder invloed van licht te voorkomen. De bedrijfsvoering van de pers is gericht op aan de ene kant een maximale isolatie van olie en aan de andere kant een minimalisering van het gehalte aan fosfor en vaste deeltjes in de olie. Vaste deeltjes zijn ongewenst voor de beoogde toepassing als voertuigbrandstof en 13

De verwerkingscapaciteit van Bio-Ölwerk Magdeburg bedraagt volgens [best case] 250 ton zaad per dag en wordt uitgebreid tot 450 ton zaad per dag.

25

leiden tot extra olieverlies bij afscheiding. Fosfor komt voor in de olie c.q. het zaad in de vorm van fosforlipiden. De aanwezigheid daarvan in de olie maakt de olie gevoeliger voor oxidatieve afbraak en verhoogt de hydratiseerbaarheid (het vermogen om water op te nemen). Daarnaast is fosfor ook ongewenst voor de toepassing als voertuig brandstof. Het kan afzettingen en verstoppingen in de motor veroorzaken en kan katalysatoren vergiftigen. In tabel 5.1 staat een indicatie op welke manier de parameters van belang zijn en hoe de bedrijfsvoering kan worden geoptimaliseerd.

Fosfor gehalte olie Doorzet Gehalte vaste deeltjes in olie Opbrengst aan olie Energie verbruik

Toerental persschroef ↑

Vochtgehalte zaad ↑

Temperatuur zaad ↑

↑ ↑ ↑

↑ ↑ ↓

↑ ↓ ↓

↓ ↑

↓

↑ ↑

Tabel 5.1: Invloed van parameters op het proces van oliewinning

Met koud persen en filtreren wordt circa 75% van de olie uit de zaden als aparte fractie geïsoleerd. De rest blijft achter in de perspulp en in de filtercake. Bij dit rendement en bij een oorspronkelijk oliegehalte van 43% in het koolzaad levert 3,3 ton koolzaad (de opbrengst van 1 ha) circa 0,9 ton olie op – rekening houdend met het droge stof gehalte van de geoogste zaden14 . De praktijk in Duitsland laat zien dat de kwaliteit van de door dergelijke kleinschalige oliemolens geproduceerde olie bij ongeveer de helft van deze decentrale oliemolens niet voldoet aan de zogenaamde ‘RK-Qualitätsstandard 05/2000’ (zie hoofdstuk 5) [Hassel, 2004], [Schümann, 2003]. De kwaliteit van de door deze installaties geproduceerde olie blijkt bovendien bij langdurige opslag duidelijk af te nemen en voldoet, ook als dat in eerste instantie wel het geval was, vaak na enige tijd niet meer aan deze norm [Hassel, 2004].

5.1.2

Grootschalige productie Bij zogenaamde oliezaadfabrieken worden de zaden mild geperst, waardoor een pulp met een relatief hoog gehalte aan olie overblijft. De resterende olie wordt vervolgens uit de pulp geïsoleerd middels extractie, waarvoor in de regel hexaan wordt gebruikt. Het overblijvende ‘schroot’ wordt licht ‘getoast’ om restanten hexaan te verwijderen en wordt vervolgens gepelletiseerd. Met de combinatie van persen en extraheren wordt tot 98% van de olie uit de zaden geïsoleerd. Bij deze rendement en bij een oorspronkelijk oliegehalte van 43% in het koolzaad levert 3,3 ton koolzaad (de opbrengst van 1 ha) circa 1,2 ton olie op – rekening houdend met het droge stof gehalte van de geoogste zaden15 .

5.1.3

Raffinage Raffinage van de ruwe koolzaadolie is nodig bij persen/extraheren om de brandstofkwaliteit op een voldoende hoog niveau te brengen. Er kan daarbij worden volstaan met een wat eenvoudiger raffinage als nodig is bij opwaarderen van de ruwe olie voor toepassing in de voedingsmiddelen industrie. Storende stoffen bij toepassing in verbrandingsmotoren en 3,3 x (100% - 16%) x 43% * 75% ≈ 0,9 ton/ha, waarbij de 16% betrekking heeft op het vochtgehalte van de vers geoogste zaden. 15 3,3 x (100% - 16%) x 43% * 98% ≈ 1,2 ton/ha, waarbij de 16% betrekking heeft op het vochtgehalte van de vers geoogste zaden. 14

26

opslag van PPO zijn met name de fosfolipiden en ook kunnen vrije vetzuren problemen geven [De Kock, 2004] (zie ook hoofdstuk 7). Voor voedseltoepassingen storende stoffen als kleurstoffen en geurstoffen zijn bij inzet in een verbrandingsmotor echter niet hinderlijk of storend en hoeven dan ook niet te worden verwijderd. Raffinage van plantaardige olie voor productie van PPO vindt in de praktijk echter nog niet plaats. Grootschalige PPO-productie is als gezegd nog niet gerealiseerd. Er vindt wel een dergelijke, relatief eenvoudige raffinage plaats bij grootschalige biodieselfabrieken, bijvoorbeeld bij Elbe-Öl Prignitz.

5.2

Energiegebruik

Koud persen Voor het energieverbruik van een complete kleinschalige installatie, exclusief droger, worden in de praktijk waarden gevonden van 20 kWhe/ton droog zaad tot circa 90 kWhe/ton droog zaad genoemd [Widmann, 1998]. Het energieverbruik blijkt sterk af te hangen van de opbouw van de installatie, met name van de motor waarmee de pers wordt aangedreven. Gemiddeld wordt in de praktijk circa 45 kWhe/ton droog zaad verbruikt, wat vergelijkbaar is met de in [Folkecenter, 2000a] gegeven indicatie van circa 35 kWhe/ton. Industriële installaties Voor persen/extraheren worden in de literatuur [Elsayed et al, 2003], [FFE], de volgende energiegebruiken per ton gedroogd zaad genoemd: • 700 – 850 MJaardgas • 30 – 35 kWhe Raffinage Voor raffinage worden in de literatuur [Elsayed et al., 2003], [FFE], de volgende energiegebruiken per ton ruwe olie genoemd: • 350 - 580 MJaardgas • 6 - 10 kWhe Op internet vindbare fact sheets van producenten van raffinage installaties voor plantaardige oliën – Lurgi, Cimbria Sket - geven vergelijkbare cijfers.

5.3

Emissies

Koud persen Voor zover bekend treden geen directe emissies naar lucht of andere vormen van milieubelasting op. Industriële installaties, extractie en raffinage Bij deze vorm van productie treden emissies naar lucht en water op. Het betreft met name emissies van organische stoffen naar water en van geurstoffen naar lucht. Informatie over de omvang van deze emissies ontbreekt vooralsnog. Daarnaast zijn er directe emissies door ondervuring met aardgas. De daaraan gerelateerde emissies zijn geschat op basis van de in voorgaande paragraaf gegeven aardgasconsumpties en de volgende emissiefactoren: • CO2 = 56 kg/GJ (Groningen gas). • NOx = 50 g/GJ. De geschatte emissies zijn gegeven in tabel 5.2.

27

Extractie

Raffinage

Emissies naar lucht (kg) CO2 CO

39

-

48

20

-

32

0,035

-

0,043

0,018

-

0,029

CH4 VOS N 2O NH3 SO2 NOx PM10

Tabel 5.2: Emissie bij het proces van industriële installaties

5.4

Kosten

Er is geprobeerd om voor kleinschalige en grootschalige productie van PPO een schatting te maken van de kale productiekosten per ton PPO, exclusief BTW en exclusief kosten voor inkoop van grondstoffen en opbrengsten uit verkoop van producten. De informatie maakt inzichtelijk in hoeverre productie een belangrijke kostenpost is.

Koud persen Op basis van een eigen kosten berekening schatten we de proceskosten voor een oliemolen met een verwerkingscapaciteit van 750 kg droog zaad per uur16 in op circa € 30,00 - € 50,00 per ton droog zaad, exclusief inkoop kosten voor zaad. De voor deze schatting gehanteerde procesparameters zijn gegeven in tabel 5.3. Bij 4.000 draaiuren Verwerkingscapaciteit (ton droog zaad per jaar) Producten (ton/jaar) • Raapschilfers • Olie Investering (€) Jaarlijkse onderhoudskosten Tijdbesteding personeel (uren per jaar) Uurloon personeel (€) Elektriciteit • Verbruik per ton zaad (kWhe) • Energieprijs (€/kWhe)

bij 7.500 draaiuren

3.000

5.625

1.843 3.455 917 1.720 582.258 582.258 3% van investering 3% van investering 333 625 50 50 35 0,17

35 0,17

Tabel 5.3: Procesparameters voor kleinschalige oliemolen [Folkecenter, 2000a]

Op basis van deze parameters is een eigen schatting van de jaarlijkse kosten gemaakt. Daarbij is uitgegaan van de Milieukostenmethodiek [VROM, 1998]. Deze methodiek is

16

Dit is vergelijkbaar met de productiecapaciteit van de door Solaroilsystems te realiseren oliemolen.

28

ontwikkeld voor het bepalen van de kosteneffectiviteit van milieumaatregel en is dusdanig algemeen17 , dat een nadere toelichting in deze studie achterwege is gelaten. De resulterende opbouw van de jaarlijkse kosten is gegeven in tabel 5.4. De hoogte van de posten ‘personeel’ en ‘energie’ volgt uit vermenigvuldiging van de jaarlijkse tijdbesteding Bij 4.000 draaiuren Bij 7.500 draaiuren per jaar per jaar Jaarlijkse kosten Afschrijvingen18 94.908 94.908 Onderhoud 17.468 17.468 Personeel 16.650 31.250 Energie 17.850 33.469 Subtotaal 146.876 177.095 door personeel en het jaarlijkse energieverbruik met respectievelijk uurkosten en elektriciteitprijs. Tabel 5.4: Opbouw jaarlijkse kosten voor kleinschalige oliemolen (alle kosten in €/jaar, exclusief BTW)

Industriële installaties Ook informatie over kosten met betrekking tot industriële installaties zijn zeer beperkt. Er kan hooguit worden afgeleid uit de huidige prijzen voor droog koolzaad, koolzaad schroot en koolzaad olie, dat de proceskosten ongeveer € 10,00/ton bedragen.

• • • •

prijs voor droog koolzaad aan de poort van de fabriek schatten we op € 290,00/ton op basis van de informatie uit voorgaande hoofdstukken19 ; de prijs voor geëxtraheerd schroot en geraffineerde olie bedragen respectievelijk € 130,00/ton en € 600,00/ton ± € 100,00/ton [Bergmans, 2004]; droog zaad met een gemiddeld oliegehalte van 43% (d.s.) en een vochtgehalte van 8% geeft bij vrijwel volledige isolatie van de olie circa 530 kilo schroot en circa 390 kilo olie; de balans voor het proces zou dan zijn: (53%•130 + 39%•600) – 290 ± €10,00/ton droog zaad.

Conclusies De productiekosten zijn hooguit enkele tientallen € per ton PPO (exclusief BTW). Gezien de kosten voor koolzaad kunnen productiekosten niet worden gekarakteriseerd als een belangrijke kostenpost.

17

De methodiek wordt onder andere beschreven in de bijlagen bij de geactualiseerde NeR, zie Infomil website. 18 Conform de Milieukostenmethodiek is uitgegaan van een annuïteit van 16,3%. 19 De gemiddelde marktprijs voor koolzaad af akker bedraagt € 230,- per ton. Transport, schonen, drogen en opslag kosten gemiddeld € 35 per ton zaad af akker. Eén ton zaad af akker met een vochtgehalte van 16% gemiddeld geeft bij drogen tot 8% aanhangend vocht circa 900 kilo droog zaad.

29

6

Distributie van verwerker naar

6.1

Technologie

6.1.1

PPO tanken en opslag

afnemer

PPO dient te worden opgeslagen in een zuurstofloze donkere omgeving en dient goed te worden afgeschermd tegen waterlekkage. De voor opslag en distributie gebruikte transportmiddelen en opslagtanks dienen te zijn uitgevoerd in kunststof of roestvrijstaal vanwege het hoge zuurgehalte van PPO. Bevoorrading van distributielocaties zal bij grootschalige distributiesystemen in de regel plaatsvinden op eenzelfde wijze plaats als voor fossiele diesel [IEA, 1996]. Dat wil zeggen dat de distributie zal plaatsvinden vanaf een centraal punt en dat tankstations zullen worden bevoorraad door vrachtwagens. In principe is PPO op tankstations te mengen met fossiele diesel in elke verhouding. Een mengsel van PPO en diesel is voor de markt echter niet wenselijk omdat dit problemen kan geven in niet daarvoor aangepaste voertuigen (zie hoofdstuk 7). In Nederland zal door Solaroilsystems een alternatief distributiesysteem worden toegepast. De olie zal in tankcontainers van 15.000 à 20.000 liter naar de afnemers worden getransporteerd om ter plaatse aan een aangepaste dieselpomp te worden gekoppeld. Afzet zal plaatsvinden bij vervoerders, wagenparken van nutsbedrijven, schepen en andere grootschalige dieselverbruikers [Solaroilsystems, 2003]. Op dit moment is het nog niet mogelijk om in Nederland PPO te tanken op commerciële tankstations, omdat PPO niet voldoet aan de Europese eisen voor motorbrandstoffen, en de overheid ook geen ontheffing heeft gegeven. In Duitsland is dit wel het geval, hier wordt PPO apart aangeboden op tankstations. In Nederland kan PPO getankt worden bij enkele oliemolens waarvoor vergunningen zijn verleend. Voor het tanken van PPO op een eigen terrein zijn in Nederland tankinstallaties te koop van 1.000 liter, á € 750,00 excl. BTW20 . Voor grotere installaties zijn de kosten per liter lager. Voor het tanken van PPO is een aangepast tankpistool nodig, vanwege de hoge viscositeit. Stabiliteit Over de stabiliteit ten aanzien van oxidatie van PPO worden in de geraadpleegde literatuur en door de geraadpleegde deskundige tegengestelde indicaties gegeven. Hieronder eerst een korte theoretische beschouwing, vervolgens een samenvatting van praktijkervaringen. Kwaliteit verslechtering kan optreden door bacteriologische afbraak (het is immers een gemakkelijk afbreekbare vloeistof), opname van water en oxidatie. Door de laatste twee mechanismen ontstaan vrije vetzuren. De vetzuren kunnen bij directe injectie dieselmotoren met name corrosie aan de inspuitpompen en spuitmonden veroorzaken. Daarnaast leidt de kwaliteit verandering ook tot verandering van de verbrandingstechnische eigenschappen, wat weer consequenties heeft voor prestaties en emissies bij moderne motoren. Deze worden

20

Bij het tanken van 5 personenauto’s aan zo’n installatie en een afschrijvingstermijn van 5 jaar zijn de kosten per liter ongeveer € 0,02.

30

regeltechnisch immers met grote nauwkeurigheid en kleine marges op de verwachte eigenschappen van de brandstof afgesteld. In algemene zin is het jodiumgetal van een brandstof een indicator voor de stabiliteit ervan voor oxidatie. Oliën met een laag jodiumgetal zijn minder gevoelig voor oxidatie dan oliën met een hoog jodiumgetal. Gezien het hoge jodiumgetal van PPO is het een relatief onstabiele plantaardige olie, maar het is stabieler dan biodiesel. Er is echter weinig informatie over de problemen dat dit kan veroorzaken. PPO is in ieder geval minder stabiel dan standaard diesel, omdat PPO koperen leidingen aan kan tasten, maar weer stabieler dan biodiesel. Naar verluidt kan de toevoeging van een antioxidant eventuele degradatie van de olie door oxidatie voorkomen. In de praktijk zijn deels met bovenstaande beschouwing overeenstemmende ervaringen opgedaan, deels echter ook andere, niet positieve ervaringen opgedaan. Volgens [Thuneke, 2004] levert de stabiliteit van PPO geen problemen op. Wanneer de voorschriften voor opslag in acht genomen worden kan PPO voor een periode van een half tot een jaar opgeslagen worden zonder degradatie van de olie. In het kader van het ‘100 Traktoren project’ heeft men echter vastgesteld dat er wel degelijk sprake is van een aanzienlijke degeneratie van PPO bij langdurige opslag [Hassel, 2004]. Olie, die oorspronkelijk ruimschoots voldeed aan de ‘RK Qualitätsstandard 05/2000’ bleek na langdurige opslag21 dusdanig te zijn gedegradeerd dat dit niet meer het geval was. De auteurs van deze rapportage concluderen op basis van hun praktijkervaringen dat het voor een gegarandeerde hoogwaardige brandstofkwaliteit nodig is om de olie te raffineren22 .

6.1.2

Een standaard voor de brandstof kwaliteit Koolzaadolie voldoet niet aan de huidige Europese standaard (EN 590) voor diesel. Het mag in Nederland dan ook niet als brandstof op de markt (pompstation) verkocht worden. De overheid heeft echter een ontheffing afgeven voor een proefproject in noord Nederland, waarbij tot 2010 op jaarbasis 3.5 miljoen liter PPO geproduceerd mag worden. Voor grootschalige marktintroductie is echter een productstandaardisatie nodig. Voor ruwe koolzaadolie bestaat geen standaard, zoals voor andere biobrandstoffen als de veresterde koolzaadolie (‘biodiesel’). Reden is het (vooralsnog) geringe gebruik. Omdat voor een betrouwbaar gebruik van de brandstof en optimale motorafstellingen (emissies) belangrijk zijn, zijn er door een Duitse werkgroep met afvaardigingen van de producenten, onderzoeksorganisaties, motorfabrikanten en afvaardigingen van de relevante Ministeries voorstellen gedaan voor een standaard voor koud geperste koolzaadolie. Dat dit in Duitsland heeft plaatsgevonden, heeft te maken met de activiteiten op het gebied van PPOgebruik in voertuigen en voertuigmodificaties in dit land. De speciaal voor PPO ontwikkelde RK-standaard (Qualitätsstandard für Rapsöl als Kraftstoff) beschrijft een aantal belangrijke parameters die het product specificeren. Ondanks dat de standaard nog voorlopig is, omdat verdere experimenten nog uitgevoerd worden, wordt deze toch gezien als richtsnoer door motorfabrikanten, koolzaadproducenten en verwerkers. Het voorstel is weergegeven in tabel 6.1. Op dit moment wordt er in Duitsland gewerkt aan een DIN-standaard23 (DIN UA 632.2) waarbij de RK-standaard als uitgangspunt dient. Normering in Nederland is nog niet aan de orde vanwege de kleine

21

Voor omschrijving van het begrip ‘langdurig’, zie de in de voorgaande alinea genoemde opslagperiode. 22 Voor de duidelijkheid, de auteurs zijn betrokken bij het ‘100 Traktoren programma’ en worden als onderzoekers betaald door de UFOP: Union zur Förderung von Oel- und Proteipflanzen. Oftewel de branchevereniging van telers en gebruikers van koolzaad en vergelijkbare planten. 23 Deutsche Industrie Norm; zie http://www.din.de.

31

markt voor PPO, in tegenstelling tot in Duitsland. Volgens dhr. Aberson van Solaroilsystems zal in Nederland ook volgens deze norm geproduceerd worden. De karakteristieke eigenschappen worden bepaald door de natuur en variëren slechts miniem. De variabele eigenschappen als fosforgehalte, asgehalte en watergehalte worden beïnvloed door de wijze van telen, oogsten en persen. De variatie in deze eigenschappen is veel groter. Duitse wetenschappers geven aan dat de RK-standaard een goede basis is voor een Duitse of Europese norm [Remmele, 2002]. Uit de Duitse praktijktest is gebleken dat in veel gevallen PPO niet aan de RK-standaard voldoet. Met name de variabele eigenschappen overschrijden de maximale waarde. Redenen hiervoor zijn de lage zaadkwaliteit, ontbreken van raffinagestappen en kwaliteitswaarborging door de keten. Ook slechte opslag condities spelen een rol [BLT Wieselburg, 2003]. Uit een Japanse studie blijkt dat het achterwege laten van een aantal zuiveringsstappen de kwaliteit van de brandstof verlaagd en zelfs problemen op kan leveren door ophoping van onverbrande bestanddelen [Togashi, 1998]. Characteristics/ Substances

Units

Limiting values Test procedure Min.

density (15ºC)

kg/m3

PM flash point

°C

calorific value

MJ/kg

kinematic viscosity(40 °C)

Mm2/s

behaviour at low temperatures cetane number (ignition quality) Coke residues

Max. 930 DIN EN ISO 3675 DIN EN ISO 12185 220 DIN EN ISO 22719 900

35,000

DIN 51900-3 38 DIN EN ISO 3104 rotation viscosimetry process is being evaluated

% by mass

0.40 DIN EN ISO 10370

iodine number

G/100g

sulphur content

mg/kg

20 ASTM D 5453-93

Variable Characteristics total contamination

mg/kg

25 DIN EN 12662

neutralisation value oxidation stability

Mg KOH/g H

phosphor content

mg/kg

ash content

% by mass

water content

% by mass

100

120 DIN 53241-1

2.0 DIN EN ISO 660 5.0

ISO 6886 15 ASTM D3231-99 0.01 DIN EN ISO 6245 0.075 pr EN ISO 12937

Tabel 6.1: Kwaliteitsstandaard voor koolzaadolie als brandstof (RK-quality standard, 05/2000)

32

6.2

Energiegebruik

6.3

Milieu

Het energiegebruik van de distributie van de PPO wordt geschat op 1 % van de energieinhoud. Met andere woorden distributie vergt ongeveer 10 liter diesel per ton olie. Bij kleinschalige distributie kan dit vanwege de kleine schaal iets hoger zijn [IEA, 1996]. Aan de andere kant, als de PPO aan de oliemolen of bij de lokale koolzaadleverancier wordt verkocht zal er geen sprake zijn van energieverbruik of is het energieverbruik zeer beperkt.

De emissies van koolwaterstoffen tijdens opslag en tanken zijn vanwege de lage dampspanning van PPO verwaarloosbaar. Voor distributie zijn de volgende emissies geschat (op basis van dieselverbruik en emissiegegevens uit [MV5, 2000]). Aangenomen is dat de distributie per vrachtauto over de weg plaatsvindt. Emissies naar lucht (kg) CO2 CO VOS

25,6 6,8E-02 1,7E-02

SO2 NOx

3,8E-01

PM10

1,6E-02

Tabel 6.2: Emissies door distributie van PPO (per ton PPO)

6.4

Kosten

De kosten voor distributie van PPO zijn van eenzelfde ordegrootte als voor andere biobrandstoffen en fossiele brandstoffen. In diverse GAVE-studies wordt dit op € 0,10/liter oftewel circa € 110,00/ton olie geschat.

33

7

Toepassing van koolzaadolie in voertuigen

In dit hoofdstuk behandelen we het gebruik van PPO in motoren. We gaan achtereenvolgens in op de gebruikte technieken, de gebruikerservaringen, de luchtverontreinigende emissies en de daarmee samenhangende gezondheidsaspecten en de kosten van gebruik van PPO in voertuigen. We sluiten het hoofdstuk af met een aantal aandachtspunten en verbeterperspectieven.

7.1

Technologie

Voor het toepassen van PPO is aanpassing van motoren noodzakelijk. Dit is een gevolg van de hogere viscositeit en molecuul gewicht, het lagere cetaan getal en het hogere vlampunt van de brandstof, waardoor de ontsteking minder makkelijk verloopt. Dit zijn tevens de belangrijkste verschillen met gewone (fossiele) diesel. De viscositeit van PPO is - vooral bij lage temperaturen - veel hoger dan die van gewone dieselbrandstof, zie figuur 7.1. Om PPO te kunnen goed te kunnen verbranden in een dieselmotor, moet de brandstof daarom eerst opgewarmd worden tot ongeveer 60ºC. In sommige gevallen wordt het injectietijdstip aangepast en worden er speciale injectoren of verstuivers in de motor geplaatst. Dit hangt echter af van het voertuigtype en de ombouwer. Omdat PPO pH-neutraal is, hoeven leidingen en pakkingen niet te worden vervangen (mondelinge mededeling Elsbett d.d. 3 mei 2005).

Figuur 7.1: Viscositeit van fossiele diesel vergeleken met koolzaadolie

De beschikbare ombouw technologie is overigens nog sterk in ontwikkeling. Ombouw van de oudere indirect geïnjecteerde dieselmotoren en de nieuwere direct geïnjecteerde dieselmotoren met het Bosch inspuitsysteem met een centrale injectiepomp is gangbare techniek. Maar voor directe inspuitsystemen als common rail en systemen met multiple inspuitpompen zijn nog maar weinig ombouwpakketten beschikbaar en is men vooral nog aan het ontwikkelen. Ook lijkt het er op dat elk voertuig weer een ander pakket nodig heeft. En er is voor slechts een beperkt aantal voertuigtypen een dergelijke set ontwikkeld. Het

34

betreft vooral Audi, Ford en Volkswagen typen. PPO zou dus op dit moment een beperkt toepassingsgebied hebben bij grootschalige introductie. Verder vindt de ontwikkeling van ombouwpakketten tot nu toe plaats bij kleine bedrijfjes zonder goede connecties met grote motorproducenten. Ook de ombouw zelf vindt in Duitsland nog steeds enkel plaats bij enkele garagehouders en andere kleine bedrijven. Met andere woorden, het is geen gangbare technologie en knowhow en het is vanwege de beperkte beschikbare menskracht de vraag hoe snel de ontwikkeling van die knowhow kan plaatsvinden. Daarnaast roept de grootte en structuur van de huidige ‘ombouwindustrie’ de vraag op hoe snel die industrie de voor grootschalige implementatie van PPO als voertuig brandstof benodigde ombouwpakketten zou kunnen leveren. Er zijn twee systemen voor aanpassing beschikbaar: een één-tank systeem en een twee-tank systeem. Eén-tank systeem Bij het één-tank systeem kan naar willekeur PPO en diesel getankt worden. Een voertuig met een één-tank systeem dient te worden uitgerust met een voorverwarmsysteem om de vloeibaarheid van de brandstof onder koude omstandigheden te verbeteren. Het één-tank systeem is slechts toepasbaar voor een beperkt aantal auto’s waarvan de broncodes bekend zijn, omdat het motormanagement moet worden aangepast. Deze zijn normaal gesproken alleen bij de autofabrikant bekend, dit systeem wordt dan ook slechts beperkt toegepast. Twee-tank systeem Bij een twee-tank systeem wordt gestart op gewone diesel en wordt de PPO via een gescheiden brandstoftoevoersysteem opgewarmd tot circa 60oC. Bij het bereiken van die temperatuur (na ongeveer 10-15 minuten) regelt een kleine boordcomputer, dat wordt overgeschakeld op PPO. Het systeem zelf is volledig geautomatiseerd, met een klein display op het dashboard. Bij een naderend einde van een rit dient de bestuurder terug te schakelen op diesel, om ervoor te zorgen dat er geen PPO in de brandstofleidingen achterblijft. Dit om startproblemen en dichtkoeken van leidingen en filters te voorkomen. Bij dit systeem wordt dus voor het starten en stoppen van een voertuig nog wel fossiele dieselolie gebruikt. Bij het ombouwen van een standaardvoertuig, worden over het algemeen aangepaste verstuivers geïnstalleerd, en worden een warmtewisselaar, een dikkere brandstoftoevoerleiding en een brandstoffilter (1Xm) toegevoegd. Verder worden een aantal elektronische instellingen aangepast. Het twee-tank systeem heeft momenteel de voorkeur, omdat dit reeds een beproefd systeem is onder de Nederlandse klimatologische omstandigheden. Het is wel duurder dan het ééntank systeem.

7.2

VoorVoor - en nadelen van het rijden op PPO

Praktijkervaringen met rijden op PPO laten een gemengd beeld zien. Aan de ene kant zijn gebruikers van PPO over het algemeen enthousiast, omdat motoren minder lawaai maken vanwege de betere smering van PPO, door de in de brandstof aanwezige glycerol. De betere smering heeft een positieve invloed op de levensduur van de motoren. Ook zijn gebruikers tevreden over het lagere geluidsniveau en maximale koppel. Dit ligt bij PPO op 1.000 toeren, terwijl dit bij de conventionele dieselbrandstof op 1.200 ligt. Dit wordt toegeschreven aan het zuurstofgehalte in de brandstof, maar duidelijkheid hierover bestaat niet [Aberson, 2004; Togashi, 1998]. Aan de andere kant heeft PPO bij gebruik in auto’s ook een aantal nadelen. Nadelen van het gebruik van PPO zijn de geringe beschikbaarheid en de hoge ombouwkosten. Een ander nadeel dat genoemd wordt is de geur. Bij moderne voertuigen speelt dit overigens nauwelijks meer een rol vanwege de betere verbranding in de motor (mondelinge mededeling Elsbett 3mei 2005). Uit verschillende studies blijkt daarnaast dat in de

35

verbrandingskamer en op kleppen en injectoren gepyrolyseerde deeltjes en koolvlokken ophopen, waardoor de motor beschadigd kan raken. Uit een recente Duitse praktijkproef blijkt dat dit ook daadwerkelijk het geval is [BLT Wieselburg, 2003]. Wanneer PPO echter voldoende geraffineerd is, blijven dit soort problemen achterwege [Togashi, 2003]. Voor gebruikers is dit een belangrijk aandachtspunt. Ook problemen met de stabiliteit van smeerolie wordt in de literatuur genoemd, bij vervuiling van de smeerolie met PPO [Jensen, 2003]; [BLT Wieselburg, 2003]. Dit wordt veroorzaakt door PPO deeltjes die bij onvolledige verbranding op zuigerwand en -veren in de motorolie terechtkomen. Fossiele diesel verdampt bij een normale motorbedrijfstemperatuur uit de motorolie wanneer dit gebeurt, maar vanwege het hoge kookpunt van PPO blijft dit in de olie achter [Thuneke, 2004]. Ervaringen In Nederland zijn inmiddels enkele tientallen voertuigen omgebouwd. McDonalds heeft na een testperiode alle 23 trucks in Nederland op PPO omgebouwd. In Duitsland rijden inmiddels 10.000 – 20.000 voertuigen op PPO. In Duitsland en Oostenrijk zijn testen uitgevoerd met respectievelijk 100 en 35 landbouwtractoren. Ook zijn er voorbeelden van schepen en treinen op PPO. Overigens zijn er in Duitsland tekenen dat de auto-industrie niet geïnteresseerd in PPO als brandstof, naast biodiesel. Dit heeft te maken met de niet toereikende kwaliteit van de brandstof. Autofabrikanten geven dan ook geen garantie voor het functioneren van hun voertuigen op de brandstof [Bockey, 2004]. Die garantie – dus het vergoeden van kosten op technische problemen die niet worden veroorzaakt door de gebruiker zelf - wordt daarom door de ombouwers gegeven.

7.3

Energie

7.4

Voertuigemissies

Het energiegebruik (in termen van energie) ligt in dezelfde ordegrootte als bij standaard dieselvoertuigen. Het gebruik in liters is iets hoger (tot 10 %) dan in een standaard dieselmotor, vanwege de lagere energie-inhoud [Ricardo, 2003]; [IEA, 1996].

Ten aanzien van de gereglementeerde uitlaatpijpemissies geeft de beschikbare literatuur geen eenduidig beeld. Sommige bronnen wijzen op verhoogde emissies, terwijl andere bronnen een lager emissieniveau laten zien. Vaak is de beschikbare informatie niet gedetailleerd genoeg om bronnen met elkaar te vergelijken en conclusies te trekken. Natuurlijk spelen de motortechnologie en brandstofkwaliteit een belangrijke rol en kunnen emissies alleen vergeleken worden in identieke (dezelfde) voertuigen voor en na ombouwen. Studies hiernaar zijn echter beperkt. Om toch een indruk te geven van de emissies van PPO, geven we hieronder kort de resultaten weer van een aantal uitgevoerde tests. Omgebouwde voertuigen In Zwitserland is door EMPA [Folkecenter, 2000b] in 2000 een serie metingen verricht aan een VW Golf (Euro-1 test) en een VW Lupo (Euro-3 test), waarvan de testresultaten zijn weergegeven in tabel 7.1 en tabel 7.2. VW Golf 1.6D, IDI, 1984, Euro-1 test (Elsbett-systeem) Limietwaarde Diesel (g/km) (g/km) CO 1,00 HC+NOX 0,88 PM10 0,2

Koolzaadolie (g/km) 1,00 0,88 0,12

Opm: Zwavelgehalte in diesel 430 ppm Tabel 7.1: Emissies VW Golf (1986) op diesel en PPO [EMPA, 1999]

36

0,58 0,56 0,07

VW Lupo 1.2 PDI, 1999, Euro-3 test Limietwaarde Diesel (g/km) Diesel (g/km) Koolzaadolie (g/km) (voor ombouw) (na ombouw) (g/km) 0,64 CO 0,36 0,27 0,42 HC+NOX 0,56 0,23 0,96 0,90 NOX 0,50 0,35 0,96 0,92 PM10 0,05 0,035 0,025 0,043 Opm: Zwavelgehalte in diesel is 430 ppm. De test is onbedoeld uitgevoerd bij een 20% hogere rolweerstand tijdens de twee testen na ombouw. Dit maakt de resultaten voor en na de test moeilijk te vergelijken. Tabel 7.2: Emissies VW Lupo (1999) op diesel en PPO

De testen met de Euro-1 dieselauto met voorkamermenging lijken aan te geven dat PPO zonder verhoogde emissies ingezet kan worden in indirect ingespoten dieselmotoren. Voor moderne direct ingespoten motoren ligt het iets complexer. Deze motoren zijn zodanig geoptimaliseerd voor emissies, dat het veranderen van een aantal instellingen en het wisselen van onderdelen een negatieve invloed op de emissieperformance kan hebben. Uit de resultaten valt niet goed af te leiden wat de verschillen zijn tussen een omgebouwd modern voertuig op PPO en een standaard modern dieselvoertuig, omdat de rolweerstand tussen de ‘standaardtesten’ en de testen na ombouw niet gelijk was. We kunnen wel een aantal algemene opmerkingen maken: • emissies van moderne PPO-voertuigen zijn wellicht niet lager dan die van standaardvoertuigen. Echter, het aantal geteste voertuigen is zo laag dat hierover ook niet een goed onderbouwde uitspraak te doen is; • de prestaties hangen ondermeer af van de manier waarop een voertuig is omgebouwd. De goedkoopste oplossing is vaak niet de oplossing die de oplossing met de laagste emissies; • in deze test is een relatief klein voertuig getest, wat in het algemeen wat lagere emissies heeft, en dus in de standaard test ruimschoots aan de emissie-eisen voldoet. Dit zorgt ervoor dat een VW Lupo op PPO ook nog aan de eisen kan voldoen (in ieder geval voor een aantal componenten) terwijl dit voor een grote auto niet vanzelfsprekend het geval is. Het zwavelgehalte van 430 ppm is op dit moment niet meer de standaard, dat is 50 ppm in de praktijk. Dit levert een hogere PM10-emissie op voor het standaardvoertuig dan in de praktijk; • de hoge NOX-emissies kunnen gedeeltelijk verklaard worden door de hogere motortemperaturen bij de verhoogde rolweerstand. Emissies bij niet aangepaste voertuigen Door Ricardo Consulting [Ricardo, 2003] is in 2003 een test uitgevoerd met een VW Passat en een Peugeot 106. Deze voertuigen zijn getest met zowel laagzwavelige diesel als PPO en niet omgebouwd. Er is slechts een warmtewisselaar geplaatst en er zijn verder geen motorinterne aanpassingen verricht. In tabel 7.3 presenteren we de gemeten emissiecijfers. CO2

CO

HC

Peugeot 106 IDI

Laagzwavelige diesel PPO

124 127

0,073 0,204

0,025 0,037

VW Passat DI

Laagzwavelige diesel PPO

139 151

0,125 0,665

0,066 0,206

NOX PM10 0,409 0,025 0,412 0,021 0,727 0,673

0,073 0,153

Opm: De bijbehorende brandstofgebruiken zijn respectievelijk 23 en 19 km/l voor het rijden op PPO over de cyclus. Tabel 7.3: Emissiefactoren niet aangepaste Euro-2 voertuigen (g/km) over hot start NEDC cyclus24 24

NEDC staat voor New European Driving Cycle, de typegoedkeuringstest voor personenauto’s.

37

Ten aanzien van de bovenstaande test maken we de volgende opmerkingen: • beide voertuigen laten een sterk verhoogde CO-emissie en een (sterk) verhoogde HCemissie zien. Dit wordt met name veroorzaakt door de mindere verstuiving van de brandstof in de cilinder, waardoor er een niet optimale verbranding plaats vindt. Hierdoor worden in de uitlaat gedeeltelijk verbrande fracties en onverbrande residuen teruggevonden; • de verhoogde PM-emissies bij de VW Passat kan worden toegeschreven aan een grotere vluchtige organische fractie in de PM, omdat geen toegenomen hoeveelheid elementair koolstof is gemeten; • de Peugeot 106 presteert over de linie beter dan de VW Passat. Dit heeft te maken met de hogere uitlaatgastemperatuur van de Peugeot 106 en het verschil in de brandstofinspuitinginspuitingsystemen. De hogere uitlaatgastemperatuur duidt op een hogere motorbelasting en hogere verbrandingstemperatuur. Hierdoor verstuift de PPObrandstof beter. Een betere verstuiving resulteert vervolgens weer in een volledigere verbranding en lagere HC, CO en PM-emissies. De hogere NOX emissies van de VW passat kunnen verklaard worden door het directe brandstofinjectiesysteem. • gemeten over een praktijkcyclus is het mogelijk dat de verschillen tussen de twee voertuigen kleiner zouden zijn, omdat de testcyclus niet geheel representatief is voor het werkelijk gebruik van een voertuig. Met name de acceleraties zijn vrij laag, waardoor de motortemperatuur laag blijft; • over de effecten tussen de verschillende typen inspuiting is niet met zekerheid iets te zeggen. Een DI-voertuig heeft hoger injectiedrukken, wat leidt tot betere verstuiving, terwijl een IDI-voertuig meer mogelijkheid heeft tot vervluchtiging en verspreiding in de cilinder [Ricardo, 2003]. Overige ervaringen Overigens is de literatuur niet eenduidig over de emissies van PPO-voertuigen. Een test van MAN B&W aan een scheepvaartmotor laat zien dat de NOX–emissies hoger zijn, terwijl Finse studie met mosterdzaadolie verhoogde emissies van ultrafijne deeltjes (<100 nm) laat zien, die het schadelijkst zijn voor de gezondheid [Jensen, 2003]. Ook de ervaringen met de voor PPO omgebouwde inzamelvoertuigen van SITA wijzen op een – significante – reductie van de fijn stof emissie door inzet van PPO. Een Oostenrijks rapport over een Duitse test met landbouwtractoren – het ‘100 Traktoren project’- laat verhoogde NOx-emissies zien [BLT Wieselburg, 2003], [Hassel, 2004]. De COemissie blijkt over het algemeen lager uit te vallen dan bij dieselbedrijf [Hassel]. Ook kan de toename van de NOx-emissie door optimalisatie van het motormanagement worden beperkt en in de buurt worden gehouden van de NOx-emissie bij diesel inzet. Op basis van het zuurstofgehalte25 van de brandstof en het lagere cetaan getal kan inderdaad een verhoogde NOx-emissie en een lagere PM-emissies verwacht worden, mits de brandstof goed verneveld wordt in de cilinder [EPA, 2003]; [Ricardo, 2003]. Invloed van de brandstofkwaliteit De brandstofkwaliteit heeft een grote invloed op emissies. Wanneer de brandstof niet geraffineerd wordt, is de kans op hoge emissies groot. Een te hoog gehalte aan gums (slijm) in de brandstof veroorzaakt vervuiling van de injectoren en verbrandingskamer. Hierdoor wordt een goede verneveling van brandstof in de cilinder verstoord, waardoor de emissie van deeltjes toeneemt. Vrije vetzuren tasten motor aan vanwege de corrosiviteit. Hoge concentraties vaste deeltjes (as) in de brandstof veroorzaken deeltjesemissies en opstopping van eventueel aanwezige filters. 25

Het zuurstofgehalte van de brandstof wordt nu nog als een nadeel gezien, vanwege de hogere NOxemissies, maar experts praten nu al over met zuurstof ‘geïmpregneerde’ brandstof voor de toekomst (10 jaar vanaf nu) om deeltjesemissie te verminderen.

38

Voorzichtige eerste conclusies Op basis van de beperkte beschikbare gegevens is het niet mogelijk om harde conclusies ten aanzien van de invloed van PPO op voertuig emissies te trekken. Maar de wel beschikbare gegevens geven het volgende beeld: • bij een goed omgebouwd voertuig en inzet van PPO van goede kwaliteit zullen de emissies van CO, koolwaterstoffen en PM10 waarschijnlijk lager als wanneer hetzelfde voertuig op diesel zou rijden; • de NOx-emissie zal waarschijnlijk hoger zijn. Welke invloed aanpassingen aan het motormanagement hebben op de hoogte van de emissies is moeilijk aan te geven.

7.4.1

Emissies van EuroEuro-4/5 voertuigen: een vooruitblik Voertuigen dienen in de toekomst aan strengere milieunormen te voldoen, conform de Brusselse regelgeving. De invoering van Euro-4 en 5 normen (respectievelijk in 2005 en 2008)zullen er dan ook voor zorgen dat nieuwe technologieën zoals selectieve katalytische reductie (SCR) en het diesel partikel filter (DPF) hun opwachting zullen maken. Op dit moment wordt fosfor, dat in de PPO zit vanwege de toediening tijdens de groei van de plant, als een mogelijk probleem gezien. Fosfor vergiftigt de katalysator van het SCRsysteem, waardoor de activiteit van de katalysator en de effectiviteit van emissiereductie afneemt (DAF). PPO is wel nagenoeg zwavelvrij, wat een voordeel is voor de toepassing van een SCR-katalysator. Zwavel vervuilt namelijk net als fosfor de katalysator. Aan de andere kant wordt bij kleinschalige oliemolens (koud persen) een olie met een zeer laag gehalte aan fosfor geproduceerd. Zie ook [Folkecenter, 2000a], [Widmann, 1998] en kan bij grootschalige productie de fosfor middels raffinage worden verwijderd. Daarom verwachten we dat dit een oplosbaar probleem is. Ook calcium is een probleemstof. Calcium verbrandt niet in de motor en verlaat de motor als asdeeltje. Deze asdeeltjes hopen op in het filter, waardoor de werking vermindert. Om deze reden is calcium recentelijk toegevoegd aan de kwaliteitsstandaard voor de DIN norm die in ontwikkeling is [Thuneke, 2004]. Aangenomen kan worden dat calcium kan worden verwijderd middels raffinage. Het zal voor auto- en motorfabrikanten meer moeite en geld kosten om aan de steeds strenger wordende emissie-eisen te voldoen. Mogelijk moet er veel geld worden geïnvesteerd om aan de milieueisen in de toekomst te voldoen, daarom zijn niet alle fabrikanten enthousiast over PPO [Bockey, 2004]. In oktober 2004 wordt er een Europese organisatie voor PPO opgericht, waarin verschillende Europese landen gaan samenwerken. Volgens Aberson (Solaroilsystems) zal het uitzetten van een onderzoek naar het emissiegedrag van auto’s en vrachtauto’s van verschillende Euroklasse en ombouwsysteem (één en twee-tank systemen) een van de eerste activiteiten van de organisatie zijn.

7.5

Gezondheidsaspecten van rijden rijden op PPO

In tegenstelling tot conventionele dieselbrandstof is PPO is een puur biologisch product dat ook in voedselbereiding gebruikt wordt. Er worden in PPO dan ook geen sporen van kankerverwekkende stoffen (benzeen) en zware metalen terug gevonden zoals in conventionele dieselbrandstof.

39

Roetdeeltjes De fysisch-chemische samenstelling26 van deeltjes bepalen de schadelijkheid van de deeltjesemissie. Uit een Engelse test blijkt dat de deeltjesgrootteverdeling voor voertuigen op PPO niet anders dan wanneer fossiele diesel wordt gebruikt [Ricardo, 2003]. Over de effecten van de chemische samenstelling van deeltjes is weinig informatie bekend. Hoewel sommige PM10 bestanddelen, zoals die gerelateerd aan verbrandingsprocessen, van groter belang lijken te zijn voor gezondheidseffecten dan andere fracties (zeezout, anorganisch secundair fijn stof, en bodemstof), bestaat hierover weinig duidelijkheid. Het lijkt erop dat de deeltjessamenstelling uit een PPO-voertuig niet wezenlijk anders is dan de deeltjes uit een standaard dieselvoertuig. In de emissietesten aan PPO-voertuigen worden ook sporen van stoffen teruggevonden die schadelijk zijn voor de menselijk gezondheid. Met name toxische polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAKs) die bij onvolledige verbranding vrijkomen, zoals formaldehyde, acetaldehyde en benzo(a)pyrene, worden in dezelfde mate teruggevonden als in de uitlaatgassen van gewone dieselvoertuigen [Ricardo, 2003]. Mogelijk bevinden zich in het uitlaatgas minder zware metalen, omdat dieselbrandstof sporen van zware metalen bevat en PPO niet. Kortom, er is weinig bewijs dat erop duidt dat de deeltjes uit PPO-voertuigen veel minder toxisch zijn dan fossiele roetdeeltjes, maar meer onderzoek is nodig om hier wetenschappelijk onderbouwde uitspraken over te kunnen doen. PPO vergeleken met fossiele diesel Omdat de belangrijkste emissies (NOX en PM10) niet wezenlijk verschillen, de deeltjesgrootteverdeling voor PPO en fossiele diesel identiek is en in emissies van PPO ook toxische PAKs worden teruggevonden, zullen de gezondheidseffecten van PPO-voertuigen nauwelijks minder zijn dan van fossiele dieselvoertuigen. Omdat PPO minder aromatische stoffen (o.a. benzeen) bevat en minder zware metalen, wordt hier mogelijk minder van teruggevonden in de uitlaatgassen. Een Amerikaanse studie naar de gezondheidseffecten van biodiesel, wat tot op zekere hoogte vergelijkbaar is met PPO, bevestigt deze vermoedens. In een Zweedse studie wordt zelfs betoogd dat de verbranding van biodiesel een hogere emissie van toxische stoffen oplevert, vooral tijdens relatief lage motortemperaturen (stationair draaien), vanwege de lage thermische stabiliteit. Dit is met name van belang voor het gebruik van de brandstof in schepen, treinen en stadsbussen. Dit zou ook heel goed voor PPO kunnen gelden [EPA, 2002].

7.6

7.7

Geur

Geur is een aspect dat typisch speelt bij toepassing van PPO als motorbrandstof, en waarvan vaak melding wordt gemaakt. De uitlaatgassen zouden een andere geur hebben en bijvoorbeeld naar frituurolie ruiken. Moderne dieselmotoren in personenwagens hebben echter vrijwel zonder uitzondering een oxidatiekatalysator. Bij deze motoren is vrijwel geen verschil te merken in geur met conventionele diesel27 . Voor vrachtwagens ligt dit anders, die zijn nog slechts in beperkte mate voorzien van een oxidatiekatalysator.

Kosten van het gebruik van PPO

De kosten van het gebruik van PPO als motorbrandstof liggen vooral in de ombouwkosten van motoren. De kosten van de aanpassing hangen af van het voertuigtype en bedragen rond de € 1.700,00. Tabel 7.4 geeft een schatting van de resulterende extra kosten per ton koolzaadolie en per gereden kilometer bij verschillende jaarkilometrages, een gemiddelde rijder en een veelrijder. 26

Er komt steeds meer bewijs dat deeltjes naarmate ze kleiner zijn schadelijker zijn voor de menselijke gezondheid, omdat ze dieper in de longen doordringen. 27 www.opek.nl.

40

Investering

€ 1.700 (ex. BTW)

Rentevoet

5%

Afschrijftermijn (jaar)

4

Afschrijving per jaar

€ 479

Brandstofverbruik gemiddeld (km/l)

13

Extra kosten per ton PPO

€ 272

€ 389

Jaarkilometrage

25.000

16.000

Extra kosten per km

€ 0,009

€ 0,022

Bron: Elsbett Technologie GmbH Opm: Deze prijzen gelden voor personenauto’s. Voor vrachtauto’s liggen de investeringen tussen de 5.000 en 6.000 Euro. Tabel 7.4: Schatting van meerkosten van gebruik van PPO

Er is uitgegaan van een afschrijftermijn van de installatie van 8 jaar. De gepresenteerde kosten betreffen de extra voertuigkosten, exclusief extra onderhoud. Over de extra onderhoudskosten als gevolg van verstopping en reiniging is weinig informatie bekend. De brandstofkosten bedragen in Duitsland ca. € 0.60 per liter. Onder de huidige hoge brandstofprijzen is het voor de consument mogelijk interessant om op PPO over te stappen, aangezien deze brandstof accijnsvrij is. Deze accijnsvrijstelling voor biobrandstoffen heeft tot doel om deze brandstoffen de mogelijkheid tot ontwikkeling te geven.

7.8

Verbeterperspectieven en conclusies

De EU heeft de afgelopen jaren grote emissiereducties in verkeer bereikt door de emissieeisen aan nieuwe voertuigen en de eisen aan de samenstelling van de brandstoffen steeds verder aan te scherpen. Bij de introductie van het gebruik van PPO in voertuigen in Nederland, dient dan ook voorkomen te worden dat de emissies van voertuigen toenemen. Ook problemen met betrekking tot de duurzaamheid van voertuigen dienen te worden voorkomen. We stellen twee aandachtspunten aan de orde: • zorg voor een voertuigombouw met hoge kwaliteit (certificering), zodat een laag emissieniveau gegarandeerd is; • zorg ervoor dat de geproduceerde brandstof aan de kwaliteitseisen voldoet. Hiermee wordt aantasting van de motor voorkomen en blijven de emissieniveaus laag. De Duitse standaard is hiervoor een goede basis. [Remmele, 2002].

41

8

Zijsporen, alternatieve

oliebronnen en alternatieve toepassingen

8.1

Alternatieve bronnen

In deze studie wordt vooral gefocust op olie geproduceerd uit koolzaad, maar er zijn ook diverse mogelijke alternatieve ‘oliebronnen’ voor de productie van hernieuwbare oliën: • andere geteelde gewassen dan koolzaad (soja, zonnebloemen); • afgedankte oliën en vetten uit de horeca (frituurvet e.d.); • olie uit dierlijke reststoffen, als talg en restvetten van slachterijen. Olie uit andere gewassen Van de andere geteelde gewassen zijn voor toepassing in onze streken met name zonnebloemolie en soja olie relevant. Zonnebloemolie wordt naar verluid als transportbrandstof in Frankrijk toegepast [Aberson, 2004]. Soja wordt gebruikt in de V.S. [IFEU, 2004]. Wat betreft opslag gerelateerde eigenschappen is koolzaad olie superieur omdat het relatief stabiel is voor oxidatie en verouderingsprocessen en een laag gehalte aan wassen heeft [Widmann, 2002]. Die hogere stabiliteit blijkt ook uit het lagere jodiumgetal voor koolzaad olie. Wel is het stolpunt van beide soorten olie is iets lager dan die van koolzaad olie, wat betekent dat de viscositeit vergelijkbaar of iets minder hoog is als die van koolzaad olie. De olie is daardoor praktisch wat makkelijker toepasbaar en geeft bijvoorbeeld minder problemen bij lage temperaturen. Qua CO2-balans zou zonnebloemolie een ongeveer 50% lagere reductie van broeikasgasemissies geven dan koolzaad [IFEU, 2004]. Voor soja olie zijn geen cijfers gevonden. Afgedankte oliën en vetten Toepassing van opgewerkte oliën en vetten uit de horeca is op zich qua milieubelasting een interessant alternatief voor koolzaad olie. Bij deze grondstof wordt de gehele teelt met de daaraan gerelateerde emissies en energie gebruiken vermeden. Ervaringen met het gebruik van opgewerkte oliën en vetten uit de horeca zijn echter voor zover we kunnen nagaan erg beperkt. In Nederland komt volgens [AD, 2004] jaarlijks circa 360.000 ton aan afgedankte oliën en vetten vrij. Die worden tot nu toe vooral verwerkt in veevoer. Ook in het buitenland is directe toepassing in onveresterde vorm voor zover we kunnen nagaan beperkt. Voor zover bekend wordt opgewerkte spijsolie (frituurvet e.d.) in Duitsland en Oostenrijk gebruikt in een aantal W/K-installaties, zie [Callegari, 2002]. Hoe het wordt opgewerkt is echter niet duidelijk. Mogelijk wordt veresterd vet bedoeld. Opwerken van de afgedankte vetten en oliën is theoretisch wel mogelijk, zoals bijvoorbeeld beschreven is in [Falk, 2001 ]). In deze studie wordt echter aangegeven dat men een dergelijke opwerking voorziet als voorbewerking voor verestering. De opwerking zou circa € 50,00/ton vet kosten

42

Daarnaast laat een scan van internet met zoekterm ‘frittenöl’ zien dat er wel op gefilterd frituur vet wordt gereden, maar dat dit een beperkte groep enthousiastelingen betreft, die overigens gebruik maken van dezelfde ombouw accessoires als gebruikt worden voor aanpassen aan koolzaad olie. Opwerken van afgedankte oliën en vetten volgens onderstaand schema zal een beperkte milieubelasting hebben. Het proces is vergelijkbaar met de raffinage van koolzaad olie ten behoeve van biodieselproductie en toepassing in de voeding en genotmiddelenindustrie. Voor raffinage worden in de geraadpleegde literatuur [Elsayed et al, 2003],[FFE] de volgende energiegebruiken per ton ruwe olie genoemd: • 350 - 580 MJaardgas • 6 - 10 kWhe De aan deze verbruiken gerelateerde milieubelasting is marginaal in vergelijking met de aan PPO-productie uit koolzaad gerelateerde milieubelasting. Gezien de potentieel grote economische voordelen en voordelen qua milieubelasting verdient het de aanbeveling deze route verder te onderzoeken. Olie uit dierlijke vetten Ook productie van olie op basis van dierlijke vetten is qua milieubelasting een potentieel interessante route vanwege het vermijden van de teelt van oliehoudende zaden en de daaraan gerelateerde milieubelasting. Het voorbeeld van de op kippenvet rijdende vrachtwagen van slachterij Polskamp uit Ermelo geeft aan dat olie uit dierlijke vetten ook een reële optie is (zie http://www.zqcentral.com/index/news/show/3276). Ook onderzoek van BTG wijst uit dat opwerken van dierlijke vetten tot een brandstof voor stationaire motoren of transportmiddelen mogelijk is (zie [BTG, 2002]). Uit het voorbeeld van Polskamp lijkt ook te volgen dat het voor de slachterij economisch aantrekkelijk is om kippenvet te verwerken tot transport brandstof: ‘Per liter brandstof besparen we ongeveer 30 cent. Die besparing is ons belangrijkste uitgangspunt’. Terugrekenend van een dieselprijs van 80 cent per liter zouden de opwerkingskosten netto minstens € 500,00 per ton olie moeten bedragen. De beschikbare hoeveelheid vetten lijkt beperkt. Uit [BTG, 2002] lijkt te volgen dat er in Nederland slechts 28 kton/jaar aan restvetten vrijkomen bij de Nederlandse varkensslachterijen, verreweg de grootste branche binnen de bedrijfstak slachterijen.

8.2

Alternatieve toepassingen

Een inmiddels in de praktijk in met name Duitsland op enkele plekken geïntroduceerde toepassing van PPO is die van brandstof in decentrale W/K-installaties. Het betreft W/Kinstallaties gebaseerd op motoren en bedoeld als verwarmingsinstallatie voor een gebouw. Toepassingen zijn te vinden bij een ziekenhuis, een pastorie, een alpenhut en bij diverse appartementen gebouwen28 .

Aanbieders zijn ondermeer: • KWS Energie und Umwelt GmbH; • B + V Industrietechnik; • Wärtsilä NSD Deutschland GmbH; • Antriebs- und Maschinentechnik; • Anlagen- und Antriebstechnik Nordhausen GmbH.

28

Zie voor voorbeelden o.a. http://www.carmenev.de/dt/energie/beispielprojekte/Prienerhuette.pdf; http://www.biosphaerenreservatrhoen.de/news/Blockheizkraftwerk.pdf; http://enius.de/presse/710.html.

43

Al deze aanbieders leveren motoren ontworpen voor koolzaad olie. Het is ook mogelijk om standaard dieselmotoren om te bouwen. Het opgewekte elektrische vermogen van de aangeboden ‘dedicated’ motoren bedraagt enkele tientallen kWe tot meer dan 8 mWe. Het elektrisch rendement varieert van 25% voor de kleinste motoren tot 42% - 43% voor de grootste motoren. Het thermisch rendement varieert van 55% voor de kleinste motoren tot 40% voor de grootste motoren. Alle motoren kunnen in principe worden uitgerust met een complete rookgasreiniging bestaande uit roetfilter, SCR en oxykat. Daarmee kan in principe altijd worden voldaan aan de BEES-eisen voor zuigermotoren. Ter vergelijking van de haalbare restconcentraties en BEES worden hieronder enkele kentallen gegeven: • emissies van motoren met een roetfilter bedragen 2 – 5 mg/Nm3 (5 vol% O2); • emissies van motoren met een oxykat bedragen 2 – 15 mg/Nm3 (5 vol% O2); • voor NOx worden voor motoren met een SCR garantiewaarden genoemd van 250 mg/Nm3 (5 vol% O2). Kostprijs bedraagt minder dan € 1.000,00/kWe voor de grootste machines (inclusief SCR) tot € 1.000,00 - € 1.500,00 per kWe voor machines van enkele honderden kWe. Voor de economische rendabiliteit wordt verwezen naar http://www.bhkwinfozentrum.de/req/poe_wirtschaftlichkeit.html. Samenvattend kan worden gesteld dat inzet van PPO in stationaire W/K-motoren in Duitsland rendabel is. Bedrijfservaringen met stationaire motoren met koolzaad olie als brandstof zijn vergelijkbaar met de ervaringen met motoren in mobiele toepassingen. Problemen ontstaan bij onvoldoende zuivere brandstof, door afzettingen van fosforverbindingen en door verslechtering van de smeeroliekwaliteit.

44

9

Conclusies: aggregatie van

informatie, een totaalbeeld van de gehele PPO keten

9.1

Toelichting

9.2

Opbrengsten en dergelijke

In dit hoofdstuk vatten we de hoofdpunten uit de analyse van de PPO-keten samen. Hierbij worden met name de milieubelasting en de kosten in kaart gebracht. De resultaten worden vergeleken met de uitkomsten van andere studies, met name studies naar biodiesel.

Op basis van de beschikbare data komen we tot de volgende massabalansen voor kleinschalige en grootschalige PPO-productie. Gemiddeld Teelt − opbrengst per ha (ton) − oliegehalte d.s. − vochtgehalte Drogen, vochtgehalte is na drogen − droge stof (ton/ha) − verwijderd aan water (ton/ha) − over aan zaden (ton/ha) Extractie, rendement is − opbrengst aan olie (ton/ha) − opbrengst aan perskoek (ton/ha)

Worst case

4 43% 16%

3 40% 18%

3,4 0,3 3,7

2,5 0,3 2,7

1,12 2,2

0,76 1,7

Best case 5 45% 14% 8% 4,3 0,3 4,7 77% 1,50 2,8

Tabel 9.1: Massabalans voor PPO- productie op basis van koud persen

Bij kleinschalige productie is ongeveer 3,5 ton ± 0,5 ton koolzaad per ton PPO nodig. Voor grootschalige productie is ongeveer 2,8 ton ± 0,3 ton per ton PPO nodig. Vergelijking met andere studies - bijvoorbeeld de studies behandeld in [Broek, 2003] - geeft wat betreft de opbrengsten per hectare en de gegeven oliegehaltes van de zaden geen significante verschillen. Ook de in diverse studies genoemde opbrengsten aan olie per hectare komen goed overeen.

45

Gemiddeld Teelt − opbrengst per ha (ton) − oliegehalte d.s. − vochtgehalte Drogen, vochtgehalte is na drogen − droge stof (ton/ha) − verwijderd aan water (ton/ha) − over aan zaden (ton/ha) Extractie, rendement is − opbrengst aan olie (ton/ha) − opbrengst aan perskoek (ton/ha)

Worst

Best

1,12 2,2 1,12

0,76 1,7 0,76

3,4 0,3 3,7

2,5 0,3 2,7

1,42 1,9

0,96 1,5

1,50 2,8 1,50 8% 4,3 0,3 4,7 98% 1,90 2,4

Tabel 9.2: Massabalans voor PPO-productie op basis van extraheren en persen

9.3

Toepassing van PPO in voertuigen

De voor de inzet van PPO in voertuigen beschikbare en ontwikkelde technologie is totnogtoe beperkt tot een beperkte set ombouwpakketten voor een beperkt aantal voertuig typen. De techniek is verder nog sterk in ontwikkeling. Eén en ander houdt volgens ons in dat ook de mogelijkheden voor de inzet van PPO als voertuig brandstof op dit moment beperkt zijn. Daarnaast is ook de standaardisering voor de productie van PPO nog in ontwikkeling. De productie vindt nu nog kleinschalig plaats. Standaarden voor opslag, productie, reinigen en analyseren van de olie ontbreken nog. In [Hassel, 2004] wordt dan ook aanbevolen om dit soort standaarden te ontwikkelen. Ook wordt hierin aanbevolen om de distributie grootschaliger aan te pakken en partijen PPO te mengen op centrale locaties, zodat een constantere brandstof kwaliteit kan worden gerealiseerd en gegarandeerd. De tot nu toe gangbare productietechnologie – koud persen zonder raffinage – lijkt een brandstof van vaak onvoldoende kwaliteit te geven. Het zou beter zijn de brandstof te raffineren. In de derde plaats is er nog geen standaard voor de brandstof waar ook de auto- en motorfabrikanten zich in kunnen vinden. Het zal ook nog enkele jaren duren voordat een dergelijke standaard er is – als die er al komt - gezien de desinteresse van de fabrikanten. Met andere woorden, toepassing van PPO als voertuig brandstof is weliswaar technisch mogelijk, maar PPO is nog niet rijp om grootschalig te verkopen vanwege het ontbreken van afdoende structuur en standaardisering.

9.4

Energie

Op basis van informatie over de energiegebruiken voor transport, voor de bewerkingen van koolzaad en PPO en voor de productie van meststoffen komen we tot onderstaande inschatting van de aan PPO-productie gerelateerde consumptie van primaire energie (zie tabel 9.3). Het komt er op neer dat 25% - 40% van de energie-inhoud van de PPO nodig is voor de productie ervan.

46

Kleinschalig best case worst case Teelt − Direct − Indirect Transporten en drogen PPO-productie Distributie

1.523 4.737 766 423 350 7.798

Grootschalig best case worst case

2.855 7.600 1.403 1.871 350 14.079

1.266 3.938 936 2.227 350 8.717

2.375 6.324 1.469 3.020 350 13.538

Tabel 9.3: Verbruik aan primaire energie in de productieketen van PPO (alle getallen in MJ primaire energie per ton PPO)

In deze getallen is toerekening naar raapschilfers of raapmeel verdisconteerd, conform de voor LCA’s gangbare methodiek van toerekening op basis van economische waarde. De voor energieverbruik gehanteerde kentallen zijn wat betreft de productie en eventuele raffinage van PPO overgenomen uit andere studies en geverifieerd aan de hand van praktijkgegevens zoals vermeld door producenten. We verwachten daarom geen afwijkingen met andere studies c.q. de praktijk. Voor de andere processtappen (telen, schonen/drogen/opslaan) hebben we ons gebaseerd op praktijkcijfers.

9.5

Emissies

9.5.1

Overzicht Op basis van de uit de literatuur bekende data over verbruiken van energiedragers en hulpstoffen bij teelt van koolzaad en productie van PPO komen we tot onderstaande schattingen van de directe en indirecte milieubelasting gerelateerd aan PPO-productie. We maken daarbij onderscheid tussen kleinschalige productie en grootschalige productie middels persen/extraheren vanwege de verschillende rendementen waarmee de olie uit de zaden wordt geïsoleerd. In beide gevallen is een deel van de milieubelasting toegerekend aan raapschilfers of meel. We hebben in deze berekening de voertuigemissies (tank-towheel) niet mee kunnen nemen vanwege de beperkte en niet betrouwbare informatie hierover. Well to tank Direct indirect Totaal Emissies naar lucht (kg) CO2 CO

180 1,1

-

313 2,0

345

-

647

525 1,1

-

959 2,0

CH4 VOS

0,02 0,0

-

0,03 0,0

0,00

-

0,00

0,02 0,0

-

0,03 0,0

N 2O

2,3

-

3,3

1,4

-

2,4

3,7

-

5,7

NH3

2,7

-

4,4

0,1

-

0,1

2,8

-

4,5

SO2

0,1

-

0,2

1,7

-

1,9

1,8

-

2,2

NOx

2,2

-

3,8

2,1

-

2,7

4,4

-

6,5

PM10

0,2

-

0,3

0,179

-

0,307

0,4

-

0,7

187

-

210

187

-

210

Vast afval (kg)

Tabel 9.4: Emissies bij kleinschalige productie (alle getallen in kg per ton PPO)

47

Well to tank Indirect

Direct

Totaal

Emissies naar lucht (kg) CO2 CO

251 1,0

CH4 VOS

-

396 1,7

1,4E-02 - 2,4E-02 0,0 0,0

299

-

477

1,1E-03 - 1,3E-03

550 1,0

-

873 1,7

1,5E-02 - 2,5E-02 0,0 0,0

N 2O

1,9

-

2,8

1,2

-

2,0

3,1

-

4,8

NH3

2,3

-

3,7

0,1

-

0,1

2,3

-

3,8

SO2

0,1

-

0,2

1,4

-

1,6

1,5

-

1,8

NOx

2,0

-

3,3

1,8

-

2,2

3,8

-

5,5

PM10

0,2

-

0,3

0,1

-

0,3

0,3

-

0,5

155

-

175

155

-

175

Vast afval (kg)

Tabel 9.5: Emissies bij grootschalige productie (alle getallen in kg per ton PPO)

De in beide tabellen gegeven indirecte milieubelasting omvat emissies die optreden bij de productie van kunstmest en elektriciteit. De productie van vast afval heeft te maken met het gebruik van fosfaat kunstmest. Bij de productie daarvan ontstaat fosforgips, dat in de Europese praktijk op land wordt opgeslagen. De emissies van koolwaterstoffen en toxische stoffen hangen vooral samen met toepassing van PPO. Maar de emissie van verzurende stoffen hangt voornamelijk samen met de productie van kunstmest toegepast bij teelt. En natuurlijk vindt ook de emissie van N2O in de teeltfase plaats. De bereiding van de PPO geeft in beide gevallen – kleinschalig en grootschalige productie een aanzienlijke bijdrage aan de totale milieubelasting gerelateerd aan toepassing van PPO. In beide gevallen is de indirecte milieubelasting in de well-to-wheel fase duidelijk groter dan de directe milieubelasting in deze fase. Die indirecte milieubelasting heeft voornamelijk betrekking op de productie van kunstmest die wordt toegepast bij koolzaadteelt. Met andere woorden, de milieubelasting gerelateerd aan de toepassing van PPO als voertuig brandstof wordt voornamelijk bepaald door de inzet van kunstmest bij koolzaad teelt en door inzet van PPO in een voertuig. De milieubelasting van grootschalige productie is vergelijkbaar met die van kleinschalige productie. Het hogere energieverbruik bij grootschalige productie wordt per liter PPO gecompenseerd door de hogere olie opbrengst per ton koolzaad. De emissies van broeikasgassen geeft een totale bijdrage aan klimaatverandering van 1.460 – 2.650 kg CO2-eq per ton PPO: Emissies van broeikasgassen Karakterisatief Bijdrage aan (kg/ton PPO) actor (kg CO2eq/kg) klimaatverandering Well-to-tank PPO CO2

550

-

959

1

550

-

959

CH4

0

-

0

23

0

-

1

N 2O

3

-

6

296

909

-

1.691

1.460

-

2.651

Tabel 9.6: Opbouw bijdrage aan klimaatverandering voor PPO productie (alle getallen per ton PPO)

48

Uit de tabel blijkt dat de bijdrage aan klimaatverandering grotendeels wordt bepaald door de emissie van N2O. De emissie van deze stof hangt deels samen met nitrificatie/denitrificatie van stikstof op de akker en hangt deels ook samen met productie van salpeterzuur, toegepast in KAN 27%. minimum schatting N2O-emissies (kg/ton PPO) - vanaf de akker - bij salpeterzuur productie

1,9 1,2 3,1

maximum schatting -

3,3 2,4 5,7

Tabel 9.7: N2O -emissies in de PPO keten (alle getallen per ton PPO)

De emissies vanaf de akker zijn op z’n best onzeker. Volgens de IPCC moet wat betreft de emissies per eenheid gegeven stikstof rekening worden gehouden met een onzekerheid van ±80%. Een andere onzekerheid betreft de per ton koolzaad te geven hoeveelheid stikstof, maar deze onzekerheid is al verdisconteerd in de gehanteerde werkwijze in deze studie middels het werken met ranges. De emissies bij salpeterzuur fabricage betreffen een gemiddelde voor de Europese salpeterzuur industrie, maar kan zeker ±50% afwijken van het gemiddelde voor individuele installaties, zie [Wood, 2004]. De emissies van N2O bij salpeterzuur zouden in de toekomst wel eens significant kunnen dalen. Er zijn katalysatoren op de markt en in ontwikkeling waarmee de N2O in de afgassen van de salpeterzuur fabriek kunnen worden gereduceerd tot N2. De emissie per eenheid salpeterzuur zou hiermee kunnen worden gereduceerd met 80% - 90%. Dit zou voor de PPO-keten een reductie van de bijdrage aan klimaatverandering betekenen van circa 20%. Samenvattend kan worden gesteld dat de bijdrage aan klimaatverandering per ton PPO erg onzeker is en in de toekomst nog met enkele tientallen procenten kan dalen door verbeteringen in industriële processen buiten de PPO-keten.

9.5.2

Vergelijking met diesel precombustion In tabel 9.8 zijn de well-to-tank emissies voor PPO vergeleken met de emissies, die optreden bij het bereidstellen van diesel voor de Nederlandse markt.

49

Well-to-tank PPO Emissies naar lucht (kg) CO2 CO CH4 VOS N 2O NH3 SO2 NOx PM10 Vast afval (kg)

550 1,0 1,5E-02 0,0 3,1 2,3 1,5 3,8 0,3 155

Diesel precombustion per ton PPO29

959 2,0 - 3,0E-02 0,0 5,7 4,5 2,2 6,5 0,7

306 0,4 4,4 0,3 0,0

210

Niet bekend

-

0,3 0,7 0,1

Tabel 9.8: Vergelijking van de emissies bij bereidstelling van PPO en diesel (alle getallen in kg per ton PPO)

De gegevens voor diesel omvatten crude winning, crude transport en raffinage [Tillemans, 2003]. Er is in de vergelijking aangenomen dat er op energiebasis geen verschil is in het verbruik van diesel en PPO door voertuigen. Productie van PPO geeft een duidelijk hogere bijdrage aan broeikas-gasemissies en emissies van verzurende stoffen en toxische stoffen, maar geeft een lagere emissie van koolwaterstoffen. De bijdrage aan klimaatverandering per ton PPO bedraagt als gezegd (zie vorige subparagraaf) 1.460 – 2.650 kg CO2-eq. Ter vergelijking, de productie van een equivalente hoeveelheid diesel geeft een bijdrage van circa 410 kg CO2-eq.: Karakterisatiefactor (kg CO2-eq/kg)

Well-to-tank PPO Emissies van broeikasgassen (kg/ton PPO) CO2

306

1

CH4

4

23

N 2O Totale bijdrage aan klimaatverandering (somproduct), in kg CO2-eq per ton PPO

0

296

409

Tabel 9.9: Opbouw bijdrage aan klimaatverandering voor diesel precombustion (alle getallen per ton PPO)

Daar komt dan nog een bijdrage bij van circa 2.560 kg CO2 bij inzet van de diesel, wat een totale bijdrage aan klimaatverandering geeft bij dieselinzet van circa 2.960 kg CO2-eq. Met andere woorden, de door inzet van PPO realiseerbare vermijding van broeikasgasemissies bedraagt 10% - 50%.

De stookwaarde van koolzaadolie bedraagt 35 GJ/ton. De gegeven emissies voor diesel precombustion hebben betrekking op 35 GJ aan diesel, qua energie-inhoud een equivalente hoeveelheid. 29

50

9.5.3

Een indicatieve wellwell-toto-wheel analyse Ter indicatie is in tabel 9.10 ook een milieubalans gegeven voor de complete well-to-wheel keten. De in de tabel genoemde getallen zijn uitsluitend bedoeld om een indruk te geven van de aan de totale keten van PPO-gerelateerde milieubelasting, de gebruikte gegevens van voertuigemissies hebben we niet wetenschappelijk kunnen onderbouwen. De in de tabel gegeven emissiecijfers voor tank-to-wheel hebben betrekking op het gemiddelde park aan diesel personenvoertuigen [MV5, 2000]. Deze benadering laat zien dat vervanging van diesel door PPO over de gehele brandstofketen genomen mogelijk leidt tot een reductie van de emissies van koolwaterstoffen en mogelijk ook van fijn stof en CO. De emissie van verzurende en vermestende (en toxische) stoffen als NOx en NH3 zal toenemen. De netto reductie van broeikasgasemissies komt uit op 950 kg CO2-eq per ton PPO. De vervanging van diesel geeft weliswaar een reductie van de emissies van CO2 en CH4, maar leidt ook tot een netto toename van de emissie van N2O. De geschatte hoogte van de N2O emissie heeft een significante invloed op de netto balans voor broeikasgassen.

Emissies Indicatieve Bereikte gemiddeld reductie- reductie dieselpercentages voertuig (optimale situatie)

Verschil well-totank PPO en diesel

Netto effect

Emissies naar lucht (kg) CO2

2.555

100%

-2.555

448

-2.107

8,5

50%

-4

1,1

-3,1

-4,3

-4,3

-0,2

-1,2

4,4

4,4

NH3

3,4

3,4

SO2

1,5

1,5

CO CH4 VOS

2,3

N 2O

0,1

40%

-0,9

NOx

20,9

-10%

2,1

4,4

6,5

PM10

2,5

50%

-1,270

0,4

-0,9

183

183

Vast afval (kg)

Tabel 9.10: Vergelijking van well-to-wheel netto effecten van vervanging van diesel door PPO (alle getallen in kg per ton PPO)

9.6

Kosten Combinatie van de diverse kostenkentallen uit eerder hoofdstukken resulteert in totale kosten van circa € 950,00 tot € 1.500,00 per ton koolzaadolie (zie tabel 9.8).

51

Kleinschalige Grootschalige productie productie worst case best case worst case best case Kosten koolzaad af akker Schonen, drogen, opslaan

907 134

769 114

716 106

606 90

PPO-productie

206

129

35

31

Distributie PPO Inzet in voertuig Af: opbrengsten uit raapschilfers of meel

110 356

110 228

110 356

110 228

-246

-206

-202

-165

1.468

1.143

1.121

901

Tabel 9.11: Opbouw kosten (alle kentallen per ton olie)

Deze kostenschattingen komen neer op een literprijs voor PPO van €0,85 - €1,35, wat duidelijk hoger is dan de in de pers en literatuur circulerende prijzen van circa €0,75 - €0,80 per liter. In deze prijs zitten echter ook de ombouwkosten voor het voertuig en de kosten voor een distributiesysteem dat lijkt op dat van de gangbare fossiele brandstoffen. Dus een distributiesysteem met benzinestations langs de snelweg en lokale, per schip bevoorrade depots, van waaruit de tankstations worden beleverd. Wanneer deze distributiekosten worden weggelaten, dan worden de totale kosten per ton PPO aan de oliemolen voor kleinschalige productie circa €780,00 - €970,00 en de literprijs wordt €0,70 - €0,90, hetgeen goed overeen komt met de in de pers genoemde getallen. De prijs aan de pomp voor diesel bedroeg in 2003 € 0,80 per liter (incl. accijns en BTW). Combinatie van de kosten per ton PPO met de door inzet van PPO als dieselvervanger uitgespaarde bijdrage aan klimaatverandering geeft specifieke reductiekosten van € 600,00/ton CO2 tot € 4.700,00/ton CO2, met een gemiddelde waarde van circa € 1.200/ton CO2. Deze waarde ligt aanzienlijk hoger dan wat in [Broek, 2003] op basis van de daarin beschouwde studies wordt gegeven, vanwege de hogere kosten en lagere broeikasgasreductie die we in deze studie vinden. kleinschalige grootschalige productie productie worst case best case worst case best case Netto kosten per ton PPO (€/ton) Uitgespaarde CO2-bijdrage (kg CO2-eq/ton PPO) Resulterende specifieke reductiekosten (€/ton CO2)

1.468 313 4.689

1.143 1.345 850

1.121 683 1.641

901 1.504 599

Tabel 9.12: Bepaling specifieke reductiekosten voor broeikasgassen door (alle kentallen per ton olie)

9.7

Verbeteropties en toekomstperspectief

Zoals uit voorgaande paragrafen van dit hoofdstuk duidelijk zal zijn, zijn verbeteropties met name wenselijk wat betreft: • reductie van de aan koolzaad teelt gerelateerde milieubelasting; • verhoging van de opbrengsten uit bijproducten. Een maatregel waarmee de aan teelt gerelateerde milieubelasting mogelijk kan worden verlaagd is het overschakelen van winter koolzaad op zomer koolzaad. Voor zover bekend

52

heeft PPO Lelystad recentelijk een rapportage geproduceerd waarin de resultaten van veldproeven met zomerkoolzaad zijn vervat. Uit de informatie die CE hier op dit moment over beziet blijkt uit deze rapportage30 dat tijdens de veldproef een opbrengst van 2,8 ton zaad werd verkregen, terwijl kon worden volstaan met een mestgift van 100 kg werkzame stikstof per ha, waarschijnlijk in de vorm van runderdrijfmest. Dit is ook relatief gezien een kleinere stikstof gift dan gebruikelijk bij winter koolzaad. Aan de andere kant is niet bekend wat het oliegehalte van het koolzaad is, waardoor niet kan worden bepaald wat de verhouding is tussen mestgift en olie-opbrengst. Verhoging van de opbrengsten uit de bijproducten kan mogelijk worden gerealiseerd door de olie op een andere manier te extraheren uit het koolzaad. Bij de huidige methode treedt een zekere mate van kwaliteitsverlies op, waardoor zowel voor de perskoek als voor de olie een lagere prijs wordt verkregen dan mogelijk zou zijn. Bij enzymatische extractie zou een dergelijke kwaliteitsreductie kunnen worden voorkomen. Er bestaat een proefinstallatie van deze techniek, opgesteld op Bornholm [Pedersen, 2001], [Emcentre]. De potentiële economische voordelen zijn tot nu toe niet gerealiseerd, maar de technologie is nog niet uitontwikkeld.

30

Het betreft de studie: Mheen, H. van der, 2004. Proeven koolzaad voor biodiesel 2003. PPOprojectrapport 510252-2.

53

10 Gevoeligheidsanalyse voor milieukentallen

In dit hoofdstuk wordt een globale gevoeligheidsanalyse uitgevoerd voor de in voorgaande hoofdstuk verrichte indicatieve well-to-wheel analyse en voor de geschatte milieubelasting per eenheid PPO. Er zijn twee benaderingen gehanteerd: • vergelijking met resultaten van andere studies; • globaal doorrekenen van enkele alternatieve invullingen van de PPO-keten.

10.1 Vergelijking met resultaten resultaten van andere studies 10.1.1 Vergelijking met andere studies in algemene zin Vergelijking met andere studies is lastig. In de eerste plaats omdat blijkt dat in verschillende studies verschillende basisdata en aannames worden gehanteerd voor bijvoorbeeld de milieubelasting gerelateerd aan kunstmestproductie en elektriciteit-productie. Daarnaast zijn we voor deze Nederlandse studie uitgegaan van inzet van aardgas voor ondervuring in industriële processen, en van Nederlandse teeltgegevens. In het buitenland wordt voor ondervuring bijvoorbeeld vaak olie gebruikt, terwijl teeltopbrengsten en inzet van meststoffen kunnen verschillen van de Nederlandse situatie. Vergelijking op basis van de aangehouden verbruiken aan energiedragers en hulpstoffen is echter wel mogelijk en zinnig. Daarbij valt met name op dat in veel andere studies wordt uitgegaan van een stikstof gift, die nog niet de helft is van wat er in diverse ATO rapporten wordt aangehouden c.q. wordt geadviseerd aan telers. Dit heeft aanzienlijke consequenties voor de totale bijdrage van de PPO-keten aan klimaatverandering.

10.1.2 Vergelijking voor N2ON2O-emissies Een belangrijk punt blijkt de schatting van de emissie van lachgas te zijn. In deze studie is uitgegaan van de volgende emissiefactoren: • voor productie van calcium ammonium nitraat kunstmest (KAS) is conform [Wood, 2004] uitgegaan van een gemiddelde emissiefactor van 1,5%31 , zoals vastgesteld voor de Europese kunstmest industrie; • voor de emissie van N2O door omzetting van stikstof uit op land gebrachte KAS is uitgegaan van een emissiefactor van 1%, conform [Kroeze, 1994]. In deze RIVMrapportage is de emissiefactor voor N2O uit kunstmest voor Nederland bepaald volgens de daarvoor opgestelde en internationaal gehanteerde IPCC methodiek. Bij deze emissiefactoren en bij de aangehouden bemesting met (netto) 170 tot 195 kg N/ha bedraagt de totale N2O-emissie (akker + fabriek) 3,1 – 5,7 kg/ton PPO. Daarbovenop komt nog eens een CO2-emissie van circa 240 – 650 kg/ton PPO vanwege alle transporten en vanwege de inzet van aardgas en elektriciteit voor drogen, olieproductie en eventueel ook raffinage van de olie. Dit alles brengt de totale bijdrage aan klimaatverandering op 1.460 – 31

Met emissiefactor wordt in dit geval bedoeld de hoeveelheid N2O die per kg N in ammonium nitraat kunstmest wordt geëmitteerd. Voor de gemiddelde Europese kunstmestproductie is dat dus 15 g/kg N.

54

2.650 kg CO2-eq/ton PPO. Ter vergelijking: de inzet van 35 GJ diesel32 zal een bijdrage aan klimaatverandering geven van ongeveer 2.960 kg CO2-eq, inclusief de bijdrage uit de bereiding van de diesel. Aan de andere kant worden in bijvoorbeeld de Sheffield studie die als basis diende voor [Broek, 2003] andere emissiefactoren gebruikt: • voor productie van ammonium nitraat kunstmest (KAS) is in deze studie uitgegaan van een emissiefactor van 1,5%, wat goed overeenkomt met de door ons gehanteerde emissiefactor; • voor de emissie van N2O door omzetting van stikstof uit op land gebrachte KAS is uitgegaan van een emissiefactor van 0,36%, een IPCC emissiefactor, die inmiddels is aangepast tot 1,25%. Bij deze emissiefactoren zou de N2O-emissie slechts 1,9 – 4,2 kg/ton PPO bedragen en zou de totale bijdrage aan klimaatverandering 1.100 – 2.200 kg CO2-eq/ton PPO bedragen.

10.2 Globale analyse van alternatieve invullingen PPO keten

10.2.1 Evaluatie van mogelijke alternatieve teeltsystemen In de analyse is steeds gefocussed op de huidige praktijk voor teelt van winter koolzaad. Hierbij wordt aan het gewas KAS gegeven, terwijl als brandstof voor de landbouwwerktuigen conventionele diesel wordt gebruikt. Ook wordt bij de decentrale activiteiten als drogen en kleinschalige olieproductie van het net ingenomen grijze elektriciteit gebruikt. Het na oogst overblijvende stro wordt in de regel ondergeploegd omdat er niet of nauwelijks afzet voor bestaat. Om na te gaan in hoeverre de resultaten van de studie gevoelig zijn voor deze systeemaannames hebben we een schatting gemaakt van de netto bijdrage aan klimaatverandering voor een aantal alternatieve systemen. Daarbij zijn de volgende alternatieven beschouwd: • inzet van hernieuwbare energiedragers. In de landbouwwerktuigen en transportmiddelen wordt PPO ingezet. Voor drogen en kleinschalige olieproductie wordt groene stroom ingekocht; • er wordt bij teelt een maximaal toelaatbare hoeveelheid dierlijke mest ingezet en zoveel mogelijk kunstmest uitgespaard; • stro wordt niet ondergeploegd, maar als brandstof in een decentrale W/K-installatie gebruikt. Inzet van hernieuwbare energiedragers Inzet van PPO in landbouwwerktuigen en transportmiddelen en inkoop van groene stroom blijkt geen significant te reductie van de netto bijdrage aan klimaatverandering te geven. Dit kan als volgt worden verklaard: • in het in deze studie beschouwde systeem dragen de inzet van conventionele diesel en grijze stroom slechts voor 15% - 20% bij aan de totale emissie van broeikasgassen in de keten van PPO; • voor landbouwactiviteiten en transporten is – toegerekend aan PPO – 100 tot 150 g van de geproduceerde PPO nodig.

32

Een ton PPO heeft een stookwaarde van ongeveer 35 GJ. Wanneer wordt aangenomen dat bij inzet van PPO als motorbrandstof het brandstofverbruik van het voertuig qua energie-inhoud gelijk blijft aan het oorspronkelijke verbruik aan fossiele diesel vervangt een ton PPO dus 35 GJ diesel.

55

Met andere woorden, een belangrijk deel van de door inzet van hernieuwbare energiedragers wordt teniet gedaan doordat er netto minder PPO kan worden gebruikt op de brandstoffen markt om PPO te vervangen. Vervanging van een maximale hoeveelheid kunstmest door dierlijke mest. Vervanging van KAS en TSP door dierlijke mest heeft als potentieel voordeel dat daarmee de aan de productie van de kunstmest gerelateerde milieubelasting kan worden uitgespaard. Met name de productie van KAS draagt significant bij aan de totale emissie van broeikasgassen in de PPO-keten vanwege de tijdens productie optredende N2O-emissies. De hoeveelheid kunstmest die door dierlijke mest vervangen kan worden is echter beperkt vanwege de maximale hoeveelheid stikstof en fosfor die in de vorm van dierlijke mest op land mag worden gebracht. Daarnaast heeft dierlijke mest een lagere efficiency als Nmeststof, waardoor meer mest c.q. stikstof moet worden gegeven. In de derde plaats geeft dierlijke mest een hogere emissie van N2O per eenheid gegeven stikstof. Door deze drie effecten leidt vervanging van een deel van de kunstmest niet tot een reductie van de netto bijdrage aan klimaatverandering, maar valt er eerder een lichte toename te verwachten. Eén en ander is uitgewerkt in Bijlage D. Inzet van stro als energiedrager Stro van koolzaad wordt in de huidige praktijk gewoonlijk ondergeploegd vanwege het ontbreken van afzetmogelijkheden. Het is in principe bij de huidige stand der techniek echter ook mogelijk om het stro als energiedrager in te zetten. Verwerkingsopties voor koolzaad stro als energiedrager zijn in theorie meestoken in een kolencentrale of verbranden in een speciaal daarvoor gebouwde verbrandingsinstallatie33 , zoals in Denemarken gebeurt. De kans dat dit in de praktijk in Nederland zal plaatsvinden is overigens klein. Meestoken is vanwege de negatieve invloed van de stro assen op de kwaliteit van de poederkoolvliegas niet erg aantrekkelijk. Bovendien zijn er extra kosten verbonden aan het voor meestoken beschikbaar maken van de stro, terwijl anderzijds te verwachten valt dat de exploitanten van kolencentrales een lage vergoeding zullen bieden voor deze alternatieve brandstof. Bij reststromen als RWZI-slib en B-hout wordt immers door de exploitanten ook de economische marge opgezocht. Verbranding in een speciaal daarvoor gebouwde installatie is waarschijnlijk te duur. In geval van inzet van stro als energiedrager zal een deel van de aan teelt van koolzaad gerelateerde milieubelasting aan het stro moeten worden toegerekend. Stro is dan conform de LCA-methodiek een waardevol bijproduct geworden. Bij de gangbare toerekeningsmethodiek op basis van economische waarde valt te verwachten dat de aan stro toe rekenen milieubelasting beperkt is omdat stro als brandstof een marktprijs zal hebben die nooit meer zal zijn dan hooguit enkele tientallen euro’s per ton. De waarde van de olie is met € 600,-/ton in vergelijking met de opbrengsten voor stro dusdanig hoog dat de opbrengsten uit stro min of meer marginaal zijn. Het beeld wordt overigens anders wanneer toerekening plaats vindt op basis van energieinhoud. Stro, perskoek en olie vertegenwoordigen ieder respectievelijk ongeveer 40%, 25% en 35% van de energie-inhoud van de totale plant. Bij toerekening op basis van energie-inhoud en uitgaande van de aanname dat stro als energiedrager kan worden afgezet zal slechts 35% van de aan teelt gerelateerde milieubelasting aan de olie worden toegerekend. In deze studie is uitgegaan van percentages van 70% - 75%. Met andere woorden, de aan de olie toe te rekenen milieubelasting zal in dat geval slechts 50% bedragen van de in deze studie toegerekende milieubelasting. 33

Vergisten is geen optie omdat het stro nauwelijks afbreekt tijdens vergisting. Dit is bevestigd door Henk Knap van Essent en Olof Cristof van Linde KCA Dresden.

56

57

Literatuur Aberson, 2004 Verbal information from Hein Aberson Alpmann, 2004 Stickstoff – der Motor der Rapspflanze L. Alpmann, Innovation 1/2004, pp. 15 – 17 Armstrong, 2002 Energy and greenhouse gas balance of biofuels for Europe – an update, A. P. Armstrong et al., Concawe, Brussel, April 2002 ASA, 2004 Market analysis by ASA Europe, available from the website: www.asa-europe.org/eiweissf Bello, 2003 De beste weg voor slakkenwol; O. Bello, H. Croezen, CE, Delft, January 2003 Bergmans, 2004 Verbal information from Frank Bergamns (Productschap MVO) Bernelot Moens et al., 2003 Teelt van koolzaad, H.L. Bernelot Moens, J.E. Wolffert; Praktijkonderzoek Plant & Omgeving, WUR (Wageningen University), May 2003 BHKW, 2001 Anonymous Arbeitsgemeischaft für Sparsamen und Umweltfreundlichen Energieverbrauch, Kaiserslautern, 2001 (?), BHKW-Kenndaten 2001 BLT Wieselburg, 2003 Rapeseed oil as fuel for farm tractors; prepared for IEA Bioenergy task 39, subtask biodiesel; 2003 Bockey, 2004 Verbal information from Dieter Bockey (UFOP, 2004), 9 October 2004 Broek, 2003 Biofuels in the Dutch market: a fact-finding study, R. van den Broek et al., Ecofys; Utrecht, November 2003 Broek, 2000 Sustainability of biomass electricity systems; an assessment of costs, macro economics and environmental impacts in Nicaragua, Ireland and the Netherlands (thesis) R. van der Broek, Rijksuniversiteit Utrecht, Utrecht, 2000 Brouwer, 2000 Diplomarbeit by Jens Brouwer, 2000. No further information available Bemesting Praktijkgids bemesting, 2e druk inclusief wijzigingen 2003, NMI, Den Haag, 2003

58

BTG, 2002 Opwerking van slachtbijproducten tot een brandstof voor toepassing in stationaire dieselmotoren (Novem – 249.402-0120). L. van de Beld, D. Assink, J. de Jonge, E. Jaarsma, Novem, Utrecht, March 2002 CBS, 2004 Oogstraming akkerbouwgewassen; CBS; 2004 www.cbs.nl/nl/publicaties/artikelen/algemeen/webmagazine/artikelen/2004/1548k.htm Dawkins, 1983 Some factors in successful cropping; Dr T.C.K. Dawkins; 2. Oilseed rape. Span, 26-3-1983; page 116-117; 1983 Dekker, 2003 Kwantitatieve informatie akkerbouw en vollegrondsgroenteteelt 2002 3e druk Praktijkonderzoek plant en omgeving business unit AGV, W.A. Dekker, Lelystad, March 2003 De Kock, 2004 Verbal comment from Mr De Kock (Desmet), September 2004 Dorland, 1997 C. Dorland et al Externe national implementation the Netherlands, IVM, Amsterdam November 1997 Dreier, 1999 Ganzheitliche Bilanzierung von Grundstoffen und Halbzeugen T. Dreier, Forschungsstelle für Energiewirtschaft, Munich, July 1999 EFMA, 2000a Anonymous Production of Ammonia, BAT for pollution prevention and control in the European Fertilizer Industry booklet 1, EFMA< Brussels, 2000 EFMA, 2000b Anonymous Production of nitric acid, BAT for pollution prevention and control in the European Fertilizer Industry booklet 2 EFMA, 2000c Anonymous Production of Ammonium Nitrate and Calcium Amonnium Nitrate, BAT for pollution prevention and control in the European Fertilizer Industry booklet 6, EFMA, Brussels, 2000 EFMA, 2000d Anonymous Production of sulphuric acid, BAT for pollution prevention and control in the European Fertilizer Industry booklet 3, EFMA, Brussels, 2000 EFMA, 2000e Anonymous Production of Phosphoric acid, BAT for pollution prevention and control in the European Fertilizer Industry booklet 4, EFMA, Brussels, 2000 El Bassam, 1998 Energy plant species, their use and impact on environment and development; N. El Bassam; James & James (scientific publishers) Ltd, London; 1998 Elsayed et al., 2003 Carbon and energy balances for a range of biofuel options

59

M.A. Elsayed, R. Matthews and N.D. Mortimer; project number B/B6/00784/REP URN 03/836; Sheffield Hallam University; 2003 EPA, 2002 A comprehensive analysis of biodiesel impacts on exhaust emissions, draft technical report, office of transportation and air quality US Environmental Protection agency; October 2002 EPA, 2003 The Effect of Cetane Number Increase Due to Additives on NOx Emissions from Heavy-Duty Highway Engines Final Technical Report, Office of Transportation and Air Quality, US Environmental Protection Agency; 2003 Falk, 2001 Altspeisefett: Aufkommen und Verwertung Falk et al., Technische Universität München, April 2001 Ferchau, 2000 Equipment for decentralised cold pressing of oil seeds, E. Ferchau, Folkecenter for renewable energy; Hurup Thy, November 2000 Folkecenter, 2000a Equipment for decentralised cold pressing of oil seeds E. Ferchau; Folkecenter for Renewable Energy, Hurup Thy; November 2000 Folkecenter, 2000b Emission from combustion of pure plant oil, PPO www.folkecenter.dk/plant-oil/publications/PPO-emissions.htm Gunstone, 2004 Rapeseed and KASola oil – production, processing, properties and uses F.D. Gunstone, Blackwell Publishing, Carlton, Australia, 2004 Hamelinck, 2004 Outlook for advanced biofuels C. Hamelinck, Universiteit Utrecht, Utrecht, 2004 Hassel, 2004 Rapsöl als Kraftstoff ?! Position der Union zur Förderung von Öl- und Proteinpflanzen zum Einsatz von naturbelassenem Rapsöl in der Land- und Forstwirtschaft E. Hassel et al., UFOP, Berlin, 2004 Hoek, 2002 Uitgangspunten voor de mest- en ammoniakberekeningen 1997 tot en met 1999 zoals gebruikt in de Milieubalans 1999 en 2000 K.W. van der Hoek, RIVM, Bilthoven, 2002 Janssen, 2004 Beschikbaarheid koolzaad voor biodiesel B. Janssen et al., LEI, Den Haag, August 2004 Jensen, 2003 Short note on Pure Plant Oil (PPO) as fuel for modified internal combustion engines European Commission, DG JRC/IPTS, 2003

60

Kempenaar, 2003 Gangbare landbouwkundige praktijk en recente ontwikkelingen voor vier akkerbouwgewassen in Nederland Kempenaar et al., Plant Research International, Wageningen, June 2003 Kroeze, 1994 Nitrous Oxide (N2O), emission inventory and options for control in the Netherlands C. Kroeze, RIVM, Bilthoven, November 1994 Landenweb www.landenweb.com Netherlands : 41,526 km2 France : 543,965 km2 Germany : 356,970 km2 MV5, 2000 Nationale Milieuverkenning 5, 2000 – 2030 RIVM, Bilthoven, 2000 Parkhomenko, 2004 International competitiveness of soybean, rapeseed and palm oil production in major producing regions Landbauforschung Völkenrode FAL agricultural research, 2004 PDE Projectbureau Duurzame Energie, www.pde.nl Potjer, 2000 Fosforkringloop voor Thermphos Potjer, B., J. Vermeulen, G. de Weerd, G. Bergsma, H. Croezen, Delft, 2000 Prayon, 2004 www.prayon.com/ (see environmental data) Remelle, 2002 Standardisiering vor Rapsöl als kraftstoff – untersuchungen zu kenngröCen, prüfverfahren und grenzwerthen Edgar Remelle; Dissertation, TU Munich, 2002 Ricardo, 2003 DfT biofuels Evaluation – Final Report of Test Programme to Evaluate Emission Performance of Vegetable Oil Fuel on Two Light Duty Diesel Vehicles D. Lance, J. Andersson, Ricardo Consulting Engineers Riela (Anonymus) DLG-Prüfbericht 5360, Riela Durchlauftrockner GDT 200, deutsche Landwirtschaftsgesellschaft, Riesenbeck Schröder, 2004 Gebruiksnormen bij verschillende landbouwkundige en milieukundige uitgangspunten J.J. Schröder et al., Plant Research International, Wageningen, March 2004 Schümann, 2003 Praxiseinsatz von serienmässigen neuen rapsöltauglichen Traktoren U. Schümann, J. Golisch, V. Wichmann

61

Smit, 2001 Market analysis DeN2O, market potential for reduction of N2O emissions at nitric acid facilitie, A.W. Smit, M.M.C. Gent, R.W. van den Brink , Jacobs Engineering Nederland and ECN, May 2001 Stotz, 2004 Dezentrale Ölsaatenverarbeitung in Deutschland, Ergebnisseeiner Befragung Technologie- und Förderzentrum in Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe, Straubing, K. Stotz, E. Remmele, July 2004 Solaroilsystems, 2003 Press release from Solaroil , 2003 Tillemans, 2003 Brandstofcelbussen en distributievrachtwagens in de stedelijke omgeving F.W.A. Tillemans, A.C.B. den Ouden, ECN, Petten, May 2003 Timmer, 2004 Teelthandleiding groenbemester – welke groenbemester is de beste keuze? R.D. Timmer, G.W. Korthals, L.P.G. Molendijk, Kenniscentrum Kennisakker (Akkerbouwkennis voor iedereen!). Togashi, 1998 Operation of a diesel engine using unrefined rapeseed oil as fuel Chiyuki Togashi and Jun-ichi Kamide, Japan, 1998 Thuneke, 2002 Operation and emission characteristics of CHP units, fuelled with rapeseed oil Contribution to the Proceedings of the 12th European Conference and Technology Exhibition on biomass for energy, industry and climate protection, K. Thuneke, B. Widmann, Amsterdam 2002 Thuneke, 2004 Particulate filter systems for vegetable oil fuelled chp-units Contribution to the Proceedings of the 2nd World Conference and Technology Exhibition on biomass for energy, Industry and Climate Protection, K. Thuneke, H. Link, Rome, 10–14 May 2004 Van der Mheen, 2003 Teeltaspecten rond de productie van koolzaad voor biodiesel, Een inventarisatie op basis van literatuuronderzoek Hans van der Mheen, Project report no. 510252, Praktijkonderzoek Plant & Omgeving, WUR, Wageningen, July 2003 Van der Mheen, 2004 Proeven koolzaad voor biodiesel 2003 (report of field test by Ebelsheerd and Vredepeel 2003) H. van der Mheen, Praktijkonderzoek Plant & Omgeving, WUR, Wageningen, March 2004 Van Geel, 2004 Proeven koolzaad voor biobrandstof 2004 (report of field tests by Ebelsheerd and Vredepeel 2004) W. van Geel, G. Borm, Praktijkonderzoek Plant & Omgeving, WUR, Wageningen, November 2004 Van Os, 2003 R.van Os et al. TEWI benadering mestbewerking en –verwerking Grontmij water en reststoffen, De Bilt, November 2003

62

Velthof, 2000 Beperking van lachgasemissie uit gewasresten (een systeemanalyse) G.L. Velthof, P.J. Kuikman, Alterra report 114-3, Alterra, Wageningen, 2000 VROM, 1998 Kosten en baten in het milieubeleid: definities en berekeningsmethoden Ministery of VROM, The Hague, 1998 Walwijk Automotive fuels for the future M. van Walwijk, M. Bückmann, W. P. Troelstra, N. Elam, IEA AFIS, Brussel Widmann, 1998 Production of vegetable oils in decentral plants and aspects of quality management – investigations on plants in practice to optimise the process B. Widmann, University of Munich, Bijdrage aan ‘Biomass for Energy and Industry 10th European Conference’, H. Kopetz et al. (Ed.) Widmann, 2002 Leitfaden Pflanzenölbetriebene Blockheizkraftwerke. Widmann et al., Bayerisches Staatsministerium für Landesentwicklung und Umweltfragen, Munich, April 2002 Wiesler, 2002 F. Wiesler. Wegener Sleeswijk et al., 1996 Application of LCA to agricultural products A. Wegener Sleeswijk et al., CML, Leiden, 1996 Zhou Untersuchungen zum Blatt- und Wurzelmetabolismus sowie zum Phloem- und Xylemtransport in Zusammenhang mit der Stickstoff-Effizienz bei Raps (Brassica napus L.) Zhou, Zewen, Dissertation zur Erlangung des Doktortitels, angenommen von: GeorgAugust-Universität Göttingen, Mathematisch-naturwissenschaftliche Fakultät, 2000-11-02 Experts consulted for this study: Harold Pauwels NNI Mr Costenoble NNI Hein Aberson Solaroilsystems Mr Noack Elsbett Eltjo Buringh RIVM Gerard Hoek IRAS, Universiteit Utrecht

63

64

A Netwerk rondom PPO A.1

Nederland

A.1.1

Contactpersonen en adressen Een beknopt overzicht van contactpersonen en websites die in het buitenland actief zijn op het gebied van PPO is weergegeven in tabel A.1. Organisatie Solaroilsystems OPEK Nederland Organisatie voor plantenolie en okologische krachtbronnen Productschap margarine, oliën en vetten Belangenbehartiger van o.a. biobrandstoffenketen Hoofdproductschap Akkerbouw Geeft ook informatie over actuele ontwikkelingen op het gebied van biobrandstoffen SenterNovem Specifiek het GAVE programma: beleid, onderzoek en informatie

Website www.solaroilsystems.nl www.opek.nl

www.mvo.nl

http://hpa.akkerbouw.com/main/Ak kerbouw/index.htm

http://gave.novem.nl/novem_new/in dex.asp?id=20

Tabel A.1: Overzicht van contactpersonen en adressen op het gebied van PPO in Nederland)

NB: een vollediger overzicht van het netwerk rondom PPO is beschikbaar op www.senternovem.nl/gave te vinden onder ‘projectvoorbeelden’.

A.1.2

Enkele activiteiten KEPRO Ketenproject raapzaadolie. Landbouwers in de Flevopolder of elders gaan koolzaad verbouwen. Deze olie wordt verwerkt tot olie in een oliepers, die gevestigd gaat worden in Zeewolde. De geproduceerde olie wordt direct, zonder verdere bewerkingen in de dieselmotor als brandstof gebruikt. De ombouw van de dieselmotor wordt door de eigenaar, de transporteur, betaald. De oliepers wordt door OPEK Nederland aangeschaft en geëxploiteerd [www.opek.nl]. Bijstoken Verder zijn er diverse initiatieven vanuit de oliën- en vettensector en de energiesector om laagwaardige oliën en vetten waar mogelijk in te zetten als grondstof voor het (bij)stoken van elektriciteitscentrales of voor warmteopwekking bij bedrijven. Een goed voorbeeld is het gebruik in de glastuinbouw waar oliën en vetten de kosten van pieken in het gasverbruik drukken [www.mvo.nl]. Oliemolen Delfzijl In Delfzijl wordt een oliemolen gebouwd, de eerste in zijn soort op Nederlandse bodem, die koudgeperste raapzaadolie uit kool-/raapzaad gaat produceren ter gebruik als biobrandstof. Financiering, levering van koolzaad, locatie voor productie, op- en overslag, distributie, afzet en - niet het minst belangrijke - officiële vrijstelling van de accijns op brandstoffen zijn

65

na veel inspanningen geregeld. In 2004 kan Solaroilsystems 1,2 miljoen liter Pure Plantaardige Olie (PPO) produceren en afzetten. Solaroilsystems werkt in dit initiatief samen met de Noordelijke Land- en Tuinbouworganisatie (NLTO), die de contacten met de telers en leveranciers van koolzaad onderhoudt, en de graancommissionair Nieveen, die in de haven van Delfzijl over bedrijfsoppervlakte voor de bouw van een oliemolen en over faciliteiten voor op- en overslag van granen en oliezaden (6.000 ton) beschikt alsmede over een installatie voor het schonen en drogen van de zaden (noodzakelijk alvorens ze bewerkt kunnen worden). Uiteindelijk moet de oliemolen een capaciteit verkrijgen voor de productie van 3,5 miljoen liter PPO, een hoeveelheid waarvoor zo'n 2.000 ha koolzaad nodig is. Vooralsnog volstaat de door zo'n 150 akkerbouwers in Noord-Nederland toegezegde 750 ha, aangezien voor de daaruit voortkomende productie van 1,2 miljoen liter PPO in 2004 in elk geval reeds afzet voor handen is [diverse bronnen, o.a. www.solaroilsystems.nl]. McDonalds Ook McDonalds heeft recentelijk een aantal voertuigen omgebouwd en geschikt gemaakt voor PPO.

A.2

Internationaal

A.2.1

Contactpersonen en adressen Een beknopt overzicht van contactpersonen en websites die in het buitenland actief zijn op het gebied van PPO is weergegeven in tabel A.2. Met name in Duitsland zijn diverse organisaties actief, variërend van onderzoeksorganisaties, technische bedrijven die oliemolens bouwen, tot en met hobbyisten die websites bijhouden over de praktijkervaringen en het oplossen van problemen. Een selectie hieruit is opgenomen in tabel A.2.

66

Organisatie Folkecenter Deense organisatie voor onderzoek en ontwikkeling van hernieuwbare energietechnologie Bundesverband Pflanzenöle e.V. Overkoepelende organisatie voor PPOproducten en gebruikers Projektorganisation Regionale Oelpflanzennutzung (P.R.O.e.V.) Projectorganisatie Regionale Plantaardige olie promotie. Wolf-pflanzenoel-technik Bedrijf dat technische mogelijkheden onderzoekt van het gebruik van pure planten olie in motoren, testlaboratorium Firma Rolf Deinert Fahrzugbautechnik Bedrijf dat auto motoren voor plantaardige olie bouwt Elsbett Bedrijf dat auto motoren voor plantaardige olie bouwt. Autozubehör-Technik Glött (ATG) GmbH Onderzoek, specifiek naar ombouw van auto’s t.b.v gebruik van plantenolie Agricultural Research Service (ARS) Amerikaans agrarisch onderzoek, onderdeel van het ministerie voor landbouw, met plantaardige olie voor brandstof als een van de speerpunten Journey to Forever Kleine NGO die per auto gestart is in Hong Kong en 40.000 km rijdt door 26 landen en uiteindelijk uitkomt in Cape Town, Zuid Afrika. Doel is strijd tegen armoede en honger, maar PPO is ook een van de speerpunten. Dancing Rabbit Een ideologisch organisatie die veel informatie verstrekt over plantaardige olie.

Website http://www.folkecenter.dk/plantoil/plant-oil.htm

http://www.bv-pflanzenoele.de/

http://www.pro-ev.de/

www.wolf-pflanzenoel-technik.de

http://www.pflanzenoelfahrzeuge.de http://www.elsbett.de/

http://www.dieseltherm.de/index.htm http://www.ars.usda.gov/research /

http://journeytoforever.org/biodies el_svo.html

http://www.dancingrabbit.org/bio diesel/vegetable_oil_fuel.html

Tabel A.2: Overzicht van contactpersonen en adressen op het gebied van PPO internationaal34

A.2.2

Enkele activiteiten Ghana Een ondernemer in Ghana wil 1.000 ha koolzaad of andere oliehoudend zaad gaan verbouwen. Daarnaast is het de bedoeling een oliemolen neer te plaatsen. Een belangrijk streven van het project is de Ghanezen meer 'self-supporting' te maken op het gebied van hun brandstof en tegelijk de veeteelt te verbeteren. Ghana is het meest stabiele land in WestAfrika. Concerns als Heineken en Coca-Cola hebben Ghana gekozen als uitvalsbasis [www.opek.nl]. 34

Een deel van de informatie is afkomstig van de website van Solaroilsystems.

67

B

Achtergrond gegevens In deze bijlage worden de achtergrond gegevens met betrekking tot milieubelasting behandeld die zijn gebruikt bij het schatten van de aan de productie van PPO uit koolzaad. Er zal soms – bijvoorbeeld bij trekkers en ondervuring met aardgas – sprake zijn van ‘dubbeling’ met de hoofdtekst. In andere gevallen zijn de data nog niet eerder besproken. We geven eerst hieronder een overzicht van de gehanteerde gegevens en gaan daaronder in op de betrouwbaarheid en representativiteit van de gehanteerde gegevens of op de totstandkoming ervan. Transportemissies en emissies van landbouwwerktuigen Voor emissies per liter diesel of per ton•km scheepstransport zijn cijfers uit [MV5, 2000] – ‘Verkeer en vervoer in de Nationale Milieuverkenning 5’ – gebruikt. Het betreft een – op het moment van uitkomen - gezaghebbende studie die gebruikt is als basis voor het milieubeleid voor verkeer en vervoer in Nederland in MV5. Ondervuring met aardgas De CO2-emissie per GJ aardgas is gebaseerd op de aanname dat Gronings gas zal worden ingezet. Gronings gas of G-gas is de standaard kwaliteit aardgas voor kleinverbruikers en voor de meeste grootverbruikers. Enkel industrieën die aardgas als grondstof gebruiken of bedrijven die aan de hoofdtransportleidingen voor hoog calorisch gas zijn gelegen gebruiken andere aardgaskwaliteit. De aanname dat G-gas wordt ingezet betekent overigens een ‘best case’ benadering wat betreft de CO2-emissiefactor. Hoogcalorisch gas heeft een hogere CO2-emissiefactor. De emissiefactor voor NOx is gebaseerd op [Van der Velde, 1998]. Deze studie heeft gediend bij de bepaling en onderbouwing van de reductiedoelstellingen voor NOx in de zware industrie. In de studie wordt uitgegaan van een emissiefactor van 60 g/GJ voor oude ketels (stand 1995) en 16 g/GJ voor nieuwe ketels. Volgens deze bron zal in 2005 circa 1/3 van de grotere ketels nieuw en de rest oud zijn, resulterend in een gemiddelde emissiefactor van 45,3 g/GJ. Dit is afgerond naar 50 g/GJ. Elektriciteit De voor elektriciteit aangehouden emissies hebben betrekking op productie bij de centrale productie-eenheden van de vier elektriciteitproducenten in Nederland. Emissiecijfers zijn ontleend aan het milieujaarverslag van Energiened en van de vier elektriciteitproducenten. De gehanteerde emissiecijfers hebben betrekking op 2002.

68

Aardgas in ondervuring (MJ)

Diesel precombusti on (liter)

Elektriciteit (kWhe)

5,60E-02

5,54E-01 4,09E-04

5,69E-01

KAS (kg)

TSP (kg)

K2O (kg)

Landbouwwerktuig algemeen (liter diesel)

Emissies binnenschip , in kg/tonIkm

Emissies vrachtwagen (kg/l)

Emissies naar lucht (kg) CO2 CO CH4 VOS

4,48E-03 2,79E-04

N2O

9,58E-06

2,87E+00

1,45E-02

NH3

7,19E-01

4,53E-01

2,63E+00 2,47E-02

5,31E-02 5,89E-05

2,63E+00 7,04E-03

2,30E-05

2,10E-05

3,30E-04

2,17E-06 1,40E-04

1,81E-04 1,71E-03

4,20E-05

9,40E-06

5,74E-04

1,18E-05

7,75E-04

4,21E-02

4,50E-03

2,82E-03

7,41E-04

SO2 NOx

4,53E-05

PM10

3,27E-04

1,67E-04

7,39E-04

2,14E-04

4,40E-03

4,52E-02

4,12E-02

1,01E-03

3,88E-02

9,95E-05

1,12E-05

1,85E-03

3,17E-06

4,12E-03

7,01E-05

1,68E-03

Emissies water (kg) N P

2,12E-05

Vast afval (kg)

5,00E+00

Tabel B.1: Achtergrondgegevens voor milieubelasting

69

Dieselproductie Voor de productie van diesel is wat betreft de emissies van broeikasgassen uitgegaan van de waarde zoals bepaald in de GM-studie en zoals gebruikt in de Ecofys studie [Broek, 2003]. Hierin wordt een well-to-wheel emissie van circa 84,6 g CO2-eq/MJ diesel gegeven. De CO2-emissie per MJ diesel is typisch 73 g CO2-eq/MJ, zodat precombustion blijkbaar 11,6 g CO2-eq/MJ aan broeikasgas emissies geeft. De omvang van andere emissies gerelateerd aan de productie van diesel (diesel precombustion) zijn ontleend aan [Tillemans, 2003]. Ze hebben betrekking op productie van zwavelvrije diesel (<10 ppm) in Noord-Europa op basis van crude uit het Midden Oosten. Dit is voor Nederland – met drie raffinaderijen die ontworpen zijn op verwerking van zware crude uit het Midden Oosten. K2O-productie Voor K2O-productie is uitgegaan van gegevens uit [Elsayed et al., 2003] KAS-productie De emissiegegevens voor KAS-productie zijn deels gebaseerd op de ‘BAT-documenten’ van EFMA – de brancheorganisatie van Europese kunstmest producenten [EFMA, 2000a], [EFMA, 2000b], [EFMA, 2000c]. In deze documenten worden enkele emissiecijfers genoemd voor de productie van NH3 en HNO3- – de voornaamste grondstoffen voor ammonium nitraat - en voor het granuleren van calcium ammonium nitraat. Het betreft best case cijfers, aangezien ze betrekking hebben op de emissies in geval BAT wordt toegepast. Maar andere cijfers voor met name verzurende emissies zijn niet gevonden in de openbaar beschikbare literatuur. Voorgaande betekent dat de aan koolzaadteelt wat betreft de indirecte milieubelasting gerelateerd aan KAS inzet waarschijnlijk wordt onderschat. Voor de emissies van broeikasgassen is uitgegaan van [Wood, 2004]. In verband met de verifieerbaarheid van de gebruikte informatie is in de tabel B.2. gegeven welke emissiedata zijn gebruikt. Onder de tabel is aangegeven welke hoeveelheden grondstof per ton KAS (27% N) zijn aangehouden. Het stikstofgehalte van KAS is daarbij bepalend voor de verbruikte hoeveelheid ammoniumnitraat. In de verbruikte hoeveelheid ammoniak (NH3) is trouwens verdisconteerd dat salpeterzuur wordt geproduceerd door verbranding van ammoniak. Zie voor proces [EFMA, 2000b].

70

HNO3-productie

NH3-productie

Granuleren KAS

Somproduct Emissies naar lucht (g) CO2 CO

360,16

1.700,00

CH4 VOS N2O

3,11

NH3

0,20

8,13 0,20

SO2 NOx

0,75

PM10

0,50

Emissies water (gg) N P

1,00

1,40

0,50

0,021186

0,1

Vast afval (kg) Stuurgrootheid: gewicht in grondstoffen

1,0E+03

2,1E+02

3,8E+02

Tabel B.2: Hoeveelheden grondstof per ton KAS

De gehanteerde data vertonen nog de volgende lacunes: • in de milieuanalyse is de winning en transport van kalksteen nog niet verdisconteerd. Kalksteen wordt bij granuleren van KAS in fijn gemalen vorm gemengd met vloeibare en hete ammoniumnitraat van 96% - 98% zuiverheid om een vaste meststof te verkrijgen. Kalksteen produceren is echter vooral graven en dan transporteren. Voor Nederland zou dat zijn vanuit België per binnenschip (200 km) en vrachtwagen (50 km) [Dorland, 1997]; • bij ammoniak productie vindt vanwege ondervuring van het proces met aardgas ook emissie van CO en koolwaterstoffen plaats. De omvang hiervan is echter in de orde van grammen per GJ en is op de totale milieubalans van de kunstmestproductie verwaarloosbaar; • bij productie van ammoniak, salpeterzuur, ammoniumnitraat en KAS wordt ook elektriciteit verbruikt. Bij ammoniak productie wordt de benodigde elektriciteit echter vaak in de eigen installatie opgewekt op basis van restwarmte. Ook bij salpeterzuur productie en ammoniumnitraat komt veel restwarmte vrij die ook gedeeltelijk wordt gebruikt voor de opwekking van elektriciteit voor eigen gebruik. In de geraadpleegde EFMA-rapporten is niet aangegeven hoeveel elektriciteit in eigen beheer wordt geproduceerd en hoeveel van het net wordt onttrokken. Het is daarom ook niet mogelijk om aan eventueel van het openbare net onttrokken elektriciteit gerelateerde milieubelasting te verdisconteren.

71

gewogen product (per ton PO4)

Ruw zuur bereiding (per ton PO4)

Ertswinning

H2SO4 productie

TriSuperPhosphate productie Emissies van broeikasgassen per eenheid TPS zijn ontleend aan [Wood, 2004]. De in deze studie voor TSP-productie aangehouden emissiegegevens voor andere milieuverontreinigende stoffen zijn gebaseerd een aantal eigen bronnen [Potjer, 2000] en op een aantal openbare bronnen [EFMA, 2000d], [Prayon, 2004], [EFMA, 2000e] en hebben betrekking op de specifieke situatie bij Thermphos in Vlissingen. Thermphos is een producent van thermisch fosforzuur en TSP, die voor TSP-productie ruw fosforzuur inkoopt. Ruw fosforzuur wordt niet thermisch, maar middels het ‘natte’ productieproces geproduceerd. Daarbij wordt fosfaaterts opgelost in geconcentreerd zwavelzuur.

SO2

43,13

1,97

16,00

0,65

NOx

45,18

PM10

0,00

0,00

5000

5000

Emissies naar lucht (g) 18,00

Emissies water (gg) N P Vast afval (kg) Stuurgrootheid: gewicht in grondstoffen

1

2,51

1,55

Tabel B.3: Toegerekende milieubelasting aan TSP

Tabel B.3. geeft aan hoe de aan TSP toegerekende milieubelasting opgebouwd verondersteld is. De emissies gerelateerd aan ertswinning en ertstransport zijn afkomstig uit één van onze eigen studies [Potjer, 2000] en hebben betrekking op winning in Kovdor, Rusland. Dit erts wordt gebruikt bij Thermphos in Vlissingen. In de praktijk wordt door de Europese kunstmest industrie erts gebruikt uit met name Noord Afrika en Midden Oosten en Centraal Afrika. Emissiecijfers voor H2SO4-productie zijn overgenomen uit [EFMA, 2000e]. De aangehouden SO2-emissie heeft betrekking op een specifieke fabriek in Duitsland, waar zwavel wordt geproduceerd uit verbrande elementaire zwavel. Zwavelzuur van deze fabriek wordt gebruikt bij Thermphos in Vlissingen. Bij andere fosforzuur producenten – zoals Prayon bij Luik – wordt het zwavelzuur (deels) in eigen beheer geproduceerd en wordt de daarbij vrijkomende warmte ingezet in de ruw zuur productie. Voor ruwzuur productie zijn gegevens uit [EFMA, 2000d] en [Prayon, 2004] gebruikt. Er is verdisconteerd dat een deel van het bij ruw zuur productie geproduceerde gips in de praktijk wordt afgezet als grondstof voor de gipsindustrie. In de praktijk vindt emissie van fluoriden en fijn stof naar lucht en emissie van fluoriden en fosfor naar water plaats. Deze emissies zijn echter in deze studie niet meegenomen omdat ze voor de rest van de keten nogal exotisch zijn.

72

Voor een uitvoeriger beschrijving van de representativiteit van de gehanteerde cijfers wordt verwezen naar [Bello, 2003]. Gegevens over de milieubelasting bij TSP-productie ontbreken vooralsnog. Al met al geven de gehanteerde data een globaal, maar niet compleet profiel voor TSPproductie, dat deels specifiek van toepassing is op Thermphos. Hier zou nog één en ander verbeterd kunnen worden.

73

C Berekeningen milieubelasting per ton PPO

C.1

Inleiding

Deze bijlage geeft in feite een onderbouwing van de getallen gegeven in tabel 9.4 en tabel 9.5. Hieronder wordt eerst aangegeven welke verbruiken van energiedragers en hulpstoffen zijn aangehouden. Daarna wordt kort ingegaan op de massabalans over de verschillende ketenschakels, waarna inzichtelijk wordt gemaakt hoe combinatie van de verbruiken, de massabalans en de achtergrond gegevens over milieubelasting per eenheid energiedrager of hulpstof leidt tot de getallen uit tabel 9.4 en tabel 9.5. Massabalans Op basis van de beschikbare data komen we tot de volgende massabalansen voor kleinschalige en grootschalige PPO-productie. Gemiddeld Teelt − opbrengst per ha − oliegehalte d.s. − vochtgehalte

3,3 43% 16%

Drogen, vochtgehalte is na drogen − droge stof − verwijderd aan water − over aan zaden Extractie, rendement is − opbrengst aan olie (ton/ha) aan perskoek − opbrengst (ton/ha)

Worst

Best

3 40% 18%

3,6 45% 14%

2,8 0,3 3,0

8% 2,5 0,3 2,7

3,1 0,2 3,4

0,92

77% 0,76

1,08

1,9

1,7

2,0

Tabel C.3: Massabalans voor PPO-productie op basis van koud persen

74

Gemiddeld

Worst

Best

Teelt −

opbrengst per ha

3,3

3

3,6

−

oliegehalte d.s.

43%

40%

45%

−

vochtgehalte

16%

18%

14%

Drogen, vochtgehalte is na drogen

8%

−

droge stof

2,8

2,5

3,1

−

verwijderd aan water

0,3

0,3

0,2

−

over aan zaden

3,0

2,7

3,4

Extractie, rendement is

98%

−

opbrengst aan olie (ton/ha)

−

opbrengst (ton/ha)

aan

1,17

0,96

1,37

1,6

1,5

1,7

perskoek

Tabel C.4: Massabalans voor PPO-productie op basis van extraheren en persen

Combinatie van massabalansen en verbruiken In volgende tabellen is weergegeven wat de uitkomst is van deze combinatie van massabalansen en verbruiken. Voor de verbruiken wordt verwezen naar de hoofdtekst en bijlage D. De in de vier tabellen gegeven kentallen kunnen worden berekend uit de tabellen in voorgaande twee subparagrafen door de verbruiken voor een bepaalde ketenschakel te vermenigvuldigen met de verhouding tussen olie c.q. PPO en de functionele eenheid waarvoor de verbruiken voor die ketenschakel zijn gegeven. Voor kleinschalige productie bijvoorbeeld wordt voor de ‘worst case’ een verbruik opgegeven van 0,9 liter diesel per ton zaad af akker voor transport van de geoogste zaden. Volgens de massabalans voor kleinschalige productie wordt er per ha akker in de ‘worst case’ 3 ton zaad per ha geoogst, waaruit uiteindelijk 0,76 ton olie wordt gewonnen. Het dieselverbruik voor transport van de zaden af akker naar de drooginstallatie vergt dus

0,9 × 3 = 3,6 liter / ton PPO 0 , 76 een dieselverbruik per ton PPO van: . Dit getal is terug te vinden in tabel C.6 in de derde kolom van links.

In de tabellen C.5 t/m C.8 is in de meest rechter kolom steeds het geaggregeerde verbruik per ton PPO gegeven.

75

Teelt

Transport Drogen Transport Extractie Raffinage Distributie olie zaden zaden

Energiedragers − aardgas (MJ) −

diesel (l)

902,9 56,8

3,0

− elektriciteit (kWhe) Hulpstoffen: − KAS 27% N, kg − −

TPS, 45% P2O5, kg K2O, kg

9,7 2,2

69,5

129,6 50,2

Tabel C.5: Verbruiken aan energiedragers en hulpstoffen per ton PPO voor kleinschalige productie, best case

Teelt

Transport Drogen Transport Extractie Raffinage Distributie zaden zaden olie

Energiedragers − aardgas (MJ) −

diesel (l)

1.814,9 111,8

3,6

− elektriciteit (kWhe) Hulpstoffen: − KAS 27% N, kg − −

TPS, 45% P2O5, kg K2O, kg

9,7 4,3

322,4

231,8 59,2

Tabel C.6: Verbruiken aan energiedragers en hulpstoffen per ton PPO voor kleinschalige productie, worst case

Teelt

Transpor Drogen Transport Extractie Raffinage Distributie t zaden zaden olie

Energiedragers − aardgas (MJ) −

diesel (l)

711,9 44,8

3,0

− elektriciteit (kWhe) Hulpstoffen: − KAS 27% N, kg − −

TPS, 45% P2O5, kg K2O, kg

1.725,3

350,0

10,0 1,7

9,7 73,9

6,0

102,2 39,6

Tabel C.7: Verbruiken aan energiedragers en hulpstoffen per ton PPO voor grootschalige productie, best case

76

Teelt Transport Drogen Transport Extractie Raffinage Distributie olie zaden zaden

Energiedragers − aardgas (MJ) −

diesel (l)

1.431,1 88,1

2,8

TPS, 45% P2O5, kg K2O, kg

580,0

11,2

− elektriciteit (kWhe) Hulpstoffen: − KAS 27% N, kg − −

2.356,9

9,7

3,4

97,0

10,0

182,8 46,7

Tabel C.8: Verbruiken aan energiedragers en hulpstoffen per ton PPO voor grootschalige productie, worst case

Toepassen van verdeelsleutels Bij productie van PPO ontstaat echter ook een waardevol bijproduct, de raapschroot (koud persen) of raapmeel (persen en extraheren). Vanwege de positieve economische waarde van dit bijproduct moet volgens de LCA-methodiek een deel van de aan teelt en zaadbewerking gerelateerde milieubelasting aan het bijproduct worden toegerekend. Dit gebeurt in de regel – en in deze studie – op basis van de relatieve economische waarde van beide productstromen. De gehanteerde verdeelsleutels en de daaraan ten grondslag liggende aangenomen economische waarden van PPO en raapschroot/raapmeel zijn in volgende tabellen gegeven. Kleinschalige productie Grootschalige productie (koudpersen) (persen en extraheren) best case

worst case

best case

worst case

PPO raapschroot/raapmeel

1,08 2,02

0,76 1,70

1,37 1,73

0,96 1,50

Marktprijzen (€/ton) − PPO − raapschroot/raapmeel

600 110

600 110

600 130

600 130

Opbrengst in €/ha − PPO − raapschroot/raapmeel

646 222

456 187

819 225

579 194

74%

71%

78%

75%

Producten (ton/ha): − −

Toerekenpercentage

Tabel C.9: Bepaling verdeelsleutels voor toerekening milieubelasting

77

De marktprijs voor olie is ontleend aan informatie verstrekt door MVO35 . Wij zijn uitgegaan van een gemiddelde prijs over de laatste 10 jaar vanwege de grote fluctuaties in de prijs van koolzaad in de afgelopen jaren. De marktprijs voor schroot hebben we overgenomen uit [Folkecenter, 2000a]. De marktprijs voor raapmeel is ontleend aan beursgegevens voor het laatste half jaar [ASA, 2004]. Toepassing van de verdeelsleutels op de verbruiken per ton PPO geeft de in volgende vier tabellen gegeven toegerekende verbruiken. Toepassen betreft het simpelweg vermenigvuldigen van de waarden uit tabel C.10 t/m C.17 met de verdeelsleutels. Berekening van emissies Combinatie van verbruiken per ton PPO met achtergronddata voor milieubelasting én met de directe emissies door gebruik van kunstmeststoffen geven de emissiecijfers gegeven in tabel 9.4 en tabel 9.5 uit de hoofdtekst. In de tabellen in deze bijlage is de totale emissie over de keten voor de vier combinaties (worst case-best case, kleinschalig-grootschalig) uitgesplitst in de afzonderlijke componenten. De liefhebber mag de in tabel C.14 t/m tabel C.17 gegeven cijfers op juistheid narekenen door de over PPO en raapschroot/raapmeel verdeelde verbruiken van hulpstoffen en energiedragers (zie tabel C.10 t/m tabel C.13) te vermenigvuldigen met de emissiecijfers per eenheid hulpstof of energiedrager (zie Bijlage B).

35

Mail van Frank Bergmans van MVO van 1 september 2004.

78

Teelt Transport Drogen Transport Extractie Raffinage Distributie zaden olie aardgas elektriciteit zaden direct uit Landbouw indirect uit meststoffen werktuig meststoffen Emissies naar lucht (kg) CO2 CO

149 1

423

8 0

CH4 VOS

0,02

0,00

0,0

1,9

SO2

0,2

2,3

NOx

2,3

2,8

0,1

PM10

0,2

0,2

0,0

N2O

3,0

NH3

3,7

Emissies water (kg) N P

51

1

40

26 0

697 1

0,00 0,01

0,00 0,02

0,02 0,02

0,0

0,0

5,0

0,1

3,8 0,0409

0,0004

0,0116

2,4

0,0005

0,0149

0,4

5,7

0,0000

0,0008

0,0

0,5

3

Vast afval (kg)

251

251

Tabel C.14: Opbouw emissies bij kleinschalige productie, best case

79

Teelt Transport Drogen Transport Extractie Raffinage Distributie zaden olie aardgas elektriciteit zaden direct uit landbouw indirect uit meststoffen werktuig meststoffen Emissies naar lucht (kg) CO2 CO

294 3

726

9 0

CH4 VOS

0,04

0,00

0,1

3,4

SO2

0,3

2,7

NOx

4,6

3,7

0,1

PM10

0,5

0,4

0,0

N2O

4,6

NH3

6,2

Emissies water (kg) N P Vast afval (kg)

Tabel C.15:

102

2

183

26 0

1.342 3

0,00 0,01

0,00 0,02

0,04 0,02

0,0

0,0

8,1

0,2

6,4 0,1

0,0

0,1

3,0

0,0

0,1

0,4

9,0

0,0

0,0

0,0

0,9

25

296

296

Opbouw emissies bij kleinschalige productie, worst case

80

Teelt

Transport zaden

direct uit meststoffen

Drogen

landbouw indirect uit werktuig meststoffen

aardgas

Transport zaden

Extractie

elektriciteit

Raffinage

elektriciteit aardgas

elektriciteit

Distributi e olie

aardgas

Emissies naar lucht (kg) CO2 CO

118 1

334

8 0

CH4 VOS

0,01

0,00

0,00 0,01

0,0

1,5

0,0

N2O

2,4

NH3

2,9

1 0

42

97

3

20

26 0

688 1

0,00 0,00

0,00 0,02

0,02 0,02

0,0

0,0

3,9 3,0

0,1

1,8

NOx

1,8

2,2

0,1

PM10

0,2

0,2

0,0

Vast afval (kg)

1

0,1

SO2

Emissies water (kg) N P

40

0,0003 0,0323

0,0124

0,0004

0,0100

0,0159

0,0000

0,0007

0,0008

0,0 0,0782

0,0 0,0

1,9 0,0

0,4

4,7

0,0

0,4

2

198

198

Tabel C.16: Opbouw emissies bij grootschalige productie, best case

81

Teelt

Transport zaden

direct uit meststoffen

Drogen aardgas

landbouw indirect uit werktuig meststoffen

Transport zaden

Extractie

elektriciteit

elektriciteit

Raffinage

Distributie olie

aardgas elektricite aardgas it

Emissies naar lucht (kg) CO2 CO

232 2

572

7 0

CH4 VOS

0,03

0,00

0,00 0,00

0,1

2,7

0,0

N2O

3,6

NH3

4,9

1 0

55

132

6

32

26 0

1.145 2

0,00 0,00

0,00 0,02

0,03 0,02

0,0

0,0

6,4 5,0

0,2

2,1

NOx

3,6

2,9

0,1

PM10

0,4

0,3

0,0

Vast afval (kg)

2

0,1

SO2

Emissies water (kg) N P

80

0,0 0,1

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0 0,1

0,0 0,0

2,4 0,0

0,4

7,3

0,0

0,7

20

233

233

Tabel C.17: Opbouw emissies bij grootschalige productie, worst case

82

D Berekeningen mestgift en

emissies door mesttoepassing

Gebruik van stikstof houdende mest tijdens teelt van koolzaad geeft een scala aan emissies: • emissie van NH3 en N2O naar lucht; • emissie van NO3- naar grondwater en oppervlaktewater; • indirecte emissies van N2O naar lucht ten gevolge van NH3 en NO3- emissies. In deze bijlage wordt aangegeven hoe de omvang van deze emissies in geval van koolzaad teelt zijn geschat.

D.1 Teeltwijze Teeltwijze en tijdplanning van koolzaad en groenbemester

Koolzaad In deze studie is uitgegaan van de teelt van winterkoolzaad. In de eerste plaats omdat winterkoolzaad de grondstof is voor de initiatieven in Oltamt en De Peel. In de tweede plaats omdat het het gangbare gewas is voor productie van pure plantenolie en het grootste deel van de biodiesel in Duitsland en Frankrijk (zie ook [Broek, 2003]). Met andere woorden, het lijkt het meest representatieve gewas te zijn. Daarenboven geeft winterkoolzaad een hogere opbrengst aan zaden en olie per ha en kan de agrariër er een hoger inkomen mee genereren dan met zomerkoolzaad. Winterkoolzaad is een gewas dat typisch wordt toegepast in rotatieteelt in combinaties met granen, met name wintertarwe en wintergerst (zie bijvoorbeeld [Moens, 2003], [Brouwer, 2004]). Winterkoolzaad wordt eind augustus gezaaid en ontkiemt in het najaar. Het gewas overwintert op de akker, groeit verder vanaf februari en wordt in het volgende jaar in medio juli geoogst. De in dezelfde rotatie geteelde granen worden in het najaar of in de winter gezaaid en eind juli of medio augustus geoogst. Koolzaad wordt dus vrijwel direct na de graanoogst gezaaid.

De na oogst van de koolzaden (medio juli) overblijvende stro, stoppels en ondergrondse gewasresten worden in de regel ondergewerkt. Afzet van stro vindt nauwelijks plaats (zie ook [Velthof, 2000], [Jansen, 2004]). Het is in principe toepasbaar als stalstrooisel voor paarden, maar vindt in die toepassing weinig afzet. Het materiaal heeft voor deze toepassing een aantal goede eigenschappen, met name het niet gegeten worden door de paarden en heen hoog opname vermogen van vocht. Maar in de regel wordt de voorkeur gegeven aan tarwestro, dat - in tegenstelling tot koolzaadstro - soepel en zacht is en dat na gebruik als meststof kan worden afgezet in de champignonkwekerij36 . Het is bovendien duurder dan tarwestro. Het onderwerken van de gewasresten betekent dat de door de gewasresten opgenomen nutriënten weer beschikbaar komen in de bodem. Alleen voor stikstof geldt dit niet. Stikstof aanwezig in gewasresten komt tijdens het vergaan van de gewasresten vrij als nitraat en wordt grotendeels uitgespoeld of omgezet in moleculaire, gasvormige stikstof. Alleen nitraat 36

Zie bijvoorbeeld: http://www.ecobodem.nl/Over_Vlasstrooisel/Strooiseltest/body_strooiseltest.htm, http://www.dehoefslag.nl/include/lib/frontend/standard2.asp?subsectionId=11&itemid=43

83

dat vrijkomt tijdens het groeiseizoen van het volggewas kan effectief worden gebruikt. Het draagt in dat geval bij aan een hoger gehalte aan minerale stikstof in de bodem en maakt het mogelijk inzet van kunstmest bij de teelt van het volggewas te beperken. Omdat de gewasresten bij koolzaad teelt al vanaf augustus op het land liggen of ondergewerkt zijn en tarwe of gerst als het volggewas pas in februari ontkiemen en stikstof gaan opnemen zal een groot deel van de stikstof in de koolzaad resten verloren gaan. Groenbemester Conform vele verschillende studies en conform de praktijk in Duitsland is ook in deze studie uitgegaan van teelt van koolzaad als een alternatief voor braak. In Nederland komt braak in de regel neer op groene braak, het telen van een zogenaamde groenbemester. De groenbemester kan om verschillende redenen worden toegepast, bijvoorbeeld: • tegengaan van verslemping en verstuifing van de bodem toplaag; • tegengaan van onkruidgroei door bodembedekking; • vangst van minerale stikstof in de bodem na oogst van het hoofdgewas om uitspoeling van nitraat in winter en voorjaar te beperken; • het op peil houden van het humusgehalte van de bodem. Bij groene braak wordt de plant in het voorjaar (voor 31 mei) ingezaaid en mag het gewas niet eerder van het land af dan 31 augustus. Ook eventueel hooien en inkuilen met het oog op veevoeder toepassingen zijn tot die datum verboden. Het gewas wordt of in de herfst doodgespoten en ondergeploegd of blijft in de winter op de akker staan en wordt in het voorjaar doodgespoten en ondergeploegd. In het laatste geval is de stikstof in Omdat in deze studie wordt uitgegaan van teelt in rotatie met granen – die in herfst of winter worden gezaaid – is voor deze studie enkel onderwerken in de herfst relevant. De meest toegepaste groenbemesters zijn bladrammenas, gele mosterd en Italiaans raaigras. Wezenlijke verschillen qua opbrengst en stikstofopname tussen deze gewassen zijn er niet. Vanwege de in de subsidieregeling voor groene braak gestelde deadline voor zaaien is uitgegaan van bladrammenas, dat al in mei op braak kan worden gezaaid. Italiaans raaigras en gele mosterd moeten later worden gezaaid.

D.2 Bemesting en grondbewerkingen voor koolzaad

In deze studie is voor koolzaad evenals in [Brouwer, 2004] uitgegaan van evenwichtsbemesting voor P, K en Ca, waarbij evenveel mineralen worden gegeven als in de vorm van de zaden van het land worden verwijderd. Als gezegd wordt aangenomen dat gewasresten worden ondergewerkt en geen stro wordt afgevoerd, waardoor geen rekening hoeft te worden gehouden met extra mineralen verwijdering. De zaden hebben volgens PPO Lelystad de volgende samenstelling (zie [Dijk, 2003], [Mheen, 2003])37 : Stikstof: 3,5% van verse zaden. Fosfor (als P2O5): 1,5% van verse zaden. Kalium (als K2O): 1% van verse zaden. Kalk (als CaO) 5,5% van verse zaden. Tabel D.1 geeft voor de verschillende opbrengsten de voor evenwichtsbemesting benodigde hoeveelheden meststoffen.

37

Ter vergelijking: in [Brouwer, 2004] worden voor teelt in Duitsland de volgende waarden gegeven. Stikstof: 2,7% - 3,9% van d.s. Fosfor (als P2O5): 1,6% - 2,0% van d.s. Kalium (als K2O): 0,9% - 1,1% van d.s.

84

3

Opbrengst (ton verse zaden/ha) 4

5

Verbruiken (kg/haZjaar): Fosfor (als P2O5):

45

60

75

Kalium (als K2O): Kalk (als CaO)

30 165

40 220

50 275

Tabel D.1. Verschillende opbrengsten de voor evenwichtsbemesting benodigde hoeveelheden meststoffen

Voor stikstof bemesting is hoofdzakelijk uitgegaan van het bemestingsadvies uit [Dijk, 2003]. Het stikstof bemestingsadvies voor koolzaad volgens [Dijk, 2003] bestaat uit een gift van 45 kg/ha in het najaar na het inzaaien van het gewas en een gift van 170 kg/ha – Nmineraal in het voorjaar. Nmineraal is hierin het gehalte aan minerale stikstof in de bodem op het moment van bemesten. Het gehalte aan minerale stikstof in de bodem bedraagt na teelt van granen in de regel circa 50 kg/ha (zie [NMI, 2003]), maar daalt door de groei van het koolzaad tot aan de winter tot circa 20 kg/ha op het moment van de voorjaarsbemesting (zie [Geel, 2004]). In het voorjaar wordt daarom circa 150 kg/ha effectieve stikstof gegeven (zie ook [Geel, 2004])38 . In de regel wordt de stikstof in voorjaar en najaar gegeven in de vorm van KAS (27%). Het op deze manier geschatte totale verbruik aan kunstmest van 45 + 150 = 195 kg/ha komt overeen met praktijk cijfers, zoals genoemd in [Mheen, 2003]. In Duitsland en Groot-Brittannië wordt een vergelijkbaar advies gegeven39 . Voor hoge opbrengsten (> 4 ton zaad/ha) wordt in Duitsland en Groot-Brittannië uitgegaan van een verhoging van de gift met 30 kg/ha40 . Deze verhoging is in deze studie overgenomen voor een opbrengst van 5 ton/ha. In Duitsland wordt overigens ook wel uitgegaan van de vuistregel dat koolzaad 60 kg N/ton zaad behoeft. Circa 35 kg/ton zaad wordt opgenomen door het zaad zelf. De overige ±25 kg/ton zaad wordt opgenomen door wortels, bladen en stro (zie [Alpmann, 2004], [Velthof])41 . Koolzaadteelt op braak vergt volgens [Kwin, 2003], [Mheen, 2003] en [Moens, 2003] de volgende bewerkingen: • ploegen op zaaivoor; • bewerking met rotokopeg; • zaaien; • gewasverzorging en bemesting; • oogst, veelal zwadmaaien en zaadrapen (oogst in twee gangen). De totale bewerking vergt 130 liter brandstof en smeermiddelen per ha.

38

Zie ook: http://www.landwirtschaftskammer.de/rlp/landbau/duenger/stickst/stickrap.htm. Zie http://www.defra.gov.uk/environ/pollute/rb209/, http://www.landwirtschaftskammer.de/rlp/landbau/duenger/stickst/stickrap.htm, http://www.rcg.de/leistung/Pflanzenbau/Saatgut/Winterraps_2004/Duengung, http://www.stmlf-design2.bayern.de/lbp/info/sortenblatt/soblwraps.pdf 40 Zie http://www.defra.gov.uk/environ/pollute/rb209/, http://www.landwirtschaftskammer.de/rlp/landbau/duenger/stickst/stickrap.htm. 41 Zie ook http://www.ufop.de/download/Vorfrucht.pdf. 39

85

D.3 Bemesting en grondbewerkingen voor bladrammenas as bladrammen

Wanneer de bladrammenas wordt ondergewerkt in de herfst hoeft qua bemesting enkel stikstof te worden bijgegeven. Het mestadvies voor groenbemesters bedraagt 80 kg/ha – Nmineraal voor zwaar ontwikkeld gewas. Het gehalte aan minerale stikstof in de bodem bedraagt na teelt van granen in de regel circa 50 kg/ha, zodat 30 kg/ha effectieve stikstof dient te worden gegeven. In de regel wordt de stikstof gegeven in de vorm van KAS (27%). Teelt van groenbemesters op braak land vergt volgens [Kwin, 2003] de volgende bewerkingen: • ploegen; • zaaien; • gewasverzorging en bemesting; • onderploegen. De totale bewerking vergt circa 65 liter brandstof en smeermiddelen per ha. Het is overigens de vraag of het onderploegen niet in één gang kan met het ploegen voor het zaaien van graan zaaigoed. In dat geval zal het brandstofverbruik slechts 35 liter/ha bedragen.

D.4 Berekening van stikstofbalans

De stikstofcyclus in de bodem en de inzet van kunstmest geeft emissies van NH3 en N2O naar lucht en van NO3- naar grondwater. Middels een stikstof balans is ingeschat hoe hoog de emissies van deze stoffen zijn bij koolzaad teelt en teelt van groenbemester.

D.4.1

Koolzaadteelt De stikstof balans is als volgt opgesteld. Er is aan de input kant rekening gehouden met • depositie uit de atmosfeer (45 kg/ha); • het gehalte aan minerale stikstof in de bodem (± 50 kg/ha); • de berekende mestgift van ±195 kg/ha of 225 kg/ha (>4 ton/ha koolzaad opbrengst). De totale gift bedraagt circa 290 kg/ha tot 320 kg/ha. De output bestaat uit: • de in het zaad afgevoerde stikstof; • stikstof uit gewasresten, die beschikbaar blijft voor volggewassen; • stikstof uit de kunstmest die na opbrengen op het land vervluchtigt als ammoniak; • nitraat uitspoeling naar grondwater en oppervlaktewater; • N2O-emissies uit kunstmest en uit omgezette gewasresten; • N2, ontstaan door nitrificatie/denitrificatie van gemineraliseerde stikstof uit gewasresten en van het overschot aan stikstof bij bemesting. De vrijkomende hoeveelheid moleculaire stikstof is als sluitpost genomen. Van de stikstof uit de kunstmest vervluchtigt circa 2% als ammoniak. Van de stikstof in de gewasresten blijft circa 25% beschikbaar voor volggewassen. De overige 75% mineraliseert doordat het organische materiaal in de bodem vergaat. Het overschot aan stikstof uit de input aan depositie, kunstmest en al in de bodem aanwezige minerale stikstof wordt voor 28% uitgespoeld als nitraat. Daarnaast wordt 1% van de stikstof uit de kunstmest en 1,25% van de gemineraliseerde stikstof uit de gewasresten geëmitteerd als N2O. De rekenregels zijn hieronder gegeven.

86

D.5 Bladrammenas

Ook voor bladrammenas is voor de input kant uitgegaan van een atmosferische depositie van 45 kg/ha en een beschikbare hoeveelheid minerale stikstof in de bodem van 50 kg/ha. Daarnaast wordt conform het teeltadvies uitgegaan van een mestgift van 30 kg N/ha. De totale gift bestaat uit 125 kg/ha. Omdat er geen product wordt afgevoerd is er ook geen verlies aan stikstof af akker. Ook wordt er minder organisch materiaal afgebroken en blijft er relatief meer stikstof uit de bladrammenas beschikbaar voor volggewassen: volgens [Dijk, 2003] circa 30 kg/ha. Van de overige 95 kg/ha wordt 1,25% geëmitteerd als N2O en wordt 28% uitgespoeld als NO3-. De rest wordt omgezet in N2.

grootheid

rekenregel

Input Nkunstmest

N in gegeven kunstmest

Ndepositie

N uit atmosferische depositie

= 195 kg/ha bij opbrengst < 4 ton/ha koolzaad, anders 225 kg/ha = 45 kg/ha in Nederland

Nbodem

Minerale N in bodem

= 50 kg/ha na graanteelt

NH3

= NH3-emissie

1% van N in kunstmest

N2O

= N2O emissie

1% van N in kunstmest

Nkoolzaad

= Afvoer in koolzaad

35 kg per ton zaad opbrengst

Ngewasrest

= Opname door rest gewas

25 kg per ton zaad opbrengst

Directe afvoer:

Overschot = (Nkunstmest + Ndepositie + Nbodem - NH3 - N2O - Nkoolzaad - Ngewasrest)

Lot N-overschot NO3- overschot

Uitspoeling uit overschot

28% van overschot (op klei)

N2 overschot

Denitrificatie van overschot

72% van overschot (op klei)

Lot gewasresten N uit gewasresten beschik-baar voor = 25% van N in gewasresten volggewassen N2O gevormd bij denitrificatie N uit = 1,25% van N in gewasresten N2O gewasrest gewasresten = 28% van niet opgenomen of als Nitraat uitspoeling bij omzetting NO3- gewasrest gewasresten N2O geëmitteerde stikstof = 72% van niet opgenomen of als Denittrificatie van N uit vergane N2 gewasrest gewasresten N2O geëmitteerde stikstof N volggewas

Tabel D.2. Gehanteerde rekenregels voor opstellen N-balans

87

D.6 Resulterende balansen

Tabel D.3 geeft de stikstofbalansen voor verschillende koolzaad opbrengsten en voor bladrammenas. Koolzaad Bladrammenas Opbrengst (ton verse zaden/ha) 3 4 5

In: - bodem - depositie - kunstmest gift

50 45 195 290

50 45 195 290

50 45 225 320

50 45 30 125

105 19

140 25

175 31

30

4

4

5

- N2 naar lucht

114

84

75

67

- N2O uit kunstmest - N2O uit gewasresten

2,0 0,9

2,0 1,3

2,3 1,6

1,0

- NO3- uitspoeling

45 290

34 290

31 320

26,6 125

Uit - zaden - gewasrest, beschikbaar voor volggewas - NH3 vervluchtiging

Tabel D.3. Resulterende N-balans

De balans voor een opbrengst van 5 ton is eigenlijk niet kloppend en gaat eigenlijk uit van een onderschatting van de te geven kunstmest gift of betreft een overschatting van het stikstofgehalte in koolzaad. In deze variant wordt door het gewas conform de eerder gegeven vuistregel circa 5 x 60 = 300 kg stikstof opgenomen, terwijl in totaal 320 kg stikstof op het land terechtkomt. Volgens [Schröder] is de atmosferische depositie eigenlijk maar 60% beschikbaar voor gewasgroei, waardoor effectief in totaal slechts 302 kg N per ha beschikbaar is. Dit zou betekenen dat het gewas 100% van de aangeboden stikstof opneemt. Uit [Zhou, 2000] en [Wiesler, 2002] is echter bekend dat de opname efficiency eerder 80% – 90% bedraagt en dat tijdens het groeiseizoen van koolzaad tenminste 10 – 20 kg N in de vorm van nitraat afspoelt. Netto kunstmest gebruik Doordat zowel bij bladrammenas als bij koolzaad een deel van de stikstof in de gewasresten beschikbaar blijft voor het volggewas dient in de analyse uitgespaarde inzet van kunstmest ten behoeve van het volggewas te worden verdisconteerd. Tabel D.4 geeft de balans. Koolzaad Bladrammenas Opbrengst (ton verse zaden/ha) 3 4 5 Kunstmest - inzet in - uitgespaard: N uit gewasresten

195 -19 176

Tabel D.4. Netto kunstmest inzet (kg/ha/jaar)

88

195 -25 170

225 -31 194

30 -30

D.7 N2ON2O-emissies

Er treden niet alleen N2O-emissies op uit gewasresten en door nitrificatie van stikstof uit kunstmest. Er is ook sprake van indirecte emissies door omzetting van geëmitteerde NH3 en uitgespoelde NO3- emissies. Volgens [Kroeze, 1994] wordt van beide emissies 1% omgezet in N2O. De resulterende emissies van N2O per ha zijn in tabel D.5 gegeven voor koolzaad en bladrammenas. Koolzaad Bladrammenas Opbrengst (ton verse zaden/ha) 3 4 5

N2O-emissies - directe emissies uit de kunstmest - emissies uit gewasresten - emissies uit NH3 - emissies uit NO3-uitspoeling uitgespaarde emissies door kunstmest vermijding

2,0 0,9 0,04 0,5 -0,2 3,2

2,0 1,3 0,04 0,3 -0,3 3,3

2,3 1,6 0,05 0,3 -0,3 3,9

1,0 0,3 -0,3 1,0

Tabel D.5. Opbouw N2O-emissie

D.8 Inzet van dierlijke mest

Het is in principe ook mogelijk ook een deel van de kunstmest te vervangen door dierlijke mest. Vanwege het stringente fosfaat beleid zal de dierlijke mest worden gebruikt om de fosfaat behoefte van het gewas te dekken. Gezien prijs en beschikbaarheid is inzet van varkensdrijfmest het meest waarschijnlijk. In het overheidsbeleid t.a.v. mest wordt varkensdrijfmest steeds gelijkgesteld aan drijfmest van vleesvarkens. De samenstelling van varkensdrijfmest van vleesvarkens is hieronder gegeven: −

Stikstof (N) a mineraal b organisch, makkelijk afbreekbaar c organisch, moeilijk afbreekbaar

4,2% 2,0% 1,0%

−

Fosfor (als P2O5):

4,2%

−

Kalium (als K2O):

7,2%

−

Kalk (als CaO)

Vanwege het gehalte aan K2O in VDM zal de kaliumbehoefte van koolzaad bij toevoeging van een op de fosforbehoefte van het gewas afgestemde hoeveelheid VDM ruimschoots worden gedekt. Kalium is in de bodem echter weinig mobiel, waardoor het niet zal uitspoelen en beschikbaar zal blijven voor volggewassen: behoefte gegeven behoefte gegeven behoefte gegeven Fosfor (als P2O5):

45

45

60

60

75

75

Kalium (als K2O): Kalk (als CaO)

30 165

77 0

40 220

103 0

50 275

129 0

Tabel D.6. Inzet overige kunstmest soorten (kg/ha/jaar)

89

Met de VDM zal ook stikstof worden gegeven. De stikstof zal echter nauwelijks door het koolzaad worden opgenomen en voornamelijk uitspoelen of worden omgezet in N2. Tabel D.7 geeft de stikstofbalans voor najaargift voor VDM. De balans is opgesteld op basis van de verdeling zoals gegeven in [Schröder, 2004]. De daarin opgenomen post uitspoeling/nitrificatie is in de tabel D.7 verder uitgesplitst naar NO3-, N2O en N2. Er is uitgegaan van teelt van koolzaad op klei. Volgens [Schröder, 2004] spoelt op deze grondsoort ongeveer 28% van de onder de post uitspoeling/nitrificatie genoemde hoeveelheid stikstof uit als NO3-. Verdeling N uit VDM bij najaargift - als kunstmest - NH3-verlies - humus - N2O - N2 - NO3-

per eenheid VDM 1,4% 0,4% 1,0% 0,1% 3,0% 1,2% 7,20%

Relatief 20% 6% 14% 2% 42% 16% 100,00%

Tabel D.7 Verdeling stikstof uit varkensdrijfmest bij najaarsgift

De stikstof, die in de humus wordt opgenomen wordt uiteindelijk – in de loop van jaren – ook omgezet. Daarbij wordt volgens [Schröder, 2004] uiteindelijk 60% door gewassen opgenomen en wordt het restant omgezet in NO3-, N2O en N2: • Opgenomen door gewas 60% 2% • N2O 27% • N2 11% • NO3De verdeling heeft weer betrekking op kleigrond. Uit de bovenstaande beschouwing blijkt dat slechts een klein deel van de stikstof door het gewas kan worden benut. Daardoor moet vrijwel evenveel N-kunstmest worden gegeven als bij volledige dekking van de mineralen behoefte middels kunstmest. Tabel D.8 geeft de stikstofbalans voor de inzet van dierlijke mest. Voor stikstof uit kunstmest en uit gewasresten is uitgegaan van dezelfde verdeling als bij inzet van enkel kunstmest.

90

Koolzaad Bladrammenas Opbrengst (ton verse zaden/ha) 3 4 5 In: - bodem

50

50

50

50

45 77 180 352

45 103 174 372

45 129 199 423

45

105

140

175

25

34

42

8

10

12

- N2 naar lucht

134

110

107

- N2O uit kunstmest en VDM

3,3

3,8

4,6

- N2O uit gewasresten

1,2

1,5

1,9

1,0

- NO3- uitspoeling

75 352

74 372

80 423

26,6 125

- depositie - VDM-gift - kunstmest gift Uit - zaden - gewasrest, beschikbaar voor volggewas - NH3 vervluchtiging

30 125

30 67

Tabel D.8 Stikstofbalans bij inzet varkensdrijfmest en kunstmest (kg/ha/jaar)

N2O-emissies en netto kunstmest verbruik Zoals al aangegeven bij de analyse voor koolzaad teelt met inzet van uitsluitend N-kunstmest kan door het op termijn mineraliseren en beschikbaar komen van stikstof in gewasresten en uit VDM in de humus opgeslagen stikstof bij teelt van volggewassen inzet van kunstmest worden uitgespaard. Deze toekomstige uitsparing mag in de LCA-methodiek in mindering worden gebracht op het kunstmest gebruik bij koolzaad teelt. Het netto kunstmest gebruik is gegeven in tabel D.9. Koolzaad Bladrammenas Opbrengst (ton verse zaden/ha) 3 4 5 Kunstmest - inzet in teelt - uitgespaard: N uit gewasresten

180 -25 154

174 -34 141

199 -42 157

30 -30

Tabel D.9 Netto kunstmest inzet (kg/ha/jaar) bij toepassing van varkensdrijfmest

Ook is voor koolzaad teelt met VDM en kunstmest een schatting gemaakt van de totale – directe en indirecte - emissie van N2O. Daarbij zijn weer ook de indirecte emissies van N2O uit NH3 en NO3- emissies geschat en de emissies van N2O bij uitspoeling van (niet opgenomen) NO3- uit gewasresten. Ook is de uitgespaarde N2O-emissie door uitsparing van kunstmest is verdisconteerd.

91

Koolzaad Bladrammenas Opbrengst (ton verse zaden/ha) 3 4 5 N2O-emissies - directe emissies uit de kunstmest en VDM - emissies uit gewasresten - emissies uit NH3 - emissies uit NO3-uitspoeling uitgespaarde emissies door kunstmest vermijding

3,3 0,9

3,8 1,3

4,6 1,6

0,08

0,10

0,12

0,8

0,7

0,8

0,3

-0,3 4,9

-0,3 5,5

-0,4 6,6

-0,3 1,0

1,0

Tabel D.10 Omvang N2O-emissies uit verschillende bronnen (kg/ha/jaar)

Netto effect op broeikasgas emissies door gedeeltelijke vervanging van kunstmest door VDM Dierlijke mest geven zou kunnen worden gedaan vanuit de gedachte dat door dierlijke mest te geven de inzet van kunstmest stoffen kan worden beperkt en de aan productie van kunstmest gerelateerde emissies van broeikasgassen kan worden beperkt. Aan de andere kant blijkt inzet van dierlijke mest een hogere N2O-emissie – en dus een hogere directe bijdrage aan klimaatverandering - te geven. In tabel D.11 is het netto effect gegeven. Zoals duidelijk zal zijn is vervanging van een deel van de kunstmest door dierlijke mest geen goed idee wanneer broeikasgas emissies dienen te worden gereduceerd. Emissiefactor Opbrengst (ton verse zaden/ha) (kg CO2-eq/kg) 3 KAS 27%

-22

4 -29

5 -37

TSP 48%

7,2 0,7

K2O

-47

-63

-79

0,5

CaO

165

220

275

0,2

Netto N2O-emissie

1,7

2,2

2,8

296

Netto CO2-effect (somproduct)

344

458

573

Tabel D.11 Illustratie van netto effect varkensdrijfmest inzet op broeikasgassen balans (kg/ha/jaar)

92

E

Aanpassingen naar aanleiding van peerreview

Koolzaad opbrengst In de studie is in eerste instantie uitgegaan van opbrengsten van 3 – 4 ton/ha met een gemiddelde van 3,5 ton/ha, conform de – beperkte – ervaringen met koolzaad teelt in Nederland. Zie wat dat betreft [Mheen, 2003], [Jansen, 2004] en [Berthelot Moens, 2003]. Bij nader inzien is voornamelijk op eigen suggestie uitgegaan van een hogere maximale en een hogere gemiddelde opbrengst van respectievelijk 5 ton/ha en 4 ton/ha. Aanleiding voor deze aanpassingen waren de recente hoge opbrengsten in Duitsland en nieuwe inzichten van onze kant in de praktijk in Duitsland. Hiervoor wordt verwezen naar [Geel, 2004] en [Mheen, 2004] en naar de voetnoten in hoofdstuk 3 van de hoofdtekst. Referentie voor koolzaad teelt Als aangegeven in de hoofdtekst is aangenomen dat koolzaad teelt in de plaats komt van braak. We hebben in eerste instantie aangenomen dat braak gelijk staat aan het onbewerkt laten van de akker, in Nederlands landbouw jargon aangeduid met zwarte braak. Dit is bijvoorbeeld de referentie aangehouden in [Elsayed et al, 2003], de in [Broek, 2003] aangehouden best estimate voor het schatten van de broeikasgas balans voor biodiesel. Overigens wordt in veel andere LCA’s die bij het opstellen van [Broek, 2003] zijn geraadpleegd de referentie situatie niet gedefinieerd. Zoals de peers hebben aangegeven wordt braak in Nederland in de regel echter ingevuld als groene braak, het telen van een verder niet economisch benut gewas, dat dient om verslechtering of verwaaiing van bodem toplaag tegen te gaan, groei van onkruid te onderdrukken of om een andere teelt-technische reden wordt toegepast. Dit kritiekpunt van de peers is vanwege de representativiteit van groene braak in Nederland overgenomen. De wijze van uitwerking is aangegeven in Bijlage D. Stikstof balans In de oorspronkelijke opzet van de studie is bij het opstellen van de stikstofbalans voor koolzaad geen rekening gehouden met stikstofopname door andere delen van koolzaad dan door de zaden zelf. Ook het lot van deze na oogst van koolzaad in de op het veld achterblijvende gewasresten stikstof is in eerste instantie buiten beschouwing gelaten. Dit is op zich in overeenstemming met de rekenregels die zijn opgesteld in het kader van de de nitraatrichtlijn (zie [Schröder, 2004]). Hierin wordt aangenomen dat sprake is van een steady state benadering waarin door het gewas evenveel minerale stikstof uit de bodem wordt onttrokken als later – na de oogst van het gewas - door mineralisatie van stikstof in de op de akker achtergebleven gewasresten weer beschikbaar komt. Ook in [Broek, 2000] wordt uitgegaan van een steady state. Bij die steady state benadering hoort ook dat emissies van stikstof uit de gewasresten als N2O en NO3- buiten beschouwing worden gelaten. Dergelijke emissies worden bijvoorbeeld ook verwaarloosd in [Elsayed et al, 2003] - de in [Broek, 2003] aangehouden best estimate voor het schatten van de broeikasgas balans voor biodiesel – en vele andere LCA’s van biobrandstoffen. In de methodiek beschrijvingen voor LCA’s voor landbouwproducten, zie [Wegener Sleeswijk et al, 1996]. Ecofys was echter van mening dat gewasresten wel onderdeel dienden te zijn van de stikstofbalans. Dit kritiekpunt is door ons overgenomen omdat de LCA daardoor ‘nauwkeuriger’ en vooral completer wordt.

93

Stikstof bemesting In de oorspronkelijke opzet is voor de stikstof mestgift voor koolzaad uitgegaan van een vaste gift van 180 kg/ha in de vorm van KAN 27%, zie ook [Mheen, 2003] en [Jansen, 2004]. In de aangepaste opzet van de studie is een meer op de praktijk geënte benadering toegepast, die meer in lijn ligt met de bedrijfsvoering van koolzaad telers en de daarvoor opgestelde bemestingsadviezen in Nederland, Duitsland en Groot-Brittannië (zie [Geel, 2004] en [Mheen, 2004] en de voetnoten in hoofdstuk 3. CO2-emissie per eenheid diesel Voor de aan diesel gerelateerde CO2-emissie en emissie van andere broeikasgassen – inclusief precombustion – werden in eerste instantie emissiecijfers gebruikt die betrekking hadden op productie van zwavelvrije diesel (< 10 ppm) in Noord-West Europa op basis van zwaardere crudes uit het Midden Oosten. De cijfers hadden betrekking op 2020. Desalniettemin waren ze redelijk representatief voor Nederland. Een aantal Nederlandse raffinaderijen (KPE, Nerefco, Shell) produceert nu al zwavelvrije diesel. De meeste raffinagecapaciteit in Nederland (Shell, Exxon, KPE) is ontworpen op zware crudes, die in de huidige situatie dan weliswaar niet uitsluitend uit het Midden Oosten komt, maar uit het Midden Oosten en Rusland. Om discussie over de juistheid van de aanname voor te zijn en om meer draagvlak voor de studie resultaten te genereren is in tweede instantie uitgegaan van de CO2-emissie per eenheid diesel die ook in [Broek, 2003] is aangehouden – 84,6 g/MJ.

94

F

Inzet van koolzaad stro als energiedrager

Theoretische mogelijkheden voor inzet van stro als energiedrager zijn meestoken in een kolencentrale en verbranding in een stand-alone verbrandingsinstallatie. Een analyse van het realiteitsgehalte van beide opties is hieronder kort weergegeven. Meestoken in kolencentrales Meestoken van stro heeft een aantal nadelen voor de exploitant van de kolencentrale vanwege het hoge gehalte aan alkalichloor zouten en fosfor in stro: • er is verhoogde kans op vervuiling van de boiler door afzettingen; • er is verhoogde kans op corrosie van warmtewisselende oppervlakken; • het brandstof volume neemt enorm toe42 ; • SCR’s kunnen versneld worden gedeactiveerd; • de askwaliteit van de vliegas kan negatief worden beïnvloed waardoor afzet als toeslagstof in cementproductie of beton productie niet meer mogelijk is. Met name het laatste punt is van belang omdat als de vliegas niet meer kan worden afgezet als toeslagstof in cement er soprake is van een serieus afvalprobleem met de nodige financiële consequenties. Vanwege deze problemen is meestoken van stro in kolencentrales voor zover ons bekend enkel nog gerealiseerd in Denemarken in de Studstrup Power Plant43 . Er zijn in Denemarken naar verluidt ook geen verdere plannen tot bijstoken van stro. In plaats daarvan zou men inzetten op stoomzijdige integratie. Stand alone verbrandingsinstallatie Voor verbranding van stro in kleinschalige installaties is informatie van ECN en KEMA gebruikt, zoals gebruikt bij onderbouwing van de MEP-tarieven. Voor specifieke initiatieven is op http://www.renewable-energy-olicy.info/mep/2004.html een rekenmodel te vinden waarmee de rendabiliteit van het initiatief kan worden bepaald. De gebruiker dient zaken als beschikbaarheid van de installatie, specifieke investeringen en vermogen in te vullen. In het kader van deze studie is het rekenmodel gebruikt om terug te rekenen wat een boer zou kunnen verwachten als poortprijs, wanneer hij stro aanbiedt bij de verbrandingsinstallatie. Dat is maximaal de prijs waarbij de exploitant van de verbrandingsinstallatie net quitte speelt. Maar die heeft natuurlijk in de praktijk ook een marge. Gezien de aard van de brandstof (redelijk wat chloor en as) is uitgegaan van specifieke investeringskosten van 4.500 Euro/kWe en vaste O & M kosten van 250 Euro/kWe, praktijkwaarden voor de grootschalige mestverbrandingsinstallaties van DEP en Fibronet - zie ook het rapport op de website bij het rekenmodel.

42 43

Http://www.jupiter-nrw.de/download/_bilder/jupiter_biomasse.pdf. Http://www.elsam-eng.com/pdf/ref14eng.pdf.

95

Voor de beschikbaarheid ben is uitgegaan van 8.000 uur per jaar, zoals gangbaar is voor Deense stroverbrandingsinstallaties44 . Tot slot is een elektriciteitprijs aangehouden van 2,7 eurocent/kWhe en een MEP premie van 9,7 eurocent/kWhe, zoals in 2005 zal gelden. Bij deze aannames kan de opbrengst voor de boer van maximaal circa 20 Euro/ton stro bedragen. Echter, de boer moet - conform de situatie in Denemarken - stro wel in balen aanvoeren. Conform informatie van PPO Lelystad45 kost het tot balen persen van stro ongeveer 40 Euro/ton meer dan de gewone oogstmethode met combiner, waarbij het stro tijdens het oogsten wordt verhakseld. Netto is er dus in geval van aanbieden als brandstof sprake van een kostenderving van circa € 20,00 per ton stro, nog afgezien van de kosten van transport van de balen van akker naar verbrandingsinstallatie. Op basis van bovenstaande is onze conclusie, dat inzet van koolzaadstro als energiedrager niet erg waarschijnlijk is. De boer gaat er financieel simpelweg op achteruit, wat het niet waarschijnlijk maakt dat hij het stro als energiedrager zal aanbieden.

44

Zie bijvoorbeeld de Caddet Technical Brochures 88, 95 en 96. Zie ook de uitgave: Anonymous, Technology data for electricity and heat generating plants, Danish Energy Authority, Kopenhagen, maart 2004. Website: http://www.ens.dk/graphics/Publikationer/Forsyning_UK/Teknologikatalog_040329.pdf. 45 Mondelinge mededeling van Marco de Wolf van PPO Lelystad.

96