27/03/2012
Productie van hoogwaardige algen uit concentraten van mestverwerking VCM studiedag innovatie in mestverwerking en vermarkting Bert Lemmens, project manager renewabele chemicals
Inhoud » Wat zijn algen en hoe worden ze gekweekt? » Nut voor land- en tuinbouw? » Waarom hoogwaardige algen? » Lopende projecten en opportuniteiten » Vlaams algenplatform en geplande uitstap
27/03/2012 © 2012, VITO NV
2
Wat zijn algen? » Verzamelnaam voor zeer diverse organismen » Fotoautotroof: groeien op licht en CO2 » Een of meercellig (µ vs macroalgen (wieren))
» Meer dan 200 000 soorten µalgen » produceren 70 % van de O2 op aarde
27/03/2012 © 2012, VITO NV
3
Algenkweek »
Veel verschillende systemen: » Open ponds: 98 %
» Gesloten reactoren: 2 %
»
Nodig: zon, water, nutriënten, CO2-bron, oppervlak
27/03/2012 © 2012, VITO NV
4
Nut voor de land- en tuinbouw » Algenkweek = tuinbouwactiviteit: » Kweek van kleine plantjes in hydrocultuur » Hoge techniciteit » Grote oppervlaktes nodig voor productie » Mogelijke afzet voor nutrienten = sterke kostenpost bij algen » Nieuw gewas = nieuwe opportuniteit
27/03/2012 © 2012, VITO NV
5
Waarom hoogwaardige algen? » Algen voor waterzuivering » Gemengde cultuur = gemengde biomassa = lage toegevoegde waarde » Geschikt voor » Energieapplicaties » Grondstof voor vergassers,… » Hoogwaardige algen: » Kweken van een kwaliteitsproduct » Hoge toegevoegde waarde » Nutriëntenconcentraten kunnen belangrijke grondstof zijn: » Stikstofconcentraat » Fosforconcentraat 27/03/2012 © 2012, VITO NV
6
Lopende projecten:
27/03/2012 © 2012, VITO NV
7
Lopende projecten: SUNBUILT
CO2
nutriënten micronutriënten
Algenkweek Water & nutriënt recyclage
Voeding
Licht
EFRO investeringsproject: kweek tot en met verwerking productie hoogwaardige algen Onderzoeksinfrastructuur op pilootschaal Projectenideeën welkom
Cel disruptie
Extractie
Processing
Chemie
» » » »
27/03/2012 © 2012, VITO NV
8
Vlaams algenplatform
VAP
Vlaams Algenplatform
» Mei 2009 opgericht » Alle toepassingen van algen » Doel: » Coördinatie onderzoek » Communicatie naar overheid » Communicatie grote publiek » Volgende event: studiereis naar algenkwekers in Nederland op 24-25 mei organisatie samen met EnAlgae
27/03/2012 © 2012, VITO NV
9
contactgegevens Bert Lemmens Project manager waste to product Boeretang 200 2400 Mol +32 14 33 56 14
[email protected] www.vito.be
27/03/2012 © 2012, VITO NV
10
Biochar uit kippenmest en digestaat Nele Ameloot en Prof. Stefaan De Neve Vakgroep Bodembeheer, UGent
Biochar? • Pyrolyse van organisch materiaal = Verhitting zonder zuurstof – Oogstresten, houtsnippers, groenafval, mest, … – Resultaat: • houtskool (=biochar) • bio-gas • bio-olie
– Biochar opbrengst en eigenschappen afhankelijk • • • •
Pyrolysetemperatuur (300 °C 800 °C) Verblijftijd in de oven Opwarmingssnelheid Soort biomassa
Biochar?
Biochar in bodems • Effecten van biochar op bodems: – C sequestratie potentieel – Fysische en chemische bodemeigenschappen – Nutriëntencycli in bodems – Bodemorganismen – Productiviteit van bodems
Experiment 1: Biochar uit kippenmest • Incubatie-experiment – 14 weken – 4 biochar types Pyrolyse methode
Biomassa
Temperatuur
Afkorting
Slow
Den
400°C
P400
500°C
P500
400°C
PL400
500°C
PL500
Kippenmest
– Toediening van 20 ton biochar/ha
Experiment 1: N mineralisatie snelheid Tweewekelijkse KCl extractie • Dennenhout biochars: Daling N mineralisatiesnelheid, zelfs N immobilisatie bij P500 • Kippenmest biochars: netto N mineralisatie • 400°C -> 500°C: Daling N mineralisatie snelheid
Experiment 1: Plant beschikbare P Lactaat extractie
• Dennenhout biochars: geen verschil t.o.v. controle • Kippenmest biochars: 3x hogere Ppl.av
Experiment 1: Microbiële gemeenschap Na 14 weken PFLA extractie • Weinig verschil dennenhout biochars t.o.v. controle • Kippenmest biochars: beide duidelijke uiteenlopende microbiële gemeenschappen
Experiment 1: Samenvatting Kippenmest biochars N mineralisatie Stijging t.o.v. snelheid controle
Dennenhout biochars
Plant beschikbare P
3x hoger t.o.v. controle
Geen verschil t.o.v. controle
Microbiële gemeenschap
PL400 en PL500 duidelijk onderscheid
Geen verschil t.o.v. controle
Daling t.o.v. controle
Grote verschillen tussen biochars van verschillende biomassa’s, temperatuur minder belangrijk
Experiment 2: Biochar uit digestaat Incubatie-experiment: •
5 biochars (vakgroep biosysteem techniek, UGent) Pyrolyse methode
Biomassa
Temperatuur
Afkorting
Slow
Digestaat (biogastech)
350°C
DS350
700°C
DS700
350°C
WS350
700°C
WS700
500°C
PF500
Wilg
Fast
Den
• Toediening 10 ton.ha-1 • Meten broeikasgasemissies: CO2 en N2O
Experiment 2: CO2 emissie 350°C biochars: verhoogde CO2 emissie
700°C en fast pyrolyse biochars: ongeveer zelfde CO2 emissie als controle
Experiment 2: N2O emissie
350°C biochars: Zelfde N2O emissie als controle
700°C en fast pyrolyse biochars: verlaagde N2O emissie t.o.v. controle
Experiment 2: Samenvatting 350°C biochars
700°C + fast pyrolyse biochars
CO2 emissie
Verhoogde emissie t.o.v. controle
Zelfde emissie als controle
N2O emissie
Zelfde emissie als controle
Verlaagde emissie als controle
Vooral pyrolyse temperatuur en methode bepaalt de broeikasgasemissies, onafhankelijk van het biomassa type
Bedankt voor uw aandacht!
Grootschalig drogen en de markt voor drijfmest i.o.v. Biobased Economy Park Cuijk 20 maart 2012, LEI Harry Luesink, Michiel van Galen en Douwe-Frits Broens
30 MWth
BMC Essent
BBE Park Cuijk Fase 1.0
Varkenshouders
30 MWth
BMC Essent
Mestdroger
Exporthandel mestkorrels mestkorrels
dikke fractie
mest
Regionale mestverwerker(s)
rest
mest
BBE Park Cuijk Fase 2.0
mest
Vergister
Regionale mestverwerker(s)
Digestaatdroger
Exporthandel digestaatkorrels dgst.korrels
groen gas
dikke fractie
digestaat
BMC Essent 30 MWth
cosubstraat
Varkenshouders
Leveranciers cosubstraat
rest
mest
BBE Park Cuijk Fase 3.0
Deelstudie LEI i.s.m. Essent, Mestac, ZLTO Innovatieve samenwerking voor mestafzet en –verwerking
Hoofdvragen:
Mestmarkt rondom Cuijk en verder Potentie (prijseffect) voor ● Inzet fasen 2.0 / 3.0 ● Opschaling
Organisatie inkoop en contracten
Mestmarkt Nederland Bestemmingen in 2010 (mln kg fosfaat) Varkensmest 0
6
6 Eigen bedrijf
3
Ander bedrijf Export Verwerking Niet geplaatst 31
Graasdiermest 2
Pluimveemest 0
10
2
Eigen bedrijf
11
2
Eigen bedrijf Ander bedrijf
Ander bedrijf Export Verwerking 81
Niet geplaatst
Export
11 14
Verwerking Niet geplaatst
Mestmarkt Nederland Vooruitzichten
Gebruiksnormen dalen in 2012 en 2013
In 2013 zal voor 19 mln kg fosfaat uit varkensmest in Nederland geen
afzetruimte zijn
● Dit was in 2010 6-11 mln kg fosfaat (Monitoring mestmarkt)
Oplossingen sector:
● Voerspoor: doel 20 mln kg fosfaat in 2013; gaat het lukken? ● Verwerken en exporteren Zo niet, dan volgt krimp van de veestapel
Cuijk
Mestmarkt in straal van 40 km rond Cuijk
Mest (mln ton)
Totaal
Graasdieren
Vleesvarkens
Fokvarkens
Noord Brabant
3,3
1,2
1,2
0,9
Limburg
0,7
0,2
0,3
0,2
Betuwe eo
0,3
0,2
0,1
0,1
4,3
1,5
1,5
1,2
Totaal
Graasdieren
Vleesvarkens
Fokvarkens
Noord Brabant
9,7
1,8
5,1
2,7
Limburg
2,4
0,2
1,4
0,7
Betuwe eo
0,7
0,2
0,3
0,2
12,7
2,3
6,8
3,6
Totaal Fosfaat (mln kg)
Totaal
Schaal BBE Park Cuijk Scenario’s Cuijk
0,7 mln ton
1,3 mln ton
In relatie tot: • Productie varkensmest NL
5%
9%
• Verhandelde varkensmest NL
6%
10%
• Idem zuid-NL zandgebied
11%
21%
• Idem binnen 60 km
13%
23%
• Idem binnen 40 km
24%
41%
• Idem binnen 20 km
88%
>100%
• Taakstelling fosfaatoverschot
13%
22%
Best guess deelmarkten 10 €/ton varkensmest 5
0 1
6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
56
Miljoen kg fosfaat -5
-10
-15
-20
-25
-30
Eigen gebruik
Akkerbouw NL
Hyg export
Drogen export
aanbod
Mestprijzen
Zonder voerspoor of extra verwerking:
hogere mestprijs af-boerderij en krimp veestapel
Bij slagen voerspoor en verwerking varkensmest: lagere de mestprijs af-boerderij
Idee effect grote mestdroger a la Cuijk €/ton 10 varkensmest 5
0 1
6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
56
Miljoen kg fosfaat -5
-10
-15
-20
-25
-30
Maar nog veel vragen Kostprijs / geografische effecten Afhankelijkheid / samenhang voerspoor Marktontwikkeling deelmarkten
Contracteren op vrije markt ? Verplichte verwerking ? (“Belgische model”) ● Samenhang verplichte / vrije markt ● Prijseffect verplichte markt? ● Prijseffect vrije markt? ● Transparantie door certificatenhandel?
Historische mestprijzen
Off farm manure price 30
Euro per 1000 kg
25
20 Pigs
15
Poultry
10
5
0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Year
