Nutriëntrecuperatie uit digestaat

2e Vergistingsforum, Gent

19/09/12

Viooltje Lebuf, VCM

Inhoud

I. Inleiding VCM

II. Digestaat in Vlaanderen

III. Nutriëntrecuperatie

IV. Beschrijving van de technieken

V. Karakterisatie van de eindproducten

VI. Nood aan verder onderzoek

VII. Gerelateerde projecten

VIII. Conclusie

IX. Andere acties binnen ARBOR

X. Studiereis piloot mineralenconcentraten

I. Inleiding VCM

VCM: Vlaams Coördinatiecentrum voor Mestverwerking

Centraal aanspreekpunt in Vlaanderen rond mestverwerking

Intermediair tussen overheid en mestverwerkingssector

Activiteiten Overleg coördineren tussen overheid en de sector Beleidsondersteuning Onafhankelijk advies voor landbouwers, mestverwerkers, particulieren, ondernemers,... Kenniscentrum met sterke focus op innovatie in mestverwerking

Energie- en nutriëntrecuperatie uit mest & digestaat Projectwerking

II. Digestaat in Vlaanderen: ruw digestaat

Digestaat938.700 ton1

36 vergisters2

DrogenCompostering

Scheiden

Export

Pellets

Afzet naar derden

...

1 Vlaco activiteitenverslag 2011

2 VCM-enquête 2011, Voortgangsrapport Biogas-e 2011

Compostering

II. Digestaat in Vlaanderen: ruw digestaat

Drogen

Compostering

Scheiden

Afzet naar derden

0 5 10 15 20 25

8

2

23

3

Ruw digestaat

Vergisters

II. Digestaat in Vlaanderen: dikke fractie

Dikke fractie

Afzet naar derden ComposterenDrogen

Export

Pellets

Export

Pellets

ComposteringCompostering

II. Digestaat in Vlaanderen: dikke fractie

Drogen

Composteren

Afzet derden

0 2 4 6 8 10 12 14

13

3

7

Dikke fractie

Vergisters

II. Digestaat in Vlaanderen: dunne fractie

Dunne fractie

Biologie FiltratieIndampen

Landbouw

Landbouw

Filtratie

Strippen

Indampen Export

Landbouw

Landbouw

Afzet naar derden

Filtratie

Biologie

II. Digestaat in Vlaanderen: dunne fractie

Stripping

Afzet naar derden

Filtratie

Biologie

Indampen

0 2 4 6 8 10 12

1

4

6

9

11

Dunne fractie

Vergisters

III. Nutriëntrecuperatie

Organische en kunstmeststoffen watervervuiling Europese nitraatrichtlijn (1991) Dierlijke mest uitspreiden gelimiteerd (170 kg N/ha) Digestaatafzet uit co-vergisting=> problematisch

Investeren in een digestaatnabehandeling

Fosforschaarste dreigt + stijgende energieprijzenVolatiele prijzen kunstmeststoffen

Digestaatnabehandeling die NPK recupereert

Hoe kan digestaat als duurzame bron van nutriënten worden toegepast?

II. Nutriëntrecuperatie

Moeilijk af te lijnen

Interpretatie:

Eindproduct met hogere concentratie aan NPK dan ruw digestaat

Technieken die NPK scheiden van organische stof Met als doel: eindproduct dat kan ingezet worden ter

vervanging van kunstmest of als grondstof in industriële processen

III. Nutriëntrecuperatie

IV. Beschrijving van de technieken: Zure luchtwasser

Drogen, composteren, indampen, ...

Belangrijk: behandeling drooggassen Stof, ammoniak, geurcomponenten Meestal: zure luchtwasser die NH3 capteert

Restproduct: (NH4)2SO4

Kunstmeststof Variabele N-inhoud Lage pH, zoutgehalte Zwavelgehalte beperkt toediening

Status: full scale

IV. Beschrijving van de technieken: P-extractie uit assen

Assen: P-, K-, Al- & Si-componenten + zware metalen (Cu, Zn, Cd)

Verschillende processen Thermochemisch

Toevoegen van MgCl2 & verhitten tot 1000°C Zware metalen in de gasfase Productie van CaHPO4 (kunstmest?)

Nat-chemische opwerkingstechnieken Zure extractie Bemestende waarde (Kuligowski et al., 2010)

Status Full scale voor assen van slib waterzuivering (SNB – Thermphos), kippenmest (NL) Laboschaal

IV. Beschrijving van de technieken: Drukgedreven membraanfiltratie: MF, UF, RO Types

Druk: RO > UF > MF Poriegrootte: MF > UF > RO Concentraat: zwevende deeltjes (MF), macromolecules (UF), ionen (RO) Andere voorbehandeling: DAF (+ coagulantia, flocculantia)

Knelpunt: vervuiling van de membranen Zwevende deeltjes, zouten met beperkte oplosbaarheid, biofouling Hogere tangentiële flux, anti-scalants, reiniging (NaOH & H2SO4)

Pilootinstallaties mineralenconcentraten (NL) Agronomische, economische & milieukundige effecten van MC Doel: erkenning als kunstmestvervanger

EU 2003/2003 (EU-meststof) Nitraatrichtlijn: toediening onder de kunstmestnorm

Status: full-scale

IV. Beschrijving van de technieken: Membraangerelateerde technieken

Forward osmose Onttrekkingsvloeistof ipv druk Status

Full-scale in andere sectoren, geen proeven (?) met digestaat

Electrodialyse Ionenuitwisselingsmembranen + elektrische potentiaal Transfer van NH4

+, K+ en HCO3-

Status Geen full-scale in Vlaanderen, testen op laboschaal in de literatuur

Transmembraanchemosorptie Innovatieve varkensstal in NL met scheiding mest/urine Gasvormig NH3 diffundeert door membraan & wordt afgevangen in zwavelzuur Status: piloot in NL, geen testen in Vlaanderen (?)

IV. Beschrijving van de technieken: Fosforprecipitatie

Oplosbaar fosfaat (orthofosfaat) kan geprecipiteerd worden door: Ca2+ Ca3(PO4)2

Mg2+ MgNH4PO4 of MgKPO4 (MAP of struviet)

K+ K2NH4PO4 (kalium-struviet)

Commerciële processen in ontwikkeling: Reactoren Grote, zuivere kristallen (dmv seeding) Full-scale in waterzuivering

Status: full-scale voor kalvergier in NL, labo- en full-scale testen in VL

Optioneel: oplossen organisch gebonden P Hydrolyse (verzuring) om P op te lossen uit organische verbindingen Creëert een P-arme dikke fractie

IV. Beschrijving van de technieken: Ammoniak strippen

Voorbehandeling met Ca(OH)2

Verwijdert Ca2+, Mg2+, carbonzuren, carbonaten Gewenste pH-stijging

Strippen Beluchting in gepakte kolom bij pH 10, T 70°C Knelpunten: neerslagvorming & fouling van het pakkingsmateriaal, periodieke reiniging

noodzakelijk

Zure luchtwasser Stripgas + zwavelzuur ammoniumsulfaat Hogere N-inhoud dan luchtwasser drooggassen/stallucht

Status Full-scale + piloot (MIP)

IV. Beschrijving van de technieken: Biomassaproductie & oogst

Onderzoek naar algen & eendenkroos Verwijderen van P&N door plantopname Knelpunt: zwevende deeltjes, humuszuren,... reductie van de lichtpenetratie Max. concentraties in het groeimedium Grote oppervlakten & watervolumes Valorisatie van de biomassa

Biobased chemicaliën Biobrandstoffen Bemesting Veevoeder (GMP)

Status Labotesten + piloot met eendenkroos in NL

V. Karakterisatie van de eindproductenTECHNIEK STARTEND VAN EIND-PRODUCT KARAKTERISTIEKEN

Zure luchtwasser Lucht beladen met NH3 (NH4)2SO4 oplossing (NH4)2SO4 oplossing : 30-70 kg N/m³, pH 3-7

P-extractie Assen/biochar Zure P-extract/CaHPO4Zure P-extract: Ptot: 0.192

g/kg

Omgekeerde osmose UF/MF/DAF-permeaat RO-concentraat (NK-meststof)

Ntot: 7.3 g/kgKtot: 2.9 g/kg

Ptot: 0.42 g/kg

Forward osmose UF/MF/DAF-permeaat FO-concentraat (NK-meststof) ?

Electrodialyse Duf NK-meststof ?

TMCS Duf gefilterd op 10 µm(NH4)2SO4 oplossing (NH4)2SO4 oplossing : 50 -

150 kg N/m³

P-precipitatie Digestaat of dufMgNH4PO4/MgKPO4/

CaNH4PO4

5.51% N12.65% P9.92% Mg

NH3-strippen & zure luchwasser Duf (NH4)2SO4 oplossing 350 kg N/m³

pH: 3-4

Biomassa productie Verdunde duf Biomassa Kroos: 30% RE (ds)

VI. Nood aan verder onderzoek

Technische knelpunten Waterzuiveringstechnieken vertaald naar digestaatverwerking knelpunten

Marketing Toegevoegde waarde van het eindproduct vs de benodigde investering Eindgebruikers: landbouwers of industriële gebruikers?

Wetgevend Herdefiniëring kunstmest die de deur openstelt voor groene kunstmestvervangers Geen uitsluiting puur op basis van ‘dierlijke origine’

Duurzaamheid Vergelijkende analyse milieu-impact (LCA) Verbruik van warmte, elektriciteit & chemicaliën, risico op emissies Reductie van het kunstmestgebruik

ARBOR Interreg IV.B Versnelde ingang van bio-energie in NWE

Inventarisatie van nutriëntrecuperatietechnieken Karakterisatie van de eindproducten Veldproeven Marktstudie

MIP Nutricycle Productie van groene kunstmestvervangers

Pilootinstallaties voor ammoniakstripping & doorgedreven scheiding Labotesten met struviet

VII. Gerelateerde projecten

VIII. Conclusie

Hoge nutriëntendruk + dreigende P-schaarste Digestaatverwerking Digestaat behandelen als een waardevolle bron van nutriënten

Technieken Full-scale

Zure luchtwassers, membraanfiltratie, ammoniak stripping Doorbraak full-scale

Struvietprecipitatie Eventueel op langere termijn

Electrodialyse, forward osmose, TMCS, biomassa productie Vraagteken

P-extractie uit assen/biochars

Verdere ontwikkelingen zullen enkel plaatsvinden als economisch plaatje klopt Prijs voor gerecupereerde nutriënten in overeenstemming met prijs voor NPK in kunstmeststoffen

IX. Andere acties rond vergisting in ARBOR

LCA’s van verschillende scenario’s voor digestaatnabehandeling

Economische analyses van verschillende scenario’s voor digestaatnabehandeling

Nevenstromen uit de landbouw naar vergisting (maïsstro, preiresten, spruitstokken): biogaspotentieel en logistiek

Bermgras verzamelen & vergisten, creatie van biogashub voor centrale opwerking tot biomethaan

Vraag en aanbod van industrie en landbouw voor biomassa op elkaar afstemmen in regio Roeselare, creëren van nieuwe samenwerking

X. Studiereis piloot mineralenconcentraten

Bezoek aan loonwerkbedrijf Houbraken (Bergeijk, NL) Rondleiding op pilootinstallatie membraanfiltratie Toelichting:

Pilootproject mineralenconcentraten Europese wetgeving Aanwending op grasland en akkerland + demofilm Resultaten van toepassing op grasland, akkerland en volleveldsgroenten

Noteer nu reeds in uw agenda: donderdag 8 november 2012

Kadert tevens in de nieuwe opleiding biogas Meer informatie volgt!

Opleiding biogas

Vragen?

Viooltje LebufAbdijbekestraat 98200 Sint-Andries

Mail: viooltje.lebuf@west-vlaanderen.beTel: 050/40.72.06