te verwerken - Ghent University...

Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen

Academiejaar 2012 – 2013

Onderzoek naar alternatieve technieken om groenafval te verwerken

Sander Lybaert Promotoren: Prof. dr. ir. Jo Dewulf en Prof. dr. Ir. Wolter Prins Tutor: Dr. ir. Steven De Meester

Masterproef voorgedragen tot het behalen van de graad van Master in de bio-ingenieurswetenschappen: Milieutechnologie

i

Auteursrecht

“De auteur en de promotoren geven de toelating deze scriptie voor consultatie

beschikbaar te stellen en delen ervan te gebruiken voor persoonlijk gebruik. Elk

ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met

betrekking tot de verplichting de bron te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit

deze scriptie.”

“The author and the promoters give the permission to use this thesis for consultation

and to copy parts of it for personal use. Every other use is subject to the copyright

laws; more specifically the source must be extensively specified when using results

from this thesis.”

Gent, juni 2013

Auteur

Sander Lybaert

Promotoren:

Prof. dr. ir. Jo Dewulf

Prof. dr. Ir. Wolter Prins

Tutor

Dr. ir. Steven De Meester

ii

Woord Vooraf

Het verhaal van deze thesis start meer dan een jaar geleden toen ik op zoek ging naar een

promotor die mij wilde begeleiden bij het uitwerken van een eigen thesisonderwerp. Na een

paar njets kwam ik uiteindelijk op de vakgroep EnVoc terecht. Met de hulp van Professor

Dewulf zag deze thesis het levenslicht. Om de thesis te begeleiden werd ook beroep gedaan

op de kennis van Professor Prins. Het uitvoeren van deze thesis was echter minder voor de

hand liggend dan ik vooraf verwacht had. Mijn zoektocht verliep soms als een ongeleid

projectiel. Maar met de begeleiding van Steven De Meester werd het toch nog een schot in

de roos. Er gaan ook veel credits naar Güray Yildiz voor de begeleiding bij het uitvoeren van

de pyrolyseproef.

Naast mijn promotoren Professor Dewulf en Professor Prins en mijn tutor Steven De Meester

moet ik nog vele andere mensen bedanken voor de hulp die ze mij geboden hebben bij mijn

thesis. Voor alle hulp en uitleg over de composteringssite in Eeklo wens ik Patrick Joos

(algemeen directeur van IVM) en Emmanuel Wandels en Jorik Muylle (operationeel

verantwoordelijke groenrecycling van De Bree Solutions) uitvoerig te bedanken. Verder wil ik

ook Elke Vandaele (Vlaco) en Jarinda Viaene (ILVO) bedanken voor het delen van kennis

over de compostsector. Ook wens ik Tjörven Van de Velde te bedanken voor de deskundige

uitleg over compostgebruik bij landbouwers, Dane Dickinson en Nele Ameloot voor de uitleg

over biochar en pyrolyseprocessen en Renaat voor de uitleg over investeringsanalyse. Voor

het beschikbaar stellen van de hamermolen bij de voorbehandeling van de biomassa voor de

pyrolyseproef bedank ik Marijn en Matthias. Ik wil hier ook Lybaert senior bedanken voor het

controleren op dt-fouten. Tenslotte bedank ik mijn vrienden en in het bijzonder mijn vriendin

Eline voor de morele steun die nodig was bij het schrijven van deze thesis.

Sander Lybaert

Aut numquam tentes, aut perfice Ovidius - Ars Amatoria

iii

Samenvatting

In Vlaanderen wordt groenafval tot op vandaag verwerkt via compostering. Compost, het

eindproduct van de verwerking, is zeer waardevol als bodemverbeteraar. De marktwaarde

van compost is echter beperkt en de concurrentie met de energiesector voor de houtige

biomassa in groenafval brengt de compostering in moeilijk vaarwater. Door de algeheel

groeiende interesse in biomassa als hernieuwbare grondstof, komen ook andere

technologieën in beeld voor de verwerking van groenafval. Eén van de mogelijke

alternatieven is pyrolyse, waarbij biomassa onder anaerobe omstandigheden bij hoge

temperatuur ontbindt in drie fracties: kool, gas en condenseerbare dampen. Het gas wordt

vaak gebruikt voor energieproductie. De condenseerbare dampen vormen na condensatie

een viskeus product, bio-olie genaamd. De bio-olie kan aangewend worden als brandstof of

kan verder opgewerkt worden voor toepassingen in petrochemische processen. Ook de kool

vormt een interessant product. Het kan toegepast worden als brandstof of kan als stabiele

koolstofbron gebruikt worden om de bodem te verbeteren. Deze laatste toepassing zorgt

voor langdurige C-opslag in de bodem, waardoor het proces ook kan ingezet worden om

klimaatsverandering te bestrijden.

Het doel van deze thesis is om het potentieel van snelle pyrolyse te evalueren als alternatief

voor het verwerken van groenafval. De evaluatie werd gemaakt op basis van ecologische en

economische criteria. Voor de evaluatie van de compostering werden data van een

composteringssite in Eeklo verzameld. Voor de verwerking via pyrolyse werd eerst een

theoretische pyrolyse-plant ontworpen. Vervolgens werden de benodigde data verzameld

met gegevens uit de literatuur. Op beide datasets werd een levenscyclusanalyse uitgevoerd

via de carbon footprint en de CEENE-methode. De economische analyse werd gebaseerd op

de verwerkingskost en de net present value.

De resultaten van de levenscyclusanalyse geven een betere score aan het verwerken van

groenafval via pyrolyse, zowel voor het grondstoffenverbruik als voor global warming

potential. De economische resultaten zijn minder eenduidig. Op vlak van verwerkingskost

scoort de theoretische pyrolyse-plant beter. Zolang een discontovoet wordt gebruikt die lager

is dan 4%, heeft pyrolyse ook een betere net present value dan compostering. Wanneer de

discontovoet hoger is, heeft compostering de beste net present value. De analyse toont aan

dat groenafval opportuniteit biedt voor een meer waardevolle en meer milieuvriendelijke

verwerkingsoptie.

iv

Abstract

In Flanders green waste is currently mainly processed by composting. Compost, the end

product of these activities has great value as soil improver. The market value, however, is

limited and competition with the energy sector for the woody fraction of the green waste

brings the composting sector in a difficult situation. By increasing interest in biomass as

renewable feedstock also other technologies come in the picture for processing green waste.

One of the possible alternatives is pyrolysis, the thermal decomposition of biomass under

anaerobic conditions into three fractions: char, gas and condensable vapors. After

condensation the condensable vapors form a viscous product called bio-oil. The gas fraction

is mainly used for energy purposes. The bio-oil can be used as a fuel or can be further

improved in order to make it compatible with petrochemical processes. Also char is an

interesting product. It can be applied as a fuel or can be used as stable carbon source to

improve the soil. The latter application allows for prolonged C storage in the soil, which

makes it a useful process to fight climate change.

The aim of this thesis was to evaluate the potential of fast pyrolysis as alternative for

processing green waste. The evaluation was made on the basis of ecological and economic

criteria. For the evaluation of composting, a data inventory of a composting site in Eeklo was

compiled. For processing green waste by means of pyrolysis first a theoretical design of a

pyrolysis plant was made. Subsequently, a dataset for pyrolysis was compiled based on

literature. Both datasets were analysed through life cycle analysis using the carbon footprint

and CEENE method. Next, an economic analysis was made by calculation of processing

costs and net present value.

The results of the life cycle analysis indicate that processing green waste by means of

pyrolysis had the lowest impact. Both for resource consumption as for global warming

potential, pyrolysis has the best scores. The economic results are more ambiguous. In terms

of processing costs the theoretical pyrolysis plant scores better. As long as a discount rate is

used which is lower than 4%, pyrolysis also has better net present value compared to

composting. If the discount rate is higher, composting has the best net present value. This

research shows that green waste provides opportunity for a more valuable and more

environmentally sound treatment option.

vi

Inhoudstafel

Deel 1 Literatuurstudie ..........................................................................................................

1. Inleiding .......................................................................................................................... 1

2. Materialenbeheer ........................................................................................................... 3

2.1. De ladder van Lansink ............................................................................................. 3

3. Afval in Vlaanderen ........................................................................................................ 5

3.1. Huishoudelijk afval in Vlaanderen ............................................................................ 5

3.2. Huishoudelijk organisch afval in Vlaanderen ........................................................... 6

3.3. Verwerkingstechnieken organisch huishoudelijk afval ............................................. 7

3.4. Druk op groencompostering .................................................................................... 7

3.5. Pyrolyse versus compostering ................................................................................. 8

4. Compostering ................................................................................................................. 9

4.1. Procesbeschrijving .................................................................................................. 9

4.1.1. Definitie ............................................................................................................ 9

4.1.2. Het Composteringsproces ................................................................................ 9

4.1.3. Emissies ..........................................................................................................11

4.2. Composteringsinstallatie ........................................................................................13

4.2.1. Voorbehandeling .............................................................................................13

4.2.2. Compostering ..................................................................................................14

4.2.3. Nabehandeling ................................................................................................15

4.3. Waarde van producten ...........................................................................................15

4.3.1. Compost ..........................................................................................................15

4.3.2. Zeefoverloop ...................................................................................................18

4.3.3. Houtsnippers ...................................................................................................18

5. Pyrolyse ........................................................................................................................18

5.1. Procesbeschrijving .................................................................................................18

5.1.1. Definitie ...........................................................................................................18

5.1.2. Het pyrolyse-proces ........................................................................................18

5.1.3. Emissies ..........................................................................................................21

5.2. Pyrolyse-installatie .................................................................................................21

5.2.1. Voorbehandeling .............................................................................................21

5.2.2. Drogen ............................................................................................................22

5.2.3. Pyrolyse ..........................................................................................................22

5.2.4. Nabehandeling ................................................................................................22

vii

5.3. Waarde van producten ...........................................................................................22

5.3.1. Gas .................................................................................................................22

5.3.2. Char ................................................................................................................23

5.3.3. Olie .................................................................................................................25

6. Duurzaamheidsanalyse .................................................................................................26

6.1. LCA ........................................................................................................................26

6.1.1. Definitie en methode .......................................................................................26

6.1.2. Toepassing bij afvalbeheer..............................................................................27

6.2. LCC ........................................................................................................................30

Deel 2 Materiaal en methoden ..............................................................................................

1. Doelstelling van de studie ..............................................................................................31

2. Functionele eenheid en systeemgrenzen ......................................................................31

3. Data-inventaris ..............................................................................................................32

3.1. Casus compostering Eeklo .....................................................................................32

3.1.1. Beschrijving composteringssite .......................................................................32

3.1.2. Hoeveelheid en samenstelling groenafval .......................................................34

3.1.3. Transport .........................................................................................................34

3.1.4. Machines .........................................................................................................34

3.1.5. Emissies compost ...........................................................................................34

3.1.6. Hoeveelheid en samenstelling eindproducten .................................................35

3.1.7. Prijzen en kosten .............................................................................................36

3.2. Casus pyrolyse-plant ..............................................................................................38

3.2.1. Beschrijving van het pyrolyse-proces ..............................................................38

3.2.2. Verzameling en transport van groenafval ........................................................45

3.2.3. Emissies pyrolyse ...........................................................................................45

3.2.4. Hoeveelheid en samenstelling eindproducten .................................................46

3.2.5. Prijzen en kosten .............................................................................................47

3.3. Data achtergrondsysteem ......................................................................................49

3.4. Allocatie .................................................................................................................51

3.4.1. Nuttige eindproducten compostering ...............................................................52

3.4.2. Nuttige eindproducten pyrolyse .......................................................................52

4. Impact berekening .........................................................................................................53

5. Economische evaluatietechnieken ................................................................................53

5.1. Kostprijsberekening ................................................................................................53

5.2. Net Present Value (NPV)........................................................................................54

Deel 3 Resultaten en discussie ............................................................................................

viii

1. Data-inventaris ..............................................................................................................55

1.1. Massabalans ..........................................................................................................55

1.1.1. Compostering ..................................................................................................55

1.1.2. Pyrolyse ..........................................................................................................55

1.2. Warmtebalans Pyrolyse .........................................................................................56

2. Ecologische en economische duurzaamheidsanalyse ...................................................57

2.1. Ecologische resultaten ...........................................................................................57

2.1.1. Carbon Footprint .............................................................................................57

2.1.2. CEENE............................................................................................................59

2.2. Economische resultaten .........................................................................................61

2.2.1. Capex .............................................................................................................61

2.2.2. Opex ...............................................................................................................62

2.2.3. Kostprijsberekening .........................................................................................63

2.2.4. NPV ................................................................................................................65

2.2.5. Wat als-analyse ...............................................................................................66

2.3. Conclusie ...............................................................................................................67

2.4. Verder onderzoek ...................................................................................................69

ix

Lijst met afkortingen

bbp Bruto binnenlands product

BBT Best beschikbare technieken

BKG Broeikasgas

BOS Bodem organisch stof

CDM Clean development mechanism

CEC Cation-exchange capacity

CEENE Cumulative exergy extraction from the natural environment

CER Certified emission reduction

CF Carbon footprint

CREG Commissie voor de regulering van de elektriciteit en het gas

CRF Control release fertiliser

DM Droge massa

DS Droge stof

ESP Electrostatic precipitator

GA Groenafval

GFT Groente-, fruit- en tuinafval

GSC Groenestroomcertificaten

GWP Global-warming potential

HHV Higher heating value

IVM Intergemeentelijke opdrachthoudende vereniging voor

huisvuilverwerking meetjesland

LCA Life cycle analysis

LCC Life cycle cost analysis

LCI Life cycle inventory

LEI Landbouw economisch instituut

LHV Lower heating value

LNE Departement leefmilieu, natuur en energie

MAP4 Het vierde mestactieplan

mo Micro-organismen

NPV Net present value

ppm Parts per million

rBOD Readily biodegradable oxygen demand

SCA Specific collection area

x

SNG Substitute natural gas

Vlarem Vlaams reglement betreffende de milieuvergunning

VM Verse massa

VOC Volatile organic compound

VREG Vlaamse Regulator voor de Elektriciteits- en Gasmarkt

VROM Ministerie van volkshuisvesting, ruimtelijke ordening en milieubeheer

VTE Voltijds equivalent

WKK Warmte-krachtkoppeling

xi

Lijst met figuren

Figuur 1 Gemiddelde nationale gegevens van productie van huishoudelijk afval per inwoner.

Data verzameld tussen 1995 en 2005 (Troschinetz en Mihelcic, 2009). ................................ 2

Figuur 2 Ladder van Lansink, overgenomen uit Leicestershire County Council, 2013. .......... 3

Figuur 3 Aandeel van verschillende verwerkingstechnieken voor bedrijfsafval in Vlaanderen,

overgenomen uit Dubois et al., 2011. .................................................................................... 4

Figuur 4 Fracties huishoudelijk afval in Vlaanderen in 2011 (De Groof, 2012). ...................... 5

Figuur 5 Evolutie van de selectief ingezamelde hoeveelheid groenafval opgesplitst naar drie

fracties voor de periode 2004-2008 (Swerts en Vochten, 2009). ........................................... 5

Figuur 6 Schommelingen in productie van groenafval per inwoner per maand, zoals gemeten

in het Affaldcenter te Aarhus, Denemarken. Overgenomen uit Boldrin et al. (2009). ............. 6

Figuur 7 Schematische weergave van een composteringsinstallatie. ...................................13

Figuur 8 Afnemers compost 2010. Afname uitgedrukt in gewichtspercentage (Vlaco, 2011) 17

Figuur 9 Thermisch ontbindingsgedrag van hemicellulose, cellulose en lignine.

Overgenomen uit Yang et al., 2007. .....................................................................................19

Figuur 10 Schematische weergave composteringsproces in Eeklo.......................................33

Figuur 11 Process flow diagram (PFD) van voorbehandeling, pyrolyse-plant design ............40

Figuur 12 PFD van pyrolyse-sector, pyrolyse-plant design ...................................................43

Figuur 13 PFD van generator en nabehandeling, pyrolyse-plant design ...............................44

Figuur 14 Empirische schatting van specific collection area uit Mussatti (2002) ...................45

Figuur 15 Sankey diagram compostering .............................................................................55

Figuur 16 Sankey diagram Pyrolyse .....................................................................................56

Figuur 17 Sankey diagram van de warmtestroom in het pyrolyse-proces .............................57

Figuur 18 Carbon footprint van beide verwerkingsprocessen ...............................................59

Figuur 19 Carbon footprint, detail van directe emissies van het pyrolyse- en

composteringsproces ...........................................................................................................59

Figuur 20 Grondstoffenverbruik van beide verwerkingsprocessen samengevat, CEENE .....60

Figuur 21 Grondstoffenverbruik van beide verwerkingsprocessen, CEENE ..........................61

Figuur 22 Kapitaalkost voor de verwerkingsopties ................................................................62

Figuur 23 Operationele kost voor compostering en pyrolyse ................................................63

Figuur 24 Operationele kost pyrolyse-plant opgedeeld volgens verschillende delen .............63

Figuur 25 Kostprijsberekening compostering en pyrolyse per ton DS groenafval..................64

Figuur 26 NPV voor compostering en pyrolyse in functie van de discontovoet .....................65

Figuur 27 NPV van pyrolyseproces, met discontovoet 4%, in functie van GSC-tarief. ..........67

xii

Lijst met tabellen

Tabel 1 Belangrijkste mogelijke verwerkingstechnieken van groenafval en hun belangrijkste

producten en nadelen. ........................................................................................................... 7

Tabel 2 Emissies tijdens het composteringsproces uitgedrukt in kg per ton droge massa

(DM) .....................................................................................................................................12

Tabel 3 Substitutiewaarde van compost ...............................................................................17

Tabel 4 Verschillen in procesomstandigheden tussen trage en snelle pyrolyse ....................20

Tabel 5 Resultaten van LCA studies over verschillende verwerkingstechnieken van

groenafval. ...........................................................................................................................29

Tabel 6 Emissiefactoren composteringsproces (Andersen et al., 2009; Amlinger et al. 2008)

.............................................................................................................................................35

Tabel 7 Parameters online time overgenomen uit Sorenson (2010) .....................................39

Tabel 8 Parameters beschikbaarheid (Sorenson, 2010; Peacocke et al., 2006) ...................43

Tabel 9 Parameters operationele kost ESP, Mussatti (2002) ................................................44

Tabel 10 Emissiefactoren bij bio-olie verbranding. ................................................................45

Tabel 11 Literatuurgegevens opbrengst pyrolyseproducten .................................................46

Tabel 12 Parameters voor kostschatting van eenheidsprocessen en schatting van arbeid ...47

Tabel 13 Gebruikte EcoInvent gegevens van processen, goederen en diensten uit de

technosfeer ..........................................................................................................................50

Tabel 14 Vergelijking van ecologische en economische duurzaamheid tussen compostering

en pyrolyse ...........................................................................................................................68

Deel 1

Literatuurstudie

1 Deel 1: Literatuurstudie

1. Inleiding

In de Westerse landen is de samenleving in de laatste decennia sterk veranderd. De sterke

welvaartsgroei, vaak gemeten aan de hand van de groei in binnenlandse productie, heeft de

westerse economieën in omvang doen vermenigvuldigen. Deze continue groei was

ogenschijnlijk onbegrensd. Het vooruitgangsoptimisme spiegelde ons oneindige

groeimogelijkheden voor (Vermeersch, 1990). Verblind door de mooie economische

resultaten, werden milieuproblemen niet altijd ten volle onder ogen gezien. In de jaren ‟60

was het credo “the solution to pollution is dissolution‖. Enkele milieurampen1 en een

schuldencrisis later, lijken deze opvattingen veranderd. De druk op de omgeving door onze

maatschappij wordt steeds prominenter.

Een van de belangrijkste milieuproblemen heden ten dage is de opwarming van de aarde.

Onderzoekers van het National Center for Atmospheric Research in Boulder beweren

bovendien dat de meest pessimistische klimaatmodellen ook de meest accurate zijn (Fasullo

en Trenberth, 2012). Door de dimensie van het probleem en omdat de veroorzakers van de

problemen niet meteen de grootste slachtoffers zijn, worden doortastende maatregelen

steeds voor ons uitgeschoven. Recente internationale milieutops gaven geen

noemenswaardige resultaten (Bar, 2009; De Walsche, 2012). De blokkering van het

probleem wordt nogmaals geïllustreerd door het boycotten van de Europese vliegtaks door

ondermeer de VS en China (Belga, 2013). Het vooruitgangsoptimisme stelt dat, zoals de

vrije markt alle problemen van de economie oplost, de technologische vooruitgang de

maatschappelijke problemen oplost. Vaak ziet men juist het omgekeerde effect: door de

technologische vooruitgang is de maatschappij in staat de natuur op een snellere,

efficiëntere, krachtigere manier te ontginnen2… . Een voorbeeld hiervan is de daling van de

Vlaamse energie-intensiteit met 5%, terwijl het totaal energieverbruik in Vlaanderen met 15%

over de laatste 10 jaar gestegen is (vmm, 2012).

1 Voorbeeld van een aantal belangrijke milieurampen: Kernramp Tsjernobyl (26 april 1986),

schipbreuk olietanker Exxon Valdez (24 maart 1989), giframp carbaryl-fabriek Union Carbide in Bhopal (3 december 1984), vergiftiging rivieren door afvalwater Chisso-acetaldehyde plant in Minamata (1956-1968)… 2 De ogenschijnlijke tegenstelling dat hogere (grondstoffen-)efficiëntie de globale milieu-impact doet

toenemen wordt Jevons Paradox genoemd.


Naast de opwarming van de aarde is er ook de grondstoffenproblematiek. Door de

globalisering van de wereldeconomie is onze manier van leven en werken sterk veranderd.

We zijn niet langer gebonden aan de lokale beperkingen van de omgeving. Door

grondstoffen te exploiteren op andere plaatsen in de wereld en die te verhandelen, hebben

we de band met impact op de omgeving afgesneden. Door de economische groei neemt het

tempo waarmee we de resterende grondstofvoorraden wereldwijd opgebruiken steeds toe.

Afvalproblemen gaan hand in hand met de overconsumptie en de grondstoffenproblematiek.

Een algemene trend is de toename van de afvalproductie per capita bij stijging van het bruto

binnenlands product (bbp). ‟s Werelds meest welvarende landen en regio‟s wijken af op deze

trend en hebben een lagere afvalproductie (zie Figuur 1). Afvalstoffen kunnen een risico

vormen voor de veiligheid van mens en dier. Sommige afvalstoffen kunnen de

volksgezondheid schaden of schade berokkenen aan ecosystemen wanneer zij daar worden

vrijgesteld. Ook de verwerking van afvalstoffen zorgt voor problemen. Verbranding van

restafval zorgt bijvoorbeeld voor uitstoot van dioxines en fijn stof.

Het oplossen van deze end-of-pipe problematiek kan hierbij een goede drijfveer zijn om op

zoek te gaan naar geïntegreerde systemen die ook een oplossing bieden voor de

Figuur 1 Gemiddelde nationale gegevens van productie van huishoudelijk afval per

inwoner. Data verzameld tussen 1995 en 2005 (Troschinetz en Mihelcic, 2009).


toenemende energie- en grondstoffenschaarste en dus een gezonder milieu in het

algemeen.

2. Materialenbeheer

In het klassiek economisch concept is er een lineaire materialenstroom. Grondstoffen

worden verwerkt tot primaire materialen. Deze worden gebruikt voor de productie van

consumptiegoederen. De consument gebruikt deze goederen en gooit ze nadien weg als

afval. Het afval wordt uiteindelijk gestort of verbrand.

Door zowel de milieuproblematiek rond afval en afvalverwerking, als de steeds stijgende

grondstofprijzen komen afvalstromen steeds meer in beeld als alternatief voor primaire

grondstoffen. Door afvalstromen selectief in te zamelen ontstaan materiaalstromen die na

verdere zuivering gebruikt kunnen worden als secundaire grondstoffen. Op deze manier

ontstaat een nieuw model waarin materialen worden hergebruikt en meerdere malen de

levenscyclus doorlopen tot ze uiteindelijk zo laagwaardig zijn dat ze dienen verwijderd te

worden. De circulaire materialenstroom is echter geen wonderoplossing aangezien de

kringloop zelden 100% kan gesloten worden, bijvoorbeeld door kwaliteitsverlies, en er vaak

andere materiaal- en energiebronnen noodzakelijk zijn bij recyclage.

2.1. De ladder van Lansink

Er bestaan voor elke afvalstroom vele manieren om

die te verwerken. De overheid beslist grotendeels

welke verwerkingstechnieken toegelaten zijn en

welke niet. In Vlaanderen en Europa bestaat er een

afvalbeheershiërarchie, beter bekend als de Ladder

van Lansink (zie Figuur 2). De meest waardevolle

afvalbeheersmogelijkheden worden eerst overwogen

vooraleer men andere, minder waardevolle

mogelijkheden overweegt.

De ladder heeft vijf sporten. Bovenaan vindt men preventie, gevolgd door hergebruik,

recyclage, andere nuttige toepassing zoals energievalorisatie en verwijdering. Verwijdering

wordt soms opgedeeld in verbranding en storten. Bij afvalbeheer krijgen de maatregelen die

bovenaan de ladder staan voorrang op de onderstaande. Enkel wanneer aangetoond kan

worden op basis van het levenscyclus-denken dat lagere niveaus betere resultaten

opleveren, kan er afgeweken worden van de hiërarchie. Een concreet voorbeeld hiervan is

Figuur 2 Ladder van Lansink, overgenomen uit Leicestershire County Council, 2013.


papierrecyclage. Hoewel papier ook zou kunnen gebruikt worden voor energievalorisatie

door bij te stoken in elektriciteitscentrales, wordt papier gerecycleerd. Recyclage primeert

immers boven andere nuttige toepassingen. Ook compostering (en vergisting) wordt aanzien

als recyclage (Directive [2008/98/EC] of the European Parliament and of the Council on

waste., 2008).

De ladder is in het bijzonder van groot belang in dichtbevolkte gebieden zoals Vlaanderen

waar veel afval geproduceerd wordt op een beperkte oppervlakte. In dit type regio‟s is het

dus een grote opportuniteit om afval intensief en veilig te verwerken met een maximale

benutting van het potentieel dat aanwezig is in het materiaal. De intensieve productie zorgt

niet alleen voor een grote opportuniteit om deze stromen aan te wenden als grondstof, de

grote hoeveelheid afval noodzaakt tevens een intensieve verwerking om de veiligheid voor

mens en dier te garanderen.

Figuur 3 Aandeel van verschillende verwerkingstechnieken voor bedrijfsafval in Vlaanderen,

overgenomen uit Dubois et al., 2011.


3. Afval in Vlaanderen

In Vlaanderen wordt in totaal circa

21,8 miljoen ton bedrijfsafval

geproduceerd tegenover ca. 3,3

miljoen ton huishoudelijk afval.

Omgerekend komt dit neer op

meer dan 500 kg huishoudelijk

afval per inwoner per jaar en bijna

3500 kg bedrijfsafval per inwoner

per jaar. Het bedrijfsafval

genereert echter vaak meer

zuivere stromen en maakt een meer specifieke verwerkingstechniek mogelijk (zie Figuur 3).

Bedrijfsafval is hierdoor vaak eenvoudiger te valoriseren (Dubois et al., 2011).

3.1. Huishoudelijk afval in Vlaanderen

Het decentraal geproduceerde huishoudelijke afval is echter complexer, vaak minder

constant in tijd en noodzaakt een specifiek afvalbeleid. De totale afvalproductie van een

huishouden in Vlaanderen in 2011 bedroeg 524 kg per inwoner. Hiervan wordt 71% selectief

opgehaald met het oog op hergebruik of recyclage. Groenafval en groente-, fruit- en tuinafval

(GFT) maken respectievelijk 14% en 8% uit van de afvalberg. (zie figuur Figuur 4). 29% van

dit huishoudelijk afval is restafval en wordt ofwel verbrand met energierecuperatie (26%),

mechanisch biologisch gescheiden (2%) of gestort (1%) (De Groof, 2012).

Figuur 5 Evolutie van de selectief ingezamelde hoeveelheid groenafval opgesplitst naar drie

fracties voor de periode 2004-2008 (Swerts en Vochten, 2009).

0

100

200

300

400

500

600

2004 2005 2006 2007 2008

103 Ton Verse Massa

Tuinafval

Snoeihout

Boomstronken

Figuur 4 Fracties huishoudelijk afval in Vlaanderen in

2011 (De Groof, 2012).

6%14% 2%

2%8%

14%14%

11%

29%

glas

papier en karton

metalen

kunststoffen

GFT

groenafval

bouw- en sloopafval

overig

Restafval


3.2. Huishoudelijk organisch afval in Vlaanderen

Er bestaan in Vlaanderen twee stromen organische afval van huishoudelijke oorsprong:

groenafval en GFT. Naargelang de ophaling van dit GFT wordt Vlaanderen opgedeeld in

GFT-regio‟s en groenregio‟s. In een GFT-regio wordt het GFT deur aan deur opgehaald, in

groenregio‟s is er geen ophaling en worden de huishoudens gestimuleerd om thuis te

composteren. Groenafval daarentegen wordt op containerparken verzameld.

kg /(inw

oner.

maand)

Figuur 6 Schommelingen in productie van groenafval per inwoner per maand, zoals gemeten in het

Affaldcenter te Aarhus, Denemarken. Overgenomen uit Boldrin et al. (2009).

Jaarlijks wordt er ca. 500 000 ton groenafval en 300 000 ton GFT geproduceerd. Het

groenafval bestaat uit gemengd tuinafval, snoeihout en boomstronken (Figuur 5). GFT

bestaat uit keukenresten van groenten en fruit. De samenstelling en hoeveelheid zijn quasi

constant doorheen het jaar. Bij groenafval daarentegen zijn er sterke verschillen in

samenstelling, afhankelijk van (Swerts en Vochten, 2009):

- De inzamelregio: landelijke ten opzichte van stedelijke regio‟s kennen verschillen.

- Het voortraject: in geval van inzameling via containerparken gebeurt soms al een

afscheiding van bepaalde fracties van groenafval vooraleer deze aan de

composteringsinstallaties worden aangeboden. Het betreft voornamelijk houtachtige

fracties die worden afgevoerd met het oog op directe energetische valorisatie of

gebruik als bodembedekker.

- Het seizoen: het aandeel snoeihout in het groenafval is tijdens najaar, winter- en

voorjaarsperiode beduidend hoger dan tijdens de zomerperiode.


Figuur 6 toont de seizoenale schommeling van groenafvalproductie zoals gemeten in een

Deens onderzoek. In Vlaanderen bestaan er geen cijfers over het verschil in samenstelling

doorheen het seizoen. De figuur is echter gelijkaardig aan de Vlaamse situatie (E. Wandels

(De Bree solutions), mondelinge communicatie, 12 oktober 2012).

3.3. Verwerkingstechnieken organisch huishoudelijk afval

Er zijn in Vlaanderen acht installaties voor de verwerking van GFT. Er bestaan twee

verwerkingsmethoden, 17% van het GFT gaat naar anaerobe vergisting, de andere 83%

naar een gesloten compostering. Vergisting van GFT gebeurt in Brecht via droge vergisting

(IGEAN) en in Brugge via natte vergisting (IVVO). Groenafval kan verwerkt worden op

verschillende manieren. Een vaak toegepaste verwerkingstechniek in veel Europese regio‟s,

waaronder Vlaanderen, is composteren (ARCADIS, 2010). Vaak bepaalt de regelgeving

welke technieken mogen gebruikt worden en welke niet. Naast compostering bestaan er nog

verschillende alternatieven met ieder hun voordelen en nadelen (Zie Tabel 1).

Tabel 1 Belangrijkste mogelijke verwerkingstechnieken van groenafval en hun

belangrijkste producten en nadelen.

Techniek Producten Nadelen

Verbranden met

energieterugwinning

Elektriciteit

Bodemassen

Vliegassen

Luchtemissies

Storten (bodem- en) vliegassen

Storten Geen Ruimtebeslag

Methaanemissies

Vergisting Biogas

Elektriciteit

Warmte

Digestaat

Houtige delen in groenafval zijn

slecht te vergisten

Pyrolyse Bio-olie

Gas

Biochar

Elektriciteit

Luchtemissies

3.4. Druk op groencompostering

Terwijl compostering nog steeds het vaakst wordt toegepast in Vlaanderen staan de

winstmarges in de sector onder druk. Dit is het gevolg van de competitie met de

energiesector die veel interesse heeft in de houtige fractie van het groenafval. Deze kan

namelijk samen met steenkool verwerkt worden in een steenkoolcentrale. Het zorgt ervoor


dat een deel van de houtige fractie uit het groenafval verdwijnt waardoor het groenafval met

minder structuurmateriaal bij de compostering toekomt.

De interesse van de elektriciteitsproducenten is het gevolg van de groenestroomcertificaten

die ze opstrijken door de productie van “groene” megawatturen door de houtfractie bij te

mengen. Het verbranden van groenafval is echter niet conform de regelgeving over

afvalverwerking. De verbranding van groenafval in energiecentrales staat lager op de ladder

van Lansink dan composteren, hetgeen aanzien wordt als recyclage, en is daarom niet

toegelaten (zie sectie 2.1). Bedrijven die een vergunningen hebben voor opslag of voor

mechanische behandeling van groenafval spelen in op de vraag van de energiesector door

de wet te omzeilen. Zij nemen tegen lage prijzen groenafval aan en scheiden dit in een

houtige en een fijne fractie. De houtige delen worden verkocht aan de elektriciteitscentrales

en de fijne delen worden naar de dichtstbijzijnde compostering gebracht. Een deel van de

fijne fractie van het groenafval komt nadien echter niet bij de composteringsbedrijven terecht

maar verdwijnt uit de statistieken. Vermoedelijk wordt het gebruikt in de landbouw als

groenbemesting en ondergeploegd. Volgens de composteringssector treedt de Vlaamse

milieu-inspectie niet hard genoeg op tegen deze inbreuken (E. Vandaele (Vlaco), mondelinge

communicatie, 28 augustus 2012). Ter volledigheid dient gezegd te worden dat als reactie op

deze trend de composteringssector een ontheffing heeft verkregen om 15% van de totale

zeefoverloop te verkopen voor verbrandingsdoeleinden.

De lage prijzen waaraan de tussenpersonen het groenafval afnemen, zijn mogelijks de

oorzaak van de daling van de gate fee. Deze daling zorgt ervoor dat de inkomsten van de

composteringssector worden verminderd en de rendabiliteit van een aantal

composteringsbedrijven in het gedrang komt. Bovendien is het structuurmateriaal nodig om

voldoende porositeit te brengen in de composthopen. Een vermindering van het

structuurmateriaal hypothekeert de kwaliteit van de geproduceerde compost. Wil men de

kwaliteit op peil houden, dan zal de intensiteit van de compostering opgedreven moeten

worden. Mogelijke acties die de composteerder kunnen nemen om de compostering te

intensiveren zijn: actieve beluchting, vaker keren van de compost, overschakelen naar

composteren op rillen, etc. Dit maakt evenwel bijkomende investeringen noodzakelijk en

zorgt voor verhoogde verwerkingskosten die doorgerekend worden in de prijs voor compost

(Vlaco, 2010).

3.5. Pyrolyse versus compostering

De achtergrond van groeiende energie- en grondstoffenschaarste en de problemen in de

composteringssector maken het interessant om andere verwerkingstechnieken te evalueren,

zeker aangezien in Vlaanderen er een grote hoeveelheid organisch afval aanwezig is (zie


sectie 3.2). Verbranden van groenafval is niet evident door de hoge vochtgehaltes,

bovendien is dit onderwerp reeds meermaals onderzocht. De anaerobe vergisting van

groenafval wordt dan weer bemoeilijkt door de trage vergisting van de houtige fracties. Een

ander alternatief is pyrolyse van biomassa; een proces dat vernieuwde interesse kent

omwille van de interessante eindproducten en de mogelijkheid tot carbon sequestration via

biochar. In de volgende sectie zal de theoretische achtergrond van pyrolyse en composteren

toegelicht worden met het oog op het verdere verloop van deze studie.

4. Compostering

4.1. Procesbeschrijving

4.1.1. Definitie

―Composting is the aerobic (=oxygen using) decomposition and stabilization of solid organic

materials by microorganisms under controlled (=optimal and environmentally safe)

conditions. The end product is a stabile, hygienic substance resembling soil and is rich in

humus.

The purpose of the composting process is disposal of the biodegradable part of waste.

Composting can be seen as a recycling and revalorization of the biodegradable waste while

transforming it into a valuable soil conditioner (Verstraete, 2010).‖

4.1.2. Het Composteringsproces

Input van energie houdt een ecosysteem draaiende, dit is ook zo voor het microbieel

ecosysteem van een composthoop. Micro-organismen (mo) breken organisch materiaal af en

consumeren hierbij zuurstof. Enzymen, geproduceerd door mo zelf, zorgen voor een snelle

afbraakreactie. Energie komt vrij bij de afbraak en wordt gebruikt door de mo waarbij het

grootste deel van de energie verloren gaat als warmte. Door de isolerende eigenschappen

van compost wordt de warmte traag afgegeven en loopt de temperatuur in de composthoop

op. Door natuurlijke convectie ontstaat een schouweffect waardoor continu verse lucht wordt

aangezogen in de composthoop en er continu waterdamp en andere emissies worden

uitgestoten. Naast dit passief effect treedt er veel warmteverlies en uitstoot van waterdamp

en andere emissies op wanneer composthopen worden gekeerd.

Het oorspronkelijk organisch materiaal wordt omgezet in een meer uniforme en stabielere

massa van organisch materiaal. Tijdens het proces wordt koolstofdioxide en waterdamp

uitgestoten naar de atmosfeer. Anderzijds wordt nieuwe microbiële biomassa opgebouwd.


Schematisch kan de aerobe afbraak van organisch afval als volgt worden voorgesteld

(Themelis en Kim, 2002):

C6H10O4 x + 6.5 O2 C6H10O4 x − 1 + 6 CO2 + 5 H2O (1)

4.1.2.1. Partikelmodel

Compostering is een complex proces en vertoont grote verschillen zowel in ruimte als in tijd.

Daarnaast vormt compost ook een zeer heterogeen geheel. Voor beter begrip van het

composteringsproces en de procesdynamica stelde Hamelers (1993) een model voor waarin

compost wordt voorgesteld als een veelvoud van partikels. Alle partikels zijn bedekt door een

waterlaagje. Dit waterlaagje is het medium waarin het composteringsproces zich afspeelt:

transport van molecules en mo, microbiële activiteit en chemische reacties. Door de trage

diffusie van zuurstof in water treedt op korte afstand zuurstoflimitatie op. Dit zorgt voor het

ontstaan van anaerobe microsites in de compostmatrix. Hamelers vertaalde dit fenomeen

door te veronderstellen dat een partikel compost is opgebouwd uit een anaerobe kern en een

aerobe buitenschil. Zowel anaerobe als aerobe afbraak treden parallel op. Factoren die het

belang van beide beïnvloeden zijn beluchting en vochtigheidsgraad. Vanuit de anaerobe

kern diffunderen er opgeloste stoffen naar de aerobe mantel. Via een tweestapsproces

worden de organische polymeren via monomeren omgezet tot bruikbaar substraat voor de

aerobe bacteriën in de mantel. Fermentatie van monomeren tot korte keten vetzuren volgt na

hydrolyse van polymeren. De bacteriën in deze buitenste laag aggregeren tot een biofilm.

Hier worden de opgeloste substraten snel geoxideerd en treedt er tevens hydrolyse op van

organische polymeren. In de anaerobe kern geven koolzuurgas en nitraat als

elektronacceptor aanleiding tot de productie van respectievelijk methaan en een mengsel

van stikstofgas en lachgas, welke broeikasgassen (BKG) zijn (Hamelers, 1993).

4.1.2.2. Fases

Het proces is tevens tijdsafhankelijk. Er worden drie fases onderscheiden. Het belangrijkste

element dat de verschillende fases onderscheidt is de snelheidsbepalende stap. De eerste

fase is groei-gelimiteerd, de snelheid van de compostering wordt beperkt door de

hoeveelheid actieve biomassa in het systeem. In de tweede stap is massatransfer van

zuurstof snelheidsbepalend. De limitatie aan zuurstof is het gevolg van de snelle afbraak aan

gemakkelijk afbreekbaar organisch materiaal. Wanneer er een grote populatie aan actieve

biomassa is geïnstalleerd en de snel verteerbare delen zijn geconsumeerd, wordt de

compostering hydrolyse-gelimiteerd. De biomassa moet overschakelen naar een ander dieet,

van rBOD naar moeilijker afbreekbare polymeren zoals cellulose en hemicellulose. De

hydrolyse die nodig is om deze polymeren om te zetten naar verteerbare monomeren is

echter een trager proces dan de verdere vertering ervan.


Gelijklopend met de verschillende fases is er een opeenvolging van verschillende

temperatuurregimes. Aan het begin van het composteringsproces is er een snelle

temperatuursstijging. De gemakkelijk verteerbare delen worden gemineraliseerd en dit zorgt

voor een grote warmteproductie. Bijgevolg is er afhankelijk van het substraat een grote

temperatuurstoename tot 50 à 60°C. Deze hoge temperatuur is dodelijk voor mo en zorgt

voor zelfinhibitie. De warmteproductie en dus ook de temperatuur zakt nadien tot mesofiele

condities (± 37°C). Hierdoor wordt de compost door nieuwe organismen zoals schimmels en

mesobiota gekoloniseerd en worden ook de moeilijker metaboliseerbare delen verteerd

(Verstraete, 2010).

4.1.3. Emissies

Door de bedrijfsvoering worden emissies naar de bodem en grondwater uitgesloten. Het

Vlaams reglement betreffende de milieuvergunning (Vlarem) verplicht

composteringsbedrijven om te werken op een vloeistofdichte vloer met afwateringssysteem.

Behalve het percolaatwater komen bij compostering ook emissies naar de lucht vrij. Er zit

een grote spreiding op de grootte van de verschillende emissies in de literatuur. De

verklaring hiervoor is dat de uitstoot tijdens compostering sterk beïnvloed wordt door de

procesvoering en de samenstelling van groenafval. Stofemissies zijn eerder beperkt en

treden op bij het laden en lossen en bij mechanische bewerkingen (zeven, keren ,verkleinen

groenafval). Wel komen grote hoeveelheden koolstofdioxide en waterdampvrij. Deze zijn

respectievelijk het gevolg van mineralisatie en evaporatie. De CO2 heeft een korte turnover

tijd en komt snel terug in de C-cyclus. Tabel 4.1 geeft een overzicht van de belangrijkste

luchtemissies waarbij de effecten van samenstelling en procesvoering toegelicht worden.

12

D

eel 1

: Lite

ratu

urs

tudie

Tabel 2

Em

issie

s tijd

ens h

et c

om

poste

ring

spro

ces u

itgedru

kt in

kg p

er to

n d

rog

e m

assa (D

M)

en h

et e

ffect v

an d

e s

am

enste

lling

en p

rocesvoerin

g o

p d

e e

mis

sie

s.

C

H4 a

,b,c

N2 O

d,e

,f N

H3 d

,g S

ulfid

en

h,i

VO

C

Effe

ct

van

sam

enste

lling

Verh

oogt

bij

min

de

r

stru

ctu

urm

ate

riaal

Veel

sn

el

verte

erb

are

com

ponente

n

verh

oogt

de

em

issie

Verm

oedelijk

lichte

verla

gin

g

bij m

inder s

tructu

urm

ate

riaal

Verh

oo

gt

door

N-in

houd

bio

ma

ssa

Em

issie

ste

rk

afh

ankelijk

van

C/N

verh

oudin

g

bio

massa

Verh

oogt

bij

min

der

stru

ctu

urm

ate

riaal

Em

issie

ste

rk

afh

ankelijk

van C

/N/S

verh

oudin

g b

iom

assa

Verh

oogt

bij

min

der

stru

ctu

urm

ate

riaal

Veel

snel

verte

erb

are

com

ponente

n

verh

oogt

em

issie

Conife

ren

zorg

en

voor

typis

che d

enneg

eur

Effe

ct

van

pro

cesvoerin

g

Vold

oende

kere

n

en

belu

chte

n b

eperk

t em

issie

Anaero

bie

verm

ijden

Em

issie

voorn

am

elijk

in

mesofie

le c

onditie

s

Hog

e

belu

chtin

g

en

kere

n

verh

oog

t

em

issie

Hog

e

belu

chtin

g

en

kere

n

verla

ag

t

em

issie

Hog

e

belu

chtin

g

en

kere

n v

erla

ag

t em

issie

Rang

e

van

em

issie

facto

ren

0,7

6

d - 8,7

2

j kg

CH

4 -C/to

n

DM

0,0

93 j –

0,1

9 d k

g N

2 O-N

/ton

DM

3

0,2

2

j –

0,4

9

d kg

NH

3 -N/to

n D

M

Onder

dete

ctie

limie

t

50 p

pm

h

0,5

9 g

/ton D

M d

a A

nders

en e

t al., 2

00

9; b

Mille

r, 1993;

c Walk

er, 1

99

3; d

Am

ling

er e

t al., 2

008

; e B

eck-F

riis e

t al., 2

000

; ,f He e

t al., 2

001; g

de G

uard

ia e

t al., 2

010;

h R

osenfe

ld e

t al., 2

004; i M

ad

igan e

t al., 2

009; j H

elle

bra

nd, 1

998

3

Vaak w

ord

t vero

nders

teld

dat

onder

goede pra

ktijk

m

et

vold

oende be

luch

ting

g

een la

chg

as w

ord

t g

epro

duceerd

bij

gro

encom

poste

ring

(Gelly

nck e

t al., 2

006).


4.2. Composteringsinstallatie

In Vlaanderen wordt groenafval verwerkt via weinig intensieve composteringsprocessen.

Behalve het deel groenafval dat in de GFT-composteringen terecht komt, wordt groenafval in

open lucht gecomposteerd. Bijgevolg komt de lucht die door de composthopen stroomt

onbehandeld in de omgeving terecht. In grote lijnen kan er onderscheid gemaakt worden

tussen twee verschillende procesvormen: composteren op tafels en composteren op rillen.

De eerste optie wordt het meest toegepast in Vlaanderen. Groencompostering zal hieronder

besproken worden volgens de weg die het groenafval aflegt, met aandacht voor onderscheid

tussen de twee vormen waarbij het belangrijk is te beseffen dat elke groencompostering een

variant is op de hieronder beschreven processchema‟s (Huybrechts en Vrancken, 2005).

4.2.1. Voorbehandeling

Het groenafval wordt tijdelijk opgeslagen waarna het wordt verkleind, gehomogeniseerd en

op hopen gezet. Verkleinen van het groenafval verhoogt het specifiek oppervlak voor

microbiële activiteit en bijgevolg de snelheid van het proces. Een hakselaar zorgt voor de

verkleining en bevordert bovendien de homogenisatie. Speciale mengapparatuur of

wielladers zorgen voor verdere menging.

Het opzetten gebeurt met behulp van een wiellader. Bij het opzetten wordt zeefoverloop

opnieuw ingebracht. Dit dient als structuurmateriaal en zorgt voor inoculatie van het

groenafval. Daarnaast wordt ook water toegevoegd als het inputmateriaal te droog is4. Het

groenafval wordt opgezet in hopen met trapeziumvormige doorsnede ook wel tafels

genaamd of in hopen met driehoekvormige doorsnede, rillen genaamd. Omwille van het

4 De BBT-studie van het Vito stelt dat een vochtgehalte tussen 35 en 65% optimaal is (Huybrechts en

Vrancken, 2005), volgens een Nederlands rapport is een vochtgehalte tussen 45 en 50% ideaal (SenterNovem 2008) en tussen 50 tot 60% volgens (Amlinger et al., 2008)

Figuur 7 Schematische weergave van een composteringsinstallatie.


risico op compactie, anaerobie, geurhinder en een minder kwalitatief eindproduct is de

maximale hoogte gereglementeerd5. Het werken in tafels heeft als voordeel dat de

temperatuur over het volledige volume min of meer constant is door de lage

oppervlakte-volume verhouding. Dit verzekert de hygiënisatie over de volledige

composthoop. Composthopen opgezet in rillen hebben kleine volumes en een groot

oppervlak en verliezen veel warmte aan de wanden. Het groot oppervlak verzekert wel een

betere beluchting (Huybrechts en Vrancken, 2005).

4.2.2. Compostering

Tijdens het composteringsproces worden zuurstof- en vochtgehalte op peil gehouden door

de hopen regelmatig te keren en te besproeien. Er zijn enkele uitzonderingen waar de

composthopen ook actief belucht worden via beluchtingsgoten in de vloer. Bij

tafelcomposteren wordt de composthoop gekeerd door hem met wielladers te verplaatsen.

Bij composteren op rillen wordt vaker gekeerd en wordt gebruik gemaakt van speciaal

ontworpen machines, zogenaamde compostomzetters. De hogere beluchting bij

composteren op rillen zorgt voor een intensiever composteringsproces. Het proces verloopt

sneller. Door de hogere beluchting en een groot buitenoppervlak bestaat het risico dat de

hygiënisatie niet volledig wordt bereikt. Een mogelijke oplossing hiervoor is het afdekken van

de hopen met gore-tex doek. Dit houdt de composthopen warm, beschermt tegen regen en

weerhoudt hoogmoleculaire gassen waaronder de geurcomponenten.

Elke composteringsinstallatie is verplicht een percolaatopvangbekken te hebben. Hier wordt

het regenwater dat op de composteringsvloer valt tijdelijk in opgeslagen. Dit percolaatwater

wordt hergebruikt om de hopen te bevochtigen wanneer het vochtgehalte te laag is. Op

sommige sites treed er ‟s winters door de beperkte input groenafval een watersoverschot op.

Percolaatwater mag niet ongezuiverd geloosd worden. Sommige sites hebben in de zomer

een tekort aan percolaatwater en gebruiken grondwater, oppervlaktewater of zelfs

leidingwater om de composthopen te bevochtigen.

De actieve composteringsfase bij tafelcomposteren duurt ruwweg zes maanden. Daarna

wordt de compost nog nagerijpt om de stabiliteit verder te verhogen. De narijpingsfase duurt

drie weken tot drie maanden en gebeurt bij beide composteringsschema‟s in tafels vanwege

de beperkte, mesofiele activiteit. Om het vochtgehalte van de compost te verlagen gebeurt

deze laatste fase vaak in een hal (Huybrechts en Vrancken, 2005).

5 In Vlaanderen wordt de hoogte van composthopen meestal beperkt tot (Huybrechts en Vrancken,

2005) een hoogte van 3 tot 4m.


4.2.3. Nabehandeling

Bij de nabehandeling wordt de compost afgezeefd. Wat overblijft van de compost na zeving

wordt zeefoverloop genoemd en bevat onzuiverheden en grove houtige delen. De

zeefoverloop wordt voor het grootste deel terug in het proces gebracht. Maximaal 15% mag

hieruit verkocht worden (zie sectie 3.4). Deze brandstof wordt gebruikt in

elektriciteitscentrales of voor verwarming bijvoorbeeld in de serreteelt. Hiervoor dient de

zeefoverloop gezuiverd te worden van plastics en inerten. Voor deze zuivering wordt meestal

een windzifter gebruikt. Soms gebeurt de narijping van de compost pas na zeving

(Huybrechts en Vrancken, 2005).

4.3. Waarde van producten

De gebruikswaarde en economische waarde van de drie belangrijkste eindproducten van

compostering worden in volgende paragrafen uiteengezet.

4.3.1. Compost

4.3.1.1. Gebruikswaarde van compost

Bodem Organische Stof (BOS)

De afname van organische stof in de bodem is een wereldwijd probleem. Ook in de Vlaamse

bodems is er een algemene trend van dalende BOS-gehaltes. Het cultiveren van natuurlijke

ecosystemen tot productieve landbouwgronden gaat vaak gepaard met verlies van BOS. De

daling wordt veroorzaakt door enerzijds een verminderde input van organisch stof. Dit is het

gevolg van vermindering van zowel de biomassaproductiviteit als van de biomassa die terug

in de bodem wordt gebracht. Anderzijds is er een verhoogde output van organisch koolstof

door versnelde mineralisatie, erosie en uitloging van organische stof door conventionele

landbouwpraktijken (Lal et al., 2007).

Door toevoegen van compost, verhoogt het BOS-gehalte in de bodem. Bodem organische

stof is belangrijk in vele aspecten van de chemische, fysische en biologische

bodemvruchtbaarheid. De belangrijkste effecten staan hieronder opgelijst.

Cation-exchange capacity (CEC) neemt toe (Garcìa-Gil en Plaza, 2000; Kaur et al.,

2008; Ros et al., 2006; Weber et al., 2007)

Buffering van de bodem-pH (Garcìa-Gil et al., 2004)

Verhoogde aggregaatstabiliteit (Van-Camp et al., 2004)

Verhoging micro- en macroporositeit (Celik et al., 2004)

Verhoogde hydraulische geleidbaarheid (Celik et al., 2004)

Verhoogde waterretentie en waterbeschikbaarheid (Diacono en Montemurro, 2010)


Stimuleert activiteit en groei van de autochtone microbiële gemeenschap in de

bodem (Kaur et al., 2008; Ros et al., 2006,; Tejada et al., 2009; Tejada et al., 2006;

Zaman et al., 2004)

Introductie van een allochtone microbiële gemeenschap in de bodem (Flavel en

Murphy, 2006)

Ziektewerend (Hoitink en Boehm, 1999; Hoitink et al., 1993)

Daarnaast vormt ook de netto uitstoot van koolstofdioxide bij de mineralisatie van BOS een

bedreiging voor het klimaat. Koolstof opgeslagen in de bodem is naast de oceanische,

geologische, atmosferische en biologische koolstofpool de derde grootste voorraad. De

toepassing van compost kan dus indirect leiden tot het tegengaan van de klimaatsopwarming

(Diacono en Montemurro, 2010; Dick en McCoy, 1993).

Nutriënten vrijstelling

De nutriënten en voornamelijk de N wordt door mineralisatie langzaam vrijgesteld uit

compost. Tittarelli et al. (2007) berekende dat circa een derde van de totale N wordt

vrijgesteld na het eerste jaar. De vrijstelling van N uit compost wordt bepaald door de C/N

verhouding van compost. Wanneer de stikstofgehaltes in compost te laag zijn, is er gevaar

voor daling van de gewasopbrengst door lage N-concentraties in de bodemwaterfase.

Daarnaast zorgt immobilisatie van N door mo voor competitie met planten (Amlinger et al.,

2003; Weber et al., 2007).

Compostapplicatie heeft een zeer gunstig effect op de beschikbare K-gehaltes in de bodem;

kalium zit in hoge concentraties in compost en dit element wordt weinig beïnvloed door

immobilisatie waardoor het vrijwel direct beschikbaar is voor de plant. Hetzelfde geldt voor

fosfor. Er is bovendien risico op accumulatie van fosfor in de bodem. Door immobilisatie van

N kan de N/P/K balans uit verhouding zijn en ontstaat er een fosforoverschot (Eghball,

2002).

Voedselkwaliteit

Hoewel er ook soms negatieve effecten (Saha et al., 2007; Tavarini et al., 2011) worden

gemeten, geven een aantal onderzoeken aan dat compostbemesting de voedselkwaliteit

positief beïnvloedt (Pinamonti, 1998). De effecten zijn echter zelden spectaculair en zijn

steeds specifiek van gewas tot gewas (Vogtmann et al., 1993).

4.3.1.2. Marktwaarde van compost

De markt van compost is geen gewone markt. Het aanbod is het gevolg van

afvalverwerkingsactiviteiten, de vraag moet volgen (Buhr et al., 1993; Shiralipour et al.,

1992). Regelgeving over verwerking van organisch afval heeft gezorgd voor productie van


grote hoeveelheden compost en is niet tot stand gekomen op vraag van de consument. De

markt van compost kan daarom een valse markt genoemd worden. Kopers worden gepusht

om compost te gebruiken als substituut voor andere producten. Het aanbod van compost is

vrij inelastisch.

Compost bezit veel verschillende

waardevolle eigenschappen als

bodemverbeteraar. Het kan

verder verwerkt worden tot

verschillende eindproducten (zie

Figuur 8). De afzetmarkt van

compost beslaat een breed

gamma aan toepassingen

(Alexander, 2004). De

voornaamste toepassingen

worden hieronder opgelijst:

Substituut voor veen in potgrond

Toplaag bodem voor residentiële toepassingen en golfterreinen

Meststof en substraat bij tuinaanleg en in bomenkwekerij

Bodembedekker

Organische meststof in de landbouw

Tabel 3 Substitutiewaarde van compost

Gebruik compost Substitutieproducten

(gewichts % compost, droge basis)

Gebaseerd op:

Veen Minerale mest Dierlijke mest Niets

Particulier gebruik 20.5 18 11 50.5 Enquête a

Alle toepassingen6 73 90 10 \ Schatting b

Alle toepassingen6 33.3 100 0 \ Schatting c

Alle toepassingen 20 50 0 30 Schatting obv ruwe gegevens d

Alle toepassingen 30 60 0 10 Schatting obv ruwe gegevens e

a Andersen et al., 2010; b Vlaco, 2009; c Schleiss, 2008; d Smith et al., 2001; e Raadal et al., 2010

Hoewel compostering wordt aanzien als milieuvriendelijk proces, speelt dit weinig belang bij

verkoop. De koper is enkel geïnteresseerd in welke directe waarde het oplevert of anders

gezegd welke kosten hij er mee kan besparen. Voor welke producten compost als substituut

6 De som van de verschillende substitutiewaarden is hoger dan 100%. Dit komt door de

veronderstelling dat één eenheid compost hier zowel consumptie van meststoffen als veen vervangt.

Figuur 8 Afnemers compost 2010. Afname uitgedrukt in gewichtspercentage (Vlaco, 2011)

12%

30%

14%11%

7%

16%

7%

2% 1%Potgrondfabricanten

Grondopmengers

Andere grootafnemers

Tuinaannemers

Openbare groenvoorziening

Particulieren

Landbouw

Export

Andere


optreedt, is moeilijk in te schatten en blijft een punt van discussie. De meeste studies

veronderstellen dat compost een vervangproduct is voor mest, veen en minerale meststof in

bepaalde verhoudingen. Soms wordt ook verondersteld dat een deel van de compost geen

andere producten vervangt. Een Deense ondervraging (Andersen et al., 2010) bij particuliere

gebruikers van compost toont grote verschillen met de gebruikelijke schattingen. Tabel 4.2

vat deze substitutiemarkt samen.

4.3.2. Zeefoverloop

Naast compost wordt op een composteringsinstallatie nog een tweede product verkocht,

namelijk zeefoverloop. Dit zijn houtige delen die niet snel genoeg verteren om tijdens de

composteringsduur te mineraliseren. De zeefoverloop wordt voor het grootste deel terug in

het proces gebracht als inoculum voor vers groenafval. Opgeschoonde zeefoverloop wordt

verkocht aan steenkoolcentrales ofwel aan landbouwers voor het verwarmen van serres. In

steenkoolcentrales wordt de zeefoverloop samen verbrand met de steenkool en levert de

centrales groenestroomcertificaten (GSC) op.

4.3.3. Houtsnippers

Bij intensieve groencompostering mag naast zeefoverloop ook een deel houtsnippers uit

inkomend groenafval verkocht worden voor energieopwekking. De totale hoeveelheid

houtsnippers en zeefoverloop mag maximaal 20% van het gewicht van het inkomende

groenafval bedragen. Een belangrijke voorwaarde is dat er nog voldoende structuurmateriaal

overblijft voor een kwalitatieve compostering. Daarnaast kunnen houtsnippers ook verkocht

worden als mulchmateriaal (Vlaco, 2013).

5. Pyrolyse

5.1. Procesbeschrijving

De verschillende stappen van thermochemische conversie zijn gelijklopend voor pyrolyse,

vergassing en verbranding. Het enig verschil tussen de drie is dat de reactieproducten

respectievelijk niet, gedeeltelijk of volledig geoxideerd worden.

5.1.1. Definitie

“Pyrolysis is a thermal decomposition process that takes place in the absence of oxygen to

convert biomass into solid charcoal, liquid bio-oil and gases at elevated temperatures (Zhang

et al., 2010).”

5.1.2. Het pyrolyse-proces

Hieronder worden de algemene stappen van pyrolyse verder uiteengezet.


5.1.2.1. Stap 1 Opwarmen en drogen

De biomassa ondergaat in de eerste stap een opwarming. De opwarming verhoogt de

temperatuur van de biomassa van omgevingstemperatuur naar reactortemperatuur. Hierbij

dient ook latente warmte overwonnen te worden om een deel van het vocht te verdampen.

Figuur 9 Thermisch ontbindingsgedrag van hemicellulose, cellulose en lignine.

Overgenomen uit Yang et al., 2007.

Een deel van het vocht wordt met zwakke fysische krachten vastgehouden in de biomassa

en verdampt bij ongeveer 100°C. Pas bij 300°C verdampt ook het sterk gebonden vocht en is

de biomassa bone-dry (Bain en Broer, 2011).

5.1.2.2. Stap 2: Pyrolyse

Zoals is weergegeven in Figuur 9 ontbindt de biomassa bij verhoogde temperaturen in drie

fracties: de permanente gassen (CO, CO2, H2 en lichte volatile organic compounds (VOC‟s)

zoals CH4), een condenseerbare fractie (teren en geproduceerd water) en een poreuze kool

met as (Bain en Broer, 2011).

5.1.2.3. Stap 3: Secundaire reacties

De teren zijn niet stabiel en worden via secundaire reacties gekraakt naar kleinere

elementen zolang ze onder deze hoge reactortemperaturen blijven. Hoe langer de verblijftijd

in de reactor hoe hoger het percentage permanente gassen en hoe lager de hoeveelheid

teer.

Ook de permanente gassen zelf ondergaan nog chemische veranderingen. Water-gas-shift

en methanation zorgen voor verschuivingen in de samenstelling. De koolstof in de vaste kool

reageert met water of waterstofgas tot CO, H2 of CH4 (Bain en Broer, 2011).


5.1.2.4. Snelle en trage pyrolyse

Snelle pyrolyse verschilt van trage pyrolyse in de procesomstandigheden (zie Tabel 4). De

opdeling tussen beide is echter eerder semantisch van aard, er bestaat een heel palet aan

vormen van pyrolyse. De opdeling wordt voornamelijk bepaald door de verschillende

uitkomsten van het proces. Ofwel wordt gefocust op koolproductie ofwel op productie van

energie of energiedragers (D. Dickinson, mondelinge communicatie, 21 december 2012).

Een techno-economische analyse van maïsresten in de VS duidt snelle pyrolyse aan als

meest rendabele technologie (Brown et al., 2011; McCarl et al., 2012). Voor groenafval in

Vlaanderen kan grotendeels de zelfde redenering gevolgd worden. De prijzen voor

elektriciteit zijn hoog en een vergoeding voor het vastleggen van koolstof in de bodem

ontbreekt. Bovendien lijken de eerste resultaten van biocharproeven op de

gewasopbrengsten in Vlaanderen geen opbrengstverhogingen aan te tonen (N. Ameloot,

persoonlijke communicatie, 21 maart 2013). Daarnaast lijkt het ook zo dat de vraag naar

organische stof verbeteraar beperkt is, af te leiden uit de vraag naar compost in Vlaanderen.

Biochar zal wellicht net als compost hooguit een nicheproduct blijven in het landbouwmodel.

5.1.2.5. Basisprincipes snelle pyrolyse

Het belangrijkste kenmerk van snelle pyrolyse is de snelle opwarming van de biomassa en

tevens afkoeling ervan. Snel opwarmen zorgt voor het snel ontbinden van de biomassa en

de vorming van een grote hoeveelheid teer. Het snel afkoelen van de biomassa in

downstream units zorgt voor het abrupt onderbreken van de ontbindingsreacties. Wanneer

de verblijftijd in de reactor laag is, treden er weinig secundaire reacties op. Secundaire

reacties zijn polymerisatie tot secundaire char en thermisch en katalytisch kraken tot

permanente gassen. Het gevolg is de productie van grote hoeveelheden bio-olie. Deze

viskeuze vloeistof is onstabiel en moet bewaard worden op lage temperaturen om te

voorkomen dat de secundaire reacties alsnog optreden (zie Tabel 4).

Tabel 4 Verschillen in procesomstandigheden tussen trage en snelle pyrolyse

(Bahng et al., 2009; Manyà, 2012)

Eigenschap Trage Pyrolyse Snelle Pyrolyse

Temperatuur 300 à 400 °C Circa 500°C

dT/dt Traag (6– 60 K/min) Snelle opwarming van de biomassa (>200 K/min) en

snelle afkoeling van de dampen “Freezing the reaction”

Verblijftijd dampen Lang (5– 30 min) Kort ( 2 seconden)

Product Maximale kool- en

gasopbrengst

Maximale bio-olie-opbrengst (60-70 gew.% DM)


Belangrijke parameters in het proces zijn partikeldiameter van de voeding en verblijftijd van

de damp. Deze moeten respectievelijk klein en laag zijn omdat snelle warmteoverdracht

noodzakelijk is. Hiervoor wordt een grote hoeveelheid hete, inerte warmtedrager vermengd

met een kleine hoeveelheid koude biomassa.

Biomassa kan grofweg opgedeeld worden in drie fracties (hemicellulose, cellulose en

lignine). Deze hebben elk een specifiek thermisch ontbindingsgedrag (zie Figuur 9). Elke

fractie geeft in verschillende mate aanleiding tot de eindproducten. Cellulose wordt voor een

groot deel omgezet naar teer. Hemicellulose en lignine worden omgezet in zowel gas, damp

als kool. Een groot deel van de koolfractie wordt gevormd uit lignine vanwege de stabiliteit

van dit product.

Naast vele fysische parameters heeft ook het asgehalte grote invloed op de samenstelling

van de eindproducten. Hoewel de onderliggende mechanismen nog niet opgehelderd zijn,

schijnen voornamelijk het gehalte aan Na, K en in minder mate S, P en NH4+ belangrijk te

zijn. Hoe hoger het asgehalte, hoe lager de teervorming. Zowel de hoeveelheid kool als gas

verhoogt (Venderbosch en Prins, 2011). De concentraties van verschillende chemische

elementen is verschillend per soort biomassa. Sommige metalen, maar ook andere

elementen bemoeilijken de procesvoering. Voorbehandeling van biomassa om deze

“stoorelementen” te verwijderen is niet kosteneffectief. Aanpassingen aan het proces of

nabehandeling kunnen echter de meeste verstoringen voorkomen.

5.1.3. Emissies

De emissies van pyrolyse-technologie zijn afhankelijk van de gebruikte grondstof en de

toepassing van de pyrolyse-producten. Bij verbranding van de eindproducten zijn de

emissies gelijkaardig aan deze van verbrandingstechnologie. De emissies van NOx, Hg,

dioxines en furanen kunnen wel iets lager zijn dan voor rechtstreekse verbranding (Pytlar,

2010).

5.2. Pyrolyse-installatie

In deze paragraaf wordt een opstelling van een pyrolyse-installatie voor groenafval

besproken. Pyrolyse van biomassa wordt tot op heden nog niet toegepast. Onderstaande

opstelling is een hypothetisch schema van hoe zo‟n installatie er uit kan zien (D. Dickinson,

mondelinge communicatie, 21 december 2012).

5.2.1. Voorbehandeling

De voorbehandeling bestaat uit een hakselaar om de biomassa te verkleinen en daarnaast

ook te homogeniseren. Om operationele stabiliteit te verhogen dient de biomassa ook deels

te worden ontdaan van stoorelementen zoals steengruis of metalen. Vervolgens wordt de


biomassa gedroogd tot een vochtgehalte van 20 à 30 % van het gewicht. Daarna wordt de

biomassa gestockeerd in een voorraadplaats. Drogen en opslag kan eventueel gelijktijdig

gebeuren.

5.2.2. Drogen

De biomassa wordt verder gedroogd tot een vochtgehalte 10 à 5% van het vers gewicht. Het

drogen van de biomassa is voornamelijk bedoeld om teer te bekomen die weinig water bevat

en een hoge calorische waarde heeft. De warmte die nodig is om de biomassa zo

verregaand te drogen wordt afgetapt van het proces.

5.2.3. Pyrolyse

De voorbehandelde biomassa wordt vervolgens in een pyrolyse-oven gebracht. Er bestaat

een brede waaier aan pyrolyse-technologie. Wervelbedovens zijn het meest populair, zowel

circulerend als stationair gefluidiseerd bed, waarbij de warmtedragers respectievelijk stabiel

in de reactor blijven dan wel continu circuleren.

5.2.4. Nabehandeling

In de nabehandeling worden koolpartikels afgescheiden van de dampen. De dampen worden

verbrand, de kool wordt geoogst. De warmte die opgewekt wordt bij de verbranding dient om

de reactor op temperatuur te houden en de biomassa te drogen. De restwarmte die overblijft

kan gebruikt worden om elektriciteit op te wekken.

De verbrandingsgassen bevatten zowel fijn stof als schadelijke gassen en dienen te worden

nabehandeld om aan de emissienormen te voldoen.

5.3. Waarde van producten

Hieronder zal voor elk product van het pyrolyse-proces de gebruikswaarde en mogelijke

toepassingen besproken worden.

5.3.1. Gas

5.3.1.1. Reactorwarmte

Om de reactor op hoge temperatuur te houden, wordt een deel van de producten verbrand.

Soms wordt hiervoor de gasfractie gebruikt (Bain en Broer, 2011; Dayton et al., 2011).

5.3.1.2. Warmte en elektriciteit

Door de gassen te verbranden in een turbine, een motor of in een boiler, kan elektriciteit

geproduceerd worden. Een boiler en een motor zijn vrij ongevoelig aan onzuiverheden in het

gas, een turbine daarentegen niet. De restwarmte kan nog nuttig worden ingezet via een


aansluiting op een warmtenet of door te voorzien in warmtevraag op de site zelf (Bain en

Broer, 2011; Dayton et al., 2011).

5.3.1.3. Zuiver gas

Het proces kan zo bewerkt worden dat enkel waterstofgas of methaan wordt geproduceerd.

In geval van methaan spreekt men over substitute natural gas (SNG). Waterstofgas kan

verwerkt worden in brandstofcellen en wordt door sommigen (Rifkin, 2002) aanzien als de

universele energiedrager van de toekomst. Dit concept wordt ook wel de waterstofeconomie

genoemd (Bain en Broer, 2011; Dayton et al., 2011).

5.3.1.4. Fischer-Tropsch-vloeistoffen

Door de gassen katalytisch te bewerken, kunnen er verschillende koolwaterstoffen worden

gevormd via het Fischer-Tropsch-proces. Dit katalytisch proces is niet selectief en

produceert een veelheid aan stoffen. Uit de Fischer-Tropsch-vloeistof kunnen door destillatie

zuivere koolwaterstoffen worden gewonnen zoals methanol, ethanol en dimethylether

bijvoorbeeld (Bain en Broer, 2011; Dayton et al., 2011).

5.3.2. Char

5.3.2.1. Landbouwwaarde

Wanneer de kool gebruikt wordt als bodemverbeteraar wordt deze biochar genoemd. De

definitie van biochar volgens de International Biochar Initiative (2012) luidt als volgt:

―A solid material obtained from thermochemical conversion of biomass in an oxygen-limited

environment.‖

De bodemverbeteraar heeft een aantal positieve eigenschappen gelijkaardig aan compost.

Biochar heeft invloed op zowel fysische, chemische als biologische eigenschappen van de

bodem maar meest op de fysische bodemeigenschappen (Chan et al., 2007). Net als bij

compost is er een verbeterde aggregaatstabiliteit in bodems. Volgens Ekeh et al. (1997)

heeft biochar een intensiever effect op de aggregaatstabiliteit dan een zelfde dosis compost.

Verbeterde aggregaatstabiliteit verhoogt de bulkdensiteit en de micro- en macroporositeit,

wat tot een verbeterde percolatiesnelheid zorgt en tevens de bodem beschermt tegen erosie.

Daarnaast vermindert ook de tensile strength, met als gevolg een betere wortelgroei. Door

een verhoogde microporositeit verhoogt het waterbergend vermogen van een bodem. Dit

leidt tot een betere waterbeschikbaarheid voor de planten en vermindert de uitspoeling naar

het grondwater (Chan et al., 2007; Glaser et al., 2002; Ekeh et al., 1997).

Pyrolyse van biomassa zorgt voor een opconcentratie van de oorspronkelijke minerale

bestanddelen. Een uitzondering is stikstof, dat deels vervluchtigt en deels geïncorporeerd


wordt in de aromatische koolstofstructuren. Mineralen worden fysisch en chemisch

vastgelegd in de kool en blijven langer in de bodem door interactie en complexatie aan het

oppervlak van de kool (Shackley en Sohi, 2010). De mineralen bevatten veel basische

kationen. Gebruik van biochar kan daarom de alkaliniteit in de bodem verhogen en maakt het

mogelijk om hierdoor de chemische bodemvruchtbaarheid van een verzuurde bodem te

herstellen.

De effecten op de biologische functie van de bodem zijn divers maar nog slecht begrepen

(Lehmann et al., 2011). Het effect op microbiële biomassa is in tegenstelling tot andere

bodemverbeteraars niet significant. Door de stabiele aard van de koolstof neemt de

microbiële biomassa, na een korte groei door aanwezigheid van labiele componenten, niet

toe (Bolan et al., 2012).

5.3.2.2. Energie

De warmte die nodig is om de reactor op temperatuur te houden wordt soms gegenereerd

door de gasfractie te verbranden, in andere gevallen wordt de koolfractie verbrand.

De mogelijkheid bestaat ook om de kool te oogsten en deze te gebruiken als brandstof voor

verwarming of in elektriciteitscentrales. In België is er een gelijkaardig project door het bedrijf

4 Energy Invest stopgezet. Hun installatie voor torrefactie van houtskool kon

noodgedwongen maar op 40% van de geïnstalleerde capaciteit draaien. Bijkomende

investeringen zijn nodig om de problemen op te lossen. Door tekort aan fondsen zijn de

activiteiten stopgezet (4Energy Invest, 2010; 4Energy Invest, 2012).

5.3.2.3. Andere

Zowel productie van biochar voor landbouwkundige toepassingen als ter substitutie van

steenkool zijn onder de huidige marktomstandigheden niet winstgevend. Toepassingen in

nichemarkten kunnen eventueel een uitweg bieden aan het economische struikelblok en als

opstap dienen voor de verdere uitbouw van de sector. Volgens González et al (2012) zijn er

twee mogelijke nichemarkten: Control Release Fertiliser (CRF) en biochar als medium voor

enzymes of mo.

CRF worden voornamelijk gebruikt in niet-landbouwkundige toepassingen en hebben een

waarde die drie tot vier keer hoger ligt dan de conventionele kunstmeststoffen. Door de grote

CEC van biochar is het geschikt om NPK-meststoffen voor langere tijd reversibel te binden.

Een andere mogelijkheid bestaat er in om een stikstof te incorporeren in de biochar. Dit kan

door biochar samen met een stikstofbron te verhitten of deze reeds toe te voegen bij het

begin van het pyrolyse-proces.


De porositeit en het groot specifiek oppervlak van biochar maakt het een interessant product

voor immobilisatie. Activatie van biochar maakt deze eigenschappen nog meer uitgesproken

maar verhoogt tevens de kosten. Immobilisatie van enzymes gebeurt door adsorptie aan het

oppervlak van biochar en actieve kool. Dit oppervlak is tevens een geschikte plaats voor de

kolonisatie van mo. Een aantal mogelijke toepassingen zijn: groeimedium in waterzuivering,

carrier voor inoculatie van verontreinigde bodems, groeimedium bij microbiële synthese en

dergelijke (González et al., 2012).

5.3.3. Olie

5.3.3.1. Brandstof

Bio-olie kan verbrand worden in boilers voor het leveren van warmte en elektriciteit. De

lagere verbrandingswarmte en het verschil in verbrandingsgedrag vergeleken met fossiele

olie moeten in rekening gebracht worden, maar bij het ontwerp zelf is er geen wezenlijk

probleem.

Een toepassing met hogere waarde is het gebruik als transportbrandstof in dieselmotoren.

Standaard dieselmotoren zijn echter niet geschikt voor bio-olie door problemen met corrosie,

erosie van de injectoren, cokeafzetting in de cilinders, verstopping van het injectie systeem,

... Door de aanpassing van zowel de motor (materiaalkeuze, injectorsysteem…) als de

brandstof (cetaanverbeteraars, hydrotreatment) is dit echter wel mogelijk. Stationaire

dieselmotoren en dieselmotoren met grote plunjers (boten, vrachtwagens en andere zware

motoren) zijn wegens de relatieve ongevoeligheid aan vervuiling het meest geschikt.

Verregaande opwerking (hydrotreatment) van de brandstof maakt ook gebruik in standaard

dieselmotoren mogelijk.

Bio-olie kan potentieel ook kerosine of gas vervangen in een turbine. Opnieuw dienen er

aanpassingen te gebeuren aan de technologie (schoepen, verbrandingskamer en

doseringsysteem) om

te verwerken - Ghent University...

Documents

Transcript of te verwerken - Ghent University...