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
Top Related