De failliete Biomassa Energie Centrale Salland in Heeten, achteraanzicht. Dit is niet de in ons (hieronder) eigen onderzoek genoemde biomassavergister (Eigen opname zaterdag 26 mei 2012)

Biovergisters zijn een hot item de laatste dagen. Nog net geen trending topic op Twitter maar het scheelt niet veel.

De uitzending van KRO Reporter op vrijdag 16 november j.l. was in zekere zin de apotheose van een periode van toenemende kritiek op biomassavergisters. Er is niet alleen kritiek op particuliere vergistingsinstallaties zoals bijvoorbeeld in Coevorden, ook de industriële vergisters zoals de vergister in Spakenburg die visafval en bakkerijproducten vergist, mag zich de kritiek van het halve dorp aantrekken, maar doet dat niet. Opvallend is ook het aantal uitspraken ten nadele van  biomassavergisters dat de Raad van State doet.

Er heersen nogal wat onduidelijkheden omtrent biomassavergisting.

Daarom eerst een korte inleiding

Inleiding in de techniek van biomassavergisters

Anaerobe vergisting

Anaerobe vergisting is een volledig natuurlijk proces. Voor dit proces zijn verschillende bacteriën verantwoordelijk. Ze breken organisch materiaal af en zetten het om in biogas. Dat doen ze in zuurstofloze omstandigheden (vandaar an-aeroob).

Vrijwel alle organische materialen kunnen worden vergist. Vergisting is een natuurlijk afbraakproces. Van nature in biomassa aanwezige bacteriën zetten de makkelijk afbreekbare organische stoffen om in brandbaar methaangas.

De methaanbacteriën zijn de producenten van biogas. Ze behoren tot de oudste levende wezens op aarde. Drie tot vier miljard jaar geleden kwamen ze al voor, lang voor het ontstaan van de atmosfeer, zoals we ze nu kennen. Op dat ogenblik bevatte de atmosfeer nog geen zuurstof. Dat verklaart meteen waarom tot vandaag de methaanbacterie kan overleven in een zuurstofloze omgeving.

In de natuur vind je nog altijd omstandigheden die bijzonder gunstig zijn voor de ontwikkeling van de methaanbacterie. Ze komen bijvoorbeeld voor in moerassen, op de bodem van de oceanen en in de maag van een koe. Intussen weten we dat de methaanbacterie zich ook thuis voelt op onze stortplaatsen. Vandaar dat op sommige van die terreinen methaangas gewonnen wordt.

De biogasvergister

De vergister is in principe een gasdichte, geïsoleerde, verwarmde en geroerde silo, waarin het biogas uit de biomassa wordt gewonnen. Aanvoer van mais en afvoer van digestaat (vergist product) verlopen in principe gelijktijdig en in gelijkblijvende hoeveelheden. In de wand van de vergister is een warmte-wisselaar geplaatst waarmee een gedeelte van de warmte van de gasmotor wordt overgedragen aan het substraat om deze op temperatuur te houden. Het substraat wordt op gezette tijden geroerd.

Het biogas wordt opgevangen in een gasopslag die zich boven de vergister bevindt. Bij grote vergistingsinstallaties wordt vaak een na-vergister geplaatst. In de na-vergister komen de laatste resten biogas uit de mest vrij. Het gas uit de hoofdvergister wordt via de na-vergister naar de warmtekrachtinstallatie (WKK) gevoerd.

Samenstelling van de biogasvergister

• Vergistingssilo. Een vergistingssilo bestaat uit een betonnen silo zoals die veelal voor de opslag van mest wordt gebruikt. De tank is goed geïsoleerd om het warmteverlies te beperken. Silo’s voor de vergisting dienen gasdicht afgedekt te worden. Voor de afdekking kan gekozen worden voor een vast dak of een folie. De afdekking kan hangend in de vergister geplaatst worden, boven de vergistende massa.

• Mengsysteem. Een mengsysteem (roerwerk) zorgt voor een gelijkmatige temperatuurverdeling binnen de vergister, een goede menging van het substraat, het voorkomen van drijf- en bezinklagen en het tegengaan van het ontstaan van schuimlagen (het ontgassen van de biomassa). Er is een scala aan technische uitvoeringsvormen voor een roerwerk. De meest eenvoudige typen zijn een verticale peddel, een dompelpomp of een hydraulisch systeem. Verwarmingssysteem. Het verwarmingssysteem (wandverwarming en/of bodemverwarming) dient om het substraat op de optimale temperatuur voor het vergistingsproces te houden. Het bestaat uit een warmtewisselaar, warmwaterleidingen, een waterpomp en een warmtebron.

• Pompen. Pompen worden gebruikt om het substraat de vergister in en het digestaat (vergiste mais) de vergister uit te pompen. Om zoveel mogelijk bezinkende deeltjes te verwijderen wordt de afvoerbuis nabij de bodem van de vergister bevestigd.

• Gasbehandeling. Het biogas bevat naast methaan en kooldioxide ook waterdamp en zwavelwaterstof . Het water condenseert bij afkoeling van het gas en wordt in vloeibare vorm afgevoerd. Het corrosieve zwavel¬waterstof wordt veelal biologisch verwijderd. Bij beluchting van het biogas in de vergistingstank tot een mengsel met enkele procenten zuur¬stof ontstaat een reactie met zwaveloxiderende bacteriën in de mest. Het zwavelwaterstof reageert hierbij tot elementair zwavel dat als vaste stof neerslaat in het digestaat. Het toevoegen van lucht aan een brandstof kan leiden tot een explosief mengsel. Bij biogas moet sprake zijn van een verdunning van 90 tot 95% lucht om tot een explosief mengsel te komen. De biologische ontzwaveling brengt een hoeveelheid lucht in het biogas die ongeveer 180 maal te klein is om dit te veroorzaken. (Om 100 m³ biogas te reinigen is zo’n 5 m³ ontzwavelingslucht nodig, om een explosief mengsel te vormen moet in plaats van 5 m³ zo’n 900 m³ lucht worden toegevoegd.)

Gewassen voor biogasproductie

Tot voor kort werd biogas hoofdzakelijk geassocieerd met mestverwerking. De laatste jaren kijkt men in de landbouw met belangstelling uit naar experimenten waarbij (energie)gewassen geteeld worden met het oog op de productie van biogas door middel van anaerobe vergisting.

Een dergelijk gewas moet een aantal eigenschappen combineren. Het moet een flinke opbrengst aan organisch materiaal per hectare garanderen, én het moet een bruikbaar gas opleveren. Met andere woorden: ook de samenstelling van het biogas dat gewonnen kan worden, is van belang.

Afhankelijk van al deze factoren en de geschatte inkomsten uit de biogasproductie zal het ene gewas meer dan het andere in aanmerking komen voor anaerobe vergisting.

Vergistbaarheid producten

De vergistbaarheid van verschillende grondstoffen

Mest is verreweg de bekendste stof die wordt vergist tot energie. Meestal wordt dunne mest afkomstig van varkens en/of runderen gebruikt. Omdat mest gemakkelijk vergist wordt het vaak gecombineerd met andere organische reststromen. Dit wordt co-vergisting genoemd. Door co-vergisting van mest met organische reststromen kan de biogasproductie en daardoor de rentabiliteit van de installatie aanzienlijk worden verhoogd.

De biogasproductie uit zuivere mest is gering. Vandaar dat in een vergistinginstallatie meestal verschillende biomassastromen gelijktijdig worden vergist. Door energierijke organische afvalstoffen toe te voegen zoals resten uit FSC houtindustrie, bermgras, snoei- en dunningshout, koeien- of varkensmest, of restproducten uit de voedselverwerkende industrie, doen de bacteriën beter hun werk en neemt de biogasopbrengst aanzienlijk toe.

De opslag van biogas

Wanneer in de vergister biogas ontstaat, is het de bedoeling dit gas op te vangen. Het gas zou direct aangewend kunnen worden in een warmtekrachtkoppeling, WKK.

Om fluctuaties in de gasproductie en –kwaliteit te vermijden, verdient het de voorkeur het gas vooraf op te vangen. Dat kan in de vergister zelf gebeuren, of in een externe opslagtank.

De biogas reactor

Behandeling van biogas

Biogas is niet altijd onmiddellijk geschikt voor gebruik. Vaak zijn extra behandelingen nodig, waarvan ontzwaveling en condensatie de belangrijkste zijn.

• Ontzwaveling is nodig om waterstofsulfide (H2S) uit het biogas te verwijderen. In te grote concentraties remt    waterstofsulfide de vergisting, maar daarnaast veroorzaakt het ook corrosie aan de WKK-installatie. Een veel    toegepaste werkwijze om waterstofsulfide af te breken is de toevoeging van een kleine hoeveelheid zuurstof    (lucht) in de biogaszone van de vergister. De bacteriën verbruiken het waterstofsulfide in hun stofwisseling en    produceren daarbij elementair zwavel.

• Condensatie moet gebeuren om storingen en slijtage te vermijden aan de toestellen die het biogas gebruiken.    Biogas heeft een relatieve vochtigheid van 100 %. Door het gas te koelen condenseert een deel van de  waterdamp.

Dit gebeurt in de gasleiding, waar op het diepste punt een condensafscheider is voorzien. Bij een geforceerde    koeling is het mogelijk méér waterdamp te verwijderen.

• Door het gekoelde biogas opnieuw licht te verwarmen, verlaagt de relatieve luchtvochtigheid. Zo wordt    voorkomen dat er zich water afzet in de motor.

Biogas kan op heel wat manieren nuttig zijn. Vanuit energetisch standpunt is rechtstreekse omzetting naar warmte de meest rendabele. Met een moderne brander is het mogelijk 100 % van de aanwezige energie te gebruiken.

De samenstelling van biogas

Uit welke componenten is biogas samengesteld en kunnen we dit biogas zonder meer in het openbare aardgasnet pompen?

Biogas wordt tot nog toe hoofdzakelijk gebruikt voor elektriciteitsproductie. Als de restwarmte niet goed benut kan worden is dat echter niet de optimale oplossing. Vandaar dat de overheid er naar streeft groen gas bij te mengen in het normale aardgasdistributienet. Voor biogas betekent dit dat het eerst in zuiverheid en energiewaarde moet worden opgewaardeerd, zodat die overeenkomen met de waarden voor het in Nederland aanwezige aardgas.

Door reiniging van biogas kan de kwaliteit van het biogas worden verbeterd, met name door verwijdering van water en waterstofsulfide. Toepassing vindt bijvoorbeeld plaats in WKK’s  en als autobrandstof. In Nederland wordt opgewaardeerd biogas bijgemengd in het aardgasnet. In dat geval is ook verwijdering van het grootste deel van het aanwezige koolstofdioxide (CO2) noodzakelijk om een voldoende hoge verbrandingswaarde te halen.

Bij het aanbieden van groen gas aan het gasnet liggen de reinigingskosten relatief hoog. Hierdoor wordt het produceren van groen gas pas op een schaal van honderd megawattcentrales rendabel.

Digestaat

Na vergisting van organisch materiaal blijft een digestaat achter. De samenstelling hangt af van het oorspronkelijke materiaal en van de veranderingen die optreden tijdens de vergisting.

Afhankelijk van zijn vorm wordt organisch materiaal voor 24 % tot zelfs 80 % afgebroken en grotendeels omgezet in biogas. Ruwe vezels zijn moeilijker af te breken dan koolhydraten en vetten. Dit houdt verband met de hoeveelheid lignine, omdat die niet door anaerobe vergisting wordt afgebroken. Voorts speelt ook de temperatuur en de verblijftijd van het materiaal in de vergistingstank een rol.

Andere nutriënten of mineralen zoals fosfor, calcium, kalium en magnesium blijven in het digestaat in dezelfde hoeveelheid achter.

Vergisting doet de viscositeit van het materiaal afnemen. Het gehalte aan droge stof vermindert en het digestaat heeft een minder uitgesproken geur dan het uitgangsmateriaal, omdat de makkelijk afbreekbare verbindingen zijn omgezet in biogas.

Tijdens de vergisting treden een aantal chemische veranderingen op. Door de vergisting wordt stikstof omgezet in ammoniumvorm. Door de pH-stijging gaat een deel ervan als ammoniak voorkomen. Dit betekent dat wie het digestaat als meststof wil gebruiken, het digestaat het beste emissiearm uitspreidt.

Omwille van de beschikbaarheid aan voedingsstoffen is het digestaat een dankbare meststof. Vooral de stikstof is na vergisting vaak beter beschikbaar voor de planten.

Toch is het aangewezen de kwaliteit van het digestaat nauwlettend in het oog te houden en ervoor te zorgen dat zowel de concentratie aan zware metalen als aan onzuiverheden beperkt blijft.

Koper bijvoorbeeld, dat in aanzienlijke hoeveelheden aan kippenvoer wordt toegevoegd, komt in dezelfde hoeveelheid en concentratie in het digestaat terecht. Om die reden verbieden veel landen het gebruik van digestaat van biogasinstallaties waar veel kippenmest vergast wordt, als meststof op het land.

“We verdienen er niets mee”

Onderzoekers van de Universiteit Wageningen en Kema hebben een aantal Nederlandse bio-energie-initiatiefnemers geïnterviewd en de Nederlandse situatie vergeleken met die in Duitsland en Frankrijk.

Een vergisterboer uit Brabant baalt van alle hobbels rondom mestvergisting.

Willy Gijsbers, voorzitter van stichting Duurzaam Landleven Bernheze, heeft nogal wat ervaring met de hobbels rond mestvergisting. Tien jaar deed de stichting over een vergunningtraject voor de biomassavergister in Dinther (N.-Br.). Twee derde van de geïnteresseerde veehouders haakte daardoor uiteindelijk af. Ook de toegekende Europese subsidie van €400.000 verviel.

Het binnenhalen van die subsidie had de deelnemers €35.000 gekost.

Inmiddels draait de vergister van 1 MW drie jaar en haalt hij het optimale rendement.

Per jaar wordt 30.000 ton mest vergist, samen met co-producten. “Toch verdienen we er nog niks mee”, zegt

Gijsbers. Dat komt door de beperkte witte lijst. “De mooie spullen, zoals vetten, gaan naar België. Wij kunnen duur glycerine terugkopen, waardoor er onder de streep niets overblijft.”

Lees hier het artikel van de Universiteit Wageningen in Boerderij van januari 2011.

Fraude met biogasvergisting

Volgens de Inspectie SZW, de voormalige Arbeidsinspectie van het ministerie van Sociale Zaken en Werkgelegendheid stonden er in Nederland op 1 februari 2012 ongeveer 232 vergistingsinstallaties waarvan 89 installaties die ook co-vergisten. Er is voor deze biomassavergisters een enorme berg biomassa, dus mest en co-producten nodig. De aanvoer begint schaars te worden omdat er veel biomassa richting Duitsland wordt vervoerd. In Duitsland staan meer dan  5000 biomassavergisters die een enorme behoefte aan biomassa hebben. De prijzen voor biomassa in Nederland stijgen daardoor aanzienlijk en zijn voor veel eigenaren van een vergister in feite onbetaalbaar geworden. Er wordt met verlies gewerkt, de  opbrengst aan biogas loopt ook terug met als neveneffect dat de SDE subsidie ook minder wordt.

Wat krijg je dan?

Dat betekent in de praktijk dat er fraude wordt gepleegd door een groot aantal bedrijven in Nederland die biomassavergisters hebben staan. Volgens betrouwbare gegevens zou ongeveer de helft van de eigenaren van de  biomassavergisters fraude plegen.
Vaak weet een exploitant van een biomassavergister niet eens dat hij fraude pleegt omdat hij de rommel van een leverancier van co-vergistingsproducten krijgt aangeleverd die ook z’n kaken stijf op elkaar houdt.
Uit onderzoek door het ministerie is gebleken dat er in Nederland 8 grote leveranciers van co-producten zijn, waarbij bij zes van hen de boekhouding niet in orde was en verdacht werden van het verhandelen van met gif en chemicaliën verontreinigde co-producten.

Wat is het geval?

De vergisters die energie opwekken, worden steeds vaker gebruikt als illegale ’afvalovens’.

Zowel de leveranciers van restproducten als agrariërs worden verdacht van fraude. Volgens de algemene inspectiedienst AID is met de huidige wetgeving niet te controleren welk afval boeren in hun vergister dumpen. Nederland is daarmee ’een walhalla voor groene fraude’.

In Nederland komen minder afvalstoffen voor biovergisting in aanmerking dan in het buitenland, waardoor deze installaties moeilijk rendabel zijn te maken. Dit leidt volgens een recent rapport van het Landbouw Economisch Instituut (LEI ) tot een zeer ’hoge fraudedruk’. Daarnaast is er in Nederland, in tegenstelling tot Duitsland en België, amper toezicht op de afvalstromen naar de vergister, en wordt de administratie slechts steekproefsgewijs gecontroleerd.

We lazen al dat in een vergister uit een mengsel van mest en organische restproducten biogas wordt gewonnen. Veel agrarische ondernemers werken in Nederland met co-vergisters. Voor de toegevoegde co-stoffen gelden strenge voorwaarden. Alleen de bijproducten die door de overheid op een ’positieve lijst’ zijn gezet, mogen worden gebruikt. Maar deze lijst is zeer beperkt. Om de vergisters toch gevuld te krijgen, worden de co-stoffen tegen hoge kosten  geïmporteerd. Nederland kan echter niet controleren wat de herkomst van die stoffen is, omdat zulk onderzoek in het buitenland geen prioriteit heeft. De verdenking bestaat dat Nederlandse toeleveranciers en de ondernemers zelf ook verboden stoffen toevoegen. Op die manier komen zij voordelig van hun afval af.

Het ministerie van Landbouw, Natuur en Voedselkwaliteit, LNV, is vanaf 1 januari 2011 belast met het aanpakken van fraude met biomassavergisters. In navolging van de scherpe controle in Duitsland zijn controleurs van de AIVD per 1 januari 2011 bezig op het erf monsters nemen van de stoffen die zich in het digestaat bevinden. Tot nu toe waren er alleen papieren controles. Mocht een boer de milieunormen bewust overschrijden, dan wordt zijn installatie stilgelegd. In de praktijk echter blijkt dit onderzoek ‘ter plaatse’ een wassen neus.

Niemand zit te wachten op een digestaat dat met zware metalen, arsenicum of andere gifstoffen is verontreinigd en via uitstrooien op het land weer in de voedselketen terecht komt.

Eigen onderzoek door het team van Fibronot.nl

In februari 2010 waren enkele leden van ons onderzoeksteam op zoek naar biomassavergisters die mogelijk in verband zouden kunnen worden gebracht met fraude.
Na drie bezoeken en uitvoerig onderzoek van de omgeving was het bij de vierde vergister raak. Een heterdaadje, zo gezegd. Tegen de avondschemering.

Van ongeveer een kilometer afstand was al duidelijk dat er iets niet klopte, want wat moet een truc met oplegger die tot aan de nok gevuld was met afvalhout op het erf van een biomassavergister?

Als wandelend toerist in het bijna donker zagen we dat het hout ter plaatse werd uitgeladen. Door een gelukkige omstandigheid kwamen we net rond etenstijd, dus was het mogelijk om achteruit de laadbak een stuk plank te halen die we mee hebben genomen.
Via relaties kwamen we erachter dat het schuttinghout was dat geïmpregneerd was met wolmanzouten. Deze vloeistof was indertijd afkomstig van de Hoogovens. Water wordt gebruikt als middel om de roodgloeiende staven ijzer af te koelen maar neemt dan vanaf het roodgloeiende staal diverse stoffen mee zoals chroom, koper en arseen. Wolmanzouten met aanzienlijke hoeveelheden koper en arseen worden toegepast vanwege hun schimmel- en insectendodende werking. Sinds half 2004 is gebruik van wolmanzouten verboden, maar er staan nog honderden kilometers schutting die zwaar verontreinigd zijn in Nederland en in feite chemisch afval zijn.
Wat is er dan gemakkelijker als er een vergister in de buurt staat en je betaalt de ondernemer een paar centen?

Een week na ons eerste bezoek zijn we ’s avonds teruggekeerd naar deze vergister want we waren wel benieuwd naar de samenstelling van het digestaat. Aan de voorkant was het terrein met een zwaar hek afgesloten, maar door het weiland achterom was gelukkig een sloot die net te behappen viel en waardoor we ongezien het terrein op konden lopen. Snel wat digestaat uit de daarvoor bestemde silo gepakt (een hele luciferdoos vol) en snel wegwezen.
In de haast om weg te komen struikelden we bijna over een hakselaar. Naderhand beseften we pas dat deze waarschijnlijk werd gebruikt voor het fijn maken van het afvalhout. Dom dat we er niet een stukje gehakseld hout uit hebben gehaald, maar dat is achteraf napraten.

Bij hetzelfde onderzoeksinstituut van een bevriend biochemicus net over de grens met Duitsland werd het digestaat onderzocht en wat we vreesden werd na het onderzoek bewaarheid: de stof bevatte een extreem hoge concentratie koper, wat ons in eerste instantie verbaasde, chroom, zink, arsenicum en…kippengrit. En dat allemaal in een kleine luciferdoos.

De extra hoge dosering koper was ongetwijfeld, mede gezien de andere stoffen afkomstig van het schuttinghout, maar het grit verraadde dat er zeer waarschijnlijk ook kippenmest werd vergist. Grit verteerd niet in het kippenmaagje en komt er vrijwel ongeschonden weer uit.

Stoffen zoals zware metalen, chemicaliën en kippengrit worden door de bacteriën in de vergister bij een temperatuur van ongeveer 38 graden niet omgezet in biogas maar verschijnen in een verhouding van 1 op 1 rechtstreeks in het digestaat. In dit specifieke geval in een zo hoge concentratie, dat bij onderzoek door een officiële instantie de vergister direct gesloten zou worden en het digestaat als chemisch afval zou worden aangemerkt.
Inmiddels is ook deze vergistingsinstallatie failliet.

Het is technisch mogelijk om bijvoorbeeld koper voor een groot deel uit de dikke fractie te halen, maar dit kost weer extra geld dat meestal niet voorhanden is.

Voor wie de uitzending van KRO Reporter gemist heeft, volg deze link.

Om te voorkomen dat dit blog te lang wordt, wordt in de volgende aflevering ingegaan op een onderzoek naar de rol van de Rabobank in de biomassasector.