De oplossing kan het probleem zijn

Er is een nieuwe techniek, het superkritisch vergassen van natte biomassa. Dat kan van alles zijn, van zuiveringsslib tot drijfmest. Deze techniek verdient aandacht in de milieuhoek, Hij biedt zowel grote kansen als bedreigingen.

Wat is superkritisch vergassen?
Bij superkritisch vergassen wordt natte biomassa verhit tot boven het kritische punt van water. Dat ligt bij 374°C en 221Bar (1 bar is ongeveer 1 atmosfeer).

Superkritisch diagram

Boven het kritisch punt gedraagt water zich geheel anders. Er is geen onderscheid meer tussen vloeibaar en gasvormig water. Het water verliest zijn polair karakter, waardoor organische stoffen ineens goed oplossen en zouten ineens slecht.
Normaliter gaan chemische reacties dubbel zo snel als ze plaatsvinden bij 10°C meer. Bij 374°C of hoger gaan chemische reacties dus heel snel, zo snel dat bijna alle organische molekulen worden afgebroken. Alle zouten slaan neer en komen in een soort pekelslurrie terecht, die kan worden afgescheiden.

De afbraak leidt tot een menggas dat heeft ruwweg de verbrandingswaarde van biogas heeft en ook waterstof kan bevatten. De netto energiebalans van het systeem kan positief zijn en die energie komt voor een deel in bruikbare, want chemische, vorm vrij.
Om het systeem te laten werken moet je eerst een heleboel water op minstens 374°C brengen. Dan gebeurt er van alles en uiteindelijk moet de temperatuur weer omlaag tot de oude waarde. De meeste afkoelende warmte kan worden gebruikt om het inkomende water voor te verwarmen, maar er blijft altijd een hoop water over van bijv. 50°C of zo. Je moet zo’n inrichting dus eigenlijk al bij voorbaat inpassen in een warmtenetwerk.

Het is heel erg nieuwe techniek. Eigenlijk een techniek die de universiteiten verlaten heeft maar daarbuiten nog niet tot grootschalige wasdom gekomen is. De techniek zit dus in de Valley of Death en zoals bekend, wordt die bevolkt door vele duivels die in vele details wonen. Je kunt er dus nog niet alles van zeggen.

Zuiveringsslib
Stowa, het wetenschappelijk bureau van de waterleidingbedrijven, heeft in Karlsruhe een eerste verkennend onderzoek laten doen naar de mogelijkheden om zuiveringsslib superkritisch te vergassen. Het tekent de situatie dat Stowa naar Karlsruhe moest, omdat de daar 50 tot 100 liter natte biomassa per uur kunnen doorvoeren, terwijl die capaciteit in Nederland in de milliliter/uur ligt.

Het eerste onderzoek is in 2016 gepubliceerd (zie www.stowa.nl/sites/default/files/assets/PUBLICATIES/Publicaties%202016/STOWA%202016-16.pdf ). Het is eigenlijk een goede tekst om enig inzicht te krijgen van wat de methode voorstelt.
Daar staat onder andere dat ongeveer 95% van de organisch gebonden koolstof afgebroken wordt. Interessant is dan wat er in die overblijvende paar procent zit. Het onderzoek vermeldt niet wat er specifiek met bijv. bestrijdingsmiddelen gebeurt. De koolstof-fluorbinding (zoals bijv. in fipronil) is sterk.

Mogelijke samenstelling van het menggas na superkritische vergassing

In de specifieke toepassing ‘zuiveringsslib” heeft het menggas ongeveer bovenstaande samenstelling.

Een recent vervolgonderzoek aan de Supersludge (waarin Stowa, de waterschappen De Dommel en Aa en Maas, en Slibverwerkinng NBrabant deelnemen) is gepubliceerd in juli 2018. Zie www.stowa.nl/publicaties/supersludge-demonstratie-van-zuiveringsslib-superkritisch-water .

Proefcontainer voor superkritische vergassing van twee Brabantse waterschappen

Bewerking van biomassa en mest en de proeffabriek
Waar toepassing van deze techniek op zuiveringsslib vooral voordelen biedt, bestaan er bij het bewerken van biomassa zowel voor- als nadelen. Ook mest is natte biomassa.

De discussie is niet hypothetisch, want er is onlangs in Alkmaar een proeffabriek geopend van SCW-systems (zie www.scwsystems.com/index.html ). Deze wordt gesteund door RVO, de provincie Noord-Holland en de Gasunie.

De proeffabriek van SCW in Alkmaar
Stroomschema van de proeffabriek

De techniek heeft zeker voordelen. De inrichting levert warmte en groen gas op en vernietigt op efficiente wijze het overgrote deel (zo niet alle) micro-organismen, virussen, sommige bestrijdingsmiddelen, de meeste of alle medicijnresten en hormonen. Er is nu eenmaal weinig dat 374°C of meer overleeft.
Verder worden nitraat en fosfaat-zouten in een geconcentreerde vorm afgescheiden. Ze kunnen dus gemakkelijker uit het grond- en oppervlaktewater gehouden worden.
Waarschijnlijk stinkt het eindproduct niet meer.
De website van de fabriek geeft geen informatie wat er met chloor- en fluorhoudende organische verbindingen gebeurt. Het is mij dus niet duidelijk in hoeverre dit aspect van het milieu gebaat is bij deze natte vergassing.

De mogelijke nadelen zitten in de context. De paradox daarbij is dat de kracht van het systeem tevens de zwakte is.

Ten eerste het aantal dieren.
Dat wordt gereguleerd via de hoeveelheid mest die op het land mag worden uitgereden, en die hoeveelheid wordt op zijn beurt uitgedrukt in een aantal kg fosfaat per hectare.
De gangbare vergisting van mest heeft geen invloed op het aantal dieren (of een zwak remmende invloed bij covergisting), omdat digestaat, het eindproduct van de vergisting, juridisch nog steeds mest is en scheikundig nog steeds evenveel fosfaat bevat.
Het eindproduct van superkritische vergassing is zeker in juridische zin geen mest meer. Het is groen gas, schoon water en een slurrie aan anorganische zouten. Er vervalt dus een beschermingsconstructie tegen een groter aantal dieren. Maar  de veeteelt veroorzaakt meer problemen dan alleen het mestprobleem. Omwonenden zullen een groter aantal dieren nog steeds niet leuk vinden.

Het organisch stofgehalte van de bodem door de jaren heen, gemiddeld over een groot aantal meetpunten

Ten tweede de bodem.
Het gehalte aan organische stof in de bodem is het resultaat van een ingewikkelde balans tussen continue aanvoer en continue aanvoer. Gemiddeld over heel Nederland is die balans momenteel in evenwicht. Maar de balans kan per grondsoort, en in hetzelfde gebied van perceel tot perceel verschillen en hangt mede af van de agrarische bedrijfsvoering.
Die organische stof levert belangrijke ecodiensten: waterberging, koolstofopslag, biodiversiteit, gewasopbrengsten.
Ik denk dat er wel wat rek zit in de mest en bodem – romantiek van de biologische landbouw. Maar zeker niet zoveel dat je zonder enige vorm van aanvoer van organische stof kunt. De vraag is de superkritische vergister indirect de koolstof in de bodem op gaat stoken.
Bij gangbare vergisting speelt dit probleem veel minder, omdat grofweg tweederde van de inkomende biomassa niet vergist wordt, waaronder het moeilijkst afbreekbare deel.

het belang van de bodem voor ecosysteemdiensten

Ten derde het verband met de afvalverwerking.
Sommige soorten afval kun je zien als natte biomassa. Mogelijk kan superkritische vergassing nieuwe impulsen geven aan de afvalverwerking. Maar aan de andere kant is een dergelijk systeem, behalve superkritisch, ook super fraudegevoelig. Wat gebeurt er als iemand er een zak drugsafval in mikt of een lading fipronileieren?

Een van de twee ruimtelijke vormen van fipronil. Wat gebeurt er met die fluoratomen?

De website van SCW Systems kijkt slechts met dollartekens in de ogen naar de energetische opbrengst. Op zich is daar niets mis mee, zolang de gevolgen in de hand gehouden worden. Dat betekent andere politiek die het nieuwe systeem inkadert in een groter geheel.

Als men niet meer met de fosfaatwetgeving het aantal dieren in de hand zou kunnen houden, moet dat op andere manieren gebeuren.
Nu is het organische stof – gehalte een kwestie van de individuele boer. Men zou dat moeten veranderen in die zin, dat er een richtinggevende bodempolitiek ontwikkeld zou moeten worden.
Ik kan niet goed beoordelen of de bestaande afvalverwerking ingesteld is op deze nieuwe techniek. Mogelijk wel – en dan de handhaving nog.

Milieumensen doen er goed aan om zich in deze techniek in te lezen.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.