Nutriëntrecuperatie uit digestaat 2e Vergistingsforum, Gent 19/09/12 Viooltje Lebuf, VCM

Inhoud Inleiding VCM Digestaat in Vlaanderen Nutriëntrecuperatie Beschrijving van de technieken Karakterisatie van de eindproducten Nood aan verder onderzoek Gerelateerde projecten Conclusie Andere acties binnen ARBOR 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 Afzet naar derden Drogen Digestaat 938.700 ton1 36 vergisters2 Compostering Export Pellets Scheiden Compostering ... 1 Vlaco activiteitenverslag 2011 2 VCM-enquête 2011, Voortgangsrapport Biogas-e 2011

II. Digestaat in Vlaanderen: ruw digestaat

II. Digestaat in Vlaanderen: dikke fractie Drogen Afzet naar derden Composteren Export Export Pellets Pellets Compostering Compostering

II. Digestaat in Vlaanderen: dikke fractie

II. Digestaat in Vlaanderen: dunne fractie Afzet naar derden Indampen Biologie Filtratie Strippen Biologie Indampen Landbouw Export Filtratie Filtratie Landbouw Landbouw Landbouw

II. Digestaat in Vlaanderen: dunne fractie

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 energieprijzen Volatiele 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 Digestate is often primarily separated into a liquid fraction (aquaeous solution) and a solid fraction (resilient organic matter). The solid fraction offers limited possibilities to recover nutrients, since they are largely organically bound. Soluble N, P, K, and organics as well as mineral salts are present in the liquid fraction. These soluble nutrients show quite some potential for further extraction techniques.

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 Thermisch verwijderingsproces: Ash Dec/Outotec Zure extractie: Seaborne, CleanMAP, Ecophos

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- 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 eindproducten TECHNIEK 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/CaHPO4 Zure P-extract: Ptot: 0.192 g/kg Omgekeerde osmose UF/MF/DAF-permeaat RO-concentraat (NK-meststof) Ntot: 7.3 g/kg Ktot: 2.9 g/kg Ptot: 0.42 g/kg Forward osmose FO-concentraat (NK-meststof) ? Electrodialyse Duf NK-meststof TMCS Duf gefilterd op 10 µm (NH4)2SO4 oplossing : 50 - 150 kg N/m³ P-precipitatie Digestaat of duf MgNH4PO4/MgKPO4/CaNH4PO4 5.51% N 12.65% P 9.92% Mg NH3-strippen & zure luchwasser 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

VII. Gerelateerde projecten 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

VIII. Conclusie Hoge nutriëntendruk + dreigende P-schaarste Technieken Digestaatverwerking Digestaat behandelen als een waardevolle bron van nutriënten Technieken Full-scale Zure luchtwassers, membraanfiltratie, ammoniak stripping Doorbraak full-scale Struvietprecipitatie Eventueel op langere termijn Electrodialyse, forward osmose, TMCS, biomassa productie Vraagteken P-extractie uit assen/biochars Verdere ontwikkelingen zullen enkel plaatsvinden als economisch plaatje klopt Prijs voor gerecupereerde nutriënten in overeenstemming met prijs voor NPK in kunstmeststoffen

IX. Andere acties rond vergisting in ARBOR LCA’s van verschillende scenario’s voor digestaatnabehandeling Economische analyses van verschillende scenario’s voor digestaatnabehandeling Nevenstromen uit de landbouw naar vergisting (maïsstro, preiresten, spruitstokken): biogaspotentieel en logistiek Bermgras verzamelen & vergisten, creatie van biogashub voor centrale opwerking tot biomethaan Vraag en aanbod van industrie en landbouw voor biomassa op elkaar afstemmen in regio Roeselare, creëren van nieuwe samenwerking

X. Studiereis piloot mineralenconcentraten Bezoek aan loonwerkbedrijf Houbraken (Bergeijk, NL) Rondleiding op pilootinstallatie membraanfiltratie Toelichting: Pilootproject mineralenconcentraten Europese wetgeving Aanwending op grasland en akkerland + demofilm Resultaten van toepassing op grasland, akkerland en volleveldsgroenten Noteer nu reeds in uw agenda: donderdag 8 november 2012 Kadert tevens in de nieuwe opleiding biogas Meer informatie volgt! Opleiding biogas

Vragen? Viooltje Lebuf Abdijbekestraat 9 8200 Sint-Andries Mail: viooltje.lebuf@west-vlaanderen.be Tel: 050/40.72.06