De mineralenfabriek Oscar Schoumans (Alterra Wageningen UR) Workshop “Dierlijke mest: van kostenpost naar duurzame winstpakker!” Barneveld, 27 februari 2014 Inhoud 1. Nederland Mineralenland 2. Sluiten van de kringlopen 3. Mestverwerking / hergebruik 4. Conclusies Nederland Mineralenland: Fosfaat Voer 65% Landbouw Industrie Huishoudens KM 11% Anders 24% Afvalverwerking IMPORT 100% EXPORT 45% Bodem en Water 33% Verbrandingsas & vuilstort 22% 3 Inhoud 1. Nederland Mineralenland 2. Sluiten van de kringlopen 3. Mestverwerking / hergebruik 4. Conclusies Sluiten P kringloop 5 Landbouw P export P-terugwinning 15 – 30 milj. kg P2O5 Mest Mineralenconcentraten Verlagen fosfaatoverschot 46 mill. kg P2O5 4 5 – 10 milj kg P2O5 Mest scheiding Veehouderij 3 Akker/tuinbouw Akkerbouw 2 Bio-raffinage Non-food 2 – 5 milj. kg P2O5 (kracht)voer kunstmest P import Reductie P input 1 9 – 16 milj. kg P2O5 Verplichte mestverwerking (Bleker, 29/6/2012) Regio 2013 2014* Zuid 10% 30% Oost 5% 15% Overig 0% 5% milj. kg P2O5 5 17 * voorlopig Geldt voor bedrijven met een fosfaatoverschot 2015* 50% 30% 10% 28 Inhoud 1. Nederland Mineralenland 2. Sluiten van de kringlopen 3. Mestverwerking / hergebruik 4. Conclusies 3. Mestverwerking en hergebruik I. Terugwinning van Stikstof uit mest; Mineralenconcentraat als kunstmestvervanger II. Terugwinning van Fosfaat uit mest; Secundaire grondstof voor de industrie Potentiële waarde van varkensmest Kosten van mestafzet hoog voor de veehouderij Mest is geen afval - Mest heeft waarde Potentiële waarde van varkensmest gehalte1) Marktprijs grondstof2) Stikstof (N) Kalium (K2O) (kg/m3) 0.8 - 6.8 2 - 14 (€/kg) 0.167 - 0.389 0.095 - 0.222 (€/ton) 0.13 - 2.64 0.19 - 3.10 Fosfaat (P 2O5) Organische stof (vaste fase) 0.6 - 6.2 35 - 45 0.157 - 0.365 0.091 - 0.117 0.09 - 2.26 3.19 - 5.27 Waarde als grondstof (€ / ton) 1) Waarde 3.60 - 13.28 Römkens and Rietra (2008) 2) LEI, 2012; resp. 15% - 35% van de kunstmestprijs gebaseerd op KAS (N), TSP( P2O 5) and K60 (K2O) en energiewaarde van organische stof (gebaseerd op 0.07 - 0.09 € per kWh) Fosfaat is een van levensbelang eindige onvervangbare grondstof !!! Bron: Schoumans et al. (2010) Update martkprijzen: 2012 Mineralenconcentraten Doel: productie van mineralenconcentraten (kunstmest! vervangers; N&K) uit de waterige dunne fractie van mest NB. Volgens EU Nitraatrichtlijn blijven alle producten afkomstig van dierlijke mest vallen onder het gebruik van dierlijke mest (170 kg N/ha en derogatiebedrijven 250 kg N/ha) Daarom Pilot 10 installaties: Techniek: omgekeerde osmose (OO) Source: Velthof et al. (2012) Manure treatment techniques: examples Mineralenconcentraten (N&K): Mineralenconcentraten: ● Hoger N and K gehalte dan dunne mest; ● Laag P gehalte ● NH4 : ± 90% of N-totaal ● pH >7.5 ● Grote verschillen tussen de pilots Plant A B C D E F H N-total N-NH4 g/kg g/kg 6.4 7.2 8.9 5.3 4.2 8.1 11 5.9 6.9 7.8 4.7 3.6 7.1 10.5 P K % Ntotal g/kg g/kg 92 96 88 89 86 88 95 0.2 0.01 0.34 0.11 0.08 0.26 0.27 7.1 6.8 8.4 6.8 5.5 8.1 15.7 End products Mineral concentrate Liquid N-K fertiliser Solid fraction P fertiliser Organic N fertiliser Soil conditioner Permeate (water) Pilots: Grote mogelijkheden, maar nog niet door Brussel goedgekeurd Terugwinnen van fosfaten en fosfor Kroos & Algen veevoer Effluent Stedelijk afvalwater RWZI (rioolwaterzuiveringsinstallatie Mineralenconcentraten Voorbehandeling (N,K & P) Landbouw Dunne fractie Korte termijn Huishoudelijk afval Slibverbranding (& energiewinning) Kunstmestindustrie Fosfaatkunstmest Source: Schoumans et al., 2012 Biomassacentrale (verbranding & energie productie) Fosfor (P4) Productie van secondaire P voor industrie met een bestaande grote internationale markt Biogas/ WKK/ restwarmte Natte dikke fractie Drogen Lange termijn Droge dikke fractie Pyrolysecentrale P-producent Fosfaataskunstmest Varkensmest Export P-Biochar Terugwinnen van fosfaten en fosfor Kroos & Algen veevoer Stedelijk afvalwater RWZI (rioolwaterzuiveringsinstallatie Effluent Mineralenconcentraten Voorbehandeling (N,K & P) Landbouw Dunne fractie Korte termijn Huishoudelijk afval Slibverbranding (& energiewinning) Varkensmest Biomassacentrale (verbranding & energie productie) Biogas/ WKK/ restwarmte Natte dikke fractie Drogen Lange termijn Droge dikke fractie Volledige P terugwinning uit mest is nog steeds duur (15 -30 € per ton varkensmest) Kunstmestindustrie Fosfaatkunstmest Source: Schoumans et al., 2012 Pyrolysecentrale P-producent Fosfaataskunstmest Fosfor (P4) Productie van secondaire P voor industrie met een bestaande grote internationale markt Export P-Biochar III) Physical & chemical treatment Beperkte P terugwinning uit varkensmest is ook een optie Op korte termijn moet 50% van het P-overschot verwerkt worden: Varkensmest: jaarlijks 20-25 miljoen kg P2O5 Via voerspoor al een verlaging: ca. 10 miljoen kg P2O5 Via verwerking: 10-15 miljoen kg P2O5 25% (tot max. 50%) van de P uit mest halen Methode fysisch-chemische behandeling: • “Zuur-base benadering”: Ca-fosfaten • “Base - Mg benadering”: Mg-fosfaten Schoumans et al, in prep. Vrijkomen van fosfaat & P terugwinning Aangezuurde varkensmest P concentratie & P winning P concentratie P winning Schoumans et al, in prep. Behandeling van de dunne fractie Slurry P Without NaOH (pH ~8) With NaOH (pH ~ 9.5) Liquid fraction g P kg-1 Mg(OH)2 MgC l2 MgO Mg(OH)2 MgC l2 MgO Pig slurry 1 (1000 rpm) 0.91 67 74 73 70 70 76 Pig slurry 2 (screw press) 2.28 94 92 93 92 92 93 Pig slurry 3 (300 rpm) 1.51 90 92 93 90 91 91 Verhoging pH: geen effect op P terugwinning Vorm van Mg toediening maakt niet uit P terugwinning bij pH ~ 8: 67 – 93% Schoumans et al, in prep. Kosten chemicaliën (25% P terugwinning) Acid - Base approach (C a ~ P) € / ton pig slurry Pig slurry 0.33 - 1.32 Pig slurry course fraction 0.34 - 0.69 Pig slurry liquid fraction 0.17 - 6.78 Base - Mg approach (Mg ~ P) € / ton pig slurry Pig slurry liquid fraction (pH 8) 0.23 - 2.08 Pig slurry liquid fraction (pH 9.5) 1.36 - 7.84 Zuur-base benadering: dikke fractie Mg benadering: dunne fractie bij pH 8 Laboratorium: haalbare techniek (proof of principle geslaagd). Kosten chemicaliën relatief laag (< 2 € per ton vdm) , maar 3 monsters getest. Meer monsters testen in het laboratorium en vervolgens testen in praktijk op praktische haalbaarheid Schoumans et al, in prep. 2014: Pilot / Bouw demo-installatie Groot-Zevert Deeltjes flexibele separator Dunne fractie Verschillende deeltjes grootte Flexibel precipitatie systeem Zuur additie Filter Ca-base of Mg additie Filter producten Fosfaatproduct Deeltjes met een laag P gehalte Evt. NH4 oplossing Evt. N-stripper mest met een aangepast N een P gehalte Benodigde mestsamenstelling voor gewassen Organische stof, N en P P (en evt. N) aangepaste mest Behandelen van mest • • Fosfor P: • Ca- & Mg-fosfaatprecipitaten • Veel aandacht voor struviet: NH4 ~ Mg ~fosfaat of K ~ Mg ~fosfaat Stikstof N: • Mineralenconcentraten (geconcentreerde NH4, K oplossingen) • NH4 – struvite • N-strippen en productie van geconc. (NH4)2SO4 – oplossingen Proof of principle getest in het lab en geslaagd. Terugwinnen van fosfaat is mogelijk: Recovery 80% mogelijk!!! Kosteneffectief: wellicht tot ca. 50% fosfaatterugwinning. Test- en demofaciliteit op komst. Met eindgebruikers fosfaatproduct optimaliseren tot secundaire grondstof en Mestsamenstelling optimaliseren irt teelten in de regio (hoog OS, laag P en beperkt N) Conclusies Vanaf 2014: Mestverwerkingsopgave ‘Nederlandse’ strategie: Verlaging P gehalte in het voerspoor Mestscheiding & verhogen efficiëntie (minder uitspoeling) Mineralenconcentraten (N, K) Winning P uit mest Duurzame opties mogelijk voor verwerking mest Praktijkpilots stadium Verdere synergie opties (technieken / andere reststromen) ?? Dank voor uw aandacht! Dank u voor uw aandacht
© Copyright 2024 ExpyDoc
