Biogasproductie in de Nederlandse papier- en kartonindustrie

Beschrijving
Anaërobe waterzuivering, o.a. volgens het UASB-principe, is wereldwijd gezien een bewezen
technologie binnen de industrie (ook papier- en kartonindustrie). Na de anaërobe zuivering worden
de restfractie aan CZV, stikstof en fosfaat met een nabehandelingstap (zoals beluchting) verwijderd.
Anaërobe waterzuivering is interessant vanwege de lage slibproductie en een compactere installatie
t.o.v. aërobe afvalwaterzuiveringsinstallaties. Het proces verloopt optimaal bij CZV-concentraties van
1 kg CZV/m3 afvalwater tot 100 kg CZV/m3 afvalwater en een temperatuur tussen 20 en 40 °C. Bij
lagere temperaturen en lage CZV-concentraties verloopt het proces langzamer. De verblijftijd in de
reactor bedraagt enkele uren.
Vergisting is tevens een bewezen technologie en wordt voornamelijk o.a. toegepast in de vorm van
mestvergisting en slibvergisting. Het ingaande materiaal (slib) bij vergisting heeft een CZVconcentratie van 100 tot 350 kg CZV/m3 . Het optimum van mesofiele vergisting ligt tussen de 32 en
38 °C en van thermofiele vergisting tussen 50 en 60 °C. De verblijftijd in de reactor kan tot 30 dagen
bedragen.
Organische stromen met veel lignine (lignocelluloseverbindingen) zijn moeilijk afbreekbaar bij
anaërobe afvalwaterzuiverings- en vergistingsprocessen. Deze verbindingen zijn, dankzij nieuwe
(experimentele) ontwikkelingen, met een voorbehandeling met enzymen wel afbreekbaar. Voor
grootschalige toepassing van enzymen dient de kostprijs echter te dalen.
Vergunningen en Subsidies
Biogas is een gasmengsel dat ontstaat als gevolg van de conversie van organische stof (CZV) naar
voornamelijk CH4 (volumepercentage van 75 %) en CO2 in een zuurstofloos milieu. Deze conversie
kan middels anaërobe afvalwaterzuivering of slibvergisting (slib uit aërobe waterzuivering)
plaatsvinden. De kwaliteit van het biogas kan verbeterd worden door het verwijderen van met name
H2S, waterdamp en CO2. De toe te passen technologie wordt bepaald door de samenstelling (CZVgehalte) en het volume van de organische reststroom die men voor handen heeft. Daarnaast kunnen
beide conversieprincipes onder mesofiele (≥20°C en <40°C)en thermofiele (≥50°C en <60°C) condities
plaatsvinden.
Anaërobe afvalwaterzuivering kan men in diverse uitvoeringsvormen toepassen. De UASB (Upflow
Anaërobic Sludge Blanket) is een van de meest toegepaste uitvoeringsvormen. Het afvalwater wordt,
na verzuring, in een zuurstofloze tank in contact gebracht met micro-organismen (ook wel slib
genoemd). Deze organismen voeden zich met de organische stof in het afvalwater en produceren
hierbij biogas. Het proces (inclusief nabehandeling) levert vervolgens gezuiverd afvalwater (effluent),
biogas en slib op. Het effluent kan weer gebruikt of geloosd worden. Het biogas kan men opvangen
en toepassen als een alternatief voor aardgas. Het slib kan men deels gebruiken als entmateriaal bij
nieuwe anaërobe zuiveringsinstallaties (economische waarde) en deels afvoeren voor verdere
verwerking. Bij anaërobe zuivering is sprake van een minder snelle slibgroei dan bij aërobe
zuivering, waardoor het volume van het af te voeren slib tevens lager is (zie figuur 1).
Slibvergisting of -fermentatie is tevens een anaëroob biologisch proces waarbij slurry-achtige en
droge organische stofstromen (al dan niet gemengd) omgezet worden in biogas, waarbij
volumereductie en slibstabilisatie plaatsvinden. Het proces is vergelijkbaar met anaërobe
afvalwaterzuivering, alleen de concentraties zijn hoger en verblijftijd is langer.
Naast het vergisten van de eigen reststromen kan men tevens denken aan co-vergisting, het mengen
van vaste met natte organische stromen ter verhoging van de biogasproductie. T.b.v. co-vergisting
dient wel een optimale mengstromen en mengverhouding bepaald worden. Bij co-vergisting wordt
vaak mestvergisting met een andere organische stof bedoeld. In een dergelijke situatie dient de
andere stof op de Witte lijst (Ministerie van LNV) te staan, Als men het residu van vergisting
(digestaat) als meststof in de agrarische sector wil afzetten, dient de toegevoegde stof op de Witte
Lijst van Besluit Overige Organische Meststoffen (BOOM) te staan.
Stand der techniek
Biogasproductie in de Nederlandse papier- en kartonindustrie
Ten behoeve van de bouw van een zuiverings- of vergistingsinstallatie is een bouwvergunning
vereist. Voor de ingebruikname van deze installaties dient men tevens een Wm-vergunning en
eventueel een Wvo-vergunning (lozingseisen) in bezit te hebben.
Biogasproductietechnologieën
kunnen
met
de
Energie-investeringsaftrek
(EIA),
Milieuinvesteringsaftrek (MIA) en Willekeurige Afschrijving Milieuinvesteringen (VAMIL) gestimuleerd
worden. EIA, MIA en VAMIL zijn fiscale stimuleringsregelingen voor de aanschaf van
energiebesparende en milieuvriendelijke apparatuur. Met EIA is 44% van de investeringskosten en
met MIA is 15, 30 of 40% van de investeringskosten aftrekbaar van de fiscale winst van de
onderneming: Het directe financiële voordeel is, afhankelijk van het belastingpercentage over de
winst, maximaal 19% van de kapitaalkosten. EIA en MIA mogen niet met elkaar gecombineerd
worden voor hetzelfde investeringensbedrag. VAMIL kan wel met beide regelingen gecombineerd
worden en biedt de mogelijkheid om de betaling van inkomsten- of vennootschapsbelasting uit te
stellen door het fiscaal vrij (willekeurig) afschrijven van bepaalde milieu-investeringen. Tot 18
augustus 2006 was tevens MEP toepasbaar. Deze komt waarschijnlijk na wijziging van de politieke
verhoudingen na de Tweede Kamer Verkiezingen in gewijzigde vorm terug. Deze regeling stimuleerde
investeringen in duurzame energie op basis van het verstrekken van een vergoeding per MWh.
Kenniscentrum Papier en Karton
1/3
Biogasproductie in de Nederlandse papier- en kartonindustrie
•
Kosten en baten
•
•
•
•
•
•
Belangrijke
actoren
•
Voordelen van anaërobe waterzuivering en vergisting:
Een duurzame en optimale benutting van de energetische waarde van de organische
stofstroom, aangezien biologische conversieprocessen versneld worden en het energierijke
product opgevangen wordt.
Potentie van netto energieproductie.
Volumereductie van het organische materiaal.
Gestabiliseerde afvalstroom (slib of digestaat), waardoor verdere fermentatie (met
bijbehorende emissies) beperkt blijft.
Verbetering van de ontwaterbaarheid van uiteindelijke afvalstroom.
Beperkt grondoppervlak dat de installatie in beslag neemt (kleiner dan aërobe
zuiveringsinstallaties).
Reductie van broeikasemissies, alleen sprake van emissies in de korte koolstofcyclus.
Lage mate van complexiteit i.v.m. de eenvoudige (automatische) procesvoering: weinig
toezicht, onderhoud.
Aanvullende voordelen van anaërobe waterzuivering t.o.v. aërobe waterzuivering:
Gering energieverbruik tot netto energieproductie door productie van biogas en het
ontbreken van voornamelijk luchtcompressoren.
De installatie heeft een beperkt grondverbruik door relatief hogere conversiesnelheden.
Anaëroob korrelslib kan goed tegen langdurige periodes zonder aanvoer.
Lagere slibverwerkingskosten door minder slibgroei.
Biogasproductie: Met anaërobe afvalwaterzuivering en vergisting kan men 340 m3 CH4 /
verwijderde ton CZV produceren. De totale productiehoeveelheid bedraagt, inclusief 15 tot 30%
CO2 bij anaërobe afvalwaterzuivering en 30 tot 40% CO2 bij vergisting, 400 tot 500 m3 biogas /
verwijderde ton CZV.
Nabehandeling productstromen:
Kwaliteitverbetering van biogas door de verwijdering van met name waterdamp,H2S
(corrosief effect) en eventueel CO2 (verhoging calorische waarde biogas).
Zowel bij anaërobe waterzuivering als bij vergisting dienen de reststromen nabehandeld te
worden voor verdere verwerking en distributie, met name: aërobe nabehandeling bij
anaërobe waterzuivering t.b.v. geur- en stikstofverwijdering, slib- of digestaatontwatering en
zuivering van het daarbij vrijgekomen water.
Afzetmogelijkheden van producten:
Biogas kan als alternatief voor aardgas verkocht worden.
Surplusslib van anaërobe waterzuivering kan verkocht worden als entmateriaal voor nieuwe
installaties.
Digestaat kan eventueel als agrarische meststof afgezet worden.
De investeringskosten worden bepaald door de schaalgrootte van de installaties en het
leidingwerk en de gekozen materialen. Bij benadering bedragen deze €3 per ADT (air dry ton
papier) ≈ €0,10 per kg CZV voor grote anaërobe zuiveringsinstallaties.
De operationele kosten zijn bij de genoemde technologieën beperkt, i.v.m. de eenvoudige
procesvoering.
Energiekostenbesparing: Op basis van de biogasproductie en de aardgasprijs van € 0,25 per m3
kan biogasproductie een aardgasbesparing van €85 per verwijderde ton CZV opleveren.
Onderzoeksinstellingen: Wageningen Universiteit & Research, Wetsus, Kiwa
Leveranciers (anaërobe): Paques, Biothane, Siemens, Triqua
Ingenieursbureaus (waterzuivering): DHV, Royal Haskoning, Triqua, BRCC, DHV
Ingenieursbureaus (vergisting): HoST, Bioclear, Debets, Ekwadraat, BRCC, Triqua, BTG
Intermediairs : Kiwa, SenterNovem
Kenniscentrum Papier en Karton
2/3
Biogasproductie in de Nederlandse papier- en kartonindustrie
Figuur 1: Schematische massabalans van anaërobe en aërobe CZV-verwijdering (bron: Driessen, W, Water in de
Industrie, Handboek voor industrieel waterverbruik, Ten Hagen & Stam Uitgeverij, 1999)
Kenniscentrum Papier en Karton
3/3

Download Report