Mestverwerkingtechnieken Nu en over 3 jaar Oscar Schoumans (Alterra Wageningen UR) Symposium “Kansen voor het verwaarden van dierlijke mest” Goud voor Groenlo, Hengelo, 28 maart 2014 Inhoud 1. Achtergronden 2. Ontwikkelingen mestverwerking 3. Conclusies Nederland Mineralenland: Fosfaat Fosfaat is een van Voer 65% Landbouw Industrie Huishoudens levensbelang eindige onvervangbare grondstof !!! KM 11% Anders 24% Afvalverwerking IMPORT 100% EXPORT 45% EU: heeft geen Verlagen fosfaatoverschot 46 mill. kg P2O5 Bodem en Water 33% Verbrandingsas & vuilstort 22% fosfaatmijnen!! 3 Sluiten van de Kringlopen ‘Nederlandse’ strategie: Verlaging P gehalte in het voerspoor Mestscheiding & verhogen efficiëntie (minder uitspoeling) Mineralenconcentraten (N, K) Winning P uit mest 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 Mestverwerking: Processen / technieken Mestbehandeling Proces/Techniek Scheiden Composteren Drogen Hygieniseren Korrelen (co-)vergisten Indampen Produkten Biologische N verwijderen CH4 geconcentreerde NH4 , K oplossing zure NH4 oplossing P-as P-as, syngas (H2 , CO, CO2 , CH4 ) Pyrolyseren P-biochar, syngas (H2 , CO, CH4 ), oil Struviet precipitatie Calciumfosfaat precipitatie Product AirPrex® Lysogest® NuReSys® PHOSPAQ CRYSTALACTOR® Gifhorn process Fix-Phos Stuttgart process Budenheim process full full full full full full full pilot pilot MAP MAP MAP MAP CaP MAP CaP MAP CaP N2 Verbranden Vergassen Natte oxidatie sub kritisch Natte oxidatie super kritisch Nat super kritische vergassen Scale Sludge Ultrafiltratie/Omgekeerde osmose geconcentreerde NH4 , K oplossing Strippen RWZI’s P-as, NH3 P-as P-biochar, syngas (H2 , CO, CH4 ) . MAP (MgNH4 PO4 6 H2 O) CaP sludge liquid/process water REPHOS® full PEARL® (PEARL 500) full NuReSys® full P-RoC pilot PHOSTRIP pilot MAP MAP MAP CaP MAP or CaP P recovery during or after incineration MEPHREC® full SUSAN full Thermphos* full LeachPhos pilot EcoPhos/SNB/HVC full P fertilizer P fertilizer White P4 MAP or CaP DCP 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 (K 2O) (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) Bron: Schoumans et al. (2010) Update martkprijzen: 2012 Ontwikkelingen mestverwerking: Sterk gericht op terugwinning van mineralen I. Terugwinning van Stikstof uit mest; Mineralenconcentraat als kunstmestvervanger II. Terugwinning van Fosfaat uit mest; Secundaire grondstof voor de industrie Mineralenconcentraten Doel: productie van mineralenconcentraten (kunstmestvervangers; 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) Mineralen pilots: voorbeelden technieken Mineralenconcentraten (N&K): Mineralenconcentraten: ● Hoger N en 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 Produkten Mineralenconcentraat Vloeibare N-K oplossing Dikke fractie Organisch NP mest Bodemverbeteraar Permeaat (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 Volledige P terugwinning uit mest is nog steeds duur (15 -30 € per ton varkensmest) Kunstmestindustrie Fosfaatkunstmest Source: Schoumans et al., 2012 Droge dikke fractie Pyrolysecentrale P-producent Fosfaataskunstmest Fosfor (P4) Productie van secondaire P voor industrie met een bestaande grote internationale markt Export P-Biochar III) Fysisch-chemische behandeling Beperkte P terugwinning uit varkensmest is ook een optie!!! waardoor org. stof behouden blijft voor Ned. landbouwgronden 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 Blijft over voor 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 (2014) Vrijkomen van fosfaat & P terugwinning Aangezuurde varkensmest P concentratie & P winning P concentratie P winning Schoumans et al (2014) Mg - 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 (2014) 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 & kosten Schoumans et al (2014) 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 Terugwinnen van mineralen uit 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 Mestverwerkingsplicht leidt tot nieuwe ontwikkelingen ‘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
