Hoe van mest waardevolle producten te maken

In dierlijke mest zitten veel nutriënten zoals fosfaat en stikstof, die van groot belang zijn voor de bodemvruchtbaarheid en voor plantengroei. Maar door de grootte van de Nederlandse veestapel en de omvang van het landbouwareaal is er sprake van een mineralenoverschot: dit betekent dat een teveel aan fosfaat en stikstof wordt geproduceerd dat niet plaatsbaar is op het land omdat anders het grond- en oppervlaktewater verontreinigd raakt. Bovendien zorgt het voor te veel uitstoot van ammoniak en broeikasgassen naar de lucht.

Om de mineralenkringloop te sluiten, zegt mest- en milieuexpert Oscar Schoumans van Wageningen University & Research, zal een deel van die nutriënten uit de dierlijke mest teruggewonnen moeten worden, bijvoorbeeld door er nieuwe producten van te maken die gebruikt kunnen worden als vervanger van kunstmest. Het mestoverschot, ook wel fosfaatoverschot, moet vervolgens buiten de Nederlandse landbouw worden afgezet.

Momenteel wordt de urine en feces in de stal nog vaak tegelijk opgevangen en door de veehouder als drijfmest gebruikt op het eigen land. Bij een overschot gaat de mest rechtstreeks naar het buitenland of naar een mestverwerker, die het scheidt in een dunne en een dikke fractie. Schoumans: “De dikke, fosfaatrijke, organische mest wordt veelal naar omringende landen geëxporteerd, al dan niet na drogen en korrelen. Hierdoor verdwijnt ook een deel van de organische stof en de stikstof naar het buitenland. Daarnaast kost het transport ervan veel energie met de daarbij behorende CO₂-emissies en leidt dit bovendien tot hoge kosten voor boeren en mestverwerkers.”

In de kringlooplandbouw ligt daarom de focus op de terugwinning van nutriënten uit de mest en het maken van bemestingsproducten die wél regionaal afgezet kunnen worden. Dit kan enerzijds door het fosfaat, waar een overschot van is, eruit te halen en dit apart af te zetten als grondstof naar de meststoffenindustrie en anderzijds door het stikstof eruit te halen en daarvan een kunstmestvervanger te maken die bovenop de stikstofgebruiksnorm voor dierlijke mest mag worden toegepast. “De laatste decennia is een aantal technieken verbeterd en doorontwikkeld waardoor dit nu steeds beter gaat.”

Terugwinnen van nutriënten

Schoumans en zijn collega’s bij Wageningen University & Research willen producten maken die voldoen aan de gewasbehoefte en die waar mogelijk kunstmest kunnen vervangen. “Momenteel gebeurt er bij tien pilotbedrijven al veel op het gebied van terugwinning van stikstof en kalium uit de dunne fractie van varkensmest. Met behulp van een membraantechnologie, zogenaamde omgekeerde osmose, wordt schoon water afgescheiden dat geloosd mag worden en een mineralenconcentraat rijk aan stikstof en kalium blijft over.”

Deze bewerkingen van de dunne fractie geven volgens Schoumans ongeveer een verdubbeling van de concentratie aan mineralen. De volgende stap is een verruiming van de wet- en regelgeving. “Deze pilotbedrijven mogen van de Europese Unie het mineralenconcentraat als stikstofkunstmestvervanger inzetten, maar volgens de Europese Nitraatrichtlijn mag dit niet. Daarin is aangegeven dat alle stikstofproducten uit dierlijke mest nog steeds als stikstof in de vorm van mest gezien worden.”

Schoumans ziet al wel beweging in Europa om de criteria voor stikstofproducten uit dierlijke mest aan te passen. “Als de voorgestelde RENURE-criteria (REcovered Nitrogen from manURE) door de Europese Commissie worden overgenomen, mogen deze producten in de toekomst waarschijnlijk wél als kunstmest ingezet worden.” Daarmee wordt het een volwaardige vervanger van kunstmest.

Een andere methode is het strippen van stikstof. Door de temperatuur en/of de pH-waarde van de dunne fractie te verhogen ontstaat een ammoniakrijke damp die door een zure oplossing geleid wordt. Daardoor wordt het ammoniak weer als ammonium vastgelegd. Meer recent wordt er ook met membranen gewerkt die uitsluitend gassen doorlaten, maar dan moeten nagenoeg alle deeltjes uit de dunne fractie eerst weggevangen zijn.

Bij het strippen van ammonium uit de dunne fractie wordt met beide technieken een zuivere ammoniumoplossing verkregen, bijvoorbeeld ammoniumsulfaat of ammoniumnitraat. Deze producten zijn landbouwkundig net zo goed als het ammoniumsulfaat of ammoniumnitraat dat door de kunstmestindustrie wordt geproduceerd. Hoe zuiverder deze stikstofproducten zijn, hoe beter de voedingswaarde is te duiden, en hoe groter de mogelijkheden om ze als kunstmestvervanger in te zetten.

Stikstofemissies

Naast de voedingswaarde is het voorkomen van nitraatuitspoeling vanuit de bodem naar het grondwater van belang om zo ons drinkwater te beschermen. “De nitraatuitspoeling van een mineralenconcentraat laat juist een iets lagere uitspoeling zien ten opzichte van drijfmest en kunstmest.”

Ook hebben de onderzoekers de uitstoot van ammoniak en lachgas gemeten naar de lucht vanuit mineralenconcentraat: bij toediening aan de oppervlakte zijn de emissies hoog, maar breng je het in de bodem, bijvoorbeeld met landbouwmachines die de mest in smalle stroken op de grond leggen, dan voorkom je een groot deel van de emissies naar de lucht zowel voor ammoniak als voor lachgas. Schoumans: “Om uitstoot te voorkomen is het wel belangrijk om deze producten emissiearm aan te wenden. Bij een juiste toepassing is het dus een product dat zich milieukundig kan meten met kunstmest.”

Fosfaatverwijdering

Naast de behandeling van de dunne fractie van dierlijke mest zijn er ook ontwikkelingen om het fosfaat uit de dikke fractie van dierlijke mest te halen. Bij Groot-Zevert Vergisting in Beltrum (Achterhoek) is in samenwerking met Wageningen University & Research en het bedrijfsleven de Groene Mineralen Centrale gebouwd. Hier wordt niet alleen een mineralenconcentraat gemaakt uit de dunne fractie, maar met een nieuwe techniek ook fosfaat uit de dikke fractie gehaald. Schoumans: “De fosfaatarme organische stof die overblijft wordt verkocht als Groene Effectieve Bodemverbeteraar. Van het mineralenconcentraat wordt een Groene Weide Meststof gemaakt, door deze te mengen met andere, deels ook teruggewonnen, stikstofproducten.”

In de pilot Kunstmestvrije Achterhoek, een samenwerkingsverband van onder meer LTO Noord en Wageningen University & Research dat in 2018 van start ging, wordt de Groene Weide meststof regionaal toegepast. Het overschot aan fosfaat dat uit de dierlijke mest als fosfaatmineraal gehaald wordt, wordt afgevoerd naar de meststoffenindustrie of gebieden met een fosfaattekort.

Schoumans: “Zo maken we nieuwe stikstofbemestingsproducten voor de regio als kunstmestvervangers én behouden we organische stof en de daarin aanwezige mineralen om de bodemkwaliteit op peil te houden. De kringloop wordt hier zoveel mogelijk gesloten.” Daarbij komt dat de vergistingsinstallatie bij de Groene Mineralencentrale ook energie in de vorm van biogas, stroom en warmte produceert. In het kader van Horizon2020, een groot Europees onderzoeksproject wordt de gehele Groene Mineralen Centrale geëvalueerd.

Bij Ecoson in Son wordt van de varkensmest van zo’n zeventig varkenshouders biofosfaatkorrels gemaakt voor de export naar fosfaatarme landbouwgebieden in Europa. Daarnaast wordt op jaarbasis 2.500.000 m³ groen gas geproduceerd dat wordt geleverd aan het gasdistributienetwerk van de regio Eindhoven. Dit dekt het jaarverbruik van 1.700 huishoudens, en levert een CO₂-reductie van circa 4.500 ton per jaar.

Ook pluimveemest is geschikt om groene energie op te wekken door verbranding, weet Schoumans. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij BMC Moerdijk waar de mest van vierhonderd Nederlandse pluimveehouders wordt verwerkt. De organische componenten in de pluimveemest worden volledig verbrand en de rookgassen gezuiverd. De stikstof verdwijnt daarbij wel weer helaas naar de lucht, aldus Schoumans. Na verbranding blijft een klein volume aan as over dat rijk is aan de nutriënten kalium en fosfor. Dat is geschikt voor de export als meststof of kan verder opgewerkt worden met andere producten.