Onbenutte biomassa inzetten voor de energietransitie

Wolter Elbersen is net terug uit Afrika. Daar vloog hij over enorme vuren. ‘Boeren waren de gewasresten op het veld aan het verbranden of een stukje grond aan het schoonmaken om te beginnen met de teelt. Op veel plaatsen in de wereld wordt er nog zo met biomassa omgesprongen. Bladeren van suikerriet worden voor de oogst op het veld verbrand of liggen letterlijk naast een verwerkingsfabriek weg te rotten. Doodzonde’, zegt Elbersen. Veel van deze  landbouwresiduen of afval kan ook dienen om fossiele grond- en brandstoffen te vervangen. Dat is goed voor het klimaat. De CO₂ die in de residuen is vastgelegd komt weliswaar vrij door verbranding of verwerking maar wordt het jaar daarop, tijdens de groei van het gewas in één jaar weer opnieuw vastgelegd, aldus Elbersen.

Elbersen: ‘Je kunt dergelijke biomassa van landbouwafval omzetten in verhandelbare uniforme halffabricaten ofwel “commodities” door water en nutriënten eruit te halen, en in een makkelijk te vervoeren tussenvorm om te zetten.'

Het uitzicht vanuit het vliegtuig op brandende biomassa is zomaar een persoonlijke ervaring van Elbersen. De onderzoeker van Wageningen Food & Biobased Research heeft namelijk samen met collega’s, op een rijtje gezet welke landbouwrestanten in de hele wereld achterblijven en vaak niet of worden gebruikt omdat er lokaal geen toepassing voor is.  Dichtbij huis gaat het om tarwestro, maisstoppels, bietenloof, aardappelschillen en bermgras. Verderweg betreft het rijststro, bagasse (van suikerriet) en oliepalm-residuen. Bij elkaar betreft het minstens 4,5 miljard ton residuen, waarvan een flink deel kan worden gemobiliseerd.

Op te lossen tegenwerpingen

Toch draalt de wereld om deze schat aan energie en grondstoffen van plantaardige oorsprong te benutten. Toen ruim tien jaar geleden aarzelend biobrandstof van koolzaad (biodiesel) of bieten en mais (bio-ethanol) werd bijgemengd in fossiele diesel en benzine, ontstond hevige discussie over concurrentie met voedsel en over het landgebruik. Teelt van biomassa voor deze energieproducten zou overal ter wereld ten koste gaan van vruchtbare landbouwgrond die hard nodig is om de groeiende wereldbevolking van voedsel te voorzien, betoogden ngo’s en ook wetenschappers. ‘Onze auto’s rijden op mais die eigenlijk als tortilla voor arme mensen in Zuid-Amerika is bestemd’, zo luidde een favoriete slogan.

Voor landbouwafvallen gelden deze bewaren niet en er is daarvan op aarde veel voorradig zonder al te veel toepassingen. Deze afvalstromen benutten was een goed antwoord op de kritiek op het eerste generatie biomassamateriaal uit voedselgewassen. Het betreft immers afvallen die overbleven ná de productie van voedsel.

Toch duiken er voortdurend argumenten op om niet met deze biomassa aan de slag te gaan, signaleert de onderzoeker. De laatste jaren is steeds duidelijker geworden dat boeren een deel van de oogstresten zoals maisstoppels en bietenresten moeten omploegen om de bodemvruchtbaarheid en vooral het koolstofgehalte van de bodem op peil te houden onder meer om weerbaarder te worden tegen droogte.

De tegenwerpingen zijn terecht, zegt Elbersen. ‘Onterecht is echter dit als een showstopper te gebruiken. De nutriënten, als eiwitten en suikers, moet je zoveel mogelijk  op het land achterlaten, maar de hoeveelheid koolstof in het landbouwafval is vaak zo groot dat het niet nuttig is om in zijn geheel achter te laten voor de bodem. Daarom ontwikkelen wij raffinagemethoden om nutriënten uit biomassa te halen zodat ze voor de bodem beschikbaar komen. De schoongemaakte biomassa kunnen we daarna uitstekend voor energie of biobased producten gebruiken. Bijkomend voordeel is dat de kwaliteit van de biomassa sterk wordt verbeterd.’ 

Bijstook zorgde voor volume

Verder wordt in de discussie betoogd dat we de biomassa beter niet voor energie maar voor chemie en jetfuel kunnen gebruiken. Zeker een zinnig argument, zegt Elbersen. ‘Maar feit is dat we nog helemaal niet over fabrieken beschikken om deze biomassa om te zetten. De technologie en vaak ook de grondstof is nog te duur. En dat zal ook zo blijven als we niet efficiënt en goedkoop de biomassa-grondstoffen hierheen weten te krijgen. Er is nu nog geen grootschalige aanvoer die aan de (potentiële) vraag van Shell, DSM en consorten kan voldoen.’

Elbersen pleit er daarom voor om de vraag die nu uitgaat van kolencentrales om biomassa bij te stoken inplaats van kolen te gebruiken om de aanvoer van biomassa voor hoogwaardiger toepassingen van de grond te krijgen. Elbersen: ‘Daarvoor moeten er biomassa commodities ontstaan, ofwel uniforme, goed te transporteren, op duurzaamheid gecertificeerde tussenproducten.’ Deze commodities kunnen pellets zijn die in Rotterdam binnenkomen en voorlopig nog bijgestookt worden in de kolencentrales. ‘Er ontstaan dan ook nieuwe toepassingen voor die biomassa  doordat er te allen tijden leveringszekerheid (security of supply) is voor die toepassingen met een hogere waarde zoals jetfuel, chemicaliën en bioplastics die we zo graag willen hebben om fossiele grondstoffen te vervangen.’

Door nu de komende tien jaar tot 2030, in de periode van de afbouw van de kolencentrales, het aandeel biomassa te verhogen en dat van steenkool te verminderen kan de commodity-markt groeien en de kostprijs van de pellets dalen. ‘Dan is de aanvoer voor de biomassa raffinaderijen die nu aarzelend van de grond komen, gegarandeerd. Voorwaarde is natuurlijk dat de markt inclusief de kolencentrales, toe wil werken naar een beperkt aantal biomassacommodities die ook geschikt zijn voor deze biomassa raffinaderijen en zelfs bereid zijn deze grondstoffen voor deze aarzelend van de grond komende bioraffinages te garanderen.

Zuivering

Behalve de uit landbouwafval gemaakte stroachtige pellets zou ook pyrolyse-olie een goed verhandelbare commodity kunnen zijn van bijvoorbeeld palmolieafval, ananasblad en stro. Zo ontstaat een soort vloeibare biomassa die heel makkelijk te transporteren is.

Op dit moment wordt pyrolyse-olie gebruikt voor warmteproductie maar het is ook zeer geschikt om verder te raffineren tot transportbrandstoffen en chemicaliën. Deze technologie wordt nu ontwikkeld.

Om de biomassa om te zetten in schone pellets of pyrolyse-olie moeten we de nutriënten eruit halen, te beginnen met kalium, stikstof en fosfaat, betoogt Elbersen. ‘ Vanwege het mestoverschot in Nederland moeten we immers niet nog meer nutriënten importeren. Bovendien zijn deze mineralen in de landen van herkomst nodig voor de bodemvruchtbaarheid.’

Wolter Elbersen denkt dat alle wereldhavensteden geschikt zijn als een ‘hub’ voor deze tweede generatie biomassa-commodities. Neem bijvoorbeeld Rotterdam. ‘Je hebt de schaal, de infra-structuur, de kennis, de chemische industrie en verwaarding van de reststoffen van de biobased-economy om de hoek zitten. Zo gaat bijvoorbeeld de CO₂ van het Rijnmond-gebied naar de kassen in het Westland en Haarlemmermeer, de warmte naar de stadsverwarming in Rotterdam en kunnen we onbruikbaar lignine (houtstof) benutten om bitumen in asfalt te vervangen, zoals succesvolle proeven op onder meer de Zeeuwse eilanden hebben aangetoond.’