Leestip: Toilet zet drollen om in biogas

Biogas kan gemaakt worden door vergisting of vergassing uit veel soorten organisch (rest)materiaal. Dat kan mest zijn, maar ook algen en zeewier, rioolslib, houtsnippers, frituurvet, koolzaad of afsnijdsels van gewassen zoals suikerbieten en mais.

De materie gaat in een verwarmde, luchtdichte tank en zo ontstaat voor de bacteriën in de biomassa de optimale omgeving om koolstof om te zetten in biogas. De bestanddelen van dat biogas zijn dan voor het grootste deel methaan en kooldioxide en in mindere mate zwavel en vocht.

Verwarming met biogas

Als het ontvochtigd en ontzwaveld is, kan biogas direct verbrand worden in een speciale biogasinstallatie. Op boerderijen maakt zo’n installatie een energiekringloop op het eigen bedrijf mogelijk. Er gaat mest (en/of ander organisch materiaal of zoals koolzaad of aardappelschillen) in, en er komt biogas en elektriciteit uit. Onder andere veel zwembaden worden verwarmd met biogas, en ook in de industrie zijn er voldoende toepassingen.

Met biogas kunnen ook woonhuizen verwarmd worden, maar daarvoor is een speciale ketel nodig. Atag ontwikkelde daarom een aantal jaren geleden een multigasketel waar onder andere biogas in verbrand kon worden. Dat sloeg helaas op dat moment niet aan, zodat de ketel tot nu toe niet op grote schaal in productie is genomen.

Biogas in cv-ketel

Om biogas te kunnen verbranden in een gewone cv-ketel moet het opgewerkt worden zodat het van dezelfde kwaliteit is als aardgas. Daarvoor moet het methaangehalte worden verhoogd. Dat gebeurt door er CO₂ aan te onttrekken. Tijdens een reinigingsproces worden stoffen zoals chloor en zwavel uit het gas gehaald zodat die in een latere fase niet voor vervuiling kunnen zorgen. Na het opwerken (de term opwaarderen wordt ook wel gebruikt) is het thermisch vermogen hetzelfde als dat van aardgas en kan het ontstane ‘groene gas’ worden toegevoegd aan het aardgas in het gasnet.

Biogas, groen gas en CO₂-gecompenseerd gas

Biogas is dus niet hetzelfde als groen gas, en groen gas is weer niet hetzelfde als CO₂-gecompenseerd gas. Biogas is ontvochtigd en ontzwaveld gas, ontstaan uit biomassa, dat in een speciale installatie kan branden. Groen gas is opgewerkt biogas en kan in een gewone cv-ketel branden. CO₂-gecompenseerd gas is niet groen (lees: milieuvriendelijk), maar wordt door energiebedrijven wel als zodanig gepromoot. In de praktijk komt het erop neer dat het energiebedrijf de CO₂-uitstoot van gewoon (grijs) aardgas compenseert door ergens anders in de wereld bomen te planten die broeikasgas opnemen.

Biogas in de energietransitie

Biogas kan een rol spelen in de energietransitie, net als waterstof, elektrificering, warmtepompen en groen gas. Biogas dat gemaakt is door middel van het vergassen of vergisten van biomassa zal niet massaal worden ingezet, omdat er een ander soort ketel of installatie nodig is. Maar in de landbouwsector en bij een aantal specifieke, grote warmtevragers zoals fabrieken en zwembaden is het een mooie optie.

Biogas als brandstof

Biogas kan ook in de mobiliteit als brandstof worden toegepast. Auto’s en bussen kunnen rijden op bio-CNG (Compressed Natural Gas). Dat is biogas ontdaan van kooldioxide, zwavel en vocht, waarbij het overgebleven methaan is gecomprimeerd. Voor de aandrijving van vrachtwagens en schepen is bio-LNG (Liquified Natural Gas) nodig. Dat ontstaat als biomethaan zodanig wordt afgekoeld dat het transformeert in een vloeistof.

En verder is biogas te verbranden in een warmte-krachtkoppelingsinstallatie (wkk) om zo elektriciteit op te wekken. Dat levert een rendement op van 40%, van de overige 60% is drie kwart als warmte te gebruiken en gaat het laatste kwart verloren.

Rendement van biogas

Uit het oogpunt van rendement is het dus het verstandigst om van biogas groen gas te maken. Daarbij gaat nagenoeg geen energie verloren. Groen gas kan het huidige aardgas een op een vervangen met gebruikmaking van de leidingen en gasketels die er al zijn. Er is nog niet heel veel groen gas beschikbaar, maar door het opwerkproces te verbeteren kan de productie van groen gas toenemen en kan er meer in het huidige gasnet worden ingevoerd. Groen gas is een duurzame vervanger van aardgas. Het is CO₂-neutraal en hernieuwbaar, want biomassa wordt steeds opnieuw aangevuld.

Biogasinstallaties en -vergisters

Dat biogas nog niet op grote schaal wordt gebruikt, heeft te maken met de kosten. Aardgas dat uit de Noordzeebodem of Groningen wordt gewonnen, en dat uit Rusland geïmporteerd wordt, is zo’n drie keer goedkoper dan groen gas. Subsidies kunnen de bouw van vergisters en biogasinstallaties stimuleren.

Er zijn verschillende types biogasinstallaties, waarin biogas op verschillende manieren uit biomassa gewonnen wordt. Dat gebeurt bijvoorbeeld in agrarische biogasinstallaties, industriële biogasinstallaties, installaties voor slibvergisting. Er zijn biogasinstallaties voor één organische grondstof en installaties waarin meerdere grondstoffen verwerkt worden. Biogas kan daarnaast met verschillende methodes opgewerkt worden tot groen gas.

In Nederland staan op dit moment zo’n tweehonderd vergistingsinstallaties die biomassa, mest of een combinatie vergisten. Ze produceren biogas dat in veel gevallen wordt opgewerkt tot groen gas of groene stroom. Bijna alle vergistingsinstallaties draaien op subsidie zoals de SDE+ voor duurzame energieopwekking.

Regels en certificeringen

Er is nogal wat regelgeving rondom biogasinstallaties. Dat heeft onder andere te maken met de veiligheid, en met het voorkomen van hinder door ‘stank’. Biogasinstallaties moeten worden aangemeld en gecertificeerd. Ondernemers (o.a. agrariërs) die een biogasinstallatie laten bouwen om biogas te exploiteren, moeten een omgevingsvergunning hebben, erkend zijn door de Nederlandse Voedsel- en Warenautoriteit (NVWA), geregistreerd zijn voor de Meststoffenwet, en als de biomassa vergist wordt, ook nog over een VIHB-registratie beschikken.

Werking biogasinstallatie

Heel in het kort werkt een biogasinstallatie als volgt. De biomassa (die vaak uit meerdere soorten bestaat) wordt in een ringvormig bassin gepompt, waar ze vervolgens gemengd en gehydrolyseerd wordt. Daarna gaat het mengsel de vergisters in en wordt het geroerd en op een temperatuur van zo’n 40 graden gehouden. Het biogas dat dan ontstaat, wordt afgevangen en vervolgens in een WKK naar elektriciteit en warmte omgezet.

Biogasinstallatie ontwerpen en installeren

Technisch gezien is het ontwerpen en installeren van een biogasinstallatie niet eenvoudig. Dat komt omdat er zowel warmte als elektriciteit vrijkomt, en omdat er afhankelijk van de toepassing verschillende behandelingen en processen nodig zijn. Een biogasinstallatie kan uit heel wat onderdelen bestaan, zoals een ontzwavelingsinstallatie, een gasdrooginstallatie, een koelinstallatie, een warmtewisselaar, apparatuur om het proces te besturen, te beveiligen en te analyseren.

Op dit moment houden vooral gespecialiseerde installatiebedrijven zich met biogasinstallaties bezig. Maar mocht het gebruik van biogas een vlucht nemen, dan zal het nodig zijn dat een grotere groep installateurs kennis en ervaring gaat opdoen.

Proefprojecten met biogas in Nederland

Het besef dat biomassa heel goed gebruikt kan worden om warmte en elektriciteit op te wekken, leeft al een aantal jaren. In het verleden zijn er verschillende pilots gestart, die vaak wegens succes zijn voortgezet. Het gaat om kleine, particuliere installaties, maar er zijn ook biogasinstallaties die bedrijven en soms ook meerdere woonhuizen van warmte voorzien.

Een mooi voorbeeld van een energiekringloop waarin biomassa de hoofdrol speelt, is een gemengd boerenbedrijf met pluimvee en akkerbouw in de kop van Overijssel waar vier biovergisters op het erf staan. Daar gaan kippenmest en aardappelschillen in, en de opbrengst is elektriciteit en warmte. Voorheen kostte het de boer geld om het organisch afval af te laten voeren, en maakte hij kosten voor de inkoop van gas en elektriciteit. Nu is hij van zijn afvalstoffen af (gunstig i.v.m. mogelijk mestoverschot) én wekt hij zijn eigen energie op.

Biogas in het Klimaatakkoord

In het recent verschenen Klimaatakkoord is ook aandacht voor biogas. Op pagina 188 begint het hoofdstuk over biomassa, en dat opent met de zin: “Het kabinet is ervan overtuigd dat de inzet van biomassa nu en richting 2030 en 2050 noodzakelijk is voor de verduurzaming van onze economie en het realiseren van de klimaatopgave.”

In de aanloop naar het akkoord is vooral gesproken over biogas als vervanging van fossiele brandstoffen met als doel CO₂-emissies terug te dringen. Voor mogelijke concrete toepassingen voor biomassa worden vier gebieden genoemd: industrie, mobiliteit, gebouwde omgeving en energieopwekking.

Biogas als brandstof wordt daarbij gezien als een tussenoplossing voor zwaar wegtransport in de omschakeling naar elektrisch rijden of aandrijving met groene waterstof. Biogas komt volgens het kabinet ook in aanmerking als vervanger van aardgas bij het verwarmen van gebouwen. Ten slotte staat er in het Klimaatakkoord dat biogas aardgas kan vervangen als brandstof voor productieprocessen die veel energie vragen, zoals de productie van glas en staal.

De bekendmaking van de kabinetsplannen in het Klimaatakkoord gaan het gebruik van biogas ongetwijfeld een impuls geven.