Het sluiten van de koolstofkringloop

Van vrijwel alle brandstoffen op Aarde is de inhoud aan energie afkomstig van de zon. Fossiele brandstoffen zijn in een ver verleden ontstaan uit organische materialen, waardoor bij verbranding in de tegenwoordige tijd veel koolstof in omloop wordt gebracht die sinds miljarden jaren in de vorm van kolen, aardgas of aardolie diep in het aardoppervlak lag opgeslagen. Daarentegen haalt bio-energie de energie uit – recent gevormde – biomassa, een organisch materiaal. Uit dergelijke hernieuwbare bronnen wordt de energie rechtstreeks danwel via een (bio)chemische omweg gewonnen. HoSt uit Enschede is specialist in bio-energiesystemen die wereldwijd de koolstofkringloop helpen dichten, zodat een meer sluitende balans ontstaat tussen de uitstoot van CO2 bij het verteren of verbranden van organisch materiaal en de opname van CO2 bij de vorming ervan. 

Als één van de belangrijke leveranciers van installaties voor bio-energie, richt het HoSt zich op de technologische ontwikkeling van de verwerking van biomassa- en afvalstromen voor duurzame energieopwekking. Deze innovatieve, Twentse onderneming biedt hypermoderne installaties voor anaerobe vergisting, voor het opwerken van biogas en voor de vergisting van slib. Het biogas dat ontstaat in de vergisters kan worden gebruikt om biobased elektriciteit te produceren. Daarnaast kan het biogas worden opgewaardeerd naar aardgaskwaliteit, zogeheten ‘groen gas’. Dit groene gas kan vervolgens worden geïnjecteerd in het aardgasnet of worden gebruikt als brandstof voor (transport)voertuigen. 

Biogasinstallaties voor industriële en agrarische toepassingen zijn vormen van anaerobe vergisting van het industriële of agrarische afval respectievelijk van dierlijke mest. HoSt biedt drie typen biogasinstallaties: microferm mestvergisters, biogasinstallaties op boerderijschaal en industriële biogasinstallaties. Het biogas kan worden verstookt in een warmtekrachtinstallatie voor het omzetten van biogas in elektriciteit danwel warmte. Ook kan het biogas worden opgewerkt naar groen gas. In de afgelopen decennia zijn door HoSt tientallen biogasinstallaties ontworpen en gebouwd binnen en buiten Europa. Door de toepassing van de nieuwste technologieën bieden de kwalitatieve installaties een hoog rendement. Op biomassa gestookte installaties leveren van 2 tot 50 megawatt ketelcapaciteit en tot 12 megawatt elektrische energie. Biomassastromen als hout, stro, kaf of ander organisch afval zijn wereldwijd in grote hoeveelheden verkrijgbaar en zijn milieuvriendelijker en goedkoper dan aardgas en aardolie. 

In de loop van jaren heeft HoSt een grote expertise opgebouwd in het verwerken en verwaarden van biomassa- en afvalstromen. In de voedselverwerkende industrie betreft dat onder meer vervuild organisch afval, gft-afval, supermarktafval, slachtafval en suikerbietenpulp. In de landbouw gaat het om bijproducten als mest, mais, stro, (berm)gras en slib. Bio-energie kan ook worden opgewekt uit ander organische biomassa, waaronder hout (met blad), stro en kaf. Het levert duurzame warmte en groene elektriciteit op. Bijkomende voordelen van de warmtekrachtinstallaties zijn de hoge elektrische efficiëntie doordat de waterpijpstoomketel onder hoge druk staat in combinatie met een efficiënte, meertraps stoomturbine. De netto elektriciteitsopbrengst blijkt 20 tot 30 procent hoger dan bij vergelijkbare installaties. Dit duurzame voordeel wordt behaald door een laag eigen energieverbruik en een hoge ketelefficiëntie. 

Ook de procesmatige beschikbaarheid van de installaties van HoSt blijkt hoog, want met meer dan 8.200 draaiuren per jaar loopt de effectiviteit op tot 94 procent. Bijkomend voordeel is dat in de zomermaanden de lagere temperatuur van het verwarmingswater ervoor zorgt dat de stoom in de turbines verder kan expanderen en zo extra elektriciteit kan leveren. De input van hout als biomassa is flexibel: van zaagsel vlokken tot houtdelen van maximaal 15 centimeter, elk variërend van 10 tot 55 procent vochtigheid. Biomassa met een laag as-smeltpunt, zoals stro, kaf, mest, olijfpulp en kippenmest kan moeiteloos worden verwerkt. Door het toevoegen van rookgasreiniging kan de uitstoot van NOx, zwavel, chloor, stof of andere vervuilende componenten tot een minimum worden teruggebracht om te voldoen aan geldende of gewenste emissienormen.

Door vooruitstrevende technologietoepassingen biedt de uitgekiende opbouw van de vuurhaard volledige temperatuurbeheersing in de verschillende verbrandingszones op basis van primaire, secundaire en tertiaire injectie van lucht respectievelijk rookgassen. Hierdoor kan de verbrandingstemperatuur boven in de vuurhaard oplopen tot 1.000 graden Celsius, met als resultaat een volledige verbranding en minieme emissies van CxHy, CO en NOx. Dit biedt bijkomende duurzaamheidsvoordelen. De as wordt volledig geautomatiseerd en nat afgevoerd, wat zorgt voor een stofarm ketelhuis met een positief effect op de levensduur van de besturing en elektrische aandrijvingen. Zowel in als buiten Twente heeft HoSt meerdere biomassa- en hout gestookte installaties voor bio-energie gerealiseerd, waaronder in het Twentse Goor bij biomassa recyclingbedrijf Bruins & Kwast. Deze installatie betrof de integratie van een nieuwe stoomturbine in een hout gestookte warmtekrachtinstallatie. 

Naast bio-energie uit biomassa en afval levert HoSt ook vergistingsinstallaties voor bio-energie uit slib. Bij rioolwaterzuiveringsinstallaties van waterschappen bestaat grote energiebehoefte. Ook komen in sloten, beken, meertjes en rivieren grote hoeveelheden slib vrij. Dit restproduct moet vaak tegen hoge kosten worden verwijderd en afgezet. Door de slibvergistingstechnologie in te zetten heeft rioolwaterzuivering de potentie om energieneutraal te worden en zelfs bio-energie terug te leveren aan het regionale energienetwerk. Om de hoeveelheid slib te verminderen en de energieproductie te verhogen wordt gebruik gemaakt van een combinatie van thermofiele en mesofiele vergistingstechnieken. Daarnaast kan met thermische drukhydrolyse (TDH) een voorbehandelingsstap aan het proces worden toegevoegd. Slib dat is voorbehandeld verhoogt de biogasproductie met nog eens 15%, vermindert de hoeveelheid slib en verbetert de ontwaterbaarheid. Moeilijk afbreekbare structuren als lignine in planten en cellen in slib kunnen dan beter worden afgebroken. Het organische materiaal is beter bereikbaar voor de bacteriën en eenvoudiger en sneller om te zetten in energie. Tegelijkertijd leidt dit tot minder afzetkosten bij een waterzuiveringsinstallatie van waterschappen. Naast het produceren van bio-energie kunnen uit slib ook kostbare materialen worden teruggewonnen, zoals struviet, dat kan worden ingezet als duurzame meststof of duurzame bron van fosfaat.

Door het combineren van een thermofiele vergister op 55 graden Celcius met een mesofiele vergister op 40 graden Celcius, wordt de biogasproductie met 25 procent verhoogd. Thermofiele vergisting houdt in dat er op een hogere temperatuur wordt vergist in vergelijking met conventionele, mesofiele vergisters. Dan is wel meer warmte nodig om het slib op temperatuur te brengen, maar dit zorgt ook voor een hogere biogasproductie. Dankzij een gepatenteerd systeem voor het terugwinnen van warmte resulteert dit in een positieve energiebalans. HoSt ontwerpt de installaties, de bouw van de onderdelen gebeurt bij onderaannemers in heel Twente, waarna de installatie op locatie wordt opgebouwd. Het een ‘kop-staartbedrijf’ dat de installaties in Twente ontwerpt, wereldwijd verkoopt en daar installeert. Het bouwen van de onderdelen wordt veelal uitbesteed aan Twentse bedrijven als Stork, Powerspex, Moekotte en Jotem. Voor het opwerken van biogas naar groen gas wordt samengewerkt met Bright Biomethane uit Enschede, dat vanuit Twente systemen voor biogasopwerking op de markt brengt.