In een aantal Europese landen, vooral Nederland, België, en enkele regio`s in Frankrijk, Duitsland en Italië is de veehouderij dermate ontwikkeld dat er sprake is van mestoverschotten. Als gevolg daarvan zijn in sommige regio’s mestverwerkingstechnieken nodig, waardoor het exporteren van het mestoverschot mogelijk wordt. Van anaerobe vergisting is bekend dat het kleverige organische delen verwijderd uit mest, wat bijvoorbeeld het scheiden van mest vaak makkelijker maakt. Om deze reden is er een bijzondere interesse in de combinatie voor boerderijschaal biogasinstallaties en digestaat verwerking.
Omdat mest vooral bestaat uit water is het transport van mest naar plaatsen met een tekort aan mest duur. Om het overtollige mest kwijt te kunnen, kunnen verschillende bewerkingstechnieken gebruikt worden om de mineralen in de mest te concentreren. Zeker voor grondgebonden bedrijven is een scheiding van de mest en concentratie van fosfaten erg belangrijk, om heel gericht het mestoverschot te kunnen exporteren.
De hoofdkarakteristieken van digestaat behandeltechnieken worden hier besproken. Klik op de verschillende behandelingstechnieken voor meer informatie.
Scheiding – Mest wordt gescheiden in dikke en dunne fractie
Algemeen bekend is de techniek om de mest/digestaat te bewerken met een mechanische scheider, wat resulteert in een dikke (30% droge stof) en vloeibare fractie. Als het nodig is kan de dikke fractie verder verwerkt worden tot compost of worden gedroogd. De vloeibare fractie kan verder worden gezuiverd door de laatste stukjes droge stof te verwijderen (met bijv. ultrafiltratie of een ‘dissolved air flotation unit’) waarna een groot gedeelte van de mineralen kunnen worden verwijderd (met bijv. stikstof strippen, struviet productie of omgekeerd osmose). Met het geproduceerde eindproduct kunnen verschillende combinaties van kunstmestvervangers gecreëerd worden.
1.1. Vijzelpersscheiders
Een vijzelpersscheider wordt vaak gebruikt in de intensieve veehouderij met grote hoeveelheden mest. Ook bij grotere biogasinstallaties worden vijzelpersscheiders gebruikt om de dikke fractie nog een keer te vergisten, om het digestaat volume te verkleinen of als eerste stap in het verder verwerken van het digestaat.
Het ontwateringsproces vindt plaats door het mechanisch persen van het digestaat tegen een aanslagoppervlak. De vrijgekomen vloeistof gaat door een zeef met gaatjes van 0,1 – 1 mm en wordt naar buiten afgevoerd. De scheider verwerkt substraten met een droge stof gehalte van 4 – 5% en bereikt gemiddeld een droge stof gehalte van 18-35%. Door de simpele methode is de droge stof gehalte in de vloeistof met 3-4% relatief hoog.
De hoofdcomponenten, zoals de vijzel en het aanloopvlak, zijn vaak gemaakt van roestvrij staal. De behuizing is gemaakt van gietijzer, roestvrijstaal of gietijzer.
Het geïnstalleerd elektrisch vermogen varieert van 3 tot 11 kW. De hoofcomponenten zijn de scheiderunit, de constructie en het procesbeheer.
Als de scheider niet de gehele tijd gebruikt wordt zou een mobiele scheider (gehuurd) mogelijk economisch efficiënter zijn.
1.2. Decanter
Decanters kunnen een hogere scheidingsefficiëntie behalen dan een vijzelpers. De scheidingsmechanisme zijn anders, decanters zijn gebaseerd op het centrifugeren van het digestaat, terwijl bij de vijzelpers het digestaat wordt gecomprimeerd en gebruik maakt van een filter met een bepaalde maaswijdte en een vijzel. Decanters worden niet vaak gebruikt bij boerderijschaal installaties, omdat de bedrijfskosten hoog zijn.
Een voordeel van decanters boven persvijzelscheiders is het hoge scheidingsrendement of fosfaat. Als een relatief kleine hoeveelheid fosfaat moet worden afgezet kan dat met gedecanteerde mest met een veel kleiner volume vergeleken met een persvijzel. Sinds enkele jaren zijn er steeds meer loonwerkers met een grote decanter opgebouwd op een vrachtauto waarmee periodiek de mest gescheiden kan worden.
Composteren – Een batch met dikke fractie wordt gecomposteerd
Composteren is een biologisch proces waarin organische deeltje aeroob (in het bijzijn van zuurstof), door micro-organismen worden omgezet in humus achtige verbindingen. Tijdens dit proces komen warmte, water, CO2 en geurdeeltjes vrij. Door het verdampen van water en het composteren van organische deeltjes stijgt het droge stofgehalte waardoor het volume daalt (Melse, et al. 2004). Composteerinstallaties voor het composteren van mest worden aangeboden door verschillende partijen. Mest wordt eerst gescheiden in dikke en dunne fractie. De dikke fractie wordt gecomposteerd in een composteertrommel. De dunne fractie wordt opgeslagen. Composteren is een aeroob proces, daarom wordt het materiaal belucht, actief of door het mechanisch omzetten van het materiaal. Als er niet voldoende structuur of koolstof in het materiaal zit kan extra materiaal, zoal stro, worden toegevoegd om het proces op te starten. Tijdens het composteerproces komt warmte vrij. Als het proces goed gecontroleerd wordt, kan de temperatuur oplopen tot boven de 70° C. In dat geval kan het proces gevalideerd worden en mag de gecomposteerde fractie worden geëxporteerd.
Drogen – Digestaat wordt gedroogd en gevalideerd zodat het kan worden geëxporteerd
Stikstof strippen – Ammoniumsulfaat productie (is erkend als kunstmest)
Stikstof strippen is een bekende techniek uit de industrie en landbouw. De meeste luchtwassers strippen stikstof uit de lucht.
Verschillende technieken zijn mogelijk, maar het principe is overal gelijk: In de stripper wordt ammoniak uit de mest gedampt door het optimaliseren van de pH en/of de temperatuur. Met bijv. zwavelzuur wordt de ammoniak vervolgens uit de lucht gewassen. Wat overblijft is spuiwater of ammoniumsulfaat.
In combinatie met boerderijschaalvergisters is stikstofstrippen vooral goed te combineren met een WKK installatie. De uitlaatwarmte kan dan gebruikt worden voor het uitdampen van de ammoniak uit het digestaat. De stikstofrijke fractie kan vervolgens worden afgezet of gericht worden ingezet met bijv. rijenbemesting.
Struviet productie – Productie van een stikstof en fosfaatrijke meststof
Struviet productie is gebaseerd op fosfaat precipitatie, een veel gebruike techniek bij riool- en afvalwaterzuiveringen om stikstof en fosfaten uit het rioolwater te onttrekken. Na toevoeging van magnesium wordt een kristal gevormd met magnesium, fosfaat en stikstof (Mg (NH 4) PO 4 • 6 (H2O).
Omdat het kristal in het digestaat gevormd wordt, kan het nog steeds organische deeltjes bevatten, waardoor het niet geëxporteerd kan worden, tenzij het struviet eerst nog wordt gepasteuriseerd.
Het proces van struviet productie gaat als volgt:
De mest wordt in een vat gepompt samen met natriumhydroxide en magnesiumchloride. In dit vat reageert de orthofosfaat (de ongebonden fosfaat in de vergister) en de stikstof, met de magnesium, en vormt een kristal. Het kristal groeit wanneer het in contact komt met meer fosfaat, stikstof en magnesium. Als het groot genoeg is, zal het kristal zich uit het mest scheiden. De kristallen worden schoongewassen zodat een “schoon” struviet overblijf na de scheiding. Als het struviet een warmtebehandeling (pasteurisatie) krijgt, kan het geëxporteerd worden.
Bij struviet productie zijn de mineralen sterk geconcentreerd waardoor het aantal transportbewegingen om van het mest overschot af te komen sterk afneemt.
EU wetgeving (EG 1069/2009 voor dierlijke bijproducten) verbiedt het exporteren van niet gepasteuriseerde mest. Een pasteurisatie stap moet worden toegevoegd of de techniek moet worden gevalideerd (het eindproduct wordt gezien als gepasteuriseerde mest). De volgende behandeltechnieken voldoen aan de EG-eisen:
- Composteren – Een batch met dikke fractie wordt gecomposteerd (verschillende leveranciers hebben NVWA goedkeuring)
- Drogen – Digestaat wordt gedroogd en verhit (NVWA kan dit proces valideren voor export)
- Stikstof strippen – Het eindproduct, ammoniumsulfaat, is erkend als kunstmest