Mest ontleden met elektrodialyse

Achtergrond Mechanisatie Frits Huiden 31 dec 2020 om 06:30uur

Via elektrodialyse is op een veebedrijf 50 tot 89 procent van de stikstof uit mest te halen. Het kan daarmee een belangrijke oplossing worden in de huidige stikstofcrisis en de uitstoot in de melkveehouderij flink beperken. ‘Misschien wel halveren’, denkt start-up Mezt.

Adriaan Lieftinck en Edward Sibeijn, de oprichters van Mezt, hebben als werktuigbouwkundigen en consultant een carrière achter de rug bij grote internationale bedrijven als Shell, Deloitte en Maersk. Ook waren zij klasgenoten op de TU Delft.

Op diezelfde universiteit deed promovendus Niels van Linden de uitvinding om mineralen als ammonium uit een vloeistof te halen. Eerst in een project met stedelijk en industrieel restwater, zoals menselijke urine. Daarbij ging het om energieterugwinning onder de noemer 'gele stroom'.

Van Linden werkt inmiddels bij het bedrijf Lenntech Waterbehandeling in Delfgauw dat actief is in de waterzuivering. Het bedrijf heeft zijn oorsprong in de waterbehandeling in groentekassen. 'Wat met water kan, moet ook met complexere vloeistoffen als de dunne fractie van mest kunnen, stelt Van Linden.'

De investering is gelijkwaardig aan een nieuwe trekker

Edward Sibeijn, medeoprichter Mezt

Grootschalige toepassing

TU Delft heeft het patent op de vinding en Mezt is de licentiehouder. Samen met Wageningen University & Research wil Mezt het systeem verder ontwikkelen, zodat het ook grootschaliger op boerenbedrijven bruikbaar is. Lenntech neemt de productie van het systeem voor zijn rekening en ook FrieslandCampina ondersteunt het project.

Momenteel worden in een laboratoriumopstelling bij Lenntech potjes dunne fractie van mest via kleine blauwe slangetjes langs membranen gepompt. Daarbij vindt elektrodialyse plaats waarbij ammoniak uit de mest wordt geëxtraheerd. Op een melkveebedrijf met honderd koeien zal zo'n installatie de omvang hebben van een zeecontainer, verwacht Mezt.

• Lees ook: Stikstof beter benutten met elektrodialyse

Uit de mest wordt behalve stikstof ook fosfaat en kalium gehaald. Het proces gaat als volgt: de mest of het digestaat wordt gescheiden via een dik/dunscheider. Scheiden van de dikke en dunne fractie aan de bron in de stal op bijvoorbeeld een dichte vloer is ook mogelijk. De fosfaatrijke dikke fractie wordt net als bij andere systemen apart opgeslagen.

Voor de techniek in de stal, zoals mestschuiven en opslagruimtes, werkt Mezt samen met het Friese bedrijf Fabiton in Leeuwarden. De dunne fractie wordt via elektrodialyse gescheiden in een mineraalarme fractie, kaliumconcentraat en ammoniak. De ammoniak kan op zijn beurt worden omgezet naar ammoniumsulfaat ofwel een kunstmestvervanger en via ammoniakgas en een brandstofcel worden omgezet naar stroom, water en stikstofgas.

Nu nog een kleine laboratoriumopstelling, maar in de praktijk voor honderd koeien het formaat zeecontainer. © Dirk Hol

De brandstofcel is er vooral om de ammoniak om te zetten naar schadeloos stikstofgas en water. Dit is een optie, want de stroom is bijvangst, geen hoofdzaak. Een veehouder kan er dus ook voor kiezen om de relatief dure brandstofcel achterwege te laten en de stroom voor het systeem te betrekken van het standaard aanwezige stroomnet of bijvoorbeeld zonnepanelen.

Voordeel van dit Mezt-systeem is het lage energieverbruik. De mest hoeft niet te worden verwarmd en er is ook geen hoge pompdruk nodig voor filtratie. Er is volgens Mezt een minimale kans dat de membranen vervuild en verstopt raken. De filtratietechniek en benodigde materialen zijn in het geval van onderhoud niet zeer specifiek en dus overal verkrijgbaar. Daarbij hoeven er geen zuren of andere chemicaliën te worden toegevoegd die mogelijk het milieu kunnen schaden.

Besparen op afvoerkosten mest

De reststromen kunnen worden aangewend voor bemesting van de gewassen op maat en plaatsspecifiek via precisielandbouwtechnieken. En met het systeem is te besparen op de afvoerkosten van mest voor de mineralenboekhouding, net als op de aankoopkosten van kunstmest.

'Nog een belangrijk voordeel is dat, mocht de overheid gaan werken met een Afrekenbare Stoffenbalans, zoals voorgesteld door de commissie-Remkes, de mineralenstroom met een dergelijk systeem ook is vast te leggen via sensoren en software', stelt Sibeijn. 'Die data zijn van de veehouder en door hem weer te gebruiken als bewijsvoering naar overheden en andere partijen toe.'

'Niet groen doen als je rood staat'

Een eerste prototype van het Mezt-systeem dat in de praktijk meedraait, moet in april 2021 klaar zijn. Volgende stap is een serieproductie opstarten in het Zuid-Hollandse Delfgauw. Mezt is met tien tot vijftien boeren in gesprek om een systeem op hun bedrijven te installeren. 'Zij zijn enthousiast', weet Lieftinck. 'Maar je kunt niet groen doen als je rood staat. Het hangt dus wel samen met de beschikbaarheid van subsidies. De veehouders mogen zich vanaf het eerste kwartaal van 2021 bij de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland inschrijven voor een subsidieregeling Brongerichte verduurzaming van stallen en stalsystemen (SBV). Een veehouder zou daarmee 50 tot 70 procent van de investering vergoed kunnen krijgen. Over een richtprijs van het systeem kunnen de Mezt-oprichters nog weinig zeggen. Sibeijn: 'Je moet denken aan een investering gelijkwaardig aan de aankoop van een nieuwe trekker.'