WUR: drietrapsraket lost stikstof- en klimaatprobleem veehouderij op

Tegelijkertijd produceert de veehouderij groen gas en een kunstmestvervanger voor een circulaire landbouw. En het is te borgen.

Al jarenlang is de sector bezig met onderzoek naar het verminderen van de uitstoot van zowel ammoniak als methaan en andere broeikasgassen. Met techniek kan veel worden bereikt, zowel op rundvee- als varkens- en kalverbedrijven, blijkt uit het project Next Level Mestverwaarden. Dit laat projectleider Nico Verdoes van Wageningen University & Research (WUR) weten.

In het project is uitgezocht wat de mogelijkheden zijn van diverse innovatieve technieken op veehouderijen. Daarbij is niet alleen gekeken naar de emissies in de stal, maar ook op het land. Want als je alleen de emissies in de stal beperkt, maar ammoniak en methaan komen in de opslag of bij het uitrijden op het land alsnog vrij, heeft de techniek volgens Verdoes onvoldoende effect op de totale emissie vanuit de veehouderij.

Eerste stap

De eerste stap is het beperken van de emissies in de stal, het direct scheiden van vaste mest en urine in de stal of dag- of liever nog uurontmesting, aldus DLV-projectaccountmanager Harm Wientjes.

Ammoniak ontstaat pas als het enzym urease uit de vaste mest in contact komt met urine. Door direct te scheiden krijgt het enzym minder kans. Zonder scheiding moet de mest snel naar een vergister worden gebracht. Dan stopt de werking van urease. 'Ook gescheiden mest kan het beste direct naar de vergister', vindt directeur Jan Roefs van het Nederlands Centrum Mestverwaarding.

'Goed scheiden is heel lastig. In de urine zit meestal toch nog mest en dan heb je toch emissie', zegt René Cornelissen, directeur van CCS Energie-advies. En mest en urine samen vergisten geeft de hoogste opbrengst van groen gas, meer dan van alleen dikke fractie. In ieder geval zou je de dunne fractie gasdicht moeten opslaan en het liefst met een stikstofstripper de ammoniak eruit halen.'

Zo snel mogelijk naar vergister

Mest moet volgens Cornelissen dus snel naar de vergister om ammoniakvervluchtiging te voorkomen en zoveel mogelijk methaan op te vangen. Met varkenshouder Willy Tijs is hij eigenaar van de monovergister van varkensmest in het Overijsselse Hoge Hexel.

In de mestvergister halen bacteriën onder optimale omstandigheden methaan uit de mest. Dat proces gebeurt anders ook in een mestkelder of mestopslag, alleen gaat het langzaam en verdwijnt het methaan in de lucht waar het een sterk broeikasgas is. Methaan is 27 keer sterker dan CO2.

In de gasdichte mestvergister wordt het methaan wel opgevangen. Er ontstaat een mengsel van 60 tot 65 procent methaan en CO2. 'In Hoge Hexel haalt een Bio-Up-installatie het grootste deel van de kooldioxide uit het biogas waardoor groen gas ontstaat met aardgaskwaliteit', aldus Cornelissen. 'Het meest efficiënt is biogas direct gebruiken als vervanging van aardgas. Het project van vijf melkveehouders in Oxe levert daarom het biogas direct aan Royal GD en ForFarmers.'

Stikstofstrippen nodig

Na de vergistingsstap blijft vergiste mest ofwel digestaat over. Hierin zit dan nog steeds veel stikstof als ammoniak. 'Dat moet er dus uit om te voorkomen dat het tijdens de opslag en het uitrijden vrijkomt', stelt WUR-onderzoeker Nico Verdoes.

Een veelgebruikte methode om ammoniak uit de mest halen is een stikstofstripper. Met behulp van warmte en een zuur bindt de stikstofstripper de ammoniak tot ammoniumsulfaat. Tot nu toe gebeurt dit met een dunne fractie. Het digestaat moet daarom eerst worden gescheiden in een dunne en dikke fractie. Cornelissen verwacht wel dat het op termijn ook kan zonder voorafgaande scheiding. 'Daarmee haal je nog meer ammoniak uit de mest. Een stikstofstripper vergt wel een flinke investering. Die kan niet iedere veehouder aanschaffen. We werken daarom aan een mobiele stikstofstripper.'

Product erkennen

Met de stikstofstripper maakt de veehouder dus een kunstmestvervanger vanuit de mest. 'Het wordt hoog tijd dat dit product erkend wordt', zegt directeur Jan Roefs van het Nederlands Centrum voor Mestverwaarding. 'Dat is nodig als je naar een circulaire landbouw wil. In plaats van dat je de ammoniak kwijtraakt uit de mest, vang je die op en kun je deze efficiënt inzetten. Zeker met het oog op het verdwijnen van de derogatie is dat noodzakelijk. De veehouder hoeft dan veel minder kunstmest aan te kopen. Dat is ook weer gunstig voor het milieu, want voor kunstmestproductie is veel aardgas nodig.'

Door de inzet van de ammoniakstripper ontstaat een dunne fractie met daarin nog nauwelijks ammoniak en ook het methaan is eruit. Die kan dan gewoon terug in de kelder onder de stal zonder dat er risico is op ontploffingen. In de dunne fractie zitten nog wel kalium, spoorelementen en organische stikstof. En samen met de kunstmestvervanger is dit volgens Wientjes goed inzetbaar voor een gerichte bemesting.

Beste resultaat hele keten

Van alle onderzochte technieken komt zowel bij melkvee, kalveren als varkens steeds de drietrapsraket van dagontmesting, vergisting en ammoniakstrippen als beste uit de bus voor de verlaging van zowel ammoniak als methaanuitstoot in de gehele keten. En omdat ammoniak en methaan beschikbaar komen als kunstmestvervanger en groen gas is de reductie ook hard te maken. De berekeningen door Next Level Mestverwaarding tonen aan dat op melkveebedrijven een reductie haalbaar is van 55 procent en 82 procent minder methaan uit mest.

Op een varkensbedrijf is een totale ammoniakreductie haalbaar van 91 procent en 90 procent methaan en in de kalverhouderij 60 procent ammoniak en 65 procent minder CO2. Momenteel loopt er een project met uurontmesting, waarvan de verwachting is dat de hiervoor genoemde reducties nog verder omhoog kunnen.

Behoorlijke investering

Die totale aanpak vergt een flinke investering. Volgens Next Level Mestverwaarden kost de voor het milieu meest ideale oplossing 22 euro per koe per jaar op een intensief melkveebedrijf met 250 koeien en 100 hectare. Wientjes heeft al meerdere praktijksituaties doorgerekend die positief uitkomen met de kunstmestvervanger uit de stikstofstripper.

Bij varkens en kalveren heeft Next Level mestverwaarden gerekend met centrale verwerking. Voor de ideale oplossing die biogas als brandstof voor vrachtvervoer maakt, dalen de afzetkosten voor een varkenshouder van 22 naar 6 euro per kuub. Voor kalverenmest dalen ze van 19 naar 2 euro per kuub.

Dagontmesting varkens levert 40 kuub gas

Innoveren is de drijfveer van Verhoeven op zijn varkensbedrijf en met De Hoeve innovaties. 'Doel is om op diervriendelijke en milieuvriendelijke wijze varkens te produceren.'

Voor het varken levert het snel verwijderen van de mest uit de stal een beter klimaat op, met als gevolg een betere gezondheid en veel betere prestaties, aldus Verhoeven. De ammoniakreductie in de stal is bij kraamzeugen en biggen 85 procent, bij vleesvarkens is dat 65 procent. De dagverse mest gaat direct naar de vergister. Die vergister haalt vervolgens 95 procent van alle methaan uit de mest. Dat resulteert in 40 kuub biogas per ton mest. De warmte uit de gasmotor gebruikt Verhoeven zelf, net als driekwart van de stroom. 'Met dagverse mest en de SDE-subsidie is een monovergister voor de meeste varkenshouders een prima optie.'

Na het vergisten scheidt Verhoeven de mest. De dikke fractie gaat de export in. Voor de dunne fractie is in de omgeving voldoende afzet te vinden. Een stikstofstripper gebruikt de varkenshouder daarom nog niet.

Reductie stikstof en methaan aantoonbaar

Van Genugten is in januari 2021 gestart met zijn project waarbij hij de mest van vijftien melkveehouders vergist en verwerkt. De mest wordt iedere dag of om de twee dagen opgehaald. 'De veehouders zorgen dat er geen spoelwater bijkomt. Hierdoor lukt het om 95 procent van de aanwezige methaan uit de mest te halen en 60 procent van de ammoniak. Het biogas van de vergister wordt opgewerkt tot groen gas. Voor de CO2 die uit het biogas wordt gehaald, komt een installatie om dit vloeibaar en verhandelbaar te maken.'

Na het vergisten wordt de mest gescheiden. Een stikstofstripper haalt de ammoniak eruit en zet deze om in ammoniumsulfaat. Dat is in te zetten als kunstmestvervanger. Een erkenningstraject loopt nog. De dunne fractie zonder ammoniak gaat terug naar de melkveehouder.

'Daar is dan geen ammoniakemissie meer', zegt Van Genugten. 'De organische stikstof die er nog in zit, werkt snel. De dikke fractie is bijvoorbeeld bruikbaar als boxstrooisel, bodemverbeteraar of na verdere verwerking in isolatiemateriaal.'

Hoe verser, hoe minder emissie

Het melkveebedrijf met 220 koeien dat Wientjes met broer Teun runt, heeft een emissiearme stalvloer, mestvergister en stikstofstripper. Een investering van 650.000 euro. Toch moeten volgens Wientjes vrijwel alle melkveehouders ertoe over. 'Dat kost de overheid veel minder geld dan bedrijven opkopen en het levert meer stikstofreductie op. De doelstelling van 2 miljard kuub groen gas wordt ook haalbaar en het levert een hogere bijdrage aan de economie.'

Door de roosters dicht te leggen en de mest direct naar de vergister te brengen, kan het ook in bestaande stallen. De stikstofstripper verlaagt ammoniakuitstoot tijdens het mestuitrijden. De combinatie van de snelle ontmesting, vergisting en stikstofstrippen levert minstens 50 procent minder ammoniakemissie en 60 procent minder methaan op.

Wientjes: 'Met realtimesensoren meten we nu het effect van vaker ontmesten en het sproeien van roosters. Met die sensoren kunnen we uit de impasse van erkenning komen. Geef ons de kans, dan lossen we het stikstof- en klimaatprobleem op.'