Pyrolyseproces geeft restbiomassa waarde

Houtskool was in Europa tot in de jaren dertig van de vorige eeuw in zwang als brandstof. Voor de productie verhitten kolenbranders hout in zogenaamde houtskoolmeilers. Door pyrolyse, een chemische reactie, ontstond daardoor in ongeveer een maand houtskool.

In sommige Afrikaanse en Aziatische landen vindt de productie van houtskool nog steeds op soortgelijke wijze plaats in afgedekte kuilen. 'We zagen in dergelijke landen dat bij het verhitten van het hout stinkende, zwarte rook ontstaat', legt chemicus Joep van Doorn uit. 'Dat is slecht voor de gezondheid en het milieu. Bovendien leidt het gebruik van hout als brandstof in de ontwikkelingslanden tot ontbossing en woestijnvorming.'

Samen met expert op het gebied van alternatieve energie Jacques Poldervaart was Van Doorn eerder in de Filipijnen terechtgekomen via het Programma Uitzending Managers. Daarbij werken deskundigen uit Nederland als vrijwilliger samen met het mkb in opkomende markten met als doel de lokale economie, het milieu en de samenleving vooruit te helpen.

Het tweetal heeft een alternatief proces ontwikkeld voor de productie van kool uit lokaal beschikbare restbiomassa. De pyrolyseoven van hun bedrijf CharcoTec is betaalbaar, heeft een hoge opbrengst en is grotendeels lokaal te produceren. Maar het voornaamste is dat de oven geen schadelijke uitstoot heeft en dat de vrijkomende gassen als energiebron voor het pyrolyseproces kunnen dienen, wat ontbossing tegengaat.

'We hebben geprobeerd onze technologie in ontwikkelingslanden te verkopen, maar helaas kregen potentiële klanten het niet voor elkaar dat te financieren', zegt Poldervaart. Daarom hebben hij en Van Doorn ervoor gekozen in Europa te beginnen. Doelstelling daarbij is om agrarische reststromen, die nu vaak dienen als compost, te verwaarden tot kool, onder meer in de vorm van briketten ter vervanging van de klassieke houtskoolbriketten.

Pilotplant

De twee zijn in 2014 in Bosnië begonnen met een pilotplant. Toen het proces goed bleek te werken, hebben ze in 2015 een demoplant in Groningen gebouwd. Deze staat inmiddels in Purmer. Poldervaart en Van Doorn gebruiken de demoplant om te onderzoeken hoe kool van een hoge kwaliteit uit verschillende soorten biomassa is te maken.

De pyrolyseinstallatie in Purmer bestaat uit een brander en twee geïsoleerde zeecontainers. In een daarvan vindt het drogen van biomassa plaats bij een relatief lage temperatuur – minder dan 80 graden Celsius – die wordt bereikt met restwarmte uit de tweede container.

In de tweede container staat een oven met reactor in de vorm van een vat om de gedroogde biomassa, in het geval van gras in de vorm van briketten, te verkolen. Dat begint bij temperaturen vanaf 200 tot 250 graden. Daarbij komen deels kankerverwekkende koolwaterstofmoleculen en teer vrij, die bij het klassieke proces de zwarte, stinkende rook veroorzaken.

Het CharcoTec-proces leidt deze rook terug naar de oven, die de schadelijke stoffen verbrandt tot onschadelijke gassen. Zo ontstaat er geen verontreinigende uitstoot en kan de energie die vrijkomt bij de verbranding het verkolingsproces op de gewenste temperatuur houden. Dat betekent dat alleen voor het drogen en het begin van de pyrolyse warmte vanuit een externe bron nodig is.

Als het verkolen eenmaal is begonnen, is deze externe bron niet meer nodig. Door het drogen en verkolen beurtelings in de twee reactoren te laten plaatsvinden, kan het proces door blijven gaan en is bijna geen externe warmte meer nodig.

Maaisel als biomassa

Als biomassa gebruikt CharcoTec in Purmer restbiomassa uit verschillende bronnen en met verschillende afmetingen en reststromen uit de landbouw zoals stro, riet, hooi en maaisel. 'In Nederland hebben we weinig hout', stelt Poldervaart. 'Maar jaarlijks komt wel zo'n 1 miljoen ton maaisel van spoorwegkanten, rivier- en kanaaloevers en sportvelden.'

Van Doorn vult aan: 'Dat wordt nu bijna allemaal gecomposteerd, terwijl we er met ons proces een waardevolle grondstof van kunnen maken en de stikstofuitstoot tot wel acht keer lager is. Jammer genoeg is dat nog niet in marktwaarde uit te drukken. Bovendien is de afvoer van maaisel duur, 20 tot 30 euro per ton en bestaat die ook nog eens voor 60 procent uit water.' Met de opkomende markt voor CO2-rechten verwacht het duo de tijd wel mee te hebben.

De onderzoekers blijven doorgaan met het bekijken van nieuwe toepassingen voor houtskool uit restbiomassa. Daarbij denken ze onder andere aan de inzet als bodemverbeteraar, grondstof voor asfalt of isolatiemateriaal en ingrediënt voor veevoer.

Ook de oorsprong van hun ontwerp zijn ze niet vergeten: in de Filipijnen zien Van Doorn en Poldervaart mogelijkheden voor het pyrolyseren van rijstkaf, dat nu meestal wordt verbrand na de rijstoogst. Dat geldt ook voor de doppen van cashewnoten die een Nederlands bedrijf in Gambia en Senegal produceert. Dat zien ze als kansrijke mogelijkheid, omdat uit die notendoppen ook nog eens olie valt te winnen.

'Hoe dan ook willen we de ontbossing en schade voor het milieu terugbrengen', zegt Van Doorn. 'Wanneer je weet dat 85 procent van de wereldbevolking op hout of houtskool kookt, valt er nog heel wat te winnen', vult Poldervaart aan.