Waar blijft de organische stof na mestvergisting?

Vergisting is een mooie oplossing om broeikasgasemissies uit mest te voorkomen en groene energie te produceren. Organische stof in mest (of andere biomassa) wordt afgebroken en omgezet in methaan. Een veel gestelde vraag hierbij is wat de kwaliteit van digestaat - de mest na vergisting - is voor gewas en bodem. Immers: organische stof wordt aan de mest onttrokken. In Finland zochten ze het uit: conclusie is dat de bijdrage aan de koolstofopbouw in de bodem exact hetzelfde is als van niet vergiste mest.

Deze resultaten zijn een bevestiging van ander onderzoek waar in detail het gedrag van koolstof en stikstof uit verschillende soorten mest, digestaat en compost is gevolgd. Zie hiervoor o.a. het gerelateerde artikel.

Onderzoeksopzet
Het Finse onderzoeksinstituut Luke voerde een experiment uit met vaste rundveemest aangevuld met 16% stro. Omgerekend in koolstof werd respectievelijk 12,6 kg en 10,1 kg C uit mest en stro aangevoerd. Gedurende 139 dagen werd bij 37°C (mesofiel) vergist in een kleinschalige proefinstallatie. De productie van methaan en CO2 werd continu gemonitord en aan het einde werden monsters genomen van het digestaat en van niet vergiste mest.
De analyses van die monsters waren o.a. op de zogenaamde AWEN-fracties (A=zuur-, W=water-, E=ethanol-  en N=niet oplosbare koolstoffractie).
Via modelberekeningen werd ingeschat hoe stabiel de koolstof uit mest en digestaat is in de bodem – na vijf, twintig en honderd jaar – uitgaande van de omstandigheden in zuid-Finland waar het iets koeler is dan in Nederland.

Verdeling koolstof in mest en digestaat
De studie verschaft interessante inzichten. De koolstof- en massabalans bleken overigens niet volledig sluitend te zijn. Verklaringen hiervoor konden niet worden gegeven. Als dit komt door daadwerkelijke verliezen uit de proefinstallatie, dan komt dit niet overeen met de praktijk waar dit niet of amper (max. 0,5%) plaatsvindt.
Ongeveer dertig procent (dit is gecorrigeerd voor de genoemde verliezen) van de koolstof in de ingaande mest en stro werd omgezet in biogas en circa twee derde kwam in het digestaat. In totaal gewicht was de verdeling over biogas, digestaat, percolaat (dunne fractie) en ‘verliezen’ respectievelijk 3%, 46%, 31% en 20%.

Na analyse en massabalansen van het experiment bleek de massa- en koolstofbalans niet sluitend te zijn, dit is hier aangeduid als ‘losses’. Oorzaken kunnen zijn daadwerkelijke verliezen ergens uit de proefopstellingen, onnauwkeurigheden bij massabalansmetingen, analyses of anderszins.



Verdeling van de koolstoffracties van rundveemest (CM), tarwestro (WS), feedstock vergisting (mengsel van 84% mest en 16% stro) en het digestaat. Het aandeel niet oplosbare koolstof (=N) in digestaat is 50% hoger dan in de ingaande feedstock.


Aanvoer effectieve organische stof voor bodem gelijk
De modelberekeningen berekenden, op basis van onder andere de gemeten koolstofsamenstelling van het digestaat en de mest, de stabiliteit van de organische stof in de bodem.
Zonder vergisting wordt volgens de berekeningen 74% van de koolstof in de mest relatief snel afgebroken en blijft 26% in de bodem.


Na vergisting zijn de verhoudingen anders maar is de aanvoer van effectieve organische stof gelijk. Met de vergisting komt zoals gezegd 30% in het biogas en dus maar 70% in het digestaat. De koolstof in het digestaat is echter stabieler: deze wordt voor 62% relatief snel afgebroken en blijft voor 38% in de bodem. In totaal wordt daarmee ook 26% (70% x 38%) van de koolstof in de aangevoerde mest+stro langdurig in de bodem vastgelegd. Hoewel er via vergisting koolstof uit de mest wordt onttrokken, is de aanvoer van duurzaam vastgelegde organische stof dus toch gelijk.

Op langere termijn mogelijk zelfs hogere koolstofaanvoer met digestaat
In Nederland bestaat de term Effectieve Organische stof: hiermee wordt bedoeld de organische stof die na één jaar nog aanwezig is in de bodem.
Mest, digestaat en stro zorgen voor een voorziening van organische stof op de korte en middellange termijn. Uit deze modelberekeningen blijkt dat koolstof (organische stof) uit digestaat langer aanwezig blijft in de bodem dan wanneer mest niet vergist wordt.
Na vijf jaar is nog ongeveer de helft van de koolstof uit digestaat aanwezig in de bodem. Bij onbewerkte mest en stro is dat ongeveer veertig procent. Na twintig jaar zou dat respectievelijk 26% voor digestaat, 18% voor stro en 20% voor niet vergiste rundermest zijn.

Percentage van de aangevoerde koolstof dat na 5, 20 en 100 jaar nog in de bodem aanwezig is. CM = vaste rundermest, WS = tarwestro, digestaat is een mengsel van 84% mest en 16% stro.

Conclusies:
Via vergisting wordt organische stof uit mest onttrokken en omgezet in biogas, waarmee methaanverliezen worden voorkomen en groene energie wordt geproduceerd.
De aanvoer van stabiele organische stof aan de bodem is echter niet lager maar gelijk. Sterker nog: deze studie is een indicatie dat de organische stof uit digestaat zelfs langer in de bodem aanwezig zou kunnen blijven.

Bron: Elina Tampio, Ilmari Laaksonen, Karoliina Rimhanen, Niina Honala, Johanna Laakso, Helena Soinne, Kimmo Rasa (Luke Natural Resources Institute Finland): Co-digestion of cattle manure and straw – effects on digestate carbon stability. Tijdens Manuresource 2024 gaf Elina Tampio een presentatie over het onderzoek. 

 

Waar blijft de organische stof na mestvergisting?
Auteur: Jan Roefs
Bron: Tampio, Elina et al. 2024
Publicatie: 03-04-2024