De footprint van kunstmestvervangers

De studie maakte deel uit van het Vlaams-Nederlandse Interreg-project Nitroman. Het doel van dit inmiddels afgeronde project was om meer inzicht en ervaring te krijgen met de productie en het gebruik van kunstmestvervangers (RENURE).

Drie technieken, vier systemen onderzocht
In de studie werden drie technieken voor verwerking van niet vergiste dunne fractie onderzocht. Men ging er dus vanuit dat drijfmest eerst wordt gescheiden. Het ging om vier scenario’s:

S1: Nitrificatie-denitrificatie.
Hierbij wordt de dunne fractie via nitrificatie en daarna denitrificatie ontdaan van ammoniakale stikstof (uitleg op wikimest). De resterende dunne fractie wordt als een kaliummeststof op het land gebruikt. Dit systeem wordt met name in Vlaanderen veel toegepast en werd als de referentie gezien.

S2: strippen-scrubben
In dit scenario laat men ammoniak in een gesloten systeem vervluchtigen waarna het met salpeterzuur wordt gebonden (uitleg op wikimest). Hierdoor wordt ammoniumnitraat geproduceerd, een meststof die hetzelfde is als de meest gebruikte kunstmest KAS. De overgebleven dunne fractie werd verder verwerkt via nitrificatie-denitrificatie en reiniging via rietvelden.

S3a: omgekeerde osmose
Dunne fractie wordt na een voorfiltratie geconcentreerd via omgekeerde osmose (uitleg op wikimest). Hierdoor wordt de dunne fractie gescheiden in schoon water en mineralenconcentraat.

S3b: omgekeerde osmose + indampen
Een extra variant is onderzocht waarbij het mineralenconcentraat verder wordt geconcentreerd via een vacuümindamper.

Carbon footprint laagst bij omgekeerde osmose
Uit de studie blijkt dat scenario S1 (nitrificatie-denitrificatie) de grootste klimaateffect heeft van 30,71 kg CO₂-equivalenten per ton dunne fractie. Dit komt door een hogere lachgasemissie van het effluent op het land (9,04 kg CO₂-eq), de energievraag van het beluchten van de dunne fractie (1,98 kg CO₂-eq), het gebruik van methanol als energiebron voor de denitrificatie (2 kg CO₂-eq) en het transport van het slib (16 kg CO₂-eq).

Scenario S2 (strippen-scrubben van ammoniak) kent als nageschakelde techniek ook een nitrificatie-denitrificatie, echter het klimaateffect is in totaal 16% lager, o.a. door een lagere stikstofbelasting van het systeem. In dit scenario komt de grootste bijdrage voor de CO₂-footprint door het gebruik van salpeterzuur voor het scrubben van de ammoniak (14,48 kg CO₂-eq); dit effect wordt overigens volledig gecompenseerd door het voorkomen van het gebruik van stikstofkunstmest op het land (-24 kg CO₂-eq).

Scenario S3a (productie mineralenconcentraat via omgekeerde osmose) heeft juist een positief klimaateffect van -5,16 kg CO₂-equivalenten. Dit komt door het voorkomen van het gebruik van stikstof- en kaliummeststoffen op het land (respectievelijk -22 kg en -0,91 kg CO₂-eq). De hoogste klimaatlast komt door de emissie van broeikasgassen op het veld (6,1 kg CO₂-eq). In hoeverre dat minder is wanneer de mest eerst is vergist is niet bekend.

Landgebruik: ander beeld, verschillen relatief kleiner
Met een aantal aannames hebben de onderzoekers ook het benodigde landgebruik berekend. Een voorbeeld is de benodigde energie in het proces: men ging hierbij vanuit dat deze uit een energiecentrale komt die o.a. houtsnippers verbrandt. Die houtsnippers zijn ergens geteeld en daar is een areaal grond voor nodig. Via een puntensysteem kwam men tot een score.

Het resultaat was anders dan wat we bij de carbon footprint zagen: scenario S3b (omgekeerde osmose met indampen mineralenconcentraat) had namelijk de hoogste score van 125 punten, met name omdat het indampen veel energie vraagt (55 punten). Vervoer van het ingedampte concentraat kost 43 punten.

Bij scenario S3a kost het transport van het (niet geconcentreerde) mineralenconcentraat weliswaar meer punten (86 punten), maar is het totaal toch 20% gunstiger.

Bij strippen-scrubben (S2) wordt het veel geconcentreerdere ammoniumnitraat gemaakt (in dit scenario) en dat resulteert in de laagste score; het transport hiervan kost namelijk slechts 8 punten.
Bij het referentiescenario S1 komen de grootste bijdragen van transport van slib (74 punten), elektriciteit (17 punten) en gebruik van methanol (5,6 punten).

Integrale milieuscore
In de studie zijn naast CO₂-footprint en landgebruik ook andere milieuaspecten onderzocht. Zo bleek dat het risico op nitraatuitspoeling in alle onderzochte gewassen (gras, mais, aardappelen, spinazie, selderij, bloemkool, prei) vergelijkbaar met of lager dan bij kunstmest was. De stikstofbenutting was – afhankelijk van het gewas – iets beter of iets minder dan van kunstmest. Deze bevindingen komen overeen met ervaringen uit andere onderzoeken.
Met deze en andere informatie is een integrale milieu-impactscore berekend. Hiervoor is de methode van de zogenaamde Europese Product Environmental Footprint-richtlijn gebruikt. Via deze methode wordt een groot aantal scores met een bepaalde wegingsfactor afgewogen en samengevat tot een integrale score.

Ook hier blijkt het scenario S3a (mineralenconcentraat zonder die verder te concentreren via een vacuümindamper) duidelijk het gunstigste. De onderstaande figuur laat zien dat ‘klimaatverandering’ en ‘benodigde energie’  belangrijke factoren zijn in deze score. ‘Landgebruik’ weegt in deze berekende score nauwelijks mee.