Waste disposal management and the energy crisis are important challenges facing most countries. The fruit-processing industry generates daily several tons of wastes, of which the major share comes from banana farms. Anaerobic digestion (AD) technology has been applied to the treatment of wastewater, animal slurry, food waste, and agricultural residues, with the primary goals of energy production and waste elimination. This study examines the effect of organic loading (OL) and cow manure (CM) addition on AD performance when treating banana peel waste (BPW). The maximum daily biogas production rates of banana peels (BPs) with a CM content of 10%, 20%, and 30% at 18 and 22 g of volatile solids (gvs) per liter were 50.20, 48.66, and 62.78 mL·(gvs·d)−1 and 40.49, 29.57, and 46.54 mL·(gvs·d)−1, respectively. However, the daily biogas yield showed no clear interdependence with OL or CM content. In addition, a kinetic analysis using first-order and cone models showed that the kinetic parameters can be influenced by the process parameters.
LINK
Dit inventariserende rapport over biogas is gemaakt tijdens de minor fysieke veiligheid 2011-2012. Onze opdrachtgever de heer Rodenhuis heeft ons de opdracht gegeven om een inventarisatie te maken van de veiligheid rondom biogasinstallaties in Nederland. Dit omdat deze installaties sterk in opkomst zijn en er op het gebied van veiligheid niet erg veel van bekend is. Er is gewerkt vanuit de volgende probleemstelling: ’Op welke manier en onder welke omstandigheden wordt er in Nederland biogas geproduceerd en toegepast? Welke risico’s brengen de productie en toepassingen van biogas met zich mee? In hoeverre is de huidige Nederlandse wet- en regelgeving up to date om de gevaren en risico’s te beperken bij het gebruik van biogas?’
MULTIFILE
De landbouw in Nederland zorgt voor een netto CO2- en stikstofuitstoot. Om de druk op het milieu te verminderen is het noodzakelijk deze uitstoot te reduceren. Het aandeel methaan- en stikstofuitstoot van verse mest is relatief hoog t.o.v. de uitstoot bij oude mest. Het is daarom van essentieel belang om verse mest direct te conserveren waardoor de uitstoot van methaan en stikstof minimaal is. Een methode voor het conserveren van mest is de toevoeging van duurzaam mierenzuur uit hernieuwbare energie in de mestkelder om zodoende de pH te verlagen waardoor methaan producerende bacteriën geen kans krijgen om methaan te produceren. Bovendien zorgt de verlaging van de pH voor een betere oplosbaarheid van ammoniak. De productie van mierenzuur kan d.m.v. een PV-katalytische reactie van water en CO2 naar mierenzuur. Uiteindelijk kan de aangezuurde mest worden toegevoegd aan een vergister waardoor een hoge methaanpotentiaal uit de verse mest gehaald kan worden. In dit onderzoek wordt onderzocht: (1) wat de extra methaanopbrengst in een vergister kan zijn door gebruik te maken van aangezuurde verse mest i.p.v. onaangezuurde mest. Hierbij worden methaanpotentialen van mierenzuur, verse mest en aangezuurde mest met elkaar vergeleken; (2) wat de vermeden stikstofemissie kan zijn door mest aan te zuren. Voorafgaande aan de methaanpotentiaalmetingen en stikstofmetingen worden de mestmonsters en mengsels onderzocht op mengbaarheid met mierenzuur en op pH-buffercapaciteit. Met de resultaten kan een procesdiagram voor een pilot ontworpen worden voor een vervolgonderzoek om mest aan te zuren op boerderijschaal en in een later stadium te vergisten. Ook wordt een centrale mierenzuurproductie faciliteit doorgerekend. Hierbij wordt het mierenzuur naar de veehouderij aangevoerd en de verzuurde mest afgevoerd. Veehouders zonder vergister kunnen dan ook deelnemen aan het mierenzuurvergistingsproces. Uiteindelijk zal het mierenzuur-in-de-stal vergistingsconcept bijdragen aan vermindering van de methaan- en de ammoniakemissie en de gasopbrengst uit verse mest verhogen.
De behoefte bij de industrie en woningen aan duurzame warmte kunnen agrariërs invullen met biogas. In Oost-Nederland is de potentie voor biogas groot. Binnen de melkveesector zijn er concepten ontwikkeld voor grotere veehouders (> 300 koeien) om met mono-mestvergisting groen gas te produceren, alsmede het digestaat te verwerken tot producten die buiten de boerderij worden afgezet. Dergelijke installaties zijn voor kleinere veehouders (90-300 koeien) niet rendabel. In Overijssel zijn er veel van dergelijke bedrijven. Productie van biogas en verwerking van digestaat is voor hen alleen in coöperatieve vorm via een biogashub economisch interessant te maken en door specifieke innovaties toe te passen die leiden tot verdere kostprijsverlaging of verbetering van de biogasproductie. In Noord Deurningen is de afgelopen jaren aan een coöperatieve biogashub gewerkt en fase 1 daarvan wordt begin 2019 in gebruik genomen. Veehouders van het buurtschap Oxe hebben ook plannen hiervoor. De business case blijkt echter lastig, daarnaast is er nog weinig tot geen praktijkervaring met biogashubs, wat nieuwe initiatiefnemers remt om plannen te ontwikkelen. Oplossingen hiervoor moeten gezocht worden in mogelijkheden om de biogasproductie te vergroten, nieuwe verdienmodellen en verwerkingstechnieken voor het digestaat. In dit project werkt Saxion samen met CCS, agrarische MKB bedrijven en de branche-organisatie BEON aan het verbeteren van de business case voor biogashubs als onderdeel van de energietransitie en een circulaire melkveehouderij. Het onderzoek omvat onderzoek aan technische innovaties en deze in de praktijk brengen, daarnaast technologische, financiële en juridische verkenningen van nieuwe mogelijkheden en verdienmodellen om de productie van biogas te verhogen en de meststoffen in coöperatieve vorm te kunnen verwaarden. Aan het project zullen studenten van diverse Saxion opleidingen werken. Er wordt via publicaties en bijeenkomsten voor gezorgd dat de juiste impact binnen de provincie Overijssel en nationaal wordt gecreëerd. Coöperatieve biogashubs: een onmisbaar onderdeel van lokale, duurzame energievoorziening!
Het stabiel operationeel houden van anaerobe vergisters van organische afvalstromen (bijvoorbeeld mest, voedselafval of zuiveringsslib) is een grote uitdaging. Veel vergisters draaien daardoor suboptimaal of staan zelfs helemaal stil, met economische schade voor de boer, leveranciers van biovergisters, als samenleving door minder omzetting van circulaire grondstoffen tot bijvoorbeeld vetzuren of methaan. Mechanistische modellen worden toegepast voor geautomatiseerde procesregeling, maar de onderliggende microbiële en fysisch chemische processen zijn dusdanig gecompliceerd dat de regeling weinig robuust is. Daarentegen kan kunstmatige intelligentie –en met name Artificial Neural Network (ANN)– systeemgedrag beschrijven zonder voorkennis van de in de bioreactor optredende mechanismen. ANN-modellen hebben met succes biogasproductie voorspeld en geoptimaliseerd met specifieke input- en outputparameters. Dit voorstel beoogt een Slimme Procesregeling voor Anaerobe VERgisters en geeft de aanzet tot een ANN-model dat in staat is om het vergistingsproces onder verschillende omstandigheden te voorspellen op basis van gegevens verkregen uit literatuuronderzoek en experimenten. Een vervolgproject kan dit uitbouwen naar een nauwkeuriger ANN-model dat een proactieve regelstrategie kan geven voor de vergisters in het werkveld van onder andere de projectpartners HoSt en Methaplanet. Vernieuwend is de kruisbestuiving tussen verwaarding van organische reststromen met kunstmatige intelligentie in een samenwerkingsverband tussen de Saxion-lectoraten Duurzame Energievoorziening, Ambient Intelligence, de UT-vakgroep Discrete Mathematics and Mathematical Programming, genoemde vergisterleveranciers en ToPerform. Dit moet leiden tot een betere benutting van organische reststromen door middel van vergisting. Het voorstel past daarom binnen het thema “Chemische processen en technologie”, van de GoChem-missie Duurzame Chemie. Beoogde projectresultaten zijn: 1. Een trainingsset van empirische data die procesparameters kan relateren aan procesfalen voor verschillende soorten organische reststromen; 2. Een opzet voor een ANN die met geleverde trainingsset de mogelijkheid voor een proactieve regelstrategie voor vergisters aantoont; 3. Een aanzet voor een vervolgproject om de ANN uit te werken tot een proactieve regelstrategie voor de mkb-partners in het werkveld.
