In order to gain a more mature share in the future energy supply, green gas supply chains face some interesting challenges. In this thesis green gas supply chains, based on codigestion of cow manure and maize, are considered. The produced biogas is upgraded to natural gas quality and injected into the existing distribution gas grid and thus replacing natural gas. Literature research showed that relatively much attention has been paid up to now to elements of such supply chains. Research into digestion technology, agricultural aspects of (energy) crops and logistics of biomass are examples of this. This knowledge is indispensable, but how this knowledge should be combined to help understand how future green gas systems may look like, remains a white spot in the current knowledge. This thesis is an effort to fill this gap. A practical but sound way of modeling green gassupply chains was developed, taking costs and sustainability criteria into account. The way such supply chains can deal with season dependent gas demand was also investigated. This research was further expanded into a geographical model to simulate several degrees of natural gas replacement by green gas. Finally, ways to optimize green gas supply chains in terms of energy efficiency and greenhouse gas reduction were explored.
DOCUMENT
Energy efficiency, greenhouse gas reduction and cost price of a green gas supply chain were evaluated. This supply chain is based on co-digestion of dairy cattle manure and maize, biogas upgrading and injection into a distribution gas grid. A defined reference scenario reflects the current state of practice, assuming that input energy is from fossil origin. Possible improvements of this reference scenario were investigated. For this analysis two new definitions for energy input-output ratio were introduced; one based on input of primary energy from all origin, and one related to energy from fossil origin only. Switching from fossil to green electricity significantly improves the energy efficiency (both definitions) and greenhouse gas reduction. Preventing methane leakage during digestion and upgrading, and re-using heat within the supply chain show smaller improvements on these parameters as well as on cost price. A greenhouse gas reduction of more than 80 % is possible with current technology. To meet this high sustainability level, multiple improvement options will have to be implemented in the green gas supply chain. This will result in a modest decrease of the green gas cost price.
DOCUMENT
One of the issues concerning the replacement of natural gas by green gas is the seasonal pattern of the gas demand. When constant production is assumed, this may limit the injected quantity of green gas into a gas grid to the level of the minimum gas demand in summer. A procedure was proposed to increase thegas demand coverage in a geographical region, i.e., the extent to which natural gas demand is replaced by green gas. This was done by modeling flexibility into farm-scale green gas supply chains. The procedure comprises two steps. In the first step, the types and number of green gas production units are determined,based on a desired gas demand coverage. The production types comprise time-varying biogas production, non-continuous biogas production (only in winter periods with each digester having a specified production time) and constant production including seasonal gas storage. In the second step locations of production units and injection stations are calculated, using mixed integer linear programming with cost price minimization being the objective. Five scenarios were defined with increasing gas demand coverage, representing a possible future development in natural gas replacement. The results show that production locations differ for each scenario, but are connected to a selection of injection stations, at least in the considered geographical region under the assumed preconditions. The cost price is mainly determined by the type of digesters needed. Increasing gas demand coverage does not necessarily mean a much higher cost price.
DOCUMENT
By transitioning from a fossil-based economy to a circular and bio-based economy, the industry has an opportunity to reduce its overall CO2 emission. Necessary conditions for effective and significant reductions of CO2-emissions are that effective processing routes are developed that make the available carbon in the renewable sources accessible at an acceptable price and in process chains that produce valuable products that may replace fossil based products. To match the growing industrial carbon demand with sufficient carbon sources, all available circular, and renewable feedstock sources must be considered. A major challenge for greening chemistry is to find suitable sustainable carbon that is not fossil (petroleum, natural gas, coal), but also does not compete with the food or feed demand. Therefore, in this proposal, we omit the use of first generation substrates such as sugary crops (sugar beets), or starch-containing biomasses (maize, cereals).
Dit project richt zich op de ontwikkeling van de biotechnologische en chemische procesvoering om op basis van mycelium een alternatief voor leer te produceren. In vergelijking met leer is het voordeel van mycelium dat geen runderen nodig zijn, de productie kan plaatsvinden onder industriële condities en met gebruik van reststromen, de CO2 uitstoot alsook hoeveelheid afval verlaagd wordt, en het gebruik van toxische stoffen zoals chroom wordt vervangen door biobased alternatieven. In het project zullen de procescondities worden bepaald die leiden tot de vorming van optimaal mycelium. Daartoe zullen twee verschillende schimmels worden gekweekt in bioreactoren bij de Hogeschool Arnhem Nijmegen (HAN), waarbij specifiek de effecten van de procescondities (temperatuur, pH, shear, beluchting) en de samenstelling van het kweekmedium op groei van het mycelium en materiaal eigenschappen zullen worden onderzocht. De meest optimale condities zullen vervolgens worden opgeschaald. Op het op deze wijze verkregen materiaal zal Mylium BV een aantal nabehandelingsstappen uitvoeren om de sterkte, elasticiteit, en duurzaamheid van het product te vergroten. Daartoe worden biobased plasticizers, cross-linkers en/of flexibility agents gebruikt. Het resulterende eindproduct zal middels specifiek fysieke testen vergeleken worden met leer alsook worden voorgelegd aan mogelijke klanten. Indien beide resultaten positief zijn kan het betreffende proces na het project verder worden opgeschaald voor toepassing naar de markt.
Het kabinet heeft 25 missies geformuleerd om maatschappelijke uitdagingen aan te pakken. Deze missies richten zich op gezondere levensjaren, voldoende schoon water en veilig voedsel, minder uitstoot van broeikasgassen, betaalbare duurzame energie en een veilig Nederland om in te wonen en te werken. Ambitieuze doelen moeten ondernemers en onderzoekers uitdagen tot baanbrekende oplossingen en bijdragen aan de concurrentiekracht van Nederland. Voor een klimaatbestendig, waterrobuust, duurzaam, gezond en veilig Nederland zijn zowel grote als kleine oplossingen nodig. De missies openen deuren voor nieuwe startups, mkb’ers, consortia van maatschappelijke organisaties en samenwerkingsverbanden met burgers. Het realiseren van deze missies vraagt ook om samenwerking over grenzen van topsectoren en landen heen. De Hogescholen voor Groen Onderwijs: Aeres, HAS, Inholland en Hogeschool Van Hall Larenstein werken samen in het Center of Expertise Groen om met voldoende focus en massa bijdragen te leveren aan maatschappelijke opgaven waarvoor de groene sectoren staan. Deze opgaven zijn vertaald naar meerjarige missies in de Kennis en Innovatie Agenda (KIA) voor het groene domein. Binnen de Missie Landbouw, Water en Voedsel wordt gewerkt aan noodzakelijke transities, die tevens een grote verwevenheid kennen met andere maatschappelijke sectoren. Samen met partners uit het groene domein alsook uit de publieke- en private sectoren, realiseert het CoE Groen een krachtige onderzoeksgroep die op maatschappelijk relevante thema’s nieuwe kennis ontwikkelt die daadwerkelijk van betekenis is. De onderzoeksgroep richt zich de eerstkomende jaren op 7 thema’s: (1) Veerkracht (resilience) van natuurlijke bronnen (2) Herontwerp (redesign) agrifood productiesystemen (3) Vitaliteit in stad en leefomgeving (4) Gezond voedsel met meerwaarde (5) Digitalisering en High tech (6) Nieuwe businessmodellen (7) Governance. Voor de SPRONG naar een krachtige onderzoeksgroep wordt ingezet op het vergroten van zichtbaarheid, het opleiden en verbinden van onderzoekslijnen, (regionale) netwerkontwikkeling, het verbeteren van kwaliteit van onderzoek en het realiseren van maatschappelijke impact.
