Situering in Vlaanderen
2 Bijdrage van biodiversiteit aan de ecosysteemdienst Proces
Gewassen die, op het einde van de verwerkingsketen, kunnen instaan voor een substantiële energiele-vering, moeten met vakkundigheid aangelegd en geteeld worden. Zo kunnen zij een verantwoord hoge opbrengst leveren, vaak met nuttige bijproducten - tijdens de oogst of na verwerking - die kunnen gebruikt worden voor veevoeding (vb. koolzaadkoek) of als grondverbeteraar (stro, loof).
De relatie tussen biodiversiteit en de ecosysteemdienst ‘Energie uit biomassateelten’
• Bio-energie • Bijproducten • Verbranding • Houtskoolproductie • Pyrolyse • Vergassing • Persing/Extractie • Verestering • Fermentatie/ hydrolyse • Anaërobe verwerking van biomassa • Biomassa voor energieopwekking • Bijproducten Ecosysteem-dienst Ecosysteem-baten Ecosysteem-structuur Biodiversiteit Ecosysteem- proces • Elektriciteit • Warmte / koeling • Transportbrandstof • Verminderde CO2-uitstoot • Klimaatbeheersing • Bezuiniging fossiele brandstoffen Eenjarige en meerjarige teelten met hoge energie-inhoud
• Actief bodem leven
• bestuivers
In principe kan elke biomassabron met een of andere techniek instaan voor energieleverantie. Maar ener-giegewassen zijn gewassen die idealiter aan enkele specifieke eigenschappen voldoen:
n De plant bevat een bestanddeel met een hoge energetische inhoud.
n Deze energie kan vrijgemaakt worden door een van de geken-de ontsluitingstechnieken.
n De plant heeft een hoge biomassaopbrengst.
n De groeivoorwaarden van de plant zijn aangepast aan de lo-kale omstandigheden.
n De plant heeft geen invasief karakter.
n De oogst van het gewas is technisch en praktisch haalbaar Energiegewassen kunnen op diverse wijzen ingedeeld worden. Dit kan on-der anon-dere op basis van de energiedrager:
n Oliehoudende gewassen, bijvoorbeeld koolzaad
n Suiker-, eiwit en zetmeelgewassen, bijvoorbeeld suikerbiet, aardappel, granen
n Vezelrijke gewassen, bijvoorbeeld wilg, populier, miscanthus of olifantengras, hennep
Energiegewassen kunnen ook ingedeeld worden op basis van de bedrijfsvoering:
n Eenjarige teelten volgen doorgaans een bedrijfsvoering die volledig parallel is aan het klassiek landbouwgewas en vereisen meestal dezelfde jaarlijks weerkerende inputs wat betreft mest-stoffen en bestrijdingsmiddelen en hebben ook dezelfde bodemimpact door bodembewerking en oogstmechanisatie.
n Meerjarige teelten worden gekenmerkt door een eenmalige aanleg, een investering die met grote zorg moet uitgevoerd worden, aangezien zij de toekomstige rentabiliteit voor jaren be-invloedt. Meestal vereisen deze teelten weinig of geen chemische inputs voor bemesting en bestrijding; de oogst kan jaarlijks (vb. miscanthus) of meerjarig (vb. KOH) zijn.
Een andere mogelijkheid van indeling van energiegewassen is op basis van de energieconversietechniek (Figuur 2):
n Thermochemische conversie:
o Verbranding is vooral geschikt voor gewassen met een hoge lignocellulose-inhoud, zoals hout en miscanthus. Er is wel zorg nodig voor de emissie van polluenten en de energie-efficiëntie kan verhoogd worden via warmtekrachtkoppeling.
o Pyrolyse is de snelle verhitting van hout onder zuurstofloze omstandigheden. Deze techniek bevindt zich nog in ontwikkeling.
o Carbonisatie en torrificatie gebeurt bij trage pyrolyse en resulteert in verkoling van hout tot onder andere houtskool.
o Vergassing is de endothermische (opname van energie door het toevoegen van warmte) omzetting tot gas en kan toegepast worden op gewassen rijk aan lignocellulose, zoals wilg, populier en miscanthus. In Vlaanderen bevindt deze techniek zich in meerdere of mindere mate nog in het ontwikkelingsstadium, maar in Duitsland en Finland zijn er al heel wat goed werkende voorbeelden in de praktijk.
n Fysisch-chemische conversie:
o Persing/chemische extractie wordt toegepast op oliehoudende gewassen zoals koolzaad. o Verestering is de chemische modificatie van plantaardige olie verkregen uit bijvoorbeeld
koolzaad of zonnebloem naar biodiesel.
n Biologische conversie:
o Fermentatie/hydrolyse is een alcoholische gisting van suiker- en zetmeelhoudende planten, zoals granen, suikerbieten en aardappelen.
o Anaërobe vergisting zet biomassa om in gas, waarbij geschikte gewassen geen te hoog lig-ninegehalte mogen bevatten, zoals sterk verhoute gewassen. Vaak wordt, naast mest en or-ganische afvalstoffen, een mengeling aan grondstoffen aangeboden aan de vergister. Maïs, gras, bieten, grasachtige groenbedekker zoals rogge, en nevenstromen uit de landbouw zijn geschikte grondstoffen voor vergisting.
o Aërobe verwerking van biomassa tot compost vermelden we hier volledigheidshalve, aan-gezien dit proces samengaat met warmteontwikkeling.
Specifiek voor biobrandstoffen wordt nog een andere indeling gevolgd:
n De eerste generatie biobrandstoffen zijn afgeleid uit zetmeelrijke gewassen zoals granen, aard-appelen, maïs, gerst; suikerrijke gewassen zoals suikerbieten (voor bio-ethanol); en olierijke gewassen zoals koolzaad, zonnebloem, soja (voor biodiesel). Deze gewassen kunnen ook in de voedingsindustrie gebruikt worden.
n De tweede generatie biobrandstoffen worden afgeleid uit celluloserijke organische materia-len, zoals houtachtige gewassen als wilg en populier, en grassen als Miscanthus. Deze gewas-sen zijn niet gerelateerd aan voeding.
n De derde generatie biobrandstoffen worden afgeleid uit algen. Deze techniek is nog in ontwik-keling en nog niet geïntroduceerd in Vlaanderen.
Fig.2 Processen voor het omzetten van biomassa naar energie
Functionele biodiversiteit
Eenjarige teelten geschikt voor bio-energie zijn voornamelijk landbouw-gewassen waarvan de cultuur gekend is vanuit de voedselproductie. De meerjarige teelten zijn vooral houtachtigen zoals wilg en populier en gras-achtigen zoals miscanthus en bamboe. Tabel 2 geeft een overzicht van de belangrijkste energiegewassen in onze streken. De lijst is uitgebreid met enkele eenjarige teelten die in de vergetelheid waren geraakt, maar op-nieuw in de belangstelling staan (vb. Camelina en hennep), en met enkele nieuwkomers zoals soja en sorghum bij de eenjarige en Silphie en Igniscum bij de meerjarige teelten. Deze laatste vermelde teelten zijn momenteel slechts op beperkte oppervlakte aangelegd voor demonstratiedoeleinden. Tabel 2. Overzicht van een- en meerjarige(*) energieteelten, met hun meest toegepaste verwerkingsproces en meest frequent energetisch eind-product.
Teelt Verwerkingsproces Eindproduct
Kuilmaïs Anaerobe vergisting Biogas
Bieten Anaerobe vergisting Biogas
Gras (*) Anaerobe vergisting Biogas
Doorlevende silphie (*) Anaerobe vergisting Biogas
Zonnebloem Persing/extractie Olie/biodiesel
Anaerobe vergisting Biogas
Soja Persing/extractie Olie/biodiesel
Camelina (deder of huttentut) Persing/extractie Olie/biodiesel
Koolzaad Persing/extractie Olie/biodiesel
Teelt Verwerkingsproces Eindproduct
Hennep Verbranding Warmte/elektriciteit
Anaerobe vergisting Biogas Persing/extractie Olie/biodiesel Alcoholische gisting Bio-ethanol Suikerbieten Alcoholische gisting Bio-ethanol Graangewassen (o.a. tarwe, gerst) Alcoholische gisting Bio-ethanol
Korrelmaïs Alcoholische gisting Bio-ethanol
Anaerobe vergisting Biogas
Aardappelen Alcoholische gisting Bio-ethanol
Sorghum Alcoholische gisting Bio-ethanol
KOH (wilg en populier) (*) Verbranding Warmte/elektriciteit
Vergassing Syngas
Miscanthus (*) Verbranding Warmte/elektriciteit
Vergassing Syngas
Bamboe (*) Verbranding Warmte/elektriciteit
Vergassing Syngas
Igniscum of reuzenduizendknoop (*) Verbranding Warmte/elektriciteit
Ondersteunende biodiversiteit
n Een actief bodemleven vormt een belangrij-ke basis voor de cultuur van deze gewassen.
n Energieteelten waarvan de zaden de ener-giebronnen zijn, zijn voor de zaadzetting af-hankelijk van insectenbestuiving, zoals zon-nebloem, koolzaad, camelina. Hennep kan zowel door wind als door insecten bestoven worden.
Belastende biodiversiteit
Gezien de bedrijfsvoering van de eenjarige teelten ver-gelijkbaar is met de klassieke landbouwteelten, worden concurrerende planten (onkruiden) op een vergelijkbare manier bestreden, nl. met herbiciden.
Meerjarige teelten (vb. KOH, miscanthus) zijn meestal al-leen in het jaar van aanleg onderhevig aan concurrentie van onkruid. In het eerste jaar is het dan ook noodzakelijk hiertegen gepaste maatregelen te nemen. Dit kan mecha-nisch en/of chemisch gebeuren. Vanaf het tweede jaar is het energiegewas voldoende gesloten en zal de bodem voldoende bedekt zijn. Eenmaal het gewas goed geves-tigd is, zijn verdere ingrepen meestal niet noodzakelijk.