Cascadering van biobased grondstoffen is belangrijk voor een duurzame economie. Dat betekent dat energetische toepassing vooral voor de hand ligt voor afvalstromen of stromen waar we (nog) geen goede toepassing voor hebben.
Als voorbeeld hout: stamhout als zaaghout gebruiken, tak- en snoeihout kan laagwaardig worden toegepast, net als bij zagerijen vrijkomend zaagsel en bij sloop vrijkomend materiaal dat niet hergebruikt kan worden. Voor energetische toepassingen zijn dus vooral de restproducten geschikt.
Bij dierlijke mest geldt hetzelfde. Het is voor een duurzame benutting belangrijk om niet alleen de energie, maar ook andere materialen er uit te halen (bijv. fosfaten, of integraal als meststof). Bijvoorbeeld na vergisting resteert een mineralenrijk digestaat waaruit de meststoffen te winnen zijn. Afhankelijk van de co-vergistingsbiomassa kan het digestaat ook direct, als zodanig, als meststof gebruikt worden. Bestaande LNV-regelgeving verbiedt echter de benutting van digestaat als meststof, indien een gebruikte covergistingsbiomassa niet op de zgn. ‘positieve lijst’ staat. Hierdoor wordt het digestaat soms naar Duitsland geëxporteerd, waar de mineralen wel benut mogen worden als meststof.
Bioraffinage is een technisch concept waarbij biomassa wordt gescheiden in of verwerkt tot verschillende componenten. Elk van deze componenten krijgt een specifieke toepassing in bijvoorbeeld de voedselindustrie, de farmacie, de chemie of als brandstof. In wezen is dit niet anders dan de raffinage van aardolie, waar ook alle samenstellende componenten voor uiteenlopende doeleinden als motorbrandstof, (platform-)chemicaliën, kunststoffen en asfalt benut worden. Zo kan ook biomassa, bijvoorbeeld gras, gescheiden worden in vezels voor energiewinning, suikers voor de voedingsindustrie of als co-vergistingsmateriaal en eiwitten voor veevoer. Er ontstaat een goede cascadering van biomassa als ten eerste de componenten met de meest hoogwaardige toepassing benut worden, ten tweede uit de reststromen daarvan de componenten worden gehaald met de vervolgens meest haalbare hoogwaardige toepassing en tenslotte geëindigd wordt met de minst hoogwaardige toepassing. Verbranden voor warmte of vergisting voor energie zijn voorbeelden van zo’n laatste stap. In voorkomende gevallen kunnen de verschillende componenten op een bepaalde manier zelfs weer worden opgewaardeerd naar een hoogwaardigere toepassing.
Dit concept is aanschouwelijk gemaakt in figuur 5.2, de 'ecopiramide': waarbij in de top de
verwaarding van biomassacomponenten tot pharma, flavors en fragrances2 is weergegeven,
daaronder de voedingstoepassingen (food en feed3), daaronder fijnchemicaliën en functionele
materialen, daaronder feedstock4, chemicaliën en vezels en tenslotte onderaan de piramide de
benutting van biomassa tot fuel en fertilizers is gesymboliseerd. De top van de piramide
2 Farmaceutische producten, geur- en smaakstoffen, parfums 3 Voedsel en diervoedsel
representeert de toepassingen met de hoogste waarde en het kleinste volume, de onderkant van de piramide de toepassing met de laagste waarde, maar het grootste volume. Door biomassa in twee of meer stappen te 'ontleden of te verwerken waarbij telkens 'cascadegewijs' de reststroom voor toepassingen lager in de piramide ingezet wordt, kan het maximale rendement, zowel energetisch per hectare als financieel per ton biomassa, verkregen worden. Heersende marktomstandigheden sturen de volumestromen naar de diverse verwerkingsmogelijkheden.
De 'ecopiramide' (bron: Innovatienetwerk, 2008)
Eén van de vele voorbeelden van meervoudig gebruik van gewassen is de bioraffinage van gras. Er zijn inmiddels diverse initiatieven, o.a. in Gelderland, Flevoland, Groningen en Noord-Holland, waarbij uit gras eerst hoogwaardige componenten, zoals eiwit ten behoeve van veevoer, geïsoleerd worden. Uit de restfractie worden vezels voor bijvoorbeeld de papierindustrie gewonnen Overblijvende restfracties worden als co-vergistingsmateriaal omgezet in biogas, met als afvalproduct daarvan mineralenrijk digestaat. Vanuit de optiek van volledig benutten van biomassa is dit een goede zaak, evenals vanuit de optiek van het zo rendabel mogelijk opzetten van een bioraffinaderij. Hierbij moet natuurlijk wel gelet worden op de verwerkingskosten om tot de winning van hoogwaardige componenten te komen. Het is onvermijdelijk de zin van een voorgestelde biocascade van geval tot geval in een businessplan te beoordelen.
5.2 Ontwikkeling van transportbrandstoffen
Een belangrijke uitdaging is de verduurzaming van de transportbrandstoffen. Dit omdat meer dan de helft van het aardolieverbruik in Nederland in deze toepassing benut wordt en veel decentrale emissie van CO2, fijnstof en NOx oplevert. Een belangrijke vraag hierbij is welke alternatieve energiedrager het beste is. Wordt het elektriciteit, aardgas, ethanol of waterstof, of blijven benzine, diesel en LPG een rol spelen? De perceptie is soms dat één alternatieve transportbrandstof de huidige petrochemische brandstoffen gaat verdringen. Echter, geen enkel alternatief combineert alle voordelen van de op aardolie gebaseerde transportbrandstoffen (benzine, diesel, kerosine) als energiedichtheid, logistiek, huidige lage prijsniveau en gebruiksgemak.
De diverse beschikbare alternatieven en daarop gebaseerde aandrijfmethoden hebben elk hun eigen voors en tegens op het gebied van vermogen, actieradius, emissie, gebruiksvriendelijkheid etc. Daarnaast zijn er verschillen tussen de alternatieven in beschikbaarheid en de wijze waarin ze aan Europees, landelijk of lokaal gestelde duurzaamheidscriteria (kunnen) voldoen. Daarom is het heel goed mogelijk en zelfs waarschijnlijk dat voor allerlei soorten transportmodaliteiten verschillende soorten brandstoffen het gunstigst zijn: dus geen òf-òf maar èn-èn!
Bovendien is te verwachten dat ook transportbehoeften als zodanig aan systeemveranderingen onderhevig gaan worden en er verschuivingen tussen modaliteiten (weg-, lucht-, rail- en watertransport) plaats gaan vinden, met elk verschillende optimale energiedragers. Het is zelfs mogelijk dat er nog totaal nieuwe transportconcepten ontwikkeld gaan worden, met andere energiebehoeften en invullingen.
Bij elke energiedrager liggen uitdagingen in techniek en logistiek. En daarnaast doet zich de vraag voor: hoe kunnen we de energiedrager zo duurzaam mogelijk produceren.