Tot op de vezel

Hoeveel energie levert een biogewas netto op? De gangbare methode om dat vast te stellen is niet nauwkeurig genoeg, aldus de onlangs gepromoveerde dr. Sip de Vries. Hij ontwikkelde een analyse die de waarde van de grondstof totaal in beeld brengt. Nadeel is dat de methode meer tijd vergt.

WELK GEWAS kan je beter gebruiken als energiebron: olifantsgras, suikerbieten, koolzaad of tarwe? En welk conversieproces verdient dan de voorkeur: vergassing, verbranding, anaërobe fermentatie of bijvoorbeeld vergisting? Geen onbelangrijke vragen, want een boer die overweegt om energiegewassen te gaan verbouwen, zal toch willen weten welk gewas het meeste zal opbrengen. En ook de energiebedrijven, die voor de keuze staan om een met biomassa gestookte installatie te gaan bouwen, zullen op dit punt helderheid willen hebben. Voor de beantwoording van deze vraag maken onderzoekers vrijwel altijd een energiebalans, een rekensom die de energie die gemoeid is met de productie en het transport van het gewas verrekent met de uiteindelijke energieopbrengst. Maar de energieopbrengst is gerelateerd aan een verbrandingsproces van vaak een beperkt deel van het gewas. Een dergelijk verbrandingsproces is slechts één van de opties. Verder draait het natuurlijk ook om de economische kosten. ``Vandaar dat deze methodiek in het geval van een ruimere toepassing van energiegewassen ernstig te kort schiet'', vindt dr. Sip de Vries, die onlangs aan de TU Delft op een onderzoek naar de economische waarde van biogewassen promoveerde. ``Een belangrijk punt is namelijk, dat een gewas meer te bieden heeft dan wat in de energetische waarde tot uiting komt. Directe verbranding kan wel eens niet de beste optie zijn. Kennis van de stoffen die in de biomassa voorkomen, de scheiding daarvan in diverse producten en de toepassing van reststromen voor energie is wellicht beter. Er ontstaan dan toewijzingsproblemen omdat je een keuze moet maken welk deel van het gewas je als brandstof beschouwt, en welk deel niet. Bio-energie uit landbouwgewassen is slechts één van de producten uit een mandvol mogelijkheden.''

De Vries wijst op een daaraan gerelateerd probleem bij het bepalen van een productprijs. Als voorbeeld geeft hij de olie-industrie, waarbij de vaststelling van de kostprijs van benzine volkomen ondoorzichtig gebeurt. ``Een raffinaderij produceert uit ruwe olie nu eenmaal niet alleen benzine, maar ook andere producten als stookolie, kerosine, smeermiddelen en andere producten.''

Maar zelfs als je je in het geval van biomassa concentreert op de energiewinning, en de andere producten buiten beschouwing laat, is het maken van een energiebalans ingewikkeld door het onvoldoende beschikbaar zijn van relevante gegevens. Toch ontstaat juist door die productdiversiteit het probleem van toewijzing. Neem gras. Je kunt uit gras zowel de cellulosevezels isoleren als de eiwitten, terwijl door fermenteren van de suikers bioethanol kan ontstaan. Om de netto energiewinst van gras te kunnen bepalen, moet niet alleen het gebruikte conversieproces bekend zijn, maar moet de onderzoeker ook rekening houden met complexe zaken, zoals de vraag welk gedeelte van de gebruikte kunstmest nu verantwoordelijk is voor het suikergehalte van het gras. Nog meer uitgesproken zijn de problemen die zich voordoen bij het verkrijgen van eenduidige gegevens over de samenstelling van de tarwekorrel, de teelt van tarwe en de manier waarop deze gegevens gebruikt worden. ``Er is een discussie gaande over wat het zetmeelgehalte van tarwe is'', aldus De Vries. ``Uit de literatuur is dit niet eenduidig bekend, terwijl dat bepalend is voor de te produceren hoeveelheid bioethanol. Omdat niemand over harde cijfers beschikt, is de discussie volkomen gepolitiseerd, en gaan voor- en tegenstanders van bio-energie elkaar met totaal verschillende cijfers te lijf.''

CHLOOR

Als alternatief stelt De Vries voor gewassen te beoordelen op de thermodynamische waarde, waarbij het begrip `arbeidsinhoud' centraal staat. Van elke stap in het verwerkingsproces wordt de `verloren arbeid' vastgesteld en zo is het mogelijk om de intrinsieke waarde van een product vast te stellen, los van wat er verder mee wordt gedaan. De Vries: ``Wie zo naar een productieproces kijkt, kan in feite alle verliesposten in beeld brengen. Bij olifantsgras viel tot voor kort het aanwezige chloor buiten elke rekensom. De asvormige componenten waren nog nooit in beeld gebracht. Toen de eerste experimenten plaatsvonden om olifantsgras te verbranden in verband met de productie van elektriciteit bleek er chloor in de rookgassen te zitten. Dat gaf problemen, want het tast de installatie aan en moet door rookgasreiniging verwijderd worden. Daar was in de analyses vooraf geen rekening mee gehouden. Een groot voordeel van de thermodynamische methode is, dat het niet meenemen van dergelijke posten nooit zal gebeuren, want het uitgangspunt is dat de grondstof in totaal in beeld wordt gebracht.''

Volgens dr. ir. Hedzer van der Kooi, die de studie van De Vries begeleidde, is de methodiek vooral aantrekkelijk omdat deze op fysische gronden het meest duurzame gebruik van grondstoffen vastlegt. ``Als je op deze manier bijvoorbeeld kijkt naar een alledaags proces als het verwarmen van water tot douchewater met een geiser, dan komen direct de verliesposten in beeld. Eerst verwarmt een geiser het water tot 90 graden Celsius. Als je het koude water met een warmtepomp zou verwarmen, hoef je het water relatief maar weinig op te warmen, en is het verlies aan arbeidswaarde zo'n 150 procent minder. Dit kan ook vertaald worden in een uiteindelijk 150 procent minder groot aardgasverbruik wanneer de warmtepomp aangedreven wordt met elektriciteit uit een aardgasgestookte centrale. Dit soort inzicht kan je alleen verkrijgen door een thermodynamische benadering. Het is merkwaardig dat binnen het door Novem geïnitieerde GAVE-project dit soort gereedschap niet wordt gebruikt.''

ENERGIEDRAGERS

Van der Kooi doelt hierbij op een groot onderzoek naar de stand van de techniek ten aanzien van vloeibare of gasvormige klimaatneutrale energiedragers, dat momenteel in opdracht van de Nederlandse Onderneming voor Energie en Milieu (Novem) gaande is. De eerste vier rapporten zijn onlangs verschenen, en onderzoeksbureau Arthur D. Little werkt momenteel aan het laatste onderzoek. Geen vrijblijvende aangelegenheid overigens, want Novem zal uit deze GAVE-onderzoeken een advies over perspectiefvolle energiedragers opstellen, waarop de ministeries van VROM en EZ een besluit nemen over het opstarten van een demonstratieprogramma, waarvoor zo'n 30 miljoen gulden beschikbaar is. ``Momenteel maken ze vooral gebruik van de traditionele energiebalans-methode'', vertelt De Vries. ``Ik heb laatst een medewerker van Arthur D. Little gesproken. Hij gaf toe dat het gebruiken van de energiebalansmethode tekort schiet, maar vroeg zich vooral af hoe je volgens mijn methode toewijzingen zou kunnen doen van producten aan grondstoffen en van kosten aan producten. Een probleem is op dit moment dat de kennis over de samenstelling van relevante landbouwgewassen zeer onvoldoende ontwikkeld is. Als dit in kaart is gebracht is mijn methode heel goed en efficiënt te gebruiken.''

Ir. Eric van den Heuvel, programmaleider bij Novem van het betreffende onderzoek, is ruwweg bekend met de methodiek van De Vries. ``We hebben daarom een uitgebreide selectiestap doorlopen om de juiste beoordelingsmethodieken voor GAVE vast te stellen. De thermodynamische benadering zou in principe heel goed bruikbaar kunnen zijn, maar is er om aantal redenen uitgevallen, onder andere omdat deze erg tijdrovend is. Overigens is de energetische benadering maar één van de factoren in ons besluitvormingsproces, en spelen er ook andere componenten een rol. Zoals het punt of er een industrie te vinden is die in een bepaalde techniek geld wil steken, en of er bijvoorbeeld voor bepaalde technieken niet op een andere manier subsidie is te verkrijgen.''