Hoe ontstaat methaan uit mest?
Serie 'Methaan uit mest' - deel 1
In de melkveehouderij ontstaat methaan op twee plekken; in de koe (≈ 80%) en in de mestopslag (≈ 20). Methaan ontstaat wanneer organische stof (koolhydraten, eiwitten en vetten) uit het voer afgebroken wordt door methaanvormende (methanogene) bacteriën. In de koe gebeurt dit bij de vertering van voer in het spijsverteringssysteem, voornamelijk in de pens. Maar hoe ontstaat methaan in mest?
Een deel van de organische stof uit het voer wordt niet verteerd door de koe, maar verlaat het dier via de mest. In de (opgeslagen) drijfmest zitten van nature methaanvormende bacteriën, die de organische stof alsnog afbreken. Deze zogenaamde anaerobe bacteriën zijn alleen actief als er geen zuurstof beschikbaar is. Dat noemen we fermentatie of vergisting. Bij het afbreken van de organische stof in zuurstofloze omstandigheden produceren de bacteriën continu biogas, waarvan iets meer dan de helft (≈ 60%) uit methaan bestaat. Methaan borrelt als gasbelletjes naar het oppervlak en vervluchtigt dan in de buitenlucht. De emissie vindt vooral plaats tijdens de periode dat de mest is opgeslagen.
Omzettingsfactoren
Omzettingsfactoren zijn factoren die de groei en/of activiteit van methaanvormende bacteriën beïnvloeden.
pH-waarde van de mest
Bij een lage pH is de methaanproductie lager of stopt helemaal.
Temperatuur van de mest
Bij een lagere temperatuur van de mest verlopen alle processen langzamer en daalt de methaanproductie.
Zuurstofgehalte in de mest
Door zuurstof in de mest te brengen, wordt methaanproductie verminderd vanwege de aerobe omstandigheden.
Tijdsduur van mestopslag
Hoe korter de mest opgeslagen wordt, hoe minder methaan gevormd kan worden.
Samenstelling van stoffen
Sommige stoffen hebben een remmende werking op methaanvorming. Dit is nog in onderzoek.
Hoeveelheid methaanvormende bacteriën in de mestopslag
Hoe minder methaanvormende bacteriën er bij aanvang van de opslagperiode in de mestopslag zitten, hoe minder (snel) methaan gevormd wordt.
Door een verandering in één of meerdere factoren aan te brengen, wordt het leefklimaat waarin methaanvormende bacteriën zich ‘prettig voelen’ beïnvloed. En daarmee ook het proces van methaanvorming.
Begrippenlijst
Aeroob: Met zuurstof. Sommige bacteriën overleven het best in een omgeving met zuurstof. Andere bacteriën (zoals methaanvormende bacteriën die van nature in de mest zitten) overleven slecht in een omgeving met zuurstof.
Anaeroob: Zonder zuurstof. Sommige bacteriën (waaronder methaanvormende bacteriën die van nature in de mest zitten) gedijen het best in een zuurstofloze omgeving.
Biogas: Het gas wat ontstaat bij afbraak van organische stof onder zuurstofarme omstandigheden. Meestal bestaat dit voor circa 60% uit methaan en 40% uit CO2. Daarnaast bevat biogas sporen van ammoniak (NH3) en waterstofsulfide (H2S).
Methaanvormende (methanogene) bacteriën: Bacteriën die van nature in de mest zitten. Onder zuurstofarme omstandigheden breken deze bacteriën verteerbare organische stof in de mest af, waarbij methaangas ontstaat.
Methaanpotentieel: De hoeveelheid methaan die gevormd kan worden in de mest. Dit is afhankelijk van de hoeveelheid verteerbare organische stof in de mest. Methaanvormende bacteriën breken namelijk alleen de verteerbare organische stof af in de mest, waarbij methaan gevormd wordt.
pH-waarde: De zuurgraad van een vloeistof wordt uitgedrukt in een pH-waarde. De pH-waarde kan worden gemeten door middel van een oplopende schaal, die loopt van 0 (sterkste zuurgraad) tot en met 14 (hoogste basische waarde). De zuurgraad van water is rond de 7 (neutrale pH-waarde). De zuurgraad van mest is meestal aan de licht basische kant, met een pH-waarde van 7,5 tot 8.
Vergisting: Vergisting (of fermentatie) is het proces waarbij bacteriën onder zuurstofarme omstandigheden organische stof in de mest afbreken. Hierbij wordt methaan gevormd. Vergisting is de tegenhanger van compostering, waarbij organische stof juist onder zuurstofrijke omstandigheden wordt afgebroken. Daarbij ontstaat CO2 en warmte.
Verteerbare organische stof: De verteerbare organische stof kan afgebroken worden door methaanvormende bacteriën die van nature in de mest zitten. Dit zijn voornamelijk koolhydraten, eiwitten en vetten uit het voer dat het dier niet verteerd heeft en via de mest het dier weer verlaat. Bij dit proces ontstaat methaangas.