Methaan oxideren

Het oxideren van Methaan tot CO2 en water kan op drie verschillende manieren:

1. Biologische oxidatie door methaan-etende (methanotrofe) bacteriën in een bodemfilter
2. Thermische oxidatie van methaan
3. Actief methaanvorming stimuleren door vergisting en het methaan te benutten voor energieopwekking

1. Biologische oxidatie door methaan-etende (methanotrofe) bacteriën

In de bodem leven methaan-etende bacteriën. In deze bacteriën reageert methaan met zuurstof, waarbij energie vrijkomt voor de bacteriën en CO2 wordt uitgeademd. Dit noemen we biologische oxidatie. Dit proces vindt plaats in een bodemfilter.

Bodemfilter

Door de mestgassen uit een mestopslag (bijvoorbeeld een mestzak) af te vangen en in de bodem te leiden via drainageslangen kunnen methaan-etende bacteriën groeien in de bodem.

De mestzak moet volledig gasdicht zijn om de druk te kunnen opbouwen om het gas in de bodem te krijgen. Het is aan te raden wel een overdrukbeveiliging in te bouwen omdat er in geval van schuimvorming verstopping kan ontstaan.

De aanleg van het bodemfilter moet plaatsvinden op een waterkerend zeil. Via de gassen van de mest komt namelijk ook zwavel vrij, wat in de bodem sulfaat vormt. Om te voorkomen dat het sulfaat in het bodemwater komt, moet het water van het bodemfilter apart worden opgevangen. Dit water kan vervolgens over het land worden uitgereden, eventueel na menging met mest.

Om het bodemfilter goed te laten werken, zijn enkele voorwaarden belangrijk:

1. Grondsoort: De grond moet voldoende doorlatend zijn, maar niet té doorlatend. Zandgronden met een laag löss of veen zijn geschikt, terwijl kleigrond of volledig zand minder geschikt zijn. Bij droogte kan kleigrond scheuren, waardoor methaan direct via de scheuren omhoog kan komen.
2. Aanleg: Het bodemfilter moet boven de grondwaterstand liggen om goed te functioneren.
3. Gebruik: De grond mag niet te intensief worden gebruikt, zodat de doorlaatbaarheid behouden blijft. Het bodemfilter is relatief makkelijk aan te leggen in één of twee dagen, eventueel met aangevoerde grond. De kosten variëren afhankelijk van de mestopslag en filtergrootte.

2. Thermische oxidatie van methaan

Bij thermische oxidatie verbrandt het biogas uit de mest in een vlam, wanneer het met lucht in de fakkel in de goede verhouding wordt gemengd. Dit proces zet methaan om in CO₂ en water. Het werkt op een vergelijkbare manier als het verbranden van aardgas in een cv-ketel.

Door het afgevangen biogas te verbranden, is er een effectieve omzetting naar water en CO2.

Een ontzwavelingsfilter is aan te raden om aantasting van de apparaten en zwaveldioxide (SO2) emissies te voorkomen. Deze emissies veroorzaken stank en bij te hoge concentraties mogelijk gezondheidsschade.

3. Actief methaanvorming stimuleren door vergisting en het methaan benutten

In de (mono-)vergister wordt de mest verwarmd en geroerd, waardoor extra organische stof snel omgezet wordt tot methaan en CO2. Het methaan komt niet in de atmosfeer terecht, maar wordt verbrand tot CO2.

Het biogas kan worden opgewaardeerd tot groen gas, wat aan het aardgasnet kan worden geleverd. Dan wordt de methaanemissie voorkomen en wordt het gebruik van fossiel aardgas vervangen. Het methaan wordt hierbij door de eindgebruiker verbrand.

Het biogas kan gebruikt worden voor energieopwekking met een biogasmotor. Dit heet een warmtekrachtkoppeling (WKK). Deze verbrandt het biogas en levert elektriciteit en warmte die gedeeltelijk gebruikt wordt voor het op temperatuur houden van de vergister.

Een vergister is door de hogere mate van complexiteit niet voor ieder bedrijf geschikt en vraagt een forse investering. Het is daarmee vooral een oplossing voor locaties waar relatief veel mest beschikbaar is (vanaf circa 8000 ton/jaar).

Bij mestvergisting wordt de organische stof deels in de vergister afgebroken. Dit gaat met name om de niet effectieve organische stof. Er leven zorgen over het op peil houden van de bodemvruchtbaarheid bij toepassing van mestvergisting (zie bijvoorbeeld dit artikel uit Nieuwe Oogst). In verschillende onderzoeken is (tot nu toe) geen afname van bodemvruchtbaarheid geconstateerd.

Meer lezen over mestvergisting en bodemvruchtbaarheid?
Onderzoek WUR: Mestvergisting als onderdeel van duurzame kringlopen
Blog CCS: Bodemvruchtbaarheid, vergisting en gewasopbrengst

Het is belangrijk om voldoende aandacht te besteden aan de lekdichtheid van de mestvergister. Door de hoge methaanproductie in de mestvergister en de sterke impact van methaan (34 CO2eq) op klimaatverandering, is een kleine methaanlekkage al voldoende om het positieve effect van mestvergisting teniet te doen.