Wat is gasificatie of vergassing?

Gasificatie wordt ook wel vergassing genoemd en is een chemisch proces waarin men materiaal zoals steenkool of biomassa onder een hoge temperatuur van 1.300 tot 1.500 °C omgezet in een gasvormig mengsel dat voornamelijk bestaat uit waterstof (H2) en koolmonoxide (CO). Het gas dat tijdens gasificatie oftewel vergassing ontstaat is een geproduceerd gas dat men ook wel synthesegas noemt. Soms hanteert men de term stadsgas.

Er wordt tijdens gasificatie een uitgangsmateriaal gebruikt. Dit uitgangsmateriaal kan heel verschillend zijn. Vaak wordt er gebruik gemaakt van steenkool waardoor men het proces ook Kolenvergassing zou kunnen noemen. Ook gebruikt men voor vergassing koolwaterstoffen als uitgangsmateriaal. Andere materialen zijn biomassa en aardgas. Door de oxidatie die tijdens het proces optreed wordt de temperatuur extra hoog. Er wordt tijdens vergassing naast het uitgangsmateriaal ook stoom gebruikt en zuurstof toegevoegd.

Er wordt een katalysator gebruikt in de vorm van ijzer. Tijdens het gasvormingsproces wordt de stoom in combinatie met de gassen, die door de verhitting van het uitgangsmateriaal ontstaan, langs de katalysator geleid. Daardoor ontstaan verschillende reacties. Door meer stoom of minder stoom toe te voegen en de verhouding tussen waterstof en koolmonoxide te wijzigen kan met het proces beïnvloeden en ook de gassen die geproduceerd worden wijzigen.

Hogetemperatuurvergassers
In de meeste vergasinstallaties wordt gewerkt met hoge temperaturen van 1.300 tot 1.500 °C deze hoge temperaturen worden mede behaald door de oxidatie die tijdens het proces optreed. Men noemt vergassers die onder deze temperatuur werken ook wel hogetemperatuurvergassers. Daarvoor gebruikt men steenkool van hoge kwaliteit en geen materialen van lage kwaliteit zoals bruinkool. Het nadeel van de hoge kwaliteit van steenkool is dat dit vaak dure steenkool is. Bruinkool is echter goedkoper maar zorgt voor meer CO2 emissie.

Door de hoge temperatuur smelt een deel van het as en de verontreiniging. Deze vormen een slak op het materiaal. Deze slak vervuild de installatie en beschadigd bovendien de hittebestendige bekleding van het vat dat gebruikt wordt voor de vergisting. Om die reden moeten vergistingsinstallaties ongeveer om de vijf jaar hersteld worden of een nieuwe vergistingsreactor krijgen. Dit maakt hogetemperatuurvergassers wel kostbaar in onderhoud en gebruik.

TRIG-technologie (Transport Integrated Gasification)
In Amerika heeft onder andere de Southern Company een alternatieve vergassingstechnologie ontwikkeld. Dit is de zogenaamde TRIG-technologie waarbij de afkorting TRIG staat voor Transport Integrated Gasification. Dit is geen hogetemperatuurvergassing omdat gewerkt wordt met een temperatuur van 980 °C. Deze temperatuur ligt aanzienlijk lager waardoor er veel minder slakken ontstaan. Daarnaast werkt men met de TRIG-technologie wel met bruinkool. Dit is minder milieuvriendelijk maar wel in grote mate verkrijgbaar en goedkoop.

Te weinig duurzame biomassa beschikbaar voor behalen klimaatakkoord in 2030

Het klimaatakkoord bevat verschillende soorten maatregelen waardoor de CO2 emissie en de emissie van andere broeikasgassen kan worden verlaagd. Het blijkt echter dat een aantal van deze maatregelen in de praktijk niet realiseerbaar is. Een voorbeeld hiervan is het gebruik van biomassa. Volgens een onderzoek van Natuur & Milieu gaan de onderhandelaars in het klimaatakkoord uit van een bepaalde hoeveelheid biomassa die in de praktijk helemaal niet beschikbaar is.

Biomassa
Biomassa is in feite een verzamelnaam van een grote groep niet-fossiele brandstoffen. Hierbij kun je denken aan houtsnippers, mais, mest en andere soorten natuurlijk afval. Biomassa wordt beschouwd als duurzame vervanger van fossiele brandstoffen zoals aardgas en steenkool. Biomassa is echter net als fossiele brandstoffen niet onbeperkt beschikbaar. Daar moet goed rekening mee worden gehouden bij het bepalen van de klimaatdoelstellingen.

Te weinig biomassa beschikbaar
Tijdens de onderhandelingen voor het klimaatakkoord wordt op dit moment rekening gehouden met een grote hoeveelheid beschikbare biomassa. Zo wordt uitgegaan van twee tot zelfs vier keer zoveel biomassa als er in de praktijk daadwerkelijk beschikbaar zal zijn. Natuur & Milieu heeft berekend dat er jaarlijks ongeveer 200 petajoule aan biomassa duurzaam beschikbaar is.

Aanpassen doelstellingen
Volgens de onderhandelaars zou er in 2030 ongeveer 340 tot 570 petajoule biomassa bovenop de 200 petajoule uit de bestaande plannen beschikbaar komen. Dat lijkt erg onwaarschijnlijk. Daarom zijn de doelstellingen met betrekking tot het gebruik van biomassa onrealistisch. Deze doelstellingen moeten daarom volgens de milieuorganisatie worden aangepast. Ook de stimuleringssubsidie zou moeten worden afgeschaft.

Wat is energieneutraal?

Energieneutraal is de balans tussen het energieverbruik en de energieproductie van een gebouw. Deze korte definitie over energieneutraal heeft Pieter Geertsma van de website Technischwerken.nl geformuleerd. Er wordt veel geschreven over onderwerpen die te maken hebben met de verduurzaming van woningen en andere gebouwen. Daarbij komen regelmatig nieuwe populaire termen in teksten naar voren. Denk hierbij aan CO2 neutraal, energietransitie, klimaatneutraal en ook de term energieneutraal hoort in dit rijtje thuis. Gebouwen zijn in feite pas energieneutraal als er op jaarbasis netto geen energietoevoer nodig is van energiebronnen buiten de woning. Zo kan een energieneutrale woning wel elektriciteit afnemen van een energieleverancier maar zal deze woning ook zelf elektrische energie opwekken door bijvoorbeeld de installatie van zonnepanelen. Ook op dit gebied moet er sprake zijn van een balans om energieneutraal te zijn.

Omschrijving energieneutraal
In de definitie in de eerste alinea van deze tekst wordt duidelijk dat men bij energieneutraliteit kijkt naar de balans tussen het verbruik van energie en de hoeveelheid energie die wordt opgewekt. Wanneer een object installaties bevat ten behoeve van, verwarming, verlichting en voorzieningen dan zal het object energie verbruiken. Dit totale energieverbruik is afhankelijk van verschillende factoren. Zo kan men er voor kiezen om LED verlichting te gebruiken zodat er minder energie wordt verbruikt om het gebouw te verlichten.

Verder kan men een gebouw isoleren zodat er minder warmte verloren gaat. Ook kan men het rendement van verwarmingsinstallaties verhogen door gebruik te maken van warmtekrachtkoppelingen en andere systemen. Dit heeft allemaal invloed op het energieverbruik. Om te beoordelen of een complex energieneutraal is zal men ook moeten kijken naar de hoeveelheid energie die wordt opgewekt. Dat kan bijvoorbeeld gebeuren doormiddel van zonnepanelen waarmee elektrische energie wordt opgewekt. Verder kan men voor de verwarming gebruik maken van pelletkachels en pelletketels die worden gestookt op biomassa.

Ook kan voor de klimaatbeheersing gebruik worden gemaakt van warmtepompen en warmte en koude opslag om de woning te koelen of te verwarmen. Deze systemen hebben te maken met het zelfstandig opwekken van energie. Echter kunnen utiliteitscomplexen en woningen ook aangesloten zijn op collectieve systemen voor het opwekken van energie zoals een zonneveld, windturbines, biogasinstallaties en stadsverwarming. Als er gebruik wordt gemaakt van stadsverwarming, blokverwarming en collectieve lokale energievoorzieningen dan spreekt men echter van een energieneutraal gebied of blok in plaats van een energieneutraal gebouw.

CO2 neutraal
Energieneutraal en CO2 neutraal worden in de praktijk vaak door elkaar heen gebruikt. Toch zijn deze termen geen synoniemen van elkaar en hebben ze dus niet dezelfde betekenis. Bij energieneutraal kijkt men namelijk naar het hoeveelheid energie die wordt opgewekt en verbruikt. Bij CO2 neutraal kijkt men naar de hoeveelheid CO2 die wordt uitgestoten. In theorie zou men bij een energieneutrale woning gebruik kunnen maken van een houtkachel, pelletkachel of pelletketel die wel degelijk CO2 uitstoot. Bij een CO2 neutrale woning zal men echter de focus leggen op de herkomst van de energie en de hoeveelheid CO2 die daar bij vrijkomt. Een houtkachel is dan niet een gewenste optie voor het verwarmen van een woning maar aardwarmte is wel geschikt.

Energieneutraal, CO2 neutraal en andere begrippen
Energieneutraal werd in de eerste alinea van deze tekst doormiddel van een definitie omschreven. Dat is niet voor niets want er zijn in de praktijk verschillende definities en manieren waarop de begrippen die met verduurzaming en maatschappelijk verantwoord ondernemen worden uitgelegd. Dat zorgt voor verwarring. Er zijn ook mensen en organisaties die energieneutraal wonen koppelen aan duurzame energiebronnen waardoor energieneutraal lijkt op CO2 neutraal. Een woning is in die denkwijze energieneutraal wanneer de woning uitsluitend energie verbruikt uit hernieuwbare energiebronnen zoals zonlicht, windkracht en aardwarmte. Dit zijn energiebronnen waarbij geen CO2 emissie vrijkomt.

Energietransitie
Energietransitie is ook een begrip dat steeds meer wordt genoemd. Bij energietransitie heeft met het over de omschakeling van vervuilende, dikwijls fossiele brandstoffen naar duurzame energiebronnen. Deze duurzame energiebronnen zijn dezelfde als de hernieuwbare energiebronnen die eerder zijn genoemd. Zonlicht, windkracht, aardwarmte zijn slechts een paar voorbeelden van hernieuwbare of duurzame energiebronnen. Ook waterkracht is een hernieuwbare energiebron. Hierbij maakt men gebruik van een groot rad waarvan de schoepen doormiddel van waterdruk in beweging worden gebracht.

Pelletketel of een aardgasgestookte cv-ketel?

Pelletketels, biomassaketels en pelletkachels zijn relatief nieuw op de markt. De meeste mensen stoken anno 2017 nog met een gasgestookte cv-ketel hun huizen en gebouwen warm. Dit zal langzamerhand veranderen omdat een gasgestookte cv-ketel nogal wat CO2 uitstoot. Bovendien zorgen gasgestookte cv-installaties er voor dat huishoudens en bedrijven afhankelijk zijn en blijven van aardgas. Aardgas is een fossiele brandstof en die raakt op den duur op. Denk daarbij aan de Groningse gasvelden die langzamerhand leeg raken en waaruit de gasproductie is afgenomen vanwege het aardbevingsrisico in de regio waar de gaswinning wordt uitgevoerd. Dat zorgt er voor dat er minder laagcalorisch gas op de markt komt. Er moet naar andere verwarmingstechnieken worden gezocht en pelletketels en biomassaketels behoren tot de mogelijke oplossingen.

Aardgas of biomassa?
Nederland komt voor de keuze te staan, of ze kopen aardgas over de grenzen in of Nederland schakelt over op andere brandstoffen en verwarmingssystemen. Omdat aardgas uit het buitenland dikwijls hoogcalorisch aardgas is zullen verreweg de meeste gasverbruikende installaties moeten worden aangepast aan hoogcalorisch aardgas. Dat zorgt er voor dat de keuze voor een ander soort verwarmingsinstallatie langzaam maar zeker meer voor de hand komt te liggen. Als men kijkt naar een cv-installatie dan zou men deze installatie grotendeels in tact kunnen houden wanneer men in plaats van de aardgasgestookte cv-ketel een cv-ketel op biomassa gaat installeren. De meeste cv-ketels die biomassa verstoken zijn zogenaamde pelletketels.

Beschikbaarheid van houtpellets
Men moet echter rekening houden met het feit dat pelletketels en pelletkachels niet aangesloten zijn op een aardgasleidingnetwerk. Dit houdt in dat pelletketels voortdurend moeten worden voorzien van nieuwe houtpellets. Vooral pelletketels verstoken nogal wat houtpellets omdat deze ketels net zo als aardgasgestookte cv-ketels het leidingwater van een cv installatie moeten verwarmen. Men zal daarom voortdurend nieuwe pellets in het pelletreservoir moeten plaatsen. Van daaruit worden de houtpellets door een wormwiel gemalen richting het stookgedeelte van de pelletketel.

Omdat het logistiek nogal wat vereist om voortdurend nieuwe houtpellets aan te voeren aarzelen veel mensen om over te schakelen van een gasgestookte cv-ketel naar een pelletketel. Hier moeten structurele oplossingen voor worden bedacht en geboden. Uiteindelijk heeft een pelletketel een hoog rendement van rond de 85 procent. Dit houdt dat 85 procent van de energie uit houtpellets kan worden omgezet in warmte dit is zeer efficiënt en maakt het de moeite waard om goed na te denken over de logistieke problematiek rondom de beschikbaarheid van houtpellets of andere pellets van biomassa.

Wat is stadsverwarming en hoe wordt dit verwarmingssysteem toegepast?

Stadsverwarming  of blokverwarming zijn verwarmingssystemen die worden gebruikt om woningen te verwarmen en/ of van warm water te voorzien. Hierbij wordt geen gebruik gemaakt van aardgas. Woningen die aangesloten zijn op stadsverwarming hebben daardoor geen eigen cv-ketel. De woningeigenaren krijgen warm water door een ondergronds netwerk van warmwaterleidingen. Dit wordt ook wel warmtedistributie genoemd. Het warme water wordt namelijk getransporteerd of gedistribueerd naar de aangesloten woningen en bedrijven. Deze woningen en bedrijven maken dus gebruik van zogenoemde stadswarmte.

Hoe ontstaat stadswarmte of stadsverwarming?
Water wordt uit zichzelf niet warm of koud. Er dient hiervoor een bewerking plaats te vinden. Deze bewerking kan bijvoorbeeld plaatsvinden bij elektriciteitscentrales. In de meeste elektriciteitscentrales worden kolen verbrand met eventueel biomassa zoals houtpallets. De warmte wordt gebruikt om water te verwarmen tot er stoom ontstaat. Deze stoom brengt turbines in beweging zodat elektriciteit kan worden opgewekt. Niet alle warmte wordt tijdens dit proces optimaal benut. Er ontstaat namelijk restwarmte.

Deze restwarmte kan op verschillende manieren worden hergebruikt. Een manier om restwarmte te hergebruiken is het verwarmen van water voor stadsverwarming. Omdat deze verwarming plaatsvindt bij een warmtebron in bijvoorbeeld de eerdere genoemde energiecentrales hoeft er geen gebruik te worden gemaakt van cv-ketels. Dit zorgt er voor dat warmtedistributie energiebesparend en kostenbesparend werkt. Voor het aanleggen van een warmtedistributienetwerk moeten echter wel grote investeringen worden gedaan. Daarnaast kost het aanleggen van een warmtedistributienetwerk ook energie en materiaal.

Huizen die aangesloten zijn op stadswarmte hebben een dubbele waterleiding. Een waterleiding voor koud water en een waterleiding voor verwarmd water. Deze huizen zijn over het algemeen niet aangesloten op het aardgasnet. Doormiddel van een warmtewisselaar wordt het leidingwater door de warmtedistributie verwarmd. Bij woningen met een aparte waterleiding voor warm water wordt het warme tapwater bij het verdeelstation geproduceerd.

Bronnen van stadswarmte
Naast de eerder genoemde elektriciteitscentrales worden ook andere bronnen aangewend voor stadswarmte. Bij afvalverbrandingsinstallaties (AVI’s) ontstaat ook restwarmte die kan worden gebruikt voor warmtedistributie. Naast restwarmte die wordt gewonnen vanuit elektriciteitscentrales en afvalverbrandingsinstallaties is het ook mogelijk om rechtstreeks warmte te winnen door bijvoorbeeld biomassa te verbranden. Hierbij komt echter (ook)  CO2 vrij. Warmtepompen en geothermie zijn over het algemeen beter voor het milieu. Daarnaast kan gebruik worden gemaakt van zonnecollectoren.

Wat is recyclen en recycling?

Recycling is in Nederland een term die wordt gebruikt voor het opnieuw gebruiken van materialen en grondstoffen van producten. In  Vlaanderen wordt dit proces ook wel recyclage genoemd. In tegenstelling tot hergebruiken worden bij het recyclen geen producten of onderdelen van producten opnieuw gebruikt. in plaats daarvan wordt een afvalstof omgezet in een nieuw producten. Voor recycling heeft men dus afval nodig. Uit het afval worden grondstoffen gehaald die gebruikt kunnen worden voor de fabricage van nieuwe producten. Recyclen kan worden vertaald met het opnieuw in de omloop brengen van grondstoffen. Dit proces kan op verschillende manieren gebeuren. Grofweg kan men recycling verdelen in twee verschillende groepen:

  • Recycling van de grondstoffen voor een vergelijkbaar doel. Bij deze vorm van recycling verwerkt men grondstoffen zoals glas, papier en plastic  tot nieuwe producten die van deze materialen gemaakt zijn. Bij sommige producten die door deze vorm van recyclen ontstaan worden van lagere kwaliteit. Dit is bijvoorbeeld het geval bij producten die van gerecycled papier of plastic worden gemaakt. Als de kwaliteit van  gerecyclede producten lager is dan de kwaliteit van de oorspronkelijke grondstof dan spreekt men ook wel van downcycling.
  • Recycling van de grondstoffen voor andere doeleinden komt ook voor. Zo kan men bijvoorbeeld plastic maken van aardolie en vervolgens het plastic verbanden om energie te krijgen. Dit zou men bijvoorbeeld ook kunnen doen met hout. Houtpallets kunnen worden gebruikt in energiecentrales als bijstookhout of biomassa.

Inzamelen en sorteren van afval
Het is belangrijk dat de grondstoffen goed gescheiden zijn zodat men deze stoffen effectief kan gebruiken in productieprocessen voor nieuwe producten. Daarom is een goede recycling afhankelijk van het scheiden van afval. Dit scheiden van afval gebeurd op basis van de grondstoffen. Glas wordt in een glasbak gedaan, groente fruit en tuinafval in een GFT container en plastic wordt in speciale containers voor plastic gedaan. Ook papier wordt gescheiden ingezameld.

Afval wordt niet overal in Nederland op dezelfde manier gescheiden ingezameld. Bepaalde gemeenten zijn hierin verder ontwikkelt dan andere gemeenten. Hierdoor zijn er in Nederland een grote diversiteit aan containers. Deze containers kunnen zowel van particulieren zelf zijn als van bedrijven die het afval produceren. Daarnaast zijn er verschillenden afvalcontainers en afvalbakken die van de gemeente zijn en in straten of parken zijn geplaatst.

Afval kan het beste gescheiden worden in containers maar het is soms ook mogelijk om afval na inzameling te scheiden. Door bijvoorbeeld gebruik te maken van magneten kan men metalen uit het afval scheiden. Voor glas, papier en plastic is het scheiden na inzameling aanzienlijk moeilijker en arbeidsintensiever.

Wat is biomassa en waar wordt biomassa voor gebruikt?

Biomassa kan worden gebruikt als brandstof voor het maken van een vuur. Tot op de dag van vandaag wordt biomassa voornamelijk in ontwikkelingslanden voor dit doel gebruikt. Het vuur kan dienen als verwarming maar ook om eten op te koken en te braden. Vuur kan ook worden gemaakt op basis van fossiele brandstoffen zoals olie en gas. Biomassa bestaat echter uit organisch materiaal. Hout is een veelgebruikte soort biomassa.

Daarnaast kunnen ook plantenresten en andere organische materialen al biomassa worden gebruikt. Mensen maken al heel lang gebruik van hout als brandstof voor vuur. De mens heeft als enige van alle levende wezens geleerd om vuur te maken en te beheersen. Door de jaren heen hebben mensen echter steeds weer nieuwe brandstoffen ontdekt en uitgevonden. Het gebruik van biomassa is echter nooit verdwenen. Ook nu wordt biomassa nog veel gebruikt.

Wat is biomassa precies?
Hout en houtsnippers zijn veel voorkomende vormen van biomassa. Vooral hout van snelgroeiende bomen wordt veel gebruikt. Hierbij kan gedacht worden aan het hout van de populier en de wilg. Naast deze soorten van biomassa worden ook andere organismen gebruikt zoals olifantsgras. Ook meststoffen kunnen worden gebruikt als biomassa. In de praktijk wordt de mest van varkens, koeien en kippen gebruikt. Deze meststoffen zijn de afvalstoffen van boerderijen, veehouderijen en andere agrarische bedrijven. Deze afvalstoffen worden als biomassa hergebruikt. Dit is een soort recycling van afvalstoffen.

Natte en droge biomassa
Biomassa kan worden onderverdeeld in droge en natte biomassa. Droge biomassa bestaat uit droog hout zoals afvalhout en droog groenafval. Droge biomassa kan goed worden verbrand. Natte biomassa is bijvoorbeeld mest maar ook slib. Daarnaast kan GFT (groene fruit en tuin) afval worden gebruikt als natte biomassa. Deze biomassa kan worden gedroogd zodat het kan worden verbrand. Daarnaast wordt natte biomassa ook wel vergist. Doormiddel van vergisting kan natte biomassa namelijk ook worden omgezet in energie.  

Toepassing van biomassa
Biomassa wordt tegenwoordig niet alleen maar gebruikt als brandstof voor een eenvoudig vuur. Doormiddel van vergassing en verbranding kan biomassa ook worden omgezet in energie. In kolencentrales wordt tegenwoordig ook een deel biomassa verstookt. Door biomassa in kolencentrales te verbranden hoeven minder kolen te worden gebruikt. Daarnaast hoeven er ook geen aparte centrales gebouwd te worden die energie kunnen opwekken uit biomassa. De regering van Nederland wil het meestoken van biomassa in kolencentrales verplichtten. Hierdoor worden minder kolen verstookt. Ondanks dat zorgt het verstoken van biomassa ook voor een hogere CO2 uitstoot.

Biomassa is CO2 neutraal
Biomassa zorgt bij verbanding voor een CO2 uitstoot. Dit gebeurd ook bij het verbranden van fossiele brandstoffen. Bij fossiele brandstoffen wordt echter puur CO2 in de lucht geblazen tijdens de verbranding. Bij biomassa heeft het organisme zoals bijvoorbeeld de boom eerst geleefd. Tijdens dit leven hebben bomen en planten eerst CO2 opgenomen uit de lucht. De broeikasgassen worden door bomen en platen omgezet in zuurstof. Na verbranding stoten ze weer CO2 uit waardoor het gecompenseerd. Biomassa is hierdoor in feite CO2 neutraal.