BMP in Ethiopië: koffieschillen, vruchtvlees en slijm en waterhyacint als biogassubstraten

Resten uit de koffieverwerking in Ethiopië hebben een uiteenlopend methaanpotentieel: in een onderzoek uit 2018 varieerde de gemiddelde opbrengst van ca. 31 NmL CH₄/g VS voor perkament tot ca. 295 voor slijm, terwijl het vruchtvlees ca. 245 bereikte. De resultaten tonen aan dat de fracties significant van elkaar verschillen, dus de bruikbaarheid hangt af van welk deel van de reststromen beschikbaar is.

Wat is onderzocht

Chala en medeauteurs publiceerden in het tijdschrift Sustainability (2018) de resultaten van BMP-tests van resten uit de primaire koffieverwerking: schillen (ontstaan bij de droge methode) en vruchtvlees, perkament en slijm (bij de natte methode). De tests werden uitgevoerd bij 37 °C, dat wil zeggen onder mesofiele omstandigheden. De gemiddelde methaanopbrengsten bedroegen 159,4 ± 1,8 (schillen), 244,7 ± 6,4 (vruchtvlees), 31,1 ± 2,0 (perkament) en 294,5 ± 9,6 (slijm) L/kg VS. De verschillen weerspiegelen de samenstelling: slijm bevatte het minste hemicellulose (0,8%) en lignine (5%), terwijl perkament het meeste lignine (32%) en neutrale vezels (96%) bevatte, waardoor het zeer slecht afbreekt; de auteurs beschouwden het als ongeschikt voor vergisting. Zij schatten ook dat op landelijke schaal in Ethiopië de vergisting van schillen, vruchtvlees en slijm jaarlijks tot 68 miljoen m³ methaan zou kunnen opleveren, wat na omrekening naar warmtekrachtkoppeling overeenkomt met 238 duizend MWh elektriciteit en 273 duizend MWh warmte. Dit is een theoretisch potentieel, geen productieprognose.

Hoe dergelijke resultaten te interpreteren

Laboratorium-BMP-waarden zijn niet direct overdraagbaar naar een biogasinstallatie. De resultaten worden beïnvloed door het ras, de verwerkingsmethode (nat of droog), de opslagtijd van de resten, de verkleining en het inoculum. Deze principes bespreken wij in de artikelen Verschillen in BMP-resultaten tussen laboratoria en BMP en opbrengst op technische schaal. Daarnaast zijn afvalstoffen uit de natte koffieverwerking zuur en kunnen fenolverbindingen, cafeïne en tannines bevatten, die in hogere concentraties de vergisting remmen. Daarom worden ze in de praktijk in mengsels (covergisting) toegepast, niet als enige invoer.

Waterhyacint: een tweede Ethiopisch en Oost-Afrikaans substraat

Waterhyacint is een invasieve waterplant die meren in Oost-Afrika overwoekert. Als biomassa is het aantrekkelijk omdat het 'gratis groeit', maar het heeft een hoge vochtigheid en veel vezels. Keche en medewerkers (RSC Advances, 2022) onderzochten waterhyacint uit het Abayameer in Ethiopië; volgens de samenvatting verbeterde voorbehandeling met ureum het biomethaanpotentieel en de kwaliteit van de digestaat als bio-meststof. Oduor et al. (Heliyon, 2022) onderzochten in Kenia de covergisting van voedselafval (in dat land vormen voedselafval volgens de auteurs 57% van het gemeentelijk afval) met waterhyacint onder mesofiele omstandigheden (37 °C), om de verzuring te verminderen die typisch is voor de vergisting van alleen voedselafval.

Andere tropische afvalstoffen uit de regio

Een conferentieabstract van Tropentag 2017 (Awiszus, Latif, Müller) evalueerde cassaveschillen uit Tanzania en cassavepulp: de methaanopbrengst bedroeg ca. 0,225 m³N per kg droge stof (DS) voor schillen en 0,224 voor pulp. De auteurs benadrukten dat het gehalte aan sporenelementen laag is en dat voor een stabiel proces aanvulling nodig is, bijvoorbeeld door menging met stalmest. Dit is slechts een abstract en geen volledig peer-reviewed artikel, dus de waarden beschouwen we als indicatief.

Praktische conclusies

1. Resten uit de koffieverwerking hebben een aanzienlijk potentieel, maar werken het beste in een mengsel met een bufferend substraat (bijv. stalmest).
2. Elk biogasproject op basis van dergelijke grondstoffen vereist eigen BMP-tests op monsters uit de installatie, niet op literatuurwaarden.
3. Biomassa met een hoge vochtigheid (waterhyacint) moet worden ontwaterd of gedroogd, en de kosten voor oogst en transport kunnen zwaarder wegen dan de energetische winst.
4. Resultaten moeten worden gepresenteerd met een eenheid (NmL CH₄/g VS) en een beschrijving van de testomstandigheden, zodat ze kunnen worden vergeleken. Breder kader: Wat is BMP.

Analogieën voor Nederland

In Nederland vervullen resten uit de fruitverwerking een vergelijkbare rol als koffieafval in Ethiopië: appeldraf, pulp of spoeling. Kenmerkend zijn de seizoensgebondenheid (geproduceerd in korte campagnes), de zure pH en de snelle biologische afbreekbaarheid. De operationele praktijk is vergelijkbaar: opslag of inkuilen, geleidelijke dosering en controle van pH en FOS/TAC.

Opmerking over vergelijkbaarheid

Resultaten uit verschillende publicaties kunnen alleen worden vergeleken als de temperatuur, testduur, verhouding tussen inoculum en substraat en de methode voor omrekening naar normaalomstandigheden zijn vermeld. Daarom is het bij het gebruik van literatuurgegevens altijd raadzaam om terug te gaan naar het oorspronkelijke artikel en deze parameters te controleren.