GWP van methaan: horizon 20 of 100 jaar? Hoe berekent u de klimaatimpact van biogas

GWP (Global Warming Potential) is een coëfficiënt die aangeeft hoe vaak een bepaald gas het klimaat sterker opwarmt dan dezelfde massa CO₂ binnen een bepaalde tijdshorizon. Voor methaan geeft het vijfde IPCC-rapport (AR5, 2013) een GWP₁₀₀ van ongeveer 28 en een GWP₂₀ van ongeveer 84. Het verschil komt doordat methaan binnen ongeveer een decennium in de atmosfeer afbreekt, terwijl CO₂ honderden jaren blijft bestaan. In een berekening over 100 jaar wordt de invloed van methaan over de tijd "verdund", terwijl deze in een berekening over 20 jaar volledig zichtbaar is.

Hoe ontstaat GWP

De waarde van GWP hangt af van twee eigenschappen van het gas: de kracht van de stralingsabsorptie (zogenaamde stralingsforcering) en de levensduur in de atmosfeer. Methaan absorbeert infraroodstraling per molecuul vele malen sterker dan CO₂, maar verdwijnt sneller: de levensduur bedraagt ongeveer 12 jaar (verstoring). Door de invloed over 20 of 100 jaar te integreren en te delen door de analoge integraal voor CO₂, verkrijgt men de bijbehorende GWP-waarden.

AR5 geeft waarden zowel met als zonder rekening te houden met klimaatkoolstof-terugkoppelingen (GWP₁₀₀ ongeveer 34, respectievelijk 28). Bij het rapporteren van emissies worden meestal de waarden zonder terugkoppelingen gebruikt.

Welke horizon kiest u

De keuze van de horizon is een kwestie van het doel van de analyse, niet van "waarheid". Voor beleid dat streeft naar het beperken van opwarming in de komende decennia zijn snelle reducties van methaan van belang; voor langetermijnklimaatneutraliteit is CO₂ cruciaal. Beide benaderingen leiden tot dezelfde praktische conclusie in de context van biogas: lekken mogen niet worden toegestaan.

Gevolgen voor biogasinstallaties

Biogas bestaat voor ongeveer de helft uit methaan, dus elk lek uit de vergister, de biogasopslagtank, veiligheidskleppen of de opwerkingsinstallatie heeft een klimaatimpact. Bij GWP₁₀₀ = 28 komt 1 ton uitgelekt methaan overeen met 28 ton CO₂e, en bij GWP₂₀ = 84 zelfs met 84 ton CO₂e.

Rekenvoorbeeld

Aannames: een biogasinstallatie produceert 4 miljoen m³ biogas per jaar (55% CH₄, dus 2,2 miljoen m³ methaan), het methaanlek bedraagt 2%, de dichtheid van CH₄ is 0,717 kg/m³. Lek: 44 duizend m³ ≈ 31,5 ton CH₄. In termen van GWP₁₀₀ = 28: 883 ton CO₂e per jaar. In termen van GWP₂₀ = 84: 2650 ton CO₂e per jaar. Ter vergelijking: het verbranden van 31,5 ton methaan in een fakkel zou het omzetten in ongeveer 86 ton CO₂ (uit de reactie CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O; 16 g CH₄ → 44 g CO₂), dus ongeveer 10 keer minder op de schaal van GWP₁₀₀ en 30 keer minder op de schaal van GWP₂₀ dan een lek. Dit rechtvaardigt de eis van een noodfakkel en lekdichtheid.

Biogeen CO₂ en methaan

Koolstofdioxide dat vrijkomt bij de verbranding van biogas is afkomstig van biomassa die het eerder uit de atmosfeer heeft opgenomen, daarom wordt het in vereenvoudigde balansen als neutraal beschouwd. Methaan dat in de atmosfeer lekt, is niet neutraal: het wordt na enkele tientallen jaren omgezet in CO₂ (wat ook biogeen is), maar voordat dit gebeurt, warmt het het klimaat op. Daarom bestaat de emissiebalans van een biogasinstallatie voornamelijk uit methaan en N₂O, en niet uit CO₂.

Praktische principes

• Geef in documenten altijd de versie van GWP aan (bijvoorbeeld AR4 of AR5) en de tijdshorizon.
• Gebruik bij het vergelijken van offertes en projecten dezelfde coëfficiënten.
• Let erop of de methodiek (bijvoorbeeld RED) GWP-waarden voorschrijft, want dan heeft u geen keuzevrijheid.
• Overweeg bij het presenteren van resultaten beide horizons te tonen als u de invloed van lekken bespreekt.

Andere gassen in de balans van een biogasinstallatie

Naast methaan komt in de balans van een agrarische biogasinstallatie ook lachgas (N₂O) voor uit digestaat dat op velden wordt toegepast, waarvan de GWP₁₀₀ volgens AR5 ongeveer 265 bedraagt. Voor N₂O is de tijdshorizon minder van belang, omdat het gas meer dan 100 jaar in de atmosfeer blijft. Daarom moet de emissiebalans van een biogasinstallatie worden opgebouwd uit alle drie de gassen: CO₂, CH₄ en N₂O, telkens met vermelding van het gehanteerde GWP. Het weglaten van een van deze gassen leidt tot onderschatting of overschatting van het resultaat, en vergelijkingen met andere technologieën verliezen hun betekenis.

Samenvatting

GWP is een hulpmiddel voor vergelijkingen, geen fysische constante. De waarden voor methaan zijn afhankelijk van de horizon en de versie van het IPCC-rapport, en voor biogasinstallaties is de praktische conclusie zorg voor lekdichtheid, metingen en het beperken van methaanverliezen.