Hoe kiest u het optimale substraat voor een biogasinstallatie? Parameters, fouten en kostencalculatie

Het beste substraat heeft niet altijd de hoogste BMP, maar de laagste kostprijs per geleverde kubieke meter methaan bij behoud van processtabiliteit. Daarom vereist de beoordeling van een substraat het samenvoegen van verschillende parameters, betrouwbare laboratoriumgegevens en een eenvoudige economische berekening.

Belangrijke parameters

BMP

Het biochemisch methaanpotentieel (meestal in NmL CH₄/g VS) geeft aan hoeveel methaan maximaal kan worden gewonnen uit een eenheid organische stof. De BMP alleen is niet voldoende om de rendabiliteit te beoordelen: deze moet worden afgezet tegen de prijs, logistiek en invloed op de processtabiliteit (Wat is BMP).

TS en VS

De droge stof (TS) geeft aan welk deel van het substraat vast materiaal is en welk deel water. Een lage TS (bijv. drijfmest met enkele procenten TS) betekent het vervoeren van een grote hoeveelheid water, wat de transportkosten verhoogt, terwijl een zeer hoge TS een geschikt doseer- en verdunningssysteem vereist. VS is het organische aandeel van de droge stof (verlies bij verassing); slechts een deel hiervan is biologisch afbreekbaar. Een hoog aandeel VS/TS duidt meestal op een groter energiepotentieel, maar de daadwerkelijke opbrengst wordt bepaald door de afbreekbaarheid (BMP) (Droge stof en organische droge stof).

C:N en pH

De optimale C:N-verhouding voor methaangisting ligt ongeveer tussen 20–30:1. Eiwitrijke substraten (slachtafval, gist) hebben een lage C:N en kunnen ammoniakale inhibitie veroorzaken, terwijl lignocellulosehoudende substraten (stro) een hoge C:N hebben en langzaam fermenteren (C:N-verhouding in de mix). Zure substraten (bijv. gefermenteerd fruitafval met een pH van 3–4) kunnen lokale verzuring veroorzaken bij te snelle dosering; de pH in de vergister wordt meestal tussen ca. 6,8–7,5 gehouden.

Hoe beoordeelt u de kwaliteit van een substraat

1. Neem een representatief monster: meerdere monsters uit verschillende partijen, gemengd.
2. Bestel een basisanalyse: TS, VS, pH, stikstof en koolstof.
3. Voer een BMP-test uit: alleen een laboratoriumonderzoek geeft een betrouwbaar potentieel voor een bepaalde partij.
4. Controleer op verontreinigingen: zware metalen, antibiotica, kunststoffen, die het proces kunnen remmen of de kwaliteit van de digestaat kunnen verslechteren.
5. Test het mengsel, als het nieuwe substraat aan een bestaand recept moet worden toegevoegd.

Kostencalculatie: voorbeeld met aannames

De onderstaande cijfers zijn illustratieve aannames.

De opbrengst is berekend als TS × VS × BMP (bijv. 0,33 × 0,96 × 340 ≈ 108 m³ CH₄/t). De negatieve kosten voor afval zijn het gevolg van de vergoeding voor de acceptatie, maar houden geen rekening met kosten voor hygiënisering, uitpakken, het risico op verzuring en wettelijke verplichtingen. Het toont echter aan waarom afvalstoffen economisch aantrekkelijk zijn, mits het proces niet overbelast wordt.

Meest voorkomende fouten

• Alleen op de prijs per ton letten, zonder omrekening naar methaan.
• Transportkosten negeren, vooral voor substraten met een lage TS.
• Geen laboratoriumonderzoek uitvoeren en vertrouwen op catalogusgegevens.
• Een nieuw substraat te snel introduceren, zonder controle van FOS/TAC (FOS/TAC).
• Logistiek en opslag negeren: beschikbaarheid, betrouwbaarheid van leveringen en opslagomstandigheden hebben een reële invloed op de kosten.

Een jaarbalans, rekening houdend met seizoensgebondenheid, wordt beschreven in het artikel Planning van de substraatbehoefte. Overzichten van BMP-resultaten uit de literatuur vindt u in BMP-onderzoeken.

Wanneer is aanvullende informatie nodig

Bij de keuze van een substraat met een onzekere samenstelling (afval uit de verwerkende industrie, slib, gemeentelijk afval) is het raadzaam de beoordeling aan te vullen met aanvullende analyses: gehalte aan zware metalen, ammoniak, zwavel, vetten en remmende stoffen. Als het substraat een groot aandeel in het recept moet uitmaken, wordt ook een proef op laboratoriumschaal in een continu reactor aanbevolen, en niet alleen een BMP-test. Pas een combinatie van deze gegevens maakt een beoordeling van het risico voor het proces en de kwaliteit van de digestaat mogelijk. Het resultaat van een dergelijke beoordeling is het waard om samen met de leveringsdatum en het partijnummer vast te leggen, zodat eventuele problemen gemakkelijk aan een specifieke bron kunnen worden gekoppeld.