OLR: organische belasting van de vergister — berekening en afstemming

OLR (organic loading rate) is de dagelijkse massa organische droge stof (VS, Engels: volatile solids) die in de vergister wordt ingevoerd, per actief volume: OLR = ΣmVS / V, uitgedrukt in kg VS/(m³·d). In agrarische biogasinstallaties ligt de waarde meestal tussen ongeveer 2–4 kg VS/(m³·d), waarbij de grenzen afhankelijk zijn van de samenstelling van het mengsel, temperatuur, mengkwaliteit en buffercapaciteit; waarden boven circa 4–5 vereisen doorgaans bijzondere controle.

Formule en invoergegevens

OLR = (Σ mᵢ · TSᵢ · VSᵢ) / V, waarbij mᵢ de verse massa van substraat i per dag is (kg), TSᵢ het aandeel droge stof (fractie), VSᵢ het aandeel organische droge stof in de droge stof, en V het actieve volume van de vergister (m³). De TS- en VS-waarden komen uit laboratoriumanalyses van elke partij (drogen bij circa 105 °C en verassen bij circa 550 °C); cataloguswaarden zijn slechts een eerste benadering.

Rekenvoorbeeld

Aannames (vereenvoudigd, ter illustratie): vergister met een actief volume van 3 000 m³, dagelijkse dosis:

OLR = 10 398 / 3 000 ≈ 3,5 kg VS/(m³·d). Bij twee vergisters van elk 3 000 m³ en dezelfde dosis zou de belasting circa 1,7 bedragen. Let op: drijfmest voegt veel volume toe, maar weinig VS; daarom verlaagt een hoog aandeel drijfmest de OLR en verkort de HRT (bij constant vergistervolume betekent een grotere doorstroming een kortere verblijftijd).

Verband met opbrengst

De methaanproductie neemt toe met de OLR tot een bepaald punt, maar de opbrengst per eenheid VS neemt af bij een te korte reactietijd: een deel van het materiaal verlaat de vergister onafgebroken. Een te lage belasting betekent daarentegen dat de vergister overgedimensioneerd is ten opzichte van de dosis.

Gevolgen van overbelasting

• ophoping van VZV, stijging FOS/TAC, daling pH,
• schuimvorming,
• daling CH₄-gehalte, stijging CO₂,
• onvoldoende menging (verhoogde viscositeit bij hoog TS),
• hoger restpotentieel in de digestaat en grotere methaanemissie uit de opslag.

Praktische richtlijnen

1. Verhoog de dosis geleidelijk (bijvoorbeeld met 0,2–0,5 kg VS/(m³·d) per week, afhankelijk van de installatie), terwijl u pH, FOS/TAC en gas waarneemt.
2. Bereken de OLR voor de hele installatie en voor afzonderlijke vergisters, vooral bij een serieopstelling.
3. Houd rekening met het actieve volume, niet het geometrische — schuim, bezinksel en de gaszone verminderen het bruikbare volume.
4. Varieer de dosis over de dag om pieken te vermijden (tijdgestuurde doseerinrichtingen, geen eenmalige grote dosering).
5. Gebruik TS/VS-analyses: kuilvoer met wisselend drogestofgehalte kan de OLR met enkele procenten veranderen zonder dat de verse massa verandert.

OLR en andere parameters

Bij de beoordeling van een biogasinstallatie is het zinvol om naar alle vier de waarden tegelijk te kijken; een hoge volumetrische opbrengst ten koste van een lage opbrengst per VS kan onrendabel zijn, omdat er meer substraat wordt verbruikt.

Opbrengst en belasting — vervolg van het voorbeeld

In de vergister uit het voorbeeld (3 000 m³, dosis 10 398 kg VS/d) nemen we een opbrengst van 0,30 m³ CH₄ per kg gedoseerde VS aan. De productie bedraagt dan circa 3 120 m³ CH₄/d, wat neerkomt op een volumetrische opbrengst van circa 1,04 m³ CH₄/(m³·d). Deze berekening dient ook als controle van de gegevens: als het resultaat boven het theoretische potentieel van de substraten uitkomt, zit er een fout in de gegevens (bijvoorbeeld een te hoge gasmeting of te lage VS-waarden).

Wanneer OLR misleidend is

Dezelfde OLR, berekend uit kuilvoer met een hoog drogestofgehalte en uit keukenafval, betekent niet hetzelfde: keukenafval wordt veel sneller afgebroken en leidt sneller tot verzuring. Daarom is het zinvol om de OLR aan te vullen met het aandeel snel afbreekbare fracties (vetten, suikers) in de dosis.

Verandering van OLR bij seizoenswisseling

In de lente en zomer stijgt de omgevingstemperatuur, terwijl de installatie in de winter meer warmte verbruikt. Daarom kan dezelfde OLR een verschillende stabiliteit hebben, afhankelijk van het seizoen. Een goede praktijk is het noteren van de grenswaarden van OLR waarbij de installatie stabiel werkte in de winter en zomer, en het hanteren van een lagere, conservatieve waarde tijdens wijzigingen in het mengsel of bij storingen van de roerders.