Vluchtige vetzuren (VVZ) in de biogasinstallatie: profiel, drempelwaarden en de betekenis van propionaat

VVZ, oftewel vluchtige vetzuren (azijnzuur, propionzuur, boterzuur, valeriaanzuur en andere), zijn een tussenproduct van de afbraak van organische stof. In een gezond proces worden ze vrijwel onmiddellijk verbruikt, dus hun concentratie is laag; ophoping van VVZ betekent dat het tempo van zuurvorming het vermogen van methanogenen om ze te verbruiken overstijgt. De beste indicator is niet de som, maar het profiel: het aandeel van acetaat, propionaat en hogere zuren en de richting van de veranderingen in de tijd.

Wat we meten en hoe

Standaard is de chromatografische bepaling (GC met FID-detector of HPLC) in het filtraat van een suspensiemonster, na aanzuren en centrifugeren. Het resultaat wordt gegeven in mg/l of g/l voor de afzonderlijke zuren. FOS/TAC-titratie geeft een som uitgedrukt in azijnzuurequivalenten, maar maakt geen onderscheid tussen de zuren. Monsters moeten worden beschermd tegen verdere afbraak: snel afkoelen, centrifugeren, invriezen als de analyse niet dezelfde dag plaatsvindt.

Rol van de afzonderlijke zuren

Oriënterende waarden

In de literatuur en in de praktijk van operators wordt aangenomen dat stabiele agrarische installaties totale VVZ hebben van de orde van minder dan ca. 1–3 g/l (afhankelijk van het substraat), met dominantie van acetaat. Als waarschuwingssignaal geldt:

• propionaat boven ca. 1 g/l (in sommige bronnen 0,8–1,5 g/l),
• een verhouding propionaat/acetaat boven ca. 1–1,4 (de drempel van Hill e.a. wordt vaak aangehaald, maar mag niet mechanisch worden toegepast),
• een abrupte stijging van de VVZ-som met tientallen procenten binnen een etmaal.

Installaties die stabiel werken bij hogere concentraties (bijv. met hoge ammoniak en SAO) tonen aan dat de absolute waarde afhangt van adaptatie, en dat de afwijking van de eigen norm telt.

Waarom de trend belangrijker is dan het getal

Voorbeeld: een installatie heeft een constant acetaatniveau van ca. 0,4 g/l en propionaat van 0,1 g/l. Na verhoging van de kuilvoerdosering stijgt binnen vier dagen het acetaat naar 1,1 g/l en het propionaat naar 0,5 g/l. Geen van deze waarden overschrijdt de “leerboek”-drempel, maar het profiel is duidelijk veranderd. Een reactie (terugdraaien van de dosering) op dit moment voorkomt verzuring die in de daaropvolgende dagen zou optreden.

Wat een stijging van VVZ veroorzaakt

1. Te abrupte verhoging van de dosering of verandering van het mengsel naar een gemakkelijker afbreekbaar mengsel.
2. Daling van de temperatuur, uitval van verwarming of menging.
3. Remstoffen: ammoniak, H₂S, antibiotica, desinfectiemiddelen, zuurstof.
4. Tekort aan sporenelementen.
5. Verkorte HRT of uitspoeling van biomassa.

Aanpak

Goede praktijken

• Bepaal VVZ regelmatig (bijv. eenmaal per week, vaker tijdens de opstart en bij veranderingen van het mengsel).
• Leg de resultaten vast in één tabel met pH, FOS/TAC, dosering en gasproductie.
• Zorg voor een consistente methodiek, ook bij de monstervoorbereiding.
• Gebruik het profiel als bewijs bij het beoordelen van de oorzaak, bijv. van een daling van de gasproductie.

VVZ zijn een indicator die bij het probleem past: ze maken het mogelijk overbelasting van remming te onderscheiden, en ook te beantwoorden of alleen de dosering moet worden vertraagd, of het mengsel moet worden gewijzigd of aanvullingen moeten worden toegevoegd.

Hoe resultaten om te rekenen

Resultaten van chromatografie worden gegeven in mg/l van de afzonderlijke zuren. Voor vergelijking met titratie wordt de som omgerekend naar azijnzuurequivalent, rekening houdend met de molaire massa's (azijnzuur 60, propionzuur 74, boterzuur 88 g/mol). Voorbeeld: 800 mg/l acetaat en 300 mg/l propionaat is omgerekend naar azijnzuurequivalent 800 + 300 × 60/74 ≈ 1.043 mg/l. Zo omgerekende waarden kunnen worden afgezet tegen het FOS-resultaat van de titratie om de overeenstemming van de methoden te controleren; een verschil van enkele tientallen procenten is normaal, omdat titratie ook andere verbindingen met een zuur karakter omvat.

Meetfrequentie en risico

In een stabiele installatie volstaat eenmaal per week of eens per twee weken. Tijdens de opstart, na een verandering van het mengsel, bij de invoering van nieuwe substraten of in een crisis is het raadzaam 2–3 keer per week te meten, en bij abrupte veranderingen — dagelijks. De kosten van analyses zijn klein ten opzichte van de verliezen van enkele dagen verstoorde gasproductie, daarom hebben veel installaties contracten met laboratoria voor cyclische bepalingen van VVZ, TAN, pH en FOS/TAC, en verzamelen zij de resultaten in één database samen met de doseringen van substraten.