Wikisage is op 1 na de grootste internet-encyclopedie in het Nederlands. Iedereen kan de hier verzamelde kennis gratis gebruiken, zonder storende advertenties. De Koninklijke Bibliotheek van Nederland heeft Wikisage in 2018 aangemerkt als digitaal erfgoed.
- Wilt u meehelpen om Wikisage te laten groeien? Maak dan een account aan. U bent van harte welkom. Zie: Portaal:Gebruikers.
- Bent u blij met Wikisage, of wilt u juist meer? Dan stellen we een bescheiden donatie om de kosten te bestrijden zeer op prijs. Zie: Portaal:Donaties.
Bio-energie
Bio-energie is de verzamelnaam voor energie uit energiedragers die rechtstreeks, dan wel via een chemische omweg, zijn gewonnen uit organisch materiaal (biomassa). Dergelijke energiedragers worden biobrandstoffen genoemd en zijn strikt genomen zonne-energie die in chemische vorm is opgeslagen.
Inleiding
De energie-inhoud van vrijwel alle brandstoffen op aarde is afkomstig van de zon. Dit geldt ook voor fossiele brandstoffen, die in een ver verleden uit organisch materiaal ontstaan zijn. Zij kunnen niet als biobrandstof worden beschouwd, omdat zij bij verbranding meer koolstof in omloop brengen die sinds vele honderden miljoenen jaren in de vorm van kolen, gas en olie in de aarde opgeslagen lag. Er bestaat in wetenschappelijke kringen wijdverspreide consensus over het feit dat althans een deel van de klimaatveranderingen toe te schrijven is aan deze extra koolstof die sinds de Industriële Revolutie in omloop gebracht is.
Voor een biobrandstof geldt er daarom als voorwaarde dat de koolstof die erin zit, recentelijk uit de atmosfeer moet zijn opgenomen (in de vorm van CO2), dat wil zeggen koolstof die al in omloop is. Dat proces heet de koolstofkringloop, waarbij er een sluitende balans bestaat tussen uitstoot van CO2 bij verteren of verbranden van organisch materiaal en opname van CO2 bij de vorming ervan.
Verwerking van biomassa tot bio-energie
Biomassa kan op diverse manieren verwerkt worden:
- thermochemisch
- biologisch
- fysisch
- chemisch
Thermochemische verwerking
De thermochemische verwerking omvat ten eerste de verbranding van biomassa. Hierbij wordt de warmte die vrijkomt gebruikt voor de opwekking van elektriciteit en verwarming.
Ten tweede kan biomassa ook vergast worden. De biomassa wordt met een kleine hoeveelheid water verhit tot hoge temperaturen (meestal tussen 1300 en 1500 °C) in afwezigheid van zuurstof, zodat er een brandbaar gasmengsel ontstaat. Dit synthesegas kan na reiniging toegepast worden voor opwekking van elektriciteit of warmte, maar kan ook gebruikt worden als grondstof in de chemische industrie.
Als laatste thermochemisch proces hebben we de pyrolyse. Daarbij wordt de biomassa, onder afsluiting van lucht, zo verhit dat de organische massa uit elkaar valt in kleinere bestanddelen. Hierdoor ontstaat afhankelijk van de temperatuur kool of olie en komen brandbare gassen vrij, die ook weer gebruikt kunnen worden voor de opwekking van elektriciteit en/of warmte.
Een andere mogelijkheid is een deel van de ontstane kool ter verbetering van de structuur van de grond weer terug de aarde in te ploegen. Dit is een van weinige manieren om koolstof weer uit de circulatie te halen.
Biologische verwerking
Biomassa kan ook biologisch verwerkt worden, dit door anaerobe gisting. Biomassa wordt onder afwezigheid van zuurstof omgezet in water, biogas en een residu.
Biogas is een brandbaar mengsel van methaan en kooldioxide dat na reiniging kan worden gebruikt voor turbines of ketels, eventueel bijgemengd in aardgas.
De verschillende stappen in de anaerobe vergisting zijn:
- Hydrolyse = de omzetting van complex, onopgelost materiaal in minder complexe opgeloste stoffen, die dan door de bacterie kunnen worden opgenomen.
- Fermentatie of zuurvorming = de opgeloste stoffen worden in de cellen van de bacteriën omgezet naar eenvoudigere verbindingen, die weer worden uitgescheiden. De fermentatieproducten zijn vluchtige vetzuren, alcoholen, melkzuur CO2, NH3, H2S en nieuw celmateriaal.
- Acetogenese (intermediaire zuurvorming) = fermentatieproducten omgezet in acetaat, waterstof en carbonaat.
- Methanogenese = Deze worden omgezet in CO2, methaan (CH4) en nieuw celmateriaal.
Fysische verwerking
Biomassa kan fysisch verwerkt worden door middel van persing of extractie van bijvoorbeeld koolzaad.
Chemische verwerking
Tot slot kan biomassa ook chemisch verwerkt worden door een verestering. Op die manier kan biodiesel gemaakt worden van pure plantaardige olie.
Biobrandstoffen
 Zie biobrandstof voor het hoofdartikel over dit onderwerp. |
De meestgebruikte biobrandstoffen zijn bio-ethanol en biodiesel.
Bio-ethanol
| Land | Type | Energiebalans |
|---|---|---|
 Verenigde Staten |
Maïs ethanol | 1,3 |
 Brazilië |
Suikerriet ethanol | 8 |
 Duitsland |
Biodiesel | 2,5 |
| Verenigde Staten |
Cellulose ethanol (1) | 2–36 (2) |
(1) experimenteel, niet op grote schaal
(2) afhankelijk van de productiemethode
Bio-ethanol wordt verkregen via microbiële fermentatie van suikers (uit suikerriet, tarwe, maïs, triticale, rogge, gerst en suikerbieten), doorgaans met behulp van gisten als productie-organisme.
In 2006 zijn er in Europa zeven grote productiebedrijven van bio-ethanol, waarvan drie in Duitsland, drie in Spanje en één in Zweden. Daarnaast zijn er een tiental kleinere bedrijven vooral in Frankrijk. In 2006 wordt 9 miljoen ton graan tot 3 miljoen ton bio-ethanol verwerkt. Het afval van de bio-ethanol productie kan als eiwitrijk veevoer gebruikt worden. Momenteel worden voor dit veevoer de merknamen Protamax en Protigrain gebruikt.
In september 2010 is in de Europoort bij Rotterdam een bio-ethanolfabriek van Abengoa geopend, met een capaciteit van 480 750 m³.
Bio-ethanol wordt gezien als milieuvriendelijke oplossing en alternatief voor het gebruik van fossiele brandstoffen (olieproducten). De uitstoot van CO2 door voertuigen is bij gebruik van bio-ethanol minder dan bij gebruik van benzine. Echter, productie van bio-ethanol kost ook energie en veroorzaakt ook CO2, net zoals de winning van aardolie en de productie van benzine. Wetenschappers van onder andere Wageningen Universiteit zeggen: koolzaad en maïs als biobrandstof zijn geen oplossing, omdat productie en transport bijna evenveel energie kosten als ze opbrengen. Suikerriet scoort beter; 1 liter brandstof levert 8 liter op.[bron?]
Met inzet van nieuwe technologie (2e generatie bio-ethanol) kunnen uit houtachtige materialen ook suikers vrijgemaakt worden, die vervolgens vergist kunnen worden naar ethanol. Het voordeel hiervan is dat ook niet eetbare plant(resten) hiervoor gebruikt kunnen worden. Verscheidene cellulose-ethanol testfabrieken zijn reeds operationeel.
Biodiesel
| Zie biodiesel voor het hoofdartikel over dit onderwerp. |
Biodiesel wordt gewonnen uit plantaardige oliën via een eenvoudig chemisch proces. Meestal gebruikt men hiervoor koolzaad. Het voordeel van biodiesel ten opzichte van bio-ethanol is dat er geen aanpassingen aan de motor (van het voertuig) nodig zijn. Echter voor permanent biodieselgebruik moeten brandstofleidingen en pakkingen van een materiaal zijn dat zich niet laat aantasten door methanol. Dit vraagt in veel gevallen om aanpassing. Het nadeel is dat de grondstof voor biodiesel eerst bewerkt moet worden, wat milieubelastend is.
Voordelen van biodiesel ten opzichte van gewone diesel is het veel lagere zwavelgehalte en er een gereduceerde uitstoot van roet, KWS en aromaten.
Overheidsbeleid
Richtlijn 2003/30 van de Europese Unie stelt dat tegen 2010 5,75% van de totale Europese energieconsumptie bio-energie moet zijn, in 2015 15% en in 2020 20%. Deze doelstelling staat de laatste tijd echter ter discussie. Er zijn zorgen over de effectiviteit en duurzaamheid van de biobrandstoffen. Daarbij speelt bijvoorbeeld de concurrentie met voedsel een rol.
Gevolg van deze discussie is, dat de grootste fracties in het Europees Parlement het in september 2008 eens zijn geworden over een lager percentage als streven voor biobrandstoffen. Het doel is nu dat in 2020 6 procent van alle brandstoffen voor verkeer biobrandstof is. Bovendien worden er eisen gesteld aan de duurzaamheid van de biobrandstof, zo moet de broeikasgasreductie ten minste 35% zijn ten opzichte van fossiele brandstoffen.
Nederland heeft in oktober 2008 de biobrandstoffendoelstellingen voor 2009 en 2010 aangepast. De biobrandstoffendoelstelling voor 2009 werd neerwaarts bijgesteld van 4,5% naar 3,75%. De doelstelling voor 2010 ging van 5,75% naar 4%.
Zie ook
Externe links
- Platform Bio-energie
- Ministerie van VROM, dossier biobrandstoffen
- Senternovem, veelgestelde vragen over biobrandstoffen(Dode link)
Bronnen, noten en/of referenties
|
|
Zoek bio-energie op in het WikiWoordenboek. |