Combinatie van brongerichte stalmaatregelen en mestverwerking beste voor milieu en portemonnee

Via modelberekeningen hebben Wageningen UR en Promillicon negen scenario’s voor de varkenshouderij doorgerekend, in een aantal varianten: wat betekenen nieuwe stalsystemen en mestverwerking voor milieu en economie. Hieruit blijkt dat een combinatie van dagontmesting en mestverwerking zorgt voor de laagste emissies van ammoniak en broeikasgassen en ook voor de hoogste economische waarde.

NL Next Level Mestverwaarding
NL Next Level Mestverwaarding is een publiek-privaat opgezet onderzoeksproject (PPS) waar doorbraken worden gezocht in de mestketen van stal tot land. Centrale vraag in het project is hoe in deze keten van mestverwaarding een bijdrage kan worden geleverd aan kringlooplandbouw, circulair en met een reductie van emissies van stikstof en broeikasgassen en met een goed verdienmodel.
In het project zijn eerder kansrijke productmarktcombinaties (PMC’s) geanalyseerd en is bepaald met welke (bestaande en nieuwe) mestverwerkingstechnologie deze PMC’s het beste uit drijfmest kunnen worden gemaakt.
In dit onderzoek borduurt men voort op de kennis die hier is opgedaan.

Negen scenario’s doorgerekend
Het doel van dit onderzoek was inzicht verschaffen ten aanzien van een aantal verdiepende vragen die verband houden met actuele ontwikkelingen, zoals:

  • Welk gevolg heeft het gebruik van dagverse vleesvarkensmest voor de mestverwaardingsketen? En hoe zit dat voor meststromen die ontstaan uit stalsystemen met ‘scheiden aan de bron’ van feces en urine?
  • Wat betekenen de verschillende routes voor de emissies van ammoniak en van de broeikasgassen CO2, CH4 en N2O over de hele keten stal-opslag-verwerking-aanwending?


Om dit inzicht te verkrijgen heeft men negen scenario’s via modelberekeningen doorgerekend op de emissie van ammoniak en broeikasgassen en op de benodigde investeringen de kosten/opbrengsten per ton mest. Dit laatste is uitgedrukt in een benodigd poorttarief.
Om de massabalansen en de emissies te berekenen werd gewerkt met flowschema’s. Aan de hand van de hoeveelheden en de samenstelling van de mestproducten zijn bij elke stap de verliezen en de kosten berekend.

De volgende scenario’s werden onderzocht:

  1. Een referentiescenario: een stal zonder luchtwasser waarbij de mest na een opslag van gemiddeld 6 maanden onbewerkt op het land wordt uitgereden.
  2. Stal met luchtwasser. Als 1) maar dan is de stal voorzien van een luchtwasser met een NH3-reductie van 95%.
  3. Referentie + mestverwerking. Als 1) echter de mest wordt in de mestverwerking vergist en verwerkt.
  4. Regulier + verwerking van verse mest. Als 3) maar dan met mest van 10 dagen oud.
  5. Dagontmesting zonder mestverwerking. De mest wordt dagelijks uit de stal verwijderd en gaat dan voor gemiddeld 90 dagen in de opslag, waarna hij onbewerkt op het land wordt aangewend.
  6. Dagontmesting met mestverwerking. Als 5) maar de mest wordt regelmatig opgehaald (gemiddeld 10 dagen oude mest) om te worden verwerkt.
  7. Gescheiden feces en urine met mestverwerking. De mest wordt aan de bron zo goed mogelijk gescheiden. Hierbij wordt ervan uitgegaan dat de twee fracties door de lage volumes minder vaak worden opgehaald en daarom relatief wat ouder zijn dan bij scenario 6 (gemiddeld 19 dagen oud). Alleen de feces-fractie wordt vergist.
  8. Gemengd vleesvarkens- en zeugenmest met mestverwerking. Als 3) maar dan een mengsel van vleesvarkens- en zeugenmest.
  9. Gemengd verse vleesvarkens- en zeugenmest met mestverwerking. Als 4) maar dan een mengsel van vleesvarkens- en zeugenmest.

In de scenario’s heeft de mest dus een gemiddelde ouderdom variërend van 10 tot 99 dagen.

Referentiescenario
(ton per jaar)
NH3-emissie CO2-equivalenten
Varkenshouderij 1.117 68.016


In de berekeningen is men uitgegaan van een omvang van de mestverwerking van 250.000 ton per jaar. Om het effect van schaalgrootte te kunnen inschatten is ook een variant met een grotere schaal van 750.000 ton per jaar meegenomen.
In de routes met mestverwerking is uitgegaan van het produceren van een mestkorreltje (NPK 2-5-5), een minerale stikstofmeststof (5% N) en een minerale kaliummeststof (5% K2O). Uit eerder onderzoek van NL Next Level Mestverwaarding bleek dit de meest gunstige variant.
In het onderzoek is ook een aantal andere varianten onderzocht.

Een extra berekening is nog uitgevoerd naar wat een lager eiwitgehalte in het voer van de varkens betekent voor emissies van ammoniak en broeikasgassen over de hele keten.


Resultaten

Emissie van ammoniak en broeikasgassen het laagst bij combinatie staltechniek en mestverwerking
De modelberekeningen laten zien dat overall de laagste emissies plaatsvinden in een combinatie van brongerichte staltechnieken en mestverwerking. Hierbij is er een verschil tussen ammoniak en broeikasgassen te zien:
Qua ammoniak kan men op twee manieren tot een lage emissie over de hele keten komen.
Als je uitsluitend naar de emissies op stalniveau kijkt, dan is een luchtwasser het efficiëntst ten aanzien van ammoniak (uitgegaan wordt van een reductie van 95 van de NH3-emissie). Over de hele keten zijn beide systemen (dagontmesting of scheiden aan de bron versus luchtwassers) vergelijkbaar.
Door mest snel uit de stal te halen en dan te verwerken tot de gekozen mestproducten daalt de emissie bij de aanwending aanzienlijk. De emissies bij het aanwenden liggen dan grofweg een factor 10 lager dan bij onbewerkte drijfmest.


Ammoniakemissie per scenario

Voor broeikasgassen zien we een geheel ander beeld: hier is een combinatie van dagontmesting of scheiden aan de bron met snelle verwerking de gunstigste optie.
Als je na dagontmesting de mest niet verwerkt (scenario 5) zal de emissie tijdens opslag en/of aanwending zo sterk verhoogd zijn dat er van enige milieuwinst op broeikasgasemissies geen sprake meer is. Anders gezegd: je kan wel het stalsysteem verbeteren, als je daarna niets goeds met de mest doet dan worden de milieueffecten niet verminderd maar afgewenteld.


Emissies van broeikasgassen (CO2-equivalenten) per scenario

Overall is de conclusie dat een combinatie van dagontmesting en mestverwerking (scenario’s 6 en 7) de grootste milieuwinst oplevert: -75% ammoniak- en -59% broeikasgasemissies ten opzichte van scenario 1.

Te weinig meetcijfers over ‘scheiden aan de bron’ om conclusies te trekken
In de praktijk zijn er veelbelovende ervaringen over een hogere waarde door varkensmest aan de bron te scheiden in een feces- en een urinefractie. Zo heeft de Franse coöperatie Cooperl (zie o.a. dit artikel) een systeem ontwikkeld waar direct onder de roosters de feces en urine van elkaar worden gescheiden. De feces-fractie wordt hierbij zo’n vijf keer per dag uit de stal verwijderd. Volgens Cooperl dalen hierdoor de methaanverliezen enorm, en dat zorgt tegelijkertijd voor een fors hogere biogasopbrengst. Inmiddels zijn meer dan honderd varkensstallen op deze wijze ingericht.

De onderzoekers geven echter aan dat ze onvoldoende gegevens hebben (massabalansen, mestsamenstelling, afbraakcurves van organische stof, e.d.) om deze ervaringen in hun modellen mee te nemen.
Om deze reden kunnen ze in de berekeningen niet of nauwelijks een verschil aangeven tussen ‘dagontmesting’ en ‘scheiden aan de bron’. 
Ook is een scenario met een nog veel snellere verwerking, bijvoorbeeld door een combinatie van een brongericht stalsysteem met een vergister op de boerderij zelf, niet meegenomen. In deze berekeningen is de mest nog altijd gemiddeld minimaal 10 dagen oud voordat hij wordt verwerkt.
Dit zijn interessante vragen voor vervolgonderzoek om de waarde van de rekenmodellen verder te verbeteren, en waardoor de effecten van innovaties zo goed mogelijk ingeschat kunnen worden.

Lager eiwitgehalte in voer
Aanvullend is nog berekend of een lager eiwitgehalte in het voer tot lagere emissies leidt: bij een verlaging van het eiwitgehalte met 10% is volgens de berekeningen de ammoniakemissie 13 à 17% lager. Op broeikasgasemissies is amper een effect, ook niet door een lagere lachgasemissie. Er is niet onderzocht of deze voermaatregel voor een lagere productiviteit zorgt.

Centrale verwerking van dagverse mest economisch het gunstigste doorgerekende scenario
Naast berekeningen over de emissies van NH3 en broeikasgassen is in de modellen ook onderzocht wat economisch het gunstigste is. Hieruit kwam de combinatie van brongerichte stalmaatregelen en mestverwerking (dagontmesting of bronscheiding, scenario 6 en 7) als beste naar voren.
Bij een schaal van 250.000 ton (ingaande drijfmest) per jaar liggen de hieruit afgeleide poorttarieven tussen de €10 en €22 per ton. Dit grote verschil komt door de verschillende varianten die zijn doorgerekend, met name door wel of geen vergisting mee te nemen.
Bij een schaal van 750.000 ton per jaar zou dit tussen de  €-2 tot €13 liggen. Bij deze schaal is het economisch ook interessant de dikke fractie te drogen en korrelen. Bij de schaal van 250.000 ton is het afzetten van dikke fractie zonder verdere bewerking economisch gunstiger.


Het rapport is hier bijgevoegd en ook te downloaden op de website van Wageningen UR.

Combinatie van brongerichte stalmaatregelen en mestverwerking beste voor milieu en portemonnee
Auteur: Jan Roefs
Publicatie: 14-02-2022