Biomassa: definitie, biogas en toepassingen voor duurzame energie

Ontdek wat biomassa is, hoe biogas wordt geproduceerd en praktische toepassingen voor duurzame energie — efficiënt, circulair en toekomstbestendig.

Biomassa is een basisterm in de ecologie en in de energieproductie-industrie. Organisch afval zoals dood plantaardig en dierlijk materiaal, dierlijke mest en keukenafval kan worden omgezet in gasvormige brandstof die biogas wordt genoemd. Het organisch afval wordt door bacteriën in biogasvergisters afgebroken tot biogas, dat in wezen een mengsel is van methaan en koolstofdioxide.

In de ecologie betekent biomassa de accumulatie van levende materie. Het is het totale levende materiaal in een bepaald gebied of een biologische gemeenschap of groep. Biomassa wordt gemeten naar gewicht, of naar droog gewicht, per gegeven gebied (per vierkante meter of vierkante kilometer). In de energie-industrie verwijst het naar biologisch materiaal dat kan worden gebruikt als brandstof of voor industriële productie. Biomassa omvat plantaardig materiaal dat wordt geteeld voor gebruik als biobrandstof, en omvat ook plantaardig of dierlijk materiaal dat wordt gebruikt voor de productie van vezels, chemicaliën of warmte. Biomassa kan ook biologisch afbreekbaar afval omvatten dat als brandstof kan worden verbrand. Het omvat geen organisch materiaal dat door geologische processen is omgezet in stoffen zoals steenkool of aardolie. Het wordt gewoonlijk gemeten naar droog gewicht.

Soorten biomassa

• Hout en houtafval: brandhout, houtchips, zaagsel, pellets en snoeihout.
• Landbouwgewassen en reststromen: energiegewassen (zoals maïs voor silage), stro, schillen en andere reststromen.
• Dierlijke restproducten: mest, slachtafval, en andere organische bijproducten.
• Huishoudelijk en industrieel organisch afval: keukenafval, groenafval en organisch afval uit voedselverwerking.
• Algen en aquatische biomassa: micro- en macroalgen met potentie voor biobrandstoffen en chemicaliën.

Productie- en conversieprocessen

• Anaërobe vergisting: biologische afbraak door bacteriën in afgesloten vergisters; levert biogas (methaan + CO2) en een vaste/vloeibare reststof (digestaat) die als meststof kan dienen.
• Directe verbranding: verbranding van hout, pellets of andere vaste biomassa voor warmte en stoomproductie.
• WKK (warmte-krachtkoppeling): gecombineerde opwekking van elektriciteit en warmte uit biomassa voor hogere efficiëntie.
• Vergassing: thermochemische omzetting naar een synthetisch gas (syngas) dat kan worden gebruikt voor warmte, elektriciteit of verdere omzetting naar vloeibare brandstoffen.
• Pyrolyse: ontleding zonder zuurstof; levert bio-olie, biochar en gas als producten.
• Chemische of biologische conversie: fermentatie van suikers/zetmeel naar bio-ethanol, of verwerking van oliehoudende gewassen tot biodiesel.

Biogas: samenstelling en verwerking

Biogas bestaat doorgaans uit ongeveer 50–70% methaan (CH4) en 30–50% koolstofdioxide (CO2), met kleine hoeveelheden waterdamp, zwavelwaterstof (H2S), stikstof en sporen van andere gassen. Biogas kan gebruikt worden als brandstof voor verwarming of elektriciteitsopwekking, maar kan ook worden gezuiverd of upgraded tot

• biomethaan: zuiver methaan (> 95%) geschikt voor injectie in het aardgasnet of als voertuigbrandstof;
• synthetische brandstoffen: via verdere conversie van syngas of bio-olie.

Bij vergisting ontstaat ook digestaat, een nutrient-rijke reststroom die op verantwoorde wijze als bodemverbeteraar of meststof kan worden gebruikt, mits de kwaliteit en eventuele verontreinigingen gecontroleerd worden.

Toepassingen

• Warmtevoorziening: verwarming van woningen, kassen of industrie met houtkachels, ketels of pelletinstallaties.
• Elektriciteitsproductie: met verbrandingsmotoren, turbines of gasturbines in WKK-installaties.
• Transportbrandstoffen: bio-ethanol en biodiesel voor voertuigen; opgewerkt biomethaan voor aardgasvoertuigen of als duurzaam alternatief.
• Industriële grondstof: biobased chemicaliën, vezels en materialen ter vervanging van fossiele grondstoffen.
• Landbouw: gebruik van digestaat als meststof en verbetering van bodemstructuur met biochar.

Duurzaamheid, milieu en aandachtspunten

Biomassa wordt vaak gezien als hernieuwbaar en in veel gevallen als klimaatvriendelijker dan fossiele brandstoffen, maar de duurzaamheidsbalans hangt sterk af van herkomst en beheer:

• CO2-balans: CO2 uit verbranding van recent vastgelegd biogenisch koolstof wordt soms als neutraal gerekend, maar dit is afhankelijk van landgebruik, teelt en tijdshorizon.
• Indirecte landgebruikseffecten: grootschalige teelt van energiegewassen kan leiden tot verlies van biodiversiteit, bodemuitputting en ontbossing.
• Emissierisico’s: lekverlies van methaan (zeer krachtig broeikasgas) tijdens opslag en verwerking kan de klimaatwinst verminderen of tenietdoen.
• Concurrentie met voedselproductie: gewassen voor brandstof mogen voedselzekerheid en lokale voedselsystemen niet ondermijnen.
• Verontreinigingen: sommige afvalstromen bevatten verontreinigingen (zware metalen, microplastics) die processing of toepassing van bijproducten beperken.

Slim beleid, certificering en het gebruik van reststromen en residuen (in plaats van speciaal geteelde gewassen) zijn belangrijk om de milieuvoordelen van biomassa te maximaliseren.

Meting en begrippen

• Biomassahoeveelheid: wordt vaak uitgedrukt in massa (ton drooggewicht) per oppervlakte-eenheid (bijv. ton/ha) of in energiewaarde (GJ/ton).
• Verbrandingswaarde: energie-inhoud varieert per type biomassa; hout heeft andere calorische waarde dan mest of biogas.
• Biobrandstofcategorieën: eerste generatie (voedselgewassen), tweede generatie (cellulosische of reststromen), en opkomende technologieën (algen, synthetische biobased brandstoffen).

Praktische voorbeelden en ontwikkelingen

• Boeren gebruiken vergisters voor mest en reststromen; het geproduceerde biogas voedt verwarmingsinstallaties of wordt opgewerkt voor verkoop.
• Houtpellets en houtchips verwarmen woningen en kassen, soms gecombineerd met WKK voor elektriciteit en warmte.
• Industrieën en gemeenten zetten in op gescheiden inzameling van organisch afval voor vergisting en terugwinning van energie en nutriënten.
• Nieuwe ontwikkelingen richten zich op efficiëntere conversietechnieken, biorefineries die meerdere producten maken, en op BECCS (bioenergie met CO2-afvang) als mogelijke negatieve-emissietechnologie.

Samenvattend: biomassa is een veelzijdige bron die zowel in ecologische als in energiecontexten een centrale rol speelt. De voordelen voor energievoorziening en circulaire materiaalstroom zijn groot wanneer biomassa duurzaam wordt gewonnen en verwerkt, maar duurzame inzet vereist aandacht voor landgebruik, emissies en de keuze van grondstoffen.

Energie-industrie

De term biomassa is vooral nuttig voor planten, waar sommige interne structuren niet altijd als levend weefsel worden beschouwd, zoals het hout (secundair xyleem) van een boom.

Biobrandstoffen zijn onder meer bio-ethanol, biodiesel en biogas.

Biomassa wordt gekweekt uit verschillende planten, waaronder schakelgras, hennep, maïs, populier, wilg en suikerriet. De gebruikte plant is meestal niet erg belangrijk voor de eindproducten, maar heeft wel invloed op de verwerking van de grondstof. Hoewel biomassa een hernieuwbare brandstof is, kan het gebruik ervan toch bijdragen aan de opwarming van de aarde. Dit gebeurt wanneer het natuurlijke koolstofevenwicht wordt verstoord; bijvoorbeeld door ontbossing of verstedelijking van groene gebieden.

Biomassa maakt deel uit van de koolstofcyclus. Door fotosynthese wordt koolstof uit de atmosfeer omgezet in plantaardig materiaal. Als de plant verrot of verbrandt, gaat de koolstof terug naar de atmosfeer. Dit gebeurt enigszins snel, en plantmateriaal dat als brandstof wordt gebruikt kan voortdurend worden vervangen door aanplant voor nieuwe groei. Het verandert dus niet veel aan de hoeveelheid koolstof in de atmosfeer.

Hoewel fossiele brandstoffen afkomstig zijn van dingen die lang geleden zijn gestorven, worden ze volgens de algemeen aanvaarde definitie niet als biomassa beschouwd omdat ze koolstof bevatten die al heel lang 'uit' de koolstofcyclus is. Het verbranden ervan voegt dus veel koolstofdioxide toe aan de atmosfeer.

Andere toepassingen van biomassa, naast brandstof:

• Bouwmateriaal
• Papier (met behulp van cellulosevezels)
• Biologisch afbreekbare kunststoffen

Kunststoffen uit biomassa, zoals sommige gemaakt om op te lossen in zeewater, worden op dezelfde manier gemaakt als kunststoffen op basis van aardolie, zijn in feite goedkoper te produceren en voldoen aan de meeste prestatienormen of overtreffen deze zelfs. Maar ze missen de waterbestendigheid van conventionele kunststoffen.

Een biogascentrale

Vragen en antwoorden

V: Wat is biomassa?

V: Wat is biogas en hoe kan het worden geproduceerd?

V: Heeft biomassa enig verband met de energie-industrie?

V: Kan biologisch afbreekbaar afval worden beschouwd als een vorm van biomassa?

V: Wat is het verschil tussen steenkool en biomassa?

V: Hoe wordt biomassa gemeten?

V: Wat is de samenstelling van biogas?

Zoek op letter