Voorbehandelingen van mest voor vergisters

Fysische voorbehandelingen omvatten technieken om het contactoppervlakte van het product te vergroten en zo de reactiesnelheid te verhogen. Chemische voorbehandelingen omvatten het gebruik van chemicaliën, zoals zuren of basen, om de biomassa te behandelen. Dit kan helpen bij het afbreken van complexe structuren en de toegankelijkheid van micro-organismen verbeteren. Biologische voorbehandelingen betrekken het gebruik van specifieke micro-organismen of enzymen om bepaalde verbindingen in de biomassa vooraf af te breken, wat de afbraaksnelheid tijdens de anaerobe vergisting kan verhogen.

Voorbehandeling door fermentatie omvat de afbraak van complexe organische verbindingen tot suikers, vetten en aminozuren. Dit proces, bekend als hydrolyse, is de eerste stap in de anaerobe vergisting van biomassa voor de productie van biogas.

Hydrolyse vindt plaats onder anaerobe omstandigheden. Anaerobe bacteriën in de tank zijn verantwoordelijk voor het uitvoeren van de hydrolyse. Deze bacteriën produceren enzymen (cellulase en xylanase.) die complexe organische verbindingen (koolhydraten, vetten en eiwitten) afbreken in eenvoudigere componenten, zoals suikers, vetzuren en aminozuren. Na de hydrolyse wordt het substraat overgebracht naar een vergistingstank waar verdere bacteriën, zoals acetogene bacteriën en methanogene bacteriën, het omzetten in biogas, bestaande uit hoofdzakelijk methaan (CH₄) en kooldioxide (CO₂).

Hierbij wordt de biomassa blootgesteld aan verhoogde temperaturen, wat resulteert in de afbraak van complexe organische verbindingen en deactivering van bepaalde enzymen.

Mechanische voorbehandelingen omvatten het versnipperen, malen of verkleinen van de biomassa. Dit vergroot het oppervlaktegebied en vergemakkelijkt daarmee de toegang van micro-organismen tot het organisch materiaal, wat de afbraak versnelt.

Ultrasone golven worden gebruikt om de biomassa te behandelen, wat resulteert in de afbraak van celwanden en het vrijkomen van organisch materiaal voor gemakkelijkere vergisting.

Hierbij worden enzymen toegevoegd om specifieke chemische verbindingen af te breken en de biomassa meer toegankelijk te maken voor anaerobe bacteriën.

Ook is het mogelijk om het ingaande materiaal aan te zuren of biologisch aan te zuren.

Bij deze voorbehandelingstechniek wordt mest belucht in een reactor. Hierbij komt warmte vrij, waardoor de temperatuur in de reactor stijgt. De warmteproductie kan worden gebruikt om het vergistingsproces op gang te houden.

Een hydrolysetank werkt zonder zuurstoftoevoeging. Organisch materiaal blijft hoogstens enkele dagen in de tank. Doordat de pH in de tank laag is (<4,5), wordt organisch materiaal ontsloten.

Bij dit proces wordt vaste biomassa omgezet naar een vloeibaar product.

Biomassa kan ook behandeld worden met ozon. Als door de ozonbehandeling celmateriaal in oplossing gaat, kan het tijdens anaerobe vergisting omgezet worden tot biogas.

Mest kan ook voorbehandeld worden met behulp van enzymen.

Hoeksma, P. (2013). Thermische voorbehandeling van rundveedrijfmest en maïsstro gevolgd door vergisting. Wageningen: ACRRES-Wageningen UR. Opgehaald van https://edepot.wur.nl/273734

Kovačić, D., Kralik, D., Rupčić, S., Jovičić, D., Spajić, R., & Tišma, M. (2019, Februari). Electroporation of harvest residues for enhanced biogas production in anaerobic co-digestion with dairy cow manure. Opgehaald van ScienceDirect: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852418316237

Timmerman, M., & Rulkens, W. (2009). Korte inventarisatie naar voorbehandeling vanmest t.b.v. hogere biogasproductie. Lelystad: Wageningen UR Livestock Research. Opgehaald van https://edepot.wur.nl/167331  

Quelal, W. O. M., & Borja, V. (2020). Pretreatment of animal manure biomass to improve biogas production: a review. Energies, 13(14), 3573. https://doi.org/10.3390/en13143573