Leerdoelen
Weten wat de grondstoffen voor biobrandstoffen zijn en wat de voor- en nadelen van elk is.
Begrijpen hoe lignocellulose wordt omgezet in geavanceerde biobrandstoffen
Begrijpen wat de verschillende categorieën van biomassa zijn en voorbeelden kennen
De economische kant van biomassa begrijpen
De overwegingen bij twee strategieën voor de locatie van biobrandstoffabrieken begrijpen
Begrijpen hoe het gebruik van lignocellulose bijdraagt aan duurzaamheid door het gebruik van afvalstromen en marginale landoppervlakken.
Kennisclip
Verdieping en uitleg
Goed onthouden
Lignocellulose, afkomstig van plantaardige vezels zoals houtsnippers, stro en riet, is een veelgebruikte grondstof voor geavanceerde biobrandstoffen vanwege de ruime beschikbaarheid en lagere kosten in vergelijking met conventionele biobrandstoffen.
Het omzetten van lignocellulose in biobrandstoffen is ingewikkelder dan het omzetten van oliën, vetten, suiker en zetmeel. Dit komt doordat lignocellulose uit cellulose en hemicellulose bestaat, beschermd door lignine, wat het moeilijk maakt om de suikers zoals glucose vrij te maken.
Biomassa op basis van lignocellulose kan worden geclassificeerd in primaire bijproducten (veldgewassenresten), secundaire bijproducten (productieketenresten), tertiaire bijproducten (afval) en specifieke gewassen (zoals prachtriet en wilgenhakhout) die op marginale grond kunnen worden gekweekt.
De kosten voor het verwerven van biomassa stijgen naarmate de vraag toeneemt, wat kan leiden tot hogere leveringskosten en een afname van de netto constante waarde van biobrandstoffabrieken. Het is daarom belangrijk om de fabriek strategisch te positioneren om kosten te optimaliseren.
Er zijn twee belangrijke strategieën voor het kiezen van de locatie van biobrandstoffabrieken: nabij de bron van lignocellulose biomassa of in de buurt van een transport hub. Deze keuzes beïnvloeden de leveringskosten en de efficiëntie van de biobrandstofproductieketen.
Conventionele biobrandstoffen
Conventionele biobrandstoffen worden geproduceerd uit grondstoffen zoals oliën en vetten voor biodiesel, en uit suiker en zetmeel voor bio-ethanol. Deze grondstoffen kunnen direct worden omgezet in biobrandstoffen die vervolgens vermengd kunnen worden met benzine. Het productieproces voor conventionele biobrandstoffen is relatief eenvoudig en efficiënt vanwege de chemische samenstelling van de gebruikte grondstoffen.
Een belangrijk voordeel van conventionele biobrandstoffen is dat de grondstoffen voor oliën, vetten, suiker en zetmeel direct beschikbaar zijn en snel kunnen worden omgezet in bruikbare biobrandstoffen. Dit maakt de productie van conventionele biobrandstoffen economisch aantrekkelijk en technisch uitvoerbaar met bestaande technologieën.
Echter, er zijn ook significante nadelen verbonden aan het gebruik van deze grondstoffen. Een van de grootste uitdagingen is de beperkte beschikbaarheid ervan. Omdat deze grondstoffen ook gebruikt worden voor andere doeleinden, zoals voedselproductie, is er een concurrentie om de beschikbare voorraden. Dit kan leiden tot schaarste en hogere prijzen, zowel voor biobrandstoffen als voor voedselproducten als ook onvoorspelbaarheid van de toevoer.
Daarnaast vereist de productie van conventionele biobrandstoffen een aanzienlijke hoeveelheid landoppervlak. Om voldoende grondstoffen te kunnen produceren, moet er veel landbouwgrond worden gebruikt. Dit kan leiden tot verlies van natuurgebieden zoals bossen en graslanden, wat nadelige gevolgen heeft voor de biodiversiteit en het milieu. Bovendien kan de toename van landbouwgrond voor biobrandstoffen ten koste gaan van de ruimte die nodig is voor voedselproductie, wat een negatieve invloed kan hebben op de voedselvoorziening.
Deze nadelen maken duidelijk dat, hoewel conventionele biobrandstoffen een rol spelen in de overgang naar duurzamere energiebronnen, er ook belangrijke uitdagingen zijn die moeten worden aangepakt. Het zoeken naar alternatieve bronnen, zoals lignocellulose, die minder concurreren met voedselproductie en minder landoppervlak vereisen, wordt daarom steeds belangrijker in de zoektocht naar duurzame oplossingen voor energieproductie.
Lignocellulose
Lignocellulose is een veelbelovende grondstof voor geavanceerde biobrandstoffen, afkomstig van plantaardige vezels zoals houtsnippers, stro en riet. Deze grondstoffen zijn ruim beschikbaar en vaak beschouwd als afval of residu, waardoor ze goedkoper zijn in teelt. Dit maakt lignocellulose een duurzame optie, omdat het minder druk uitoefent op voedselproductie en kan worden geteeld op minder waardevolle grond.
Lignocellulose bestaat uit cellulose en hemicellulose, die suikers zoals glucose bevatten, beschermd door lignine. Deze structuur maakt de afbraak en conversie naar brandstoffen moeilijker dan bij conventionele biobrandstoffen. De extra complexiteit vereist geavanceerdere technologieën en processen. De logistiek en leveringsketen van lignocellulose zijn ook uitdagend.
Er zijn vier categorieën voor biomassa: primaire bijproducten (gewasresten), secundaire bijproducten (zaagsel, suikerbietenpulp), tertiaire bijproducten (huishoudelijk afval) en specifieke gewassen (prachtriet, wilgenhakhout). De kosten en beschikbaarheid variëren per categorie, wat invloed heeft op de productiekosten.
De strategische locatie van productiefabrieken is cruciaal. Fabrieken kunnen nabij de bron van lignocellulose biomassa worden geplaatst, zoals in stroteeltgebieden, of nabij transport hubs, zoals havens. Beide locaties hebben hun eigen voordelen en uitdagingen met betrekking tot leveringskosten en productie-efficiëntie.
In Nederland is de productie van geavanceerde biobrandstoffen afhankelijk van goedkope lignocellulose. De beschikbaarheid en kosteneffectiviteit van deze grondstof, in combinatie met de complexiteit van de conversie en logistiek, maken strategische beslissingen essentieel voor de efficiëntie en duurzaamheid van biobrandstofproductie. Lignocellulose biedt een manier om de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen en draagt bij aan een circulaire economie.
Extra leesmateriaal
Elbersen, Masterclass mobilizing residues for biofuels production, via platformdurzamebiobrandstoffen.nl
Lignocellulosic biomass quality: Matching characteristics with biomass conversion requirements, via VTT's Research Information Portal
Elbersen, Beschikbaarheid van Nederlandse biomassa voor elektriciteit, warmte (en gas) in 2020