Als het aan de Oostenrijkse Alexander Krajete ligt, hoeven we helemaal nog niet zo snel van het gas af. Zolang we het maar zelf produceren. Met behulp van zijn fermentatiesysteem. Dan hebben we ook dat Russische gas niet meer nodig. En de Europese Unie heeft net bekend gemaakt voor zulke projecten veel geld te reserveren.
Fossiel aardgas voorziet momenteel nog in ongeveer een kwart van onze energiebehoefte (bron: Greenpeace). Omdat fossiel aardgas broeikasgassen veroorzaakt, is de geleidelijke afschaffing echter onvermijdelijk. Terwijl de politieke beslissingen over de overgang op duurzame energie in Oostenrijk nog steeds aanslepen, wil het in Linz gevestigde technologiebedrijf Krajete binnenkort een gedeeltelijke oplossing kunnen bieden voor particuliere huishoudens. Het ontwikkelt een proces voor de vergisting van groenafval dat de gasrekening van gezinnen aanzienlijk kan verlagen.
“Ik denk dat eindgebruikers een optie zien in het gebruik van de organische afvalbak om gas te leveren in plaats van te betalen voor de verwijdering ervan”, zegt oprichter en CEO, Alexander Krajete.
Methanogenese
Krajete GmbH heeft zijn wortels in de automobielindustrie en heeft in jarenlange samenwerking met grote Europese autofabrikanten belangrijke technologieën en processen ontwikkeld. De onderneming bezit een octrooi voor de microbiële vorming van methaan -methanogonesis- en een procédé voor gaszuivering, de zogenaamde geavanceerde adsorptietechnologie. Bovendien is de onderneming een wereldleider in het combineren van deze twee processen.
Het aanwenden van deze expertise om een proces te ontwikkelen voor het vergisten van groenafval was niet zonder opportunisme, zegt hij. Zijn bedrijf probeert al jaren methanogenese op te zetten.
“Maar het procedé was altijd te duur was. Nu is het geopolitieke klimaat veranderd. De energieprijzen zijn enorm gestegen en het wordt sociaal aanvaardbaar om zelf je eigen energie op te wekken. Methaan staat nu op gelijke hoogte met aardgas.”
De eerste door Krajete ontwikkelde reactor was leuk voor de wetenschap, zegt hij, maar hij heeft zijn weg uit het lab nog niet gevonden. Krajete: “We hebben tien jaar lang een illusie nagejaagd. Totdat we de reactor een drastische facelift hebben gegeven en een installatie hebben ontwikkeld die met veel goedkopere onderdelen werkt en door iedereen kan worden bediend.” Om deze manier van particuliere gasproductie op de markt te kunnen brengen, zijn er echter nog diverse juridische hobbels te nemen. Omdat er namelijk waterstof bij nodig is.
Reiniging van biogas
In de landbouw is de biologische productie van gas uit groenafval reeds ingeburgerd. Daar wordt biogas geproduceerd in grote fermentoren en gebruikt in speciale warmtekrachtcentrales om elektriciteit en warmte op te wekken. In tegenstelling tot aardgas bevat biogas onzuiverheden en heeft het een hoog CO2-gehalte. Daarom kan het niet worden gebruikt zoals aardgas en kan het niet worden getransporteerd en opgeslagen in de infrastructuur die voor aardgas beschikbaar is.
Daar heeft Krajete GmbH wat op gevonden (zie ook kader hierboven: Slimme gaszuivering draagt bij aan de oplossing voor de Nederlandse stikstofcrisis). Het bedrijf is in staat stikstofoxiden en andere onzuiverheden – zoals het eerder genoemde CO2 in biogas – te verwijderen met zijn eigen ontwikkelde adsorptietechnologie. Deze is uiterst veelzijdig en kan ook worden gebruikt voor het zuiveren van fermentatiegas. Dit komt omdat biogas niet zuiver is en slechts maximaal 60 procent methaan (aardgas) bevat. De rest bestaat uit CO2 en sporen van ammoniak en waterstofsulfide. Alleen door het verwijderen van vreemde gassen verkrijgt biogas de zuiverheid en kwaliteit die nodig zijn voor gebruik als aardgas.
Specifieke gistingsprocessen
Centraal in het concept voor de huisvergister staat de bioboostertechnologie. Hierbij worden speciale micro-organismen toegevoegd die methaan produceren. Krajete heeft een zeldzame expertise in het omgaan met microben van de archaea-familie – een van de oudste cellulaire levensvormen. Archaea zijn microben die zuiver methaan kunnen produceren uit kooldioxide (CO2) en H2.
Deze microben verschillen dus van de bacteriën die worden gebruikt in conventionele fermentatiesystemen, die dit vermogen niet hebben. De beste resultaten worden bereikt met de extra toevoeging van duurzaam geproduceerde waterstof (H2), aangezien dit specifieke gistingsprocessen stimuleert. “Met de combinatie van biobooster, H2 en geavanceerde adsorptie bereik je een directe vervanging van geïmporteerd gas,” legt Krajete uit.
Schadelijk voor het milieu
Bacteriën in conventionele vergistingsinstallaties produceren zogenaamd biogas, dat voor de helft bestaat uit methaan en voor de andere helft uit CO2. Dit laatste is ongewenst en wordt gewoonlijk verwijderd in complexe zuiveringsprocessen en vervolgens in de omgevingslucht vrijgelaten. Een verspilling die bovendien duur is en schadelijk voor het klimaat, aldus Krajete. Wanneer zijn archaea de CO2 omzetten in methaan, verdubbelen zij tegelijkertijd de gasopbrengst. Bovendien werken archaea efficiënt en op een klimaatvriendelijke manier.
Fermenteren in je eigen tuin
Dr. Krajete ziet hier een giede mogelijkheid als alternatief voor het Russische gas. De vergister, ontworpen voor een gemiddeld gezinshuishouden, kan ongeveer 1000 kilowattuur (kWh) gas per jaar produceren met een input van 1000 kilogram groenafval. Een gemiddeld Oostenrijks huishouden met zes of meer personen verbruikt ongeveer 14.310 kWh gas per jaar. Dit blijkt uit een publicatie uit 2016 van Statistik Austria en E-Control.
Krajete schat de prijs van de thuisvergister op ongeveer 5000 tot 10.000 euro. Dit bedrag zou kunnen worden verlaagd als de benodigde componenten – huiselektrolyzer voor de waterstof, adsorber voor de biogasbehandeling en biobooster – op bouwmarktniveau kan worden gebracht. De methode is betaalbaar en eenvoudig, zei hij, maar de gebruikers moeten nog worden opgeleid.
“Tot nu toe werd de elektriciteitsvoorziening op het niveau van de staat geregeld. Als gevolg daarvan hoefde niemand ervoor te zorgen en werd vroeger niet geleerd hoe je elektriciteit kunt produceren. Maar als iemand de energiekraan dichtdraait, raakt dat een gevoelig punt en begint een heroverweging.”
Fermenteren van groenafval
De thuisvergister is een kuipvormige zak die water bevat en dagelijks kan worden gevuld met groenafval. Het volume is ongeveer 2 meter breed, 1 meter hoog en 1 meter diep en het is ideaal geplaatst in de zon. De archaea worden toegevoegd in de vorm van de biobooster, die visueel lijkt op opgewervelde zanddeeltjes. De vergiste biomassa verandert in gas en vloeistof. De vloeistof kan als meststof worden gebruikt. De adsorber voor gaszuivering is een cilinder op rollen die wekelijks met de vergister wordt verbonden om de (gas)bel te ledigen. Je hoeft alleen maar een kraan open te zetten. De waterstof komt in het spel door de elektrolyser. Dit is een met water gevulde doos waarin het water door een constante tegendruk wordt gesplitst in zijn atomaire componenten H2 en O2. De waterstof (H2) wordt in een fles opgevangen en opgeslagen. Krajete: “De elektrolyser die we gebruiken, produceert ongeveer 500 liter waterstof per uur. Dat is meer dan 1,5 kWh thermische inhoud waarvoor iets meer dan 2 kWh elektriciteit wordt gebruikt. De 2 kW elektriciteit verandert in 1,5 kW chemische energie, dat is de crux!”
Foto onder: Eigen gas produceren door groenafval te fermenteren. Op de bodem van de kuipvormige zak ligt biomassa in water. Het biogas verzamelt zich aan de bovenkant. De grondstof wordt toegevoegd via de trechter aan de linkerkant. Rechts is een afvoer voor het biogas en een overloopkraan voor de vloeistof die als bio-meststof moet worden gebruikt.
Combinatie met zonne-energie
Voor eigenaren van zonnepanelen biedt het Biobooster-procédé een extra voordeel. Zij hebben vaak een overschot aan elektriciteit dat zij voor een laag bedrag aan het net moeten leveren – vooral in de zomer. Met het Bioboosterproces kunnen ze het opslaan in de vorm van waterstof van hoge kwaliteit. Het overschot aan elektriciteit maakt het mogelijk water te splitsen in zijn twee elementen – H2 en zuurstof – en dit later te gebruiken om de fermentatie van gasproductie door archaea te bevorderen. Hierdoor neemt de methaanopbrengst enorm toe en wordt het overschot aan elektriciteit omgezet in waardevolle energie.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
