Biomaissa : maisstro voor productie bio-energie

In 2020 moeten de energieleveranciers 10% van de energie winnen uit groene energiebronnen (wind, zon, biomassa). Om deze 10% te halen, zal 25% van deze groene energie moeten worden verkregen uit biomassa. De beschikbaarheid van biomassa is op dit moment een groot knelpunt.

De doelstelling van het onderzoek is het inventariseren van de perspectieven van maïsstro als biomassa voor de energiecentrales. Ruimer geformuleerd: het onder Nederlandse omstandigheden, ketenbreed, inventariseren van technische, logistieke, economische en milieukundige mogelijk- en onmogelijkheden van bio-energie uit maïsstro, als restproduct van de teelt van korrelmaïs en corn cob mix. Op basis van deze eerste inventarisatie kan beoordeeld worden in hoeverre dit perspectiefvol is. Het maïsstro vervangt hierbij kolen als brandstof en dus wordt hiermee CO2-productie vermeden.

Onderzoek

Het PPO voert jaarlijks verdeeld over het land rassenproeven uit, waarin de landbouwkundige bruikbaarheid van maïsrassen voor de teelt van korrelmaïs wordt beoordeeld. Dit onderzoek wordt uitgevoerd in opdracht van de maïskweekbedrijven (Plantum-NL) en het Hoofdproductschap Akkerbouw (HPA). Na de oogst van de proeven voor het rassenonderzoek, waarbij alleen de kolven/korrels worden geoogst, staat het restproduct (plant) nog op het veld. Aan dit restproduct zijn specifiek ten behoeve van dit project “Biomaïssa” aanvullende bepalingen uitgevoerd. Dit heeft informatie opgeleverd over de genetische variatie in eigenschappen, welke voor het gebruik van maïsstro als biomassa voor energieproductie van belang zijn. Tevens is door te oogsten op een drietal tijdstippen, de invloed van een latere oogst op de opbrengst en kwaliteit van het product bekeken. De genetische variatie is bekeken op 2 proeven in 2 herhalingen en de invloed van het oogsttijdstip is slechts bekeken op 1 proef in 2 herhalingen. De omvang van dit onderzoek is dusdanig dat dit slechts een indicatie geeft, maar dat is voor dit moment voldoende. Voor betrouwbare resultaten zullen er meer proeven, maar ook gedurende meer jaren, aangelegd moeten worden. Meestook van maïsstro in een kolencentrale lijkt momenteel de beste perspectieven te hebben.

Resultaten

Literatuurstudie en praktijkervaringen

Op basis van de ontwikkeling van het areaal en de opbrengst aan maïsstro per hectare kan er gesteld worden dat er in Nederland momenteel ongeveer 225.000 ton maïsstro op jaarbasis geteeld wordt. Deze hoeveelheid is ongeveer 2 keer zoveel als de hoeveelheid hout dat momenteel in Cuijk wordt verstookt. Dit is een zeer interessante hoeveelheid biomassa van een overwegend zeer constante samenstelling.
Het maïsstro lijkt een verbrandingswaarde van 17,8 GJ per ton drogestof te hebben. Uitgaande van 35.000 ha en een opbrengst van 6,5 ton drogestof per ha en een energiewaarde van 17,8 GJ per ton drogestof, betekent dit een energiepotentieel van 4,0 PJ per jaar.
De drogestof bestaat gemiddeld voor 85% uit stengel en blad en voor 15% uit spil. In het normale praktijkoogsttraject is de spil bijna 10% droger dan de restplant en daarom zeker interessant om mee te oogsten in het geheel. In gemiddelde jaren zal het drogestofgehalte van het maïsstro tussen de 30 en 35% drogestof liggen. In bepaalde jaren en bij een latere oogst kan het drogestofgehalte hoger zijn. In de houtcentrale van Cuijk wordt een ondergrens voor het drogestofgehalte van 35% tot 40% geaccepteerd. Voor de verbranding in deze centrale mag het product zeker niet te droog zijn (<60% drogestof). Bij de meestook of stook in de kolencentrale mag/moet het product momenteel een stuk droger (>70% drogestof) zijn. Bij een drogestofgehalte van 30-35% hoort een stookwaarde van 4,5 GJ per ton product (“vers”). Het product is op te waarderen door te drogen of te persen.

Genetische variatie

Op een rassenproef op twee locaties zijn na de korrelmaïsoogst aanvullende waarnemingen gedaan met betrekking tot het gebruik van maïsstro voor bio-energie.
De genetische variatie in stookwaarde wordt volledig veroorzaakt door de variatie in het vochtgehalte. De stookwaarde over de locaties en rassen is 3,5 GJ per ton product. Het gemiddelde asgehalte in maïsstro ligt tussen de 2 en 5%, dit lijkt locatieafhankelijk. Rasverschillen in asgehalte zijn aanwezig, maar gezien de variatie zijn deze vanuit dit onderzoek niet hard te maken. De as bestaat gemiddeld voor 87% uit K2O, CaO en SiO2, waarbij de rasverschillen constant zijn en oplopen tot 4%. De verhouding waarin de drie stoffen voorkomen varieert per locatie en per ras, waarbij de rasverschillen in K2O-gehalte oplopen tot ruim 10%. Indien de mate van agglomeratie afhankelijk is van het asgehalte en van de samenstelling hiervan, dan kunnen dit zeer interessante verschillen zijn.

Oogsttijdstip

Standaard wordt de korrelmaïs en corn cob mix geoogst in de tweede helft van oktober en de eerste helft van november. Wordt de oogst uitgesteld van eind oktober tot half december, dan vindt er een verlies van 1,5 ton (23%) drogestof aan maïsstro plaats, waarschijnlijk door enerzijds verademing en anderzijds verrotting en bladafval. Wordt de oogst vervolgens uitgesteld tot eind februari, dan is er nog slechts een geringe extra vermindering (3%) van de drogestofopbrengst. De rasvolgorde in maïsstro-opbrengst lijkt per oogsttijdstip te variëren, maar voor betrouwbare cijfers is uitgebreider onderzoek noodzakelijk.

Praktijkproef

Om in de praktijk ervaring op te doen met en om knelpunten op te sporen bij het oogsten, verzamelen, opslag en transporteren van maïsstro lag het in de bedoeling op een aantal praktijkpercelen het maïsstro te gaan oogsten en hierbij diverse oogstmethodieken in te zetten. Over het algemeen geldt dat het aantal werkgangen zo min mogelijk moet zijn en het product liefst niet meer op de grond wordt gegooid. Het product moet dan weer opgeraapt worden, wat een extra werkgang en een grotere kans op verontreiniging met grond geeft. Het is beter het product vanaf de machine direct in een naast rijdende wagen te deponeren. Voor wat de vorm, waarin het product van het land komt, betreft is vanwege het transport, de bewaring en bewerking waarschijnlijk de voorkeur te geven aan een verhakseld of een in balen geperst product. Deze laatste optie kan waarschijnlijk niet in één werkgang.
Door tal van oorzaken is bij het uitvoeren van de proef alleen een bietenontbladeraar ingezet om het maïsstro te verzamelen. De capaciteit was redelijk, maar de omstandigheden weken nogal af van de praktijkomstandigheden. Er was geen vers gedorsen stro voorhanden. De proef is uitgevoerd met reeds weken op het land liggend, deels vastgevroren, stro. De gerealiseerde opbrengst en drogestofgehalte zijn geen maatstaf voor wat in de praktijk realiseerbaar is. Normaal zal er waarschijnlijk ook meer grond mee geoogst worden.
Het lijkt redelijk goed mogelijk het op de grondliggende maïsstro met een bietenontbladeraar te verzamelen en vervolgens te persen. De balen zijn makkelijk bij zowel de opslag, het transport als ook bij een eventueel noodzakelijke droging.
Om het effect van inkuilen en uitpersen te beoordelen was hiervoor een onderzoek gepland. Hier heeft het HPA echter geen toestemming voor gegeven.

Proef bij centrale

Om kennis en ervaring op met de aanvoer en handling van maïsstro bij de centrale was het de bedoeling een hoeveelheid product aan te leveren bij de houtgestookte (wervelbedoven) centrale van Essent te Cuijk.
Het maïsstro leek qua vorm (verhakseld) en samenstelling een mooi product. Alleen het gehalte aan kalium zou mogelijk een probleem op kunnen leveren in de vorm van slakvorming (aanslag) op het wervelbed.
Het kaliumgehalte is mogelijk te verlagen door een uitgestelde oogst of door in te kuilen en het product voor aanvoer naar de centrale uit te persen, waardoor ook het drogestofgehalte van het stro toeneemt. Er was ook een inkuil en uitpersproef gepland, maar het HPA gaf hiervoor geen toestemming.
Het maïsstro, in de huidige chemische samenstelling, is niet 100% geschikt om te verbranden in een biomassacentrale van het type wervelbed. Er zijn ook andere typen verbrandingsovens, maar naar de eventuele geschiktheid daarvan voor de verbranding van biomassa is in dit onderzoek verder niet gekeken.
Er zijn nog technische ontwikkelingen gaande, waardoor het pelleteren in de toekomst wellicht niet meer nodig zal zijn, echter daar zijn we afhankelijk van (een nog te bouwen) verkleinings- en doseerinstallatie met beperkte capaciteit en waarbij het product toch ook op een bepaalde manier aangevoerd moet worden (siloblaaswagens) waarvoor ook extra voorbehandelingen noodzakelijk zijn (niet te vochtig, niet te grof). We moeten ook nog maar afwachten of die installatie dit product kan verwerken.