Energiekompas voor de Veenkoloniën

Dit project richtte zich op de ontwikkeling van teeltsystemen die economisch, ecologisch, energetisch en sociaal duurzaam zijn voor de veenkoloniale zand- en dalgronden. Maximale biomassa- en energie-efficiëntie wordt gekoppeld aan minimale emissie en maximaal economisch rendement binnen de sociale kaders. Op deze manier kan de landbouw een bijdrage gaan leveren aan milieudoelstellingen van de nationale overheid op terrein van broeikasgasemissie, toename van het gebruik van biotransportbrandstoffen en verhoging van het aandeel duurzame energiebronnen in Nederland.

inleiding

Bio-energie biedt nieuwe kansen voor de landbouw. Er komt immers een forse afzetmarkt bij en dat geeft perspectief voor veel ondernemingen. De Veenkoloniën zijn in beginsel geschikt om grote hoeveelheden biobrandstoffen te produceren. In het gebied doen vooral covergistingsinstallaties opgang met in de praktijk veelal maïs als covergistingsmateriaal. Het project Energiekompas is gestart om te bezien of er goede alternatieve grondstoffen voorhanden zijn.

Naast teelt- en kwaliteitsonderzoek met de gewassen maïs, soedangras en sorghum is onderzoek gedaan naar de consequenties van inpassing van maïs in het Veenkoloniale bouwplan. Ook is onderzoek gedaan naar de werking van digestaat en naar het perspectief van beregening. Tevens is een bureaustudie gedaan naar het effect van een energieteelt op de bodemvruchtbaarheid en op de duurzaamheid in termen van CO2-reductie, energie-efficiëntie en het financiële rendement van stroomproductie op basis van de technische resultaten van de veldproeven.

Onderzoek

Het onderzoek dat in de periode 2007-2009 is uitgevoerd is op te delen in een aantal blokken.     

• Onderzoek aan verschillende gewassen om te zien of er naast maïs nog andere gewassen zijn die geschikt zijn voor een energieteelt in Noordoost-Nederland en ook een hoge biomassaproductie leveren.
• Rassenonderzoek met verschillende plantdichtheden en verschillende oogsttijden, met als doel het vinden van de juiste combinatie van (type) ras, plantdichtheid en oogsttijdstip voor de specifieke omstandigheden in Noordoost-Nederland.
• Toepassing van digestaat met vaststelling van het werkingspercentage van stikstof. Dit onderzoek richt zich met name op de kringloop, waarbij digestaat terug wordt gebracht naar de akker en zo bijdraagt aan de bodemvruchtbaarheid.
• Toepassing van beregening, met als doel het realiseren van de maximale droge stofopbrengst. Onder warme omstandigheden kunnen zogenaamde C4-planten een hogere productie per dag leveren, een tekort aan water zal de productie echter zeer beperken.
• Invloed van inpassing van energiemaïs in het bouwplan in de plaats van granen. Zorg is er over de ontwikkeling van Pratylenchus penetrans, een aaltje dat zich sterk kan vermeerderen op maïs en grote opbrengstschade doet in zetmeelaardappelen.
• Bureaustudie naar de effecten op de bodemvruchtbaarheid van de inpassing van maïs in het bouwplan, waarbij verschillende scenario’s zijn doorgerekend van geen maïs tot maximaal 100% maïs in het bouwplan.
• Bureaustudie naar energie-efficiëntie, CO2-reductie en financieel rendement op praktijkschaal van de verschillende onderzoeksobjecten zoals die in het veld zijn aangelegd.

Resultaten en discussie

Enkele belangrijke resultaten per onderdeel:

• Energiegewassen met potentie
  In het project is de geschiktheid van een aantal gewassen onderzocht voor de productie van biogas. Hieruit komt naar voren dat de gemiddelde biogasproductie per ha van maïs minstens 70-85% hoger ligt dan van o.a. aardpeer, Miscanthus, Soedangras en Sorghum. Dit heeft ertoe geleid dat bij het vervolgonderzoek het gewas maïs meer centraal is gesteld. In 2010 zijn ook gasbepalingen gedaan aan bieten waarbij een zeer hoge potentiële gasopbrengst is vastgesteld van meer dan 10.000 m3 per ha.
• Biogasmaïsrassen
  Gedurende drie jaar zijn een negental maïsrassen vergeleken op geschiktheid als biogasmaïs. Hierbij bleken er grote verschillen in de gasopbrengst per ha tussen de rassen te bestaan. Een goede rassenkeuze biedt de mogelijkheid om veel meer gas te produceren voor dezelfde kosten.
  Een beknopte economische analyse laat zien dat het financiële voordeel van een juiste rassenkeuze voor een vergister van 2 MW kan oplopen tot € 500-850.000 per jaar (ofwel een 20-40% hogere bruto jaaropbrengst).
• Kwaliteit van maïs
  Gedurende drie jaar is de invloed van de kwaliteit (samenstelling) van maïs op de methaangasproductie per ton organische stof onderzocht. Met name de factoren zetmeelgehalte (gasproductie korrel) en celwandverteerbaarheid - Ndf (gasproductie plant en spil) hebben een positief effect. Het celwandgehalte en alle aan het celwandgehalte gerelateerde parameters hebben een negatieve invloed. Op basis van de resultaten zijn formules opgesteld waarmee een inschatting kan worden gemaakt van de methaangasproductie per ton os, waardoor maïsgewassen en maïskuilen beter te beoordelen zijn op geschiktheid voor vergisting.
• Effect N-bemesting
  Bij een stikstofvoorraad van 25-35 kg N per ha bleek in alle drie de jaren de hoogste verse opbrengst en de hoogste drogestofopbrengst (ca. 20 ton per ha) bereikt te worden bij een gift van 115-130 kg N per ha. Dat de hoogste opbrengst al bij deze relatief lage N-gift werd bereikt, heeft niet zozeer te maken met een lage N-behoefte als wel met een sterke N-levering vanuit de bodem. De N-opname door het gewas varieerde namelijk van 195-290 kg N per ha.
• Tussenteelt rogge, gevolgd door maïs
  Gedurende slechts één jaar is onderzoek gedaan naar de teelt van rogge (als groenbemester ingezaaid in het najaar). De rogge is op verschillende momenten in het voorjaar geoogst, weer gevolgd door de teelt van maïs. De biogasopbrengst van de rogge nam toe van 3000 m3 (eind mei) tot 5000 m3 (eind juni) per ha. Het later zaaien van maïs geeft echter een grote opbrengstderving. De biogasopbrengst nam af van 8000 tot 4000 m3 per ha. De totale maximale biogasproductie is in dat jaar bereikt bij een oogst van de rogge eind mei-begin juni. Het totale gasopbrengstniveau van de tussenteelt van rogge en de volgteelt maïs tezamen (11.000 m3 per ha) was echter niet hoger dan van één goede biogasmaïsteelt.
• Toepassing digestaat bij biogasmaïs.
  Digestaat is een prima meststof gebleken en enigszins vergelijkbaar met varkensdrijfmest. Het kon kunstmest volledig vervangen bij de bemesting van biogasmaïs: een beperkte gift van 10-15 ton digestaat per ha blijkt al voldoende om de maximale opbrengst te behalen.
  Ook wat betreft energieproductie, het rendement hiervan en wat betreft de reductie van CO2-emissie gaf digestaat betere resultaten dan kunstmest. Het blijkt echter bijzonder lastig een consistente werkingscoëfficiënt te bepalen voor de stikstof in de digestaat. Berekeningen hiervan varieerden van 60% tot 100%.
• Toepassing digestaat in aardappelen
  In 2008 was de N-behoefte zeer hoog en in 2009 juist zeer laag. Op basis van visuele waarnemingen gedurende het groeiseizoen en de opbrengstbepaling van de aardappelen is de stikstofwerking van berekend. Gemiddeld kwam dit uit op 66% voor digestaat en 87% voor varkensdrijfmest, echter met een enorme variatie afhankelijk van het tijdstip en de aard van de waarneming.
• Effect van de teelt biogasmaïs op de populatie Pratylenchus penetrans
  Uit het tweejarige onderzoek is duidelijk gebleken dat maïs, ongeacht de hoogte van de beginbesmetting, een forse vermeerdering geeft van Pratylenchus penetrans. De keuze van de groenbemester had geen verdere invloed op de populatieontwikkeling. Dat maïs zelf ook flinke opbrengstschade bij hoge populaties van Pratylenchus penetrans laat zien, is in dit onderzoek voor het eerst aangetoond. Als gevolg van de maïsteelt is het aantal aaltjes bij alle voorbehandelingen tot een zodanig hoog niveau toegenomen dat er bij aardappelen altijd sprake was van maximale opbrengstschade.
• Effect van biomassaproductie op de bodemvruchtbaarheid
  Bij de start van het project is geanalyseerd of nieuwe biomassateelten (lees: maïs) in het Veenkoloniale bouwplan leiden tot (on)gewenste verschuivingen in bodemvruchtbaarheid. Daartoe is een aantal scenario’s doorgerekend.
  In het traditionele Veenkoloniale bouwplan wordt te weinig effectieve organische stof (EOS) aangevoerd om het organische stofgehalte van de bodem te handhaven. Door de opname van maïs in het bouwplan gaat de EOS-aanvoer in principe omlaag. Bij vervanging van varkensdrijfmest door digestaat van co-vergiste varkensdrijfmest neemt de EOS-aanvoer wat toe, maar blijft deze onder de streefwaarde van 2000 kg EOS per ha.  Opname van energiemaïs in het bouwplan leidt niet tot een daling van de fosfaattoestand. Enkel bij continuteelt van maïs zal de fosfaattoestand geleidelijk gaan dalen.
  Door gebruik van varkensdrijfmestdigestaat daalt het N-overschot uit meststoffen t.o.v. het traditioneel bouwplan. Daarbij daalt het N-overschot sterker naarmate er meer maïs in het bouwplan wordt opgenomen.