BIOBRANDSTOFFEN AFWEGINGSKADER - DEEL 2 - CASESTUDIES.pdf by Vlaanderen-be

/ rapport

AFWEGINGSKADER BIOBRANDSTOFFEN DEEL 2: CASESTUDIES

www.ovam.be

/ rapport

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

AFWEGINGSKADER BIOBRANDSTOFFEN DEEL 2: CASESTUDIES Publicatiedatum / november 2020 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

www.ovam.be

DOCUMENTBESCHRIJVING Titel van publicatie: Afwegingskader biobrandstoffen Deel 2: casestudies Wettelijk Depot nummer:

Verantwoordelijke Uitgever: OVAM Trefwoorden: biobrandstoffen cascadering hiërarchie levenscyclus LCA biomassareststromen hout maïs houtafval afwegingskader cases

Samenvatting: Dit deelrapport past de methodologie uit deel 1 toe op 4 cases die relevant zijn in een Vlaamse context. Daarnaast worden conclusies en aanbevelingen geformuleerd voor verdere verfijning van de methodologie. Aantal bladzijden: 182

Aantal tabellen en figuren: /

Datum publicatie: November 2020

Prijs*: /

Begeleidingsgroep en/of auteur: /

Contactpersonen: Nico Vanaken (OVAM, nico.vanaken@ovam.be) An Van Pelt (OVAM, an.vanpelt@ovam.be)

Auteurs Bernard De Caevel (RDC Environment) Elisabeth Van Overbeke (RDC Environment) Luc Pelkmans (CAPREA Sustainable Solutions) Marc De Vos (RDC Environment) Tom Huppertz (RDC Environment) Begeleidingsgroep An Van Pelt (OVAM) Nico Vanaken (OVAM) Leden klankbordgroep (zie deel 1, bijlage 4.5.) Andere titels over dit onderwerp: Afwegingskader biobrandstoffen – Deel 1: Afwegingskader en praktische gids

U hebt het recht deze brochure te downloaden, te printen en digitaal te verspreiden. U hebt niet het recht deze aan te passen of voor commerciële doeleinden te gebruiken. De meeste OVAM-publicaties kunt u raadplegen en/of downloaden op de OVAM-website: http://www.ovam.be * Prijswijzigingen voorbehouden.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 3 van 182

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 4 van 182

Inhoudsopgave 1

Inleiding ........................................................................................................................................... 9

Biomassa beschikbaarheid ............................................................................................................ 10 2.1

RESIDUEN BOSEXPLOITATIE .................................................................................................. 10

2.1.1

Bosoppervlakte ..............................................................................................................................10

2.1.2

Huidig gebruik ................................................................................................................................12

2.1.3

Residuen ........................................................................................................................................13

2.2

KORRELMAÏSRESTEN ............................................................................................................. 15

2.2.1

Korrelmaïsteelt in Vlaanderen .......................................................................................................15

2.2.2

Residuen ........................................................................................................................................17

2.3

HOUTIGE FRACTIE GROENAFVAL........................................................................................... 19

2.3.1 2.4

POST-CONSUMER HOUTAFVAL : A-HOUT ............................................................................. 21

2.4.1 3

Beschikbare hoeveelheden in Vlaanderen ....................................................................................19

Beschikbare hoeveelheden in Vlaanderen ....................................................................................22

CONVERSIETECHNIEKEN BIOMASSARESIDUEN NAAR BIOBRANDSTOF ........................................ 23 3.1

LIGNOCELLULOSE................................................................................................................... 23

3.2

MOGELIJKE CONVERSIETECHNIEKEN..................................................................................... 24

3.3

TECHNOLOGY READINESS LEVEL (TRL) .................................................................................. 25

3.4

HYDROLYSE EN FERMENTATIE TOT ALCOHOL ....................................................................... 27

3.5

VERGASSING .......................................................................................................................... 29

3.6

PYROLYSE / LIQUEFACTIE ...................................................................................................... 33

3.7

KEUZE CONVERSIETECHNIEKEN VOOR DE CASESTUDIES ...................................................... 36

CASESTUDIE 1: ETHANOL GEPRODUCEERD UIT MAÏSSTRO .......................................................... 37 4.1

MODELLERING - AANNAMES ................................................................................................. 38

4.1.1

Milieu .............................................................................................................................................38

4.1.2

Economie .......................................................................................................................................45

4.1.3

Sociaal ...........................................................................................................................................52

4.2

RESULTATEN .......................................................................................................................... 53

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 5 van 182

4.2.1

Ethanol uit maïsstro - Milieu .........................................................................................................53

4.2.2

Ethanol uit maïsstro - Economie....................................................................................................62

4.2.3

Ethanol uit maïsstro - Sociaal ........................................................................................................64

4.2.4

Ethanol uit maïsstro - Geaggregeerde maatschappelijke resultaten ............................................65

4.2.5

Ethanol uit maïsstro – randbemerkingen bij de interpretatie van de resultaten .........................68

CASESTUDIE 2A: METHAAN GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE ................... 70 5.1

5.1.1

Milieu .............................................................................................................................................71

5.1.2

Economie .......................................................................................................................................74

5.1.3

Sociaal ............................................................................................................................................77

5.2

METHAAN UIT BOSRESIDU - RESULTATEN ............................................................................ 78

5.2.1

Methaan uit bosresidu - Milieu .....................................................................................................78

5.2.2

Methaan uit bosresidu – Economie...............................................................................................86

5.2.3

Methaan uit bosresidu - Sociaal ....................................................................................................88

5.2.4

Methaan uit bosresidu - Geaggregeerde maatschappelijke resultaten ........................................89

5.2.5

Biomethaan uit bosresiduen – randbemerkingen bij de interpretatie van de resultaten ............92

CASESTUDIE 2B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE.................... 94 6.1

MODELLERING - AANNAMES ................................................................................................. 94

6.1.1

Milieu .............................................................................................................................................94

6.1.2

Economie .....................................................................................................................................101

6.1.3

Sociaal ..........................................................................................................................................105

6.2

BIODIESEL UIT BOSRESIDU - RESULTATEN........................................................................... 106

6.2.1

Biodiesel uit bosresidu - Milieu ...................................................................................................106

6.2.2

Biodiesel uit bosresidu - Economie .............................................................................................114

6.2.3

Biodiesel uit bosresidu - Sociaal ..................................................................................................115

6.2.4

Biodiesel uit bosresidu - Geaggregeerde maatschappelijke resultaten ......................................116

6.3

MODELLERING - AANNAMES ................................................................................................. 71

VERGELIJKING TUSSEN CASESTUDIES 2A EN 2B .................................................................. 118

6.3.1

Resultaten ....................................................................................................................................118

6.3.2

Biobrandstoffen uit bosresiduen – randbemerkingen bij de interpretatie van de resultaten....118

CASESTUDIE 3A: METHAAN GEPRODUCEERD UIT DE HOUTIGE FRACTIE VAN GROENAFVAL .... 120

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 6 van 182

7.1

MODELLERING – AANNAMES .............................................................................................. 120

7.1.1

Milieu ...........................................................................................................................................121

7.1.2

Economie - Sociaal .......................................................................................................................122

7.2

RESULTATEN ........................................................................................................................ 123

7.2.1

Methaan uit groenafval - Milieu ..................................................................................................123

7.2.2

Methaan uit groenafval – Economie en sociaal ..........................................................................128

7.2.3 Biomethaan uit de houtige fractie van groenafval – randbemerkingen bij de interpretatie van de resultaten ....................................................................................................................................................128 8

CASESTUDIE 3B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT DE HOUTIGE FRACTIE VAN GROENAFVAL .... 131 8.1

MODELLERING - AANNAMES ............................................................................................... 131

8.1.1

Milieu ...........................................................................................................................................131

8.1.2

Economie .....................................................................................................................................133

8.1.3

Sociaal ..........................................................................................................................................134

8.2

BIODIESEL UIT GROENAFVAL - RESULTATEN ....................................................................... 134

8.2.1

Biodiesel uit groenafval - Milieu ..................................................................................................134

8.2.2

Biodiesel uit groenafval - Economie ............................................................................................140

8.2.3

Biodiesel uit groenafval - Sociaal .................................................................................................141

8.2.4

Biodiesel uit groenafval - Geaggregeerde maatschappelijke impacten ......................................142

8.2.5 Biodiesel uit de houtige fractie van groenafval – randbemerkingen bij de interpretatie van de resultaten ....................................................................................................................................................144 9

CASESTUDIE 4: METHAAN GEPRODUCEERD UIT POSTCONSUMER HOUTAFVAL (A-HOUT) ....... 145 9.1

MODELLERING – AANNAMES .............................................................................................. 145

9.1.1

Milieu ...........................................................................................................................................146

9.1.2

Economie - Sociaal .......................................................................................................................148

9.2

METHAAN UIT A-HOUT - RESULTATEN ................................................................................ 148

9.2.1 Milieu ..................................................................................................................................................148 9.2.2

Methaan uit A-hout – Economie en sociaal ................................................................................155

10 TRANSVERSALE ANALYSE VAN DE CASESTUDIES......................................................................... 156 10.1

OVERZICHT VAN DE 4 CASESTUDIES.................................................................................... 156

10.1.1

6.11.2020

opzet van de studie .....................................................................................................................156

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 7 van 182

10.1.2

Case 1 - Ethanol geproduceerd uit maïsstro ...............................................................................157

10.1.3

Case 2a - Methaan geproduceerd uit residuen van bosexploitatie ...........................................159

10.1.4

Case 2b - Biodiesel geproduceerd uit residuen van bosexploitatie ...........................................160

10.1.5

Case 3a - Methaan uit de houtige fractie van groenafval ...........................................................161

10.1.6

Case 3b - Biodiesel uit de houtige fractie van groenafval ...........................................................162

10.1.7

Case 4 - Methaan uit A-hout........................................................................................................164

10.1.8

Algemene conclusies ...................................................................................................................166

10.2

TYPOLOGIE VAN CONSEQUENTIËLE GEVOLGEN ................................................................. 168

10.3

NOOD AAN VERDER ONDERZOEK - IMPACT AANNAMES ................................................... 170

10.4 PRESENTATIE VAN DE BIOGENE EMISSIES............................................................................... 172 11 BIJLAGE – DETAIL GEGEVENS VAN DE CASESTUDIES................................................................... 173 11.1

CASESTUDIE 1: ETHANOL GEPRODUCEERD UIT MAÏSSTRO ................................................ 173

11.1.1

Methodologie ..............................................................................................................................173

11.1.2

Resultaten ....................................................................................................................................175

11.2

CASESTUDIE 2A: METHAAN GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE ......... 178

11.2.1 Resultaten .........................................................................................................................................178 11.3

CASESTUDIE 2B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE.......... 179

11.3.1 Resultaten .........................................................................................................................................179 11.4

CASESTUDIE 3A: METHAAN GEPRODUCEERD UIT DE HOUTIGE FRACTIE VAN GROENAFVAL180

11.4.1 Resultaten .........................................................................................................................................180 11.5

CASESTUDIE 3B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT DE HOUTIGE FRACTIE VAN GROENAFVAL181

11.5.1 Resultaten .........................................................................................................................................181 11.6

Casestudie 4: Methaan geproduceerd uit postconsumer houtafval (A-hout) .................... 182

11.6.1 Resultaten .........................................................................................................................................182

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 8 van 182

1 INLEIDING Gezien de verwachte toenemende vraag naar geavanceerde biobrandstoffen, die vooral uitgaan van biomassa residuen (waarvan sommige al een functie hebben), is in opdracht van OVAM een afwegingskader opgesteld om uitspraken te kunnen doen rond de maatschappelijke wenselijkheid van het gebruik van biomassareststromen voor biobrandstoffen. Het afwegingskader is uitgewerkt in een apart rapport1. Dit rapport bevat een aantal casestudies om de toepasbaarheid van het afwegingskader te testen. Deze casestudies draaien rond vier reststromen, door OVAM geselecteerd vooral omwille van hun potentieel in Vlaanderen (met significant potentieel voor industriële schaalgrootte): (1) korrelmaïsresten (stengels, spillen); (2) residuen van bosexploitatie; (3) houtige fractie van groenafval; (4) post-consumer houtafval (A-hout). Voor de keuze van de casestudies binnen deze studie hebben we rekening gehouden met processen die tegen 2030 commercieel beschikbaar kunnen zijn om deze reststromen om te zetten naar biobrandstof. De volgende conversietechnieken zijn geselecteerd:   

fermentatie van lignocellullose naar ethanol: toegepast op maïsstro in casestudie 1; vergassing en methanatie tot biomethaan: toegepast op residuen van bosexploitatie in casestudie 2a; op de houtige fractie van groenafval in casestudie 3a; op postconsumer houtafval in casestudie 4; pyrolyse en upgrading tot biodiesel: toegepast op residuen van bosexploitatie in casestudie 2b; op de houtige fractie van groenafval in casestudie 3b.

Deze maatschappelijke kosten-baten analyse (MKBA) van het gebruik van deze biobrandstoffen ter vervanging van fossiele brandstof past de methodologie toe die in deelrapport 1 van deze studie ontwikkeld werd. Details over de methodologie worden in dit casestudies rapport maar zelden herhaald. De lezer wordt uitgenodigd om deelrapport 1 te lezen om de methologie van de analyses beter te begrijpen. Hoofdstuk 2 analyseert de beschikbaarheid van de geviseerde afvalstromen en Hoofdstuk 3 analyseert de beschikbare verwerkingstechnieken om een keuze te maken van de meest relevante technieken voor de modellering van elke casestudie. Hoofdstukken 4 tot 9 bevatten de analyses van de verschillende casestudies. In Hoofdstuk 10 wordt een transversale analyse gemaakt van de resultaten, met een overzicht van nood aan verder onderzoek. Opmerking: Soms laten we meer cijfers achter in een getal dan het aantal significante cijfers om de reproduceerbaarheid van de berekeningen door de lezer te vergemakkelijken.

1 Afwegingskader biobrandstoffen – Deel 1: Afwegingskader en praktische gids

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 9 van 182

2 BIOMASSA BESCHIKBAARHEID 2.1 RESIDUEN BOSEXPLOITATIE

Bron: Luc Pelkmans

2.1.1 Bosoppervlakte Volgens de 2e Vlaamse Bosinventaris2 (2009-2019) is er ongeveer 136.000 hectare bos in Vlaanderen, wat in dezelfde lijn ligt als de 1e Bosinventaris (1997-1999). De Vlaamse boswijzer komt op een iets hoger getal (164.000 hectare in 2015), maar deze geeft de bedekking van bomengroepen weer op basis van digitale luchtfotoâ€™s, wat resulteert in een hogere oppervlakte dan wat volgens het Bosdecreet als bos wordt beschouwd. Ter vergelijking: het totale bosbestand in BelgiĂŤ ligt rond 675.000 hectare, wat betekent dat slechts 20% van het Belgisch bosoppervlak in Vlaanderen ligt. De volgende tabel geeft de verdeling van het bosbestand in Vlaanderen, opgedeeld per provincie. Onderscheid wordt gemaakt tussen naaldhout (+ gemengd naaldhout) en loofhout (+ gemengd loofhout).

2 De 2e Vlaamse bosinventaris is nog niet publiek beschikbaar. De cijfers werden ons bezorgd door het Agentschap Natuur en Bos (ANB).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 10 van 182

Tabel 1: Bos en bosbouw in Vlaanderen (op basis van 2e Vlaamse Bosinventaris), uitgedrukt in hectare. Bron: ANB Regio West-Vlaanderen Oost-Vlaanderen Antwerpen Limburg Vlaams Brabant TOTAAL Vlaams Gewest

NH+GNH 2 514 3 102 19 662 23 275 3 316 51 869

LH+GLH 8 189 12 034 21 574 21 694 20 724 84 215

Totaal 10 703 15 136 41 236 44 969 24 040 136 084

NH+GNH = naaldhout en gemengd naaldhout LH+GLH = loofhout en gemengd loofhout

De oostelijke provincies zijn het bosrijkste met de provincies Limburg en Antwerpen die elk iets meer dan 40.000 ha bos tellen, gevolgd door Vlaams-Brabant en Oost-Vlaanderen. West-Vlaanderen is het minst bebost. In provincies Antwerpen en Limburg is er ongeveer evenveel naaldbos als loofbos, terwijl in de andere provincies loofbossen duidelijk primeren. Ten opzichte van de 1e bosinventaris is er wel een gestage verschuiving van naaldbos naar loofbos. Naaldbos vertegenwoordigde ongeveer 44% van Vlaamse bossen in de 1 e inventaris, in de 2e inventaris is dit gedaald tot 39%. De volgende Figuur toont het resultaat van de Bosreferentielaag (2000) voor Vlaanderen, die ook wijst op de grotere bosconcentratie in de provincies Limburg en Antwerpen. Figuur 1: Bosreferentielaag (2000) (uit OVAM, 2017)3

3 OVAM (2017). Aanbod en bestemming biomassa(rest)stromen voor de https://www.ovam.be/sites/default/files/atoms/files/marktanalyse%20Biomassa%28rest%29stromen-volledig_LR.pdf

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

circulaire

economie

Vlaanderen

pagina 11 van 182

Volgens de 2e Vlaamse bosinventaris bestaat het Vlaamse bos ongeveer uit 60% privébossen en 40% openbaar domein (van Vlaamse overheid of lokaal bestuur). Het gemiddelde houtvolume op stam bedraagt 273 m³/ha. Dit zou neerkomen op 37 miljoen m³ in Vlaanderen (2e bosinventaris). De gemiddelde aanwas4 wordt ingeschat op -

15,1 m³/ha/jr voor naaldhout 12,6 m³/ha/jr voor gemengd naaldhout 12,8 m³/ha/jr voor loofhout 10,4 m³/ha/jr voor gemengd loofhout

Dit komt neer op een totale aanwas van ongeveer 1,8 miljoen m³/jaar (1,1 miljoen m³/jaar in ‘gekoppelde bomen’). Let dat er een groot verschil is tussen beheerde en onbeheerde bossen. De meeste openbare bossen worden beheerd door ANB (ANB verkoopt jaarlijks zo’n 220.000 m³ stamhout uit Vlaamse openbare bossen5); een deel van de private bossen worden beheerd via bosgroepen, maar een groot deel wordt niet beheerd. Ook wordt een deel van het bosbestand eerder beheerd richting natuurdoelen (reservaten, open plekken), wat kan leiden tot een lagere aanwas.

2.1.2 Huidig gebruik In 2017 werd een marktstudie uitgevoerd in het kader van het Eco2Eco project6. Vraag en aanbod op de Vlaamse houtmarkt werd onderzocht, met de focus op industrieel rondhout. Hieruit blijkt dat er jaarlijks circa 526.000 m² industrieel rondhout wordt geoogst (gebaseerd op oogstgegevens 2013-2016, met ingeschatte oogst op 58% van het private bosoppervlak). Onderstaande figuur illustreert de bestemming van het geoogste rondhout, ook uit de Eco2Eco studie, opgedeeld tussen naaldhout, loofhout en populier. De Vlaamse oogst van industrieel rondhout7 bestaat volgens deze inschatting voor ongeveer de helft (49%) uit naaldhout, voor 38% uit populier en voor 13% uit overig loofhout. In totaal wordt ongeveer de helft van het in Vlaanderen geoogste industriële rondhout geëxporteerd. Binnen Vlaanderen wordt het geoogste volume industrieel rondhout voornamelijk ingezet in de plaatindustrie (51%), gevolgd door de rondhoutzagerijen (37%), waarvan het merendeel (32%) tot houten verpakkingen zoals paletten en kisten wordt verwerkt. Ook wordt er in de regio papier en karton (8%) en fineer (4%) van Vlaams rondhout geproduceerd.

4 = schatting van de gehele aanwas van het bestand: gekoppelde bomen + ingegroeide bomen + bomen die tussen beide periodes zijn geëxploiteerd of afgestorven. Aangroei van ‘gekoppelde bomen’ wordt ingeschat tussen 6 en 9 m³/ha/jr. 5 https://www.natuurenbos.be/pers-nieuws/nieuws/bomen-uit-vlaamse-bossen-lossen-tekort-van-vlaamse-houtverwerkers-op 6 eco2eco (2017). werkpakket 3 – Vraag en aanbod op de houtmarkt in Nederland en Vlaanderen - activiteit III – Toekomstige vraag naar (kwaliteits)hout in relatie tot het mogelijke aanbod. http://www.probos.nl/images/pdf/rapporten/RAP2017_eco2eco_WP3_Act3_eindrapport.pdf 7 Industrieel hout omvat hier al het rondhout dat niet rechtstreeks voor verbranding wordt gebruikt. Het betreft zowel hout voor de papier- en platenindustrie als meer kwaliteitsvolle toepassingen (constructie, meubels, fineer…).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 12 van 182

Figuur 2: Overzicht oogst en gebruik van rondhout in Vlaanderen8

Uit een enquête bij huishoudens leidden Vandekerkhove et al. (2014)9 af dat er jaarlijks ongeveer 1 miljoen m³ brandhout afkomstig uit houtige beplantingen door Vlaamse huishoudens wordt verbruikt. Er is aangenomen dat 32,5% hiervan afkomstig is uit bos (gebaseerd op Nederlandse cijfers), wat overeenkomt met een oogst van 325.000 m³ brandhout uit de Vlaamse bossen. Het gaat hier echter niet uitsluitend om rondhout, maar ook dik taken tophout; dit brandhout bereikt de eindgebruikers voornamelijk via informele kanalen. De oogst van brandhout wordt ingeschat op 10% naaldhout, 20% populier en 70% loofhout.

2.1.3 Residuen Relatief gezien is er een beduidend verschil tussen residuen bij loofhout tegenover naaldhout. Onderstaande tabel geeft typische verhoudingen van residuen ten opzichte van stamhout voor eik en beuk (loofhout) en grove den (naaldhout). Bij loofhout zit ongeveer 60% van de biomassa in het stamhout + schors, ongeveer 20% in

8 Bron: Dries Van der Heyden, Joris Dehennin en Jan Oldenburger (2019) http://www.probos.nl/images/pdf/artikelen/Bosrevue_Rondhoutstromen_in_Vlaanderen-_2019.pdf

Rondhoutstromen

Vlaanderen.

Bosrevue

77a,

1-12.

zie ook https://bosrevue.bosplus.be/bosrevue/editie/2019/04/30/Rondhoutstromen-in-Vlaanderen 9 Vandekerkhove K., De Keersmaeker L., Demolder H., Esprit M., Thomaes A., Van Daele T., Van der Aa B. (2014). Hoofdstuk 13- Ecosysteemdienst houtproductie. (INBO.R.2014. 1993289).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 13 van 182

dikkere takken, en een kleine 20% in dunnere taken. Bij naaldhout zit ongeveer 85% van de biomassa in het stamhout + schors, en ongeveer 10% in dunner takhout. Tabel 2 Distributie van de biomassa in de verschillende fracties van de boom. (INBO (2015)10, tabel 8)

De volgende tabel toont cijfers van het Europese project S2Biom voor de jaarlijks beschikbare hoeveelheden hout/biomassa uit bossen in Vlaanderen in 2030. Tabel 3: Ingeschatte jaarlijks beschikbare hoeveelheden hout/biomassa uit Vlaamse bossen (2030, technisch potentieel, in kton/jr) volgens S2Biom (2016)11 kton/jr Regio West-Vlaanderen Oost-Vlaanderen Antwerpen Limburg Vlaams Brabant TOTAAL Vlaams Gewest TOTAAL BELGIĂ‹

Stamhout van eindkap en dunningen - loofhout 26,7 61,0 56,8 47,3 60,5 252,3 702,4

Stamhout van eindkap en dunningen - naaldhout 15,9 18,7 114,1 105,7 15,1 269,5 1339,5

Oogstresiduen 11,1 20,7 50,4 49,6 21,6 153,5 686,9

Berekeningen zijn gebeurd met het Europese model EFISCEN, op basis van beschikbare nationale gegevens (voor Vlaanderen: 1 e Vlaamse bosinventaris).

Het totale potentieel van houtige residuen van bosexploitatie in Vlaanderen is binnen S2Biom (2016) ingeschat rond 150 kt/jr. De beschikbare residuen kunnen verder ingeperkt worden door ecologische voorwaarden, onder meer i.v.m. aanwezigheid dood hout, en het bodemtype (arm-rijk).

10 INBO (2015). Verfijnen van een algemeen afwegingskader voor biomassaoogst in Vlaamse bossen tot een werkbaar terreininstrument. https://www.vlaanderen.be/publicaties/verfijnen-van-een-algemeen-afwegingskader-voor-biomassaoogst-in-vlaamse-bossen-tot-een-werkbaar-terreininstrument 11 Data beschikbaar via https://s2biom.wenr.wur.nl/web/guest/data-downloads

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 14 van 182

2.2 KORRELMAÏSRESTEN

Bron: Luc Pelkmans en CropWatch (US)12

2.2.1 Korrelmaïsteelt in Vlaanderen België telde in 2018 een landbouwareaal van 1.356.000 hectare, waarvan 46% (619.000 ha) in Vlaanderen13. De oppervlakte korrelmaïs in België ligt de laatste jaren rond 50.000 ha, het merendeel hiervan (90%) in Vlaanderen. Een piek werd bereikt in 2013 met meer dan 74.000 ha, maar tussen 2013 en 2016 was er een duidelijk dalende trend, met een stabilisatie in de laatste jaren (zie Figuur 3). Totale opbrengsten van korrelmaïs op Belgisch niveau lagen op 609 kton in 2017 (gemiddeld 12,4 ton/ha) en 443 kton in 2018 (gemiddeld 8,1 ton/ha). Let dat de opbrengsten in 2018 een stuk lager waren door de warme droge zomer. Voorlopige ramingen voor 2019 tonen een areaal van 48867 ha korrelmaïs, met een opbrengst van 527 kton (10,8 ton/ha).14

12 https://cropwatch.unl.edu/2017/corn-stover-removal-nutrient-value-stover-and-impacts-soil-properties 13 Bron: Belgische landbouwcijfers 2018 https://statbel.fgov.be/sites/default/files/files/documents/landbouw/8.1%20Land-%20en%20tuinbouwbedrijven/DBREF-L05-2018TAB-A-NL.xlsx 14 Bron: https://statbel.fgov.be/nl/themas/landbouw-visserij/land-en-tuinbouwbedrijven#figures

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 15 van 182

Figuur 3: Evolutie korrelmaïsareaal in België. Bron: Eurostat

Korrelmaïsareaal in België 80, 70,

1000 ha

60, 50, 40, 30, 20, 10, 0, 2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018 2019*

Volgende tabel geeft een overzicht het korrelmaïsareaal in Vlaanderen in 2017-2018, met een verdeling over de verschillende provincies. Tabel 4: Verdeling korrelmaïsareaal in Vlaanderen in 2017-2018. Bron: Statbel Regio

West-Vlaanderen Oost-Vlaanderen Antwerpen Limburg Vlaams Brabant TOTAAL Vlaams Gewest TOTAAL BELGIË

Oppervlakte korrelmaïs (ha) 2017

Oppervlakte korrelmaïs (ha) 2018

10549 12878 4933 6388 9444 44193 49005

12239 13403 5558 6628 10474 48302 53987

Korrelmaïs is eerder gesitueerd in de westelijke provincies van Vlaanderen (in tegenstelling tot het bosbestand, dat meer in de oostelijke provincies gesitueerd is); Oost-Vlaanderen, West-Vlaanderen en Vlaams Brabant vertegenwoordigen samen ongeveer 3/4 van het Vlaamse areaal.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 16 van 182

2.2.2 Residuen Korrelmaïs wordt op dit moment vooral gebruikt voor veevoer. Hiervoor wordt alleen de korrel gebruikt, en niet de gehele plant zoals het geval is bij snijmaïs. De plant wordt wel ingezet als organische stof voor de bodem door deze onder te ploegen op het land. ILVO15 heeft in 2010 op verschillende proefvelden gekeken naar de gemiddelde opbrengst van verschillende korrelmaïsrassen. Zij kwamen op een gemiddelde opbrengst van iets meer dan 20 ton/ha droge stof, waarvan 54% (~11 ton/ha) in de korrels en 46% (~9 ton/ha) in de restplant. De resten bestonden voor 1/4 uit spil + schutblad, en voor 3/4 uit stengel + blad. Dit is zeer vergelijkbaar met resultaten van andere internationale publicaties zoals Shinners et al. (2007)16 uit de Verenigde Staten die kwamen op een verdeling van 51,4% korrels, 38,3% stengels en bladeren, en 10,3% spil en schutbladeren. Er zijn beperkingen op hoeveel oogstresten van het veld kunnen/mogen gehaald worden. -

Langs de ene kant is de hoeveelheid die geoogst kan worden in de praktijk gelimiteerd door de oogsttechniek en de toestand van het perceel. ILVO heeft testen uitgevoerd met samenharken van de restplant na traditionele korrelmaisoogst, gevolgd door oprapen en in balen persen – deze balen konden dan afgevoerd worden. Het ophaalrendement bij deze proeven lag tussen 34% en 68% op droge stofbasis. Het verzamelde materiaal bevatte vrij veel aarde. De inzet van meer geschikt materiaal zal vereist zijn om het ophaalrendement te verhogen. Nieuwe oogsttoestellen (zoals simultane oogst, zie foto hieronder) kunnen op termijn toelaten om verschillende fracties simultaan te oogsten.

15 ILVO (2014). Bodem, Nutriënten, Compost: onderzoek naar een https://www.ilvo.vlaanderen.be/Portals/68/documents/Mediatheek/Mededelingen/171_Cringloop.pdf

duurzame

landbouw.

Paragraaf

7.3.4,

16 K.J. Shinners, et al. Comparison of wet and dry corn stover harvest and storage. Biomass and Bioenergy 31 (2007) 211-221.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 17 van 182

p91-96.

Voorbeeld van simultane oogst van korrelmaïsresten. Bron: US Department of Energy – Office of Energy Efficiency and Renewable Energy17

Langs de andere kant dienen er ook limieten gesteld te worden met het oog op het organische stofgehalte van de bodem en de nutriëntenbalans. Richtlijnen in de Verenigde Staten18 stellen dat ongeveer de helft van de resten (4-5 ton/ha) mogen verwijderd worden, en dat dit best enkel wordt toegepast op relatief vlakke velden (met het oog op erosiegevoeligheid), en bodems met voldoende hoog organisch stofgehalte. ILVO concludeerde uit proeven dat minstens 1/3 van de oogstresten dienen achtergelaten om het organische stofgehalte in de bodem op peil te houden; eventueel kan dit ook door de oogstresten slechts 2 op 3 jaar te verwijderen; de bijdrage van wortelbiomassa zou een belangrijkere rol spelen voor opbouw van organische stof dan maisstro19. Instellen van de hoogte van de oogst (stoppel) heeft ook impact op de hoeveelheid die kan afgevoerd worden. Daarnaast is het ook mogelijk om het verlies aan organische stof te compenseren met mest, digestaat of compost.

Concluderend gaan we uit van een mogelijke beschikbaarheid van 4 à 5 ton droge massa per hectare, wat voor heel Vlaanderen neerkomt op een potentieel van ongeveer 200 kton per jaar. In de praktijk zal dit ook beperkt worden door logistieke mogelijkheden. Er dient ook rekening gehouden te worden met seizoensafhankelijkheid; de oogst van korrelmaïs vooral gebeurt in het najaar, rond oktober, dus opslag zal belangrijk zijn. De oogstomstandigheden in de Verenigde Staten (bv. in Iowa) zijn ook anders, gezien zij oogsten in veel drogere omstandigheden. In onze regio’s zal het materiaal bij oogst in het najaar veel vochtiger zijn, wat langdurige opslag kan bemoeilijken.

17 https://www.energy.gov/eere/articles/five-harvesting-technologies-are-making-biofuels-more-competitive-marketplace 18 NREL (2001) Corn Stover for Bioethanol –Your New Cash Crop? https://www.nrel.gov/docs/fy01osti/29691.pdf 19 Hiu Xu et al. (2019). Maize root-derived C in soil and the role of physical protection on its relative stability over shoot-derived C. European Journal of Soil Science.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 18 van 182

2.3 HOUTIGE FRACTIE GROENAFVAL

Bron: OVAM

Groenafval is het composteerbaar organisch-biologisch afval dat onder meer vrijkomt in tuinen, plantsoenen, parken, natuurgebieden, op oevers van waterlopen en wegbermen. Groenafval omvat snoeihout met een diameter kleiner dan 10 cm, plantenresten, haagscheersel, bladeren, gazon- en wegbermmaaisel. (OVAM)

2.3.1 Beschikbare hoeveelheden in Vlaanderen Het groenafval wordt door de gemeenten ingezameld in twee fracties: (1) snoeihout en boomstronken en (2) gemengd tuinafval. De OVAM inventaris huishoudelijk afval en gelijkaardig bedrijfsafval uit 201820 vermeldt dat 418,4 kton groenafval verzameld is in het Vlaams Gewest in 2017, waarvan 93,6 kton snoeihout en boomstronken en 324,8 kton gemengd tuinafval. Composteerinstallaties ontvangen daarnaast nog andere stromen. Volgens het laatste Voortgangsrapport Actieplan Biomassastromen uit 201821 is er in 2017 ruim 600 kton groenafval gecomposteerd, met een afzet van 324 kton groencompost. Groenafval bevat een substantiĂŤle houtige fractie. Volgens het SYNECO22 project van VLACO bestaat gemiddeld ongeveer 25% van het verse groenafval uit houtige fractie. Daarnaast wordt ook zeefoverloop gerecirculeerd. Inclusief recirculatie bestaat gemiddeld circa 32% van de composthopen uit structuurmateriaal. Er wordt uitgegaan van de vuistregel dat minstens 20% structuurmateriaal nodig is bij de aanvang van groencompostering om een goede compostkwaliteit te garanderen. Theoretisch gezien kan dus ruim 10% van de totale inputstromen gebruikt worden voor andere doeleinden, wat zou neerkomen op ongeveer 60 kton per jaar. Met

20 https://www.ovam.be/sites/default/files/atoms/files/Rapport%20huishoudelijk%20afval%20en%20gelijkaardig%20bedrijfsafval%202017_0.pdf 21 https://www.vlaanderen.be/publicaties/voortgangsrapportage-actieplan-duurzaam-beheer-van-biomassareststromen-2015-2020 22 https://www.vlaco.be/sites/default/files/generated/files/page/eindrapport-syneco.pdf

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 19 van 182

lagere composthopen en/of een intensiever proces zouden sommige composteersites eventueel tot 15% van het groenafval kunnen afscheiden. Houtige fracties kunnen ofwel vóór het composteerproces worden afgescheiden, ofwel ná het proces als zeefoverloop. Voor de verse houtige fractie van het groenafval geldt in het Vlarema nog steeds een verbrandingsverbod, maar is er wel de mogelijkheid tot aanvraag van afwijking. Onderstaande figuur toont de evolutie van de hoeveelheden die onder zulke afwijking zijn toegepast voor energieproductie. Voor zeefoverloop moet er geen afwijking op het verbrandingsverbod worden aangevraagd. Figuur 4: Evolutie houtig groenafval vanuit Vlaamse groencompostering onder afwijking op het verbrandingsverbod (= exclusief zeefoverloop) (bron: OVAM Voortgangsrapport Actieplan Biomassastromen, 2018)

In de praktijk wordt houtig materiaal ook ontvangen door producenten van gft- of OBA-compost (op basis van groenafval met beperkt aandeel OBA). Indien deze installaties - die over een keuringsattest voor de geproduceerde compost beschikken - een overschot aan houtig materiaal of zeefoverloop hebben, kunnen deze dit ook afvoeren naar energetische valorisatie. De houtige fractie van groenafval wordt gedeeltelijk ook ingezameld door Nederlandse inzamelaars. Deze voeren de houtige fractie af naar Nederlandse biomassaplatformen die het deels composteren, maar grotendeels afvoeren naar Nederlandse biomassacentrales. Groencomposteerinstallaties zijn vrij gelijkmatig verdeeld over Vlaanderen, zoals duidelijk is uit onderstaande figuur, die een overzicht biedt van verwerkers van organisch-biologisch afval (leden van VLACO).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 20 van 182

Figuur 5: Leden van VLACO die organisch-biologisch afval verwerken. De groene blokjes zijn groencomposteringsinstallaties. (bron: VLACO)

2.4 POST-CONSUMER HOUTAFVAL : A-HOUT

Post-consumer houtafval wordt in VLAREM ingedeeld in drie categorieĂŤn: -

A-hout: onbehandeld houtafval B-hout: niet verontreinigd behandeld houtafval C-hout: verontreinigd behandeld houtafval

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 21 van 182

2.4.1 Beschikbare hoeveelheden in Vlaanderen De OVAM inventaris huishoudelijk afval en gelijkaardig bedrijfsafval uit 201823 vermeldt dat 176 kton nietgevaarlijk houtafval (A-hout & B-hout) werd ingezameld via containerparken in 2017. Ongeveer 8% hiervan is Ahout (bron: OVAM; MIP Opt-I-Sort project). Veel houtafval wordt zelf door particulieren als brandhout gebruikt, wat in principe niet is toegestaan. Het gaat hier hoofdzakelijk over onbehandeld hout zoals houten verpakkingen. Schattingen lopen op tot 100 kton/jaar (bron: OVAM). Het houtafval dat via containerparken wordt ingezameld is dus voornamelijk niet verontreinigd behandeld houtafval (B-hout). Volgens Valipac, het Belgische beheersorganisme voor bedrijfsmatige verpakkingen, werd in Vlaanderen 417 kton houtafval ingezameld bij bedrijven (BelgiĂŤ totaal: 511 kton). Zij schatten in dat 44% hiervan A-hout is, 55% B-hout en 1% C-hout.24 In het totaal spreken we dus over een 600 kton niet-gevaarlijk houtafval in Vlaanderen, waarvan ongeveer 200 kton A-hout per jaar, het merendeel in houtafval van bedrijven. De hoeveelheid die verbrand wordt bij huishoudens en intern verbrand wordt bij de houtverwerkende sector zit hier niet in vervat. Het grootste deel van het niet-gevaarlijk houtafval wordt gerecycleerd. Er is een grote afname van niet-gevaarlijk recyclage hout in de Vlaamse spaanplaatsector. Volgens OVAM (2018) verbruikte deze sector ongeveer 1 miljoen ton hout in 2017, waarvan 250 kton vers hout, en 750 kton recyclage hout. Een deel hiervan is geĂŻmporteerd, onder meer uit Nederland, Frankrijk en andere buurlanden. Er is ook een stijgende vraag naar houtafval vanuit projecten in de energiesector. Een aantal voorbeelden worden gegeven in onderstaande tabel, met prognoses van houtafname Tabel 5: Prognoses vraag houtafval in Vlaanderen na 2020 (Bron: OVAM Voortgangsrapport Actieplan Biomassastromen, 2018). Project A&S Energie A&U Energie Stora Enso - Biostoom Oostende - Sleco Bionerga Beringen BEE Gent E-Wood Kallo Bio Blue Gent Steelanol Gent

kton/jaar 180 180 300 25 200 180 35 100

23 https://www.ovam.be/sites/default/files/atoms/files/Rapport%20huishoudelijk%20afval%20en%20gelijkaardig%20bedrijfsafval%202017_0.pdf 24 https://www.valipac.be/flipbook/nl/activiteitenverslag2018/ Cijfers zijn gebaseerd op de afvalstoffenregisters van alle ophalers aangesloten bij Valipac.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 22 van 182

De prijsmarge tussen A- en B-hout ligt in de grootteorde van 60 EUR/t (OVAM, 2018), dus deze projecten geven de voorkeur aan B-hout. We gaan ervan uit dat de standaard verwerking van A-hout recyclage in de spaanplaatsector gebeurt.

3 CONVERSIETECHNIEKEN BIOMASSARESIDUEN NAAR BIOBRANDSTOF 3.1 LIGNOCELLULOSE De 4 types geselecteerde stromen kunnen opgedeeld worden in houtachtige stromen (houtige fractie groenafval, residuen bosexploitatie, post-consumer houtafval) en grasachtige stromen (maĂŻsstro). In alle gevallen gaat het voornamelijk over lignocellulose, het vezelachtige deel van plantmateriaal. Lignocellulose bestaat uit drie polymerische componenten, die samenhangen in een complexe structuur: -

Cellulose = polysaccharide die bestaat uit ketens van glucose (C6) monomeren Hemicellulose = vertakte polymeer van pentose (C5) en hexose (C6) suikers Lignine = complexe polymeer van aromatische alcoholen

Lignocellulose bestaat typisch uit 35-50% cellulose, 25-30% hemicellulose en 15-30% lignine, afhankelijk van het type biomassa. Stro en grasachtige biomassa hebben typisch een iets lager lignine gehalte. Om lignocellulose verder om te zetten naar vloeibare brandstof dient deze structuur ontrafeld te worden, ofwel door fractionatie (omzetting naar beschikbare suikers) ofwel door thermische behandeling (pyrolyse, vergassing).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 23 van 182

Figuur 6: schematische voorstelling van cellulose, hemicellulose en lignine in lignocellulose (Espro et al, 201725)

3.2 MOGELIJKE CONVERSIETECHNIEKEN Onderstaande figuur van Biomass Policies (2015) geeft de belangrijkste conversietechnieken van verschillende hout- of grasachtige biomassa fracties. De gele blokjes zijn gericht op de productie van transportbrandstof; ook andere toepassingen (warmte/elektriciteit of toepassing in de chemie) staan vermeld. De vaste lijnen geven commercieel beschikbare paden aan, de stippellijnen zijn in ontwikkeling of demonstratie.

25 C. Espro, B. Gumina, E. Paone, F. Maurielle. Upgrading Lignocellulosic Biomasses: Hydrogenolysis of Platform Derived Molecules Promoted by Heterogeneous Pd-Fe Catalysts. Catalysts 2017, 7, 78; doi:10.3390/catal7030078

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 24 van 182

Figuur 7: schematisch overzicht van thermochemische en biochemische conversiepaden van biomassa (Biomass Policies, 201526) Black liquor Gasification

Stemwood (incl thinnings)

Syngas

Transport fuel - FT-diesel, - jetfuel - methanol, - DME, - methane, - hydrogen

Synthesis - Fischer-Tropsch - methanol / DME - Water-gas shift - methanisation

Forest residues Pyrolysis

Pyr.oil

Industrial woody residues

Chemistry HDO

Transport fuel

Woody perennials

Prunings Landscape care wood

Pretreatment - drying, - sizing/chipping, - torrefaction, - compacting,

Combustion - stoves, - boilers, - CHP, - electr plants, - co-firing

Chips, pellets,

heat

electricity

Post-consumer wood Unrecyclable paper & cardboard

Extraction

lignin

Chemistry

Grassy perennials (miscanthus, reed / switch grass)

Chemistry / food industry

CO2

Solid agri residues (straw) Pretreatment: - sizing - fractionation

Hydrolysis

Fermentation

distillation

Transport fuel - ethanol - (butanol)

Verge grass & nature grass Chemistry Starch (wheat, corn) Animal feed (DDGS) Sugar (beet)

De belangrijkste conversiepaden voor lignocellulose richting biobrandstof zijn: 1 2 3

Biochemisch => hydrolyse en fermentatie tot alcohol (vooral ethanol) Thermochemish => vergassing en syngas omvorming naar biobrandstof (afhankelijk van het proces, naar Fischer-Tropsch diesel, methanol, methaan, ethanol, â€Ś) Thermochemisch => pyrolyse/liquefactie en verdere raffinage van de bio-olie tot transportbrandstof

3.3 TECHNOLOGY READINESS LEVEL (TRL) De Technology Readiness Levels (TRL) geven de mate van ontwikkeling van een technologie aan, waarbij TRL 1 staat voor technologie aan het begin van de ontwikkeling en TRL 9 voor technologie die technisch en

26 L. Pelkmans et al (2015). SWOT analysis of biomass value chains. Deliverable 2.4 of the Biomass Policies project. VITO, March 2015

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 25 van 182

commercieel gereed is. Onderstaande figuur toont een recent overzicht van E4Tech van de TRL van verschillende productieprocessen voor geavanceerde biobrandstoffen. Figuur 8: TRL status van verschillende geavanceerde biobrandstof productiepaden (bron: E4Tech, 201827)

Voor de keuze van de case studies binnen deze studie houden we rekening met processen die tegen 2030 commercieel beschikbaar kunnen zijn. Hierbij stellen we dat technologieën op dit moment al TRL6 moeten bereikt hebben (TRL6 = ‘technology demonstrated in relevant environment'). De technieken op basis van gebruikte oliën en vetten (verestering, hydroprocessing) zijn commercieel beschikbaar en worden het meest toegepast om ‘geavanceerde biobrandstof’ te produceren. Van de beschouwde paden voor lignocellulose staan de fermentatie route (TRL8) en de vergassingsroute met katalytische synthese naar methanol of methanatie (TRL7-8) het dichtst bij de markt. Andere vergassingsopties (gekoppeld met Fischer Tropsch synthese, of syngas fermentatie) staan iets verder van de markt. Pyrolyse heeft een duidelijke opgang gemaakt in de afgelopen jaren, waarbij het pyrolyseproces zelf in TRL8 zit, en de katalytische upgrading van de pyrolyse-olie (TRL6) nog verdere ontwikkeling/demonstratie nodig heeft. Coprocessing van pyrolyse olie zit nog in de ontwikkelingsfase (~TRL4), maar zou grote stappen kunnen nemen in de volgende 10 jaar als er interesse is bij grote olie-raffinaderijen. De volgende paragrafen gaan iets dieper in op deze technologieën.

27 E4Tech. Report on market and industrial development intelligence for sustainable advanced biofuels. December 2018. Bijlage in A. O’Connell, M. Prussi, M. Padella, A. Konti, L. Lonza (2019), Sustainable Advanced Biofuels Technology Market Report 2018, EUR 29929 EN, European Commission.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 26 van 182

3.4 HYDROLYSE EN FERMENTATIE TOT ALCOHOL De belangrijkste processtappen zijn: 1

2 3 4

Voorbehandeling van de biomassa, inclusief fractionatie van de biomassa in cellulose, hemicellulose en lignine. De meest toegepaste voorbehandelingstechniek is ‘stoomexplosie’, maar ook chemische/fysicochemische voorbehandelingstechnieken (dilute acid pretreatment, alkaline pretreatment, organosolv, AFEX) zijn mogelijk. enzymatische hydrolyse van cellulose en hemicellose tot suikers fermentatie van C5 en C6 suikers naar alcohol (typisch ethanol) destillatie en dehydratatie

Lignine en residuen (draf) worden afgescheiden voor de productie van proceswarmte. Eventueel kan (een deel van) de lignine ook verder verwerkt worden in de chemie. Figuur 9: overzichtsschema biochemische conversie van lignocellulose naar ethanol - variaties zijn mogelijk (Bron: Ahorsu el al., 201828)

Voor- en nadelen (IRENA 201629) : (+) Fermentatie kan op basis van suikers van een brede range van grondstoffen.

28 Richard Ahorsu, Francesc Medina and Magda Constantí. Significance and Challenges of Biomass as a Suitable Feedstock for Bioenergy and Biochemical Production: A Review. Energies 2018, 11(12), 3366; https://doi.org/10.3390/en11123366 29 IRENA (2016). Innovation Outlook – Advanced Liquid Biofuels

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 27 van 182

(+) Verschillende delen van het proces zijn commercieel beschikbaar, zoals stoomexplosie, fermentatie van C6 suikers en productdestillatie en dehydratatie. (+) Mogelijkheid van co-locatie met bestaande ethanolproductie op basis van suiker of zetmeel. (-) Voorbehandeling en hydrolyse dienen aangepast aan de specifieke grondstoffen om een voldoende hoog rendement te bereiken. (-) De belangrijkste voorbehandelingstechnieken zijn zeer energie-intensief. (-) Hoge investeringskosten in vergelijking met ethanolproductie op basis van suiker of zetmeel. Onderstaande tabel geeft een overzicht van wereldwijde initiatieven gericht op ethanol uit lignocellulose.

Tabel 6: globale initiatieven rond ethanol uit lignocellulose (bron: IEA Bioenergy, 2020 30) Plant / Eigenaar

Status*

Locatie

Capaciteit

Opstart

Commentaar

m3/jaar Crescentino / ENI

Italië

50.000

2013

Verkocht door M&G aan ENI in 2018; heropstart mid 2020

Bioflex / GranBio

Brazilië

82.000

2014

Redesign – herstart in 2019

Raizen / Cosan, Shell

Brazilië

40.000

2015

Productie nog niet op volle capaciteit

Liberty / Poet & DSM

USA

76.000

2015

Operationeel

Kajaani / St1

Finland

10.000

2017

Cellunolix technologie

Podari / Clariant

Roemenië

60.000

2020

In constructie

Bhatinda Plant / HPCL

India

40.000

2020

DBT-ICT technologie

India

40.000

2021

Praj technologie

ABRPL refinery

India

60.000

2021

Formicobio technologie

Enviral

Slovakije

62.000

2022

Clariant technologie. Investeringsbeslissing nog niet genomen.

Bina / Bharat Petroleum

India

40.000

2023

DBT-ICT technologie. Investeringsbeslissing nog niet genomen.

Bargarh / Bharat Petroleum

* O – In operation; U - Upgrade in progress; C - Under construction; P - Planning in progress

30 A. Brown et al. (2020). Advanced Biofuels – Potential for Cost Reduction. IEA Bioenergy report. February 2020. https://www.ieabioenergy.com/publications/new-publicationadvanced-biofuels-potential-for-cost-reduction/

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 28 van 182

De meeste installaties gebruiken stro als input (van graan, maïs of rijst) wegens het lagere lignine gehalte. Indien de lignine op een andere manier benut kan worden (bv. richting chemie), is het ook te overwegen om andere (houtachtige) grondstoffen in overweging te nemen.

Lignocellulose raffinaderij in Crescentino, Italië. Bron: ETIP Bioenergy

Andere industriële partijen die bezig zijn rond ethanol uit lignocellulose ethanol: Novozymes (Denemarken), Leaf (Frankrijk), SEKAB (Zweden), Inbicon (Denemarken), Butamax (UK), IFP Futurol (Frankrijk), St1 Cellulonix (Finland), Borregaard (Noorwegen). Bron: Art Fuels Forum (2018)31

3.5 VERGASSING De belangrijkste processtappen voor de productie van biobrandstof via de vergassingsroute zijn: 1 2 3

Voorbehandeling (droging, verkleining, eventueel torrefactie of pyrolyse) biomassa vergassing tot synthese gas (syngas), dat vooral bestaat uit H2 en CO, maar ook CO2, CH4, hogere koolwaterstoffen, water (stoom), organische en anorganische onzuiverheden Syngas zuivering en conditionering. De specifieke conditionering hangt af van de nodige specificaties voor de volgende processtap. Belangrijk voorbeeld is ‘water-gas shift’ (CO + H2O  H2 + CO2) om de juiste

31 http://artfuelsforum.eu/wp-content/uploads/2019/04/ART-Fuels-Forum-SGAB-Biofuels-Technology-report-2018-update.pdf

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 29 van 182

H2/CO verhouding te krijgen voor de verdere synthese. Alternatief hier is om externe H2 in te brengen en zo de biobrandstof opbrengst te verhogen. Synthese/katalyse naar vloeibare of gasvormige brandstof. Belangrijkste opties: o Fischer-Tropsch synthese naar een wax, die via hydrocracking kan omgezet worden naar FischerTropsch diesel, benzine en/of kerosine; o katalytische synthese naar methanol of DME; o methaansynthese; o syngas fermentatie naar ethanol.

Figuur 10: overzichtsschema biomassa vergassing naar Fischer-Tropsch brandstof (Choren Carbo-V ÂŽ Process) (bron: ETIP Bioenergy32)

Voor- en nadelen (IRENA 2016)33: (+) In principe kan het vergassingsproces verschillende biomassa grondstoffen verwerken, en tolereert het heterogene input. Dit hangt af van het specifieke reactorontwerp. (+) De meeste processtappen zijn commercieel beschikbaar vanuit de verwerking van fossiele grondstoffen. Specifiek voor Fischer Tropsch (+) Via het Fischer-Tropsch proces kunnen hoge-kwaliteits brandstoffen voor wegverkeer of luchtvaart geproduceerd worden.

32 http://www.etipbioenergy.eu/value-chains/products-end-use/products/ft-liquids 33 IRENA (2016). Innovation Outlook â€“ Advanced Liquid Biofuels

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 30 van 182

(-) Het Fischer-Tropsch process heeft strikte kwaliteitsvoorwaarden. Het ruwe syngas dat uit de vergasser komt moet een aantal tussenliggende processen ondergaan om aan die voorwaarden te kunnen voldoen. Dit verhoogt de kapitaalskost en operationele kosten. (-) Hoge investeringskost in vergelijking met andere biobrandstoffen (-) Verschillende temperatuurs- en drukniveaus doorheen de processen â€“ dit kan leiden tot een verhoogde energieconsumptie in het proces (integratie nodig) (-) Bestaande Fischer-Tropsch processen zijn pas economisch beschikbaar op zeer grote schaal. Specifiek voor katalytische synthese (tot methanol, DME, methaan) (+) katalysatoren zijn minder duur dan die voor Fischer-Tropsch synthese (+) kleinere schaal mogelijk (+) voor methanatie: methaan in het syngas moet niet geconverteerd worden (-) Afhankelijk van de kwaliteit en samenstelling van het syngas, kunnen zijreacties optreden wat het conversierendement kan verlagen en leiden tot een bijkomende kost voor productscheiding. Specifiek voor syngas fermentatie (tot ethanol) (+) De fermentationstap is minder gevoelig voor de syngas samenstelling en is tolerant voor zwavel. De vereisten voor syngaszuivering en -conditionering zijn over het algemeen lager. (+) Syngas fermentatie verloopt op lage temperatuur en druk, wat kan leiden tot lagere productiekost. (+) Het proces kan op kleinere schaal. (-) Syngas fermentatie leidt tot lagere productconcentratie in vergelijking met gewone fermentatie, wat een meer intensieve productscheiding vereist. Tabel 7: Globale initiatieven rond biomassa vergassing voor biobrandstoffen (bron: Art Fuels Forum, 201834; IEA Bioenergy, 202035) Project

Locatie

Technologie

Grondstof

Product

Capaciteit

Status

GoBiGas

Zweden

Repotec

Houtresiduen

Biomethaan

20 MW demo

pauze

HTAS Enerkem

RDF

Ethanol

38.000 m3

(Methanol)

30 MW

Methanol

278.000 m3

Enerkem Edmonton

Canada

W2C

Nederland

Enerkem

RDF

Plannen tot 500 MW Operationeel

Planning

152 MW Red Rock biofuels

USA

TGI, Velocys, EFI

Houtresiduen

FischerTropsch

57.000 m3

Constructie

71 MW

34 http://artfuelsforum.eu/wp-content/uploads/2019/04/ART-Fuels-Forum-SGAB-Biofuels-Technology-report-2018-update.pdf 35 A. Brown et al. (2020). Advanced Biofuels â€“ Potential for Cost Reduction. IEA Bioenergy report. February 2020. https://www.ieabioenergy.com/publications/new-publicationadvanced-biofuels-potential-for-cost-reduction/

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 31 van 182

FischerTropsch

40.000 m3

Syngas fermentatie

ethanol

80.000 m³

Constructie

Houtresiduen

Ethanol

45.000 m3

Planning

Houtresiduen

Methanol

GTI/Carbona

Hout-

Biomethaan

94 MW

Planning

HTAS

residuen

APP

RDF

Biomethaan

66 MW /

Studie

TRI

Fulcrum Biofuels

USA

ArcelorMittal Gent

België

Lanzatech

Aemetis

USA

InEnTec

JM/BP

Lanzatec Värmlandsmeta nol

Zweden

GTI

USA

GoGreenGas

RDF

TKI

36 MW

Duitsland

KIT/ AL CAC

Tigas

USA

GTI/ Carbona HTAS

125.000 m3

Planning

68 MW

AMEC FW KIT Bioliq

Constructie

50 MW

132 MW Gewasresten

Benzine

400 MW

Studie

Houtresiduen

Benzine

215,000 m3

Studie

242 MW

Andere partijen die bezig zijn met biobrandstof productie via vergassing: Axens/IFP/CEA/Avril (Frankrijk) ; Aemetis Riverbank (USA); Bayou Fuels (USA), Ajos Kaidi (Finland), Värmlandsmetanol (Zweden); UK waste to jet fuel (UK); ECN-Ambigo (Nederland) ; EON-Bio2G (Zweden).

Enerkem waste-to-ethanol plant in Edmonton, Canada. Bron: Enerkem

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 32 van 182

3.6 PYROLYSE / LIQUEFACTIE Pyrolyse is een gecontroleerde thermische decompositie van biomassa naar olie, gas en biochar. Snelle pyrolyse (fast pyrolysis) geeft een maximale productie van pyrolyse-olie. Deze olie moet wel verder verwerkt/geraffineerd worden voor het kan toegepast worden in motoren. De belangrijkste processtappen voor de productie van biobrandstof via de liquefactieroute zijn: 1. Flash pyrolyse van biomassa naar een vloeibare, gasvormige en vaste fractie (char) o De gasvormige en vaste fractie worden doorgaans gebruikt voor de productie van warmte (deels voor binnen het pyrolyseproces) en elektriciteit; de char kan eventueel ook ingezet worden als bodemverbeteraar. 2. verdere raffinage/opwerking van de vloeibare fractie (pyrolyse olie/bio-olie) naar brandstofkwaliteit. Dit kan gebeuren door reactie met waterstof (hydro-cracking / hydro-treating) of door katalytisch kraken. Eventueel zou de raffinage stap kunnen gebeuren via co-processing in bestaande olieraffinaderijen. Figuur 11: Conversie van lignocellulose naar brandstof via fast pyrolysis (bron: E4Tech, 2018 36)

Voor- en nadelen van pyrolyse (IRENA 2016)37: (+) In principe is het pyrolyse proces geschikt voor een brede range van biomassa grondstoffen, en kan het variaties in biomassa samenstelling tolereren. (+) Pyrolyse-olie kan toegepast worden als een tussenproduct dat met lagere kost kan vervoerd worden door de hogere energiedensiteit in vergelijking met biomassa. Dit kan een opportuniteit zijn voor decentrale verwerking, alvorens te transporteren naar een meer centrale upgrading. (+) De upgrading stap kan gebeuren door bestaande raffinage processen. Tot op zekere hoogte is het mogelijk om pyrolyse-olie mee te verwerken in bestaande olieraffinaderijen.

36 E4Tech. Report on market and industrial development intelligence for sustainable advanced biofuels. December 2018. Bijlage in A. Oâ€™Connell, M. Prussi, M. Padella, A. Konti, L. Lonza (2019), Sustainable Advanced Biofuels Technology Market Report 2018, EUR 29929 EN, European Commission. 37 IRENA (2016). Innovation Outlook â€“ Advanced Liquid Biofuels

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 33 van 182

(-) De eigenschappen van pyrolyse-olie (hoge zuurtegraad, hoge viscositeit, hoog watergehalte) maken het moeilijker om te stockeren en behandelen. Stabilisatie is nodig voor transport en opslag. (-) Het hoge water- en zuurstofgehalte van pyrolyse-olie kan negatieve impact hebben op de werking van katalysatoren en de geproduceerde eindproducten. Figuur 12: overzicht BTG pyrolyse proces38

Tabel 8: globale initiatieven rond pyrolyse van biomassa39 Bedrijf / project

Technologie

Status

Locatie

Capaciteit (mÂł/jr)

Opstart

Ensyn

Canada

12.000

2006

KIT (Bioliq project)

KIT

Duitsland

2.000

2010

Fortum (Joensuu CHP plant)

VTT

Finland

50.000

2013

Twence (EMPYRO Project)

BTG

Nederland

20.000

2015

Ensyn

Canada

40.000

2018

Ensyn (Ontario Facility)

Ensyn, Arbec Forest Products & Groupe RĂŠmabec (Cote Nord Project)

38 https://www.btgworld.com/en/rtd/technologies/fast-pyrolysis 39 https://biorrefineria.blogspot.com/2019/07/fast-pyrolysis-plants-biorefineries-bio-oil.html

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 34 van 182

Green Fuel Nordic Oy (+ 3 extra installaties aangekondigd)

BTG

Finland

20.000

2020

Preem & Setra: link met co-processing

BTG

Zweden

21.000

2021

Ensyn & Fibria Celulose S.A.

Ensyn

Brazilië

83.000

Ensyn & Renova Capital Partners

Ensyn

USA

76.000

* O – In operation; C - Under construction; P - Planning in progress

De meeste installaties gebruiken houtfracties als input. Andere partijen rond pyrolyse: GTI/CRI – IH2 (USA); Anellotech (USA); G4 Insight (Canada), KIT (Duitsland), PNNL (USA), CERTH (Griekenland). Partijen die werken rond co-processing: PREEM (Zweden), Honeywell UOP (USA), Petrobras (Brazilië), Repsol (Spanje), Grace, Ensyn (Canada), BTG (Nederland). Andere liquefactietechnieken: -

Susteen / Fraunhofer Umsicht (Duitsland): Thermo-catalytic Reforming (TCR) – decentrale modules van 2000 m³/jr Steeper Energy/Silva Green Fuel (Denemarken/Noorwegen): Hydrothermal Liquefaction (HTL) - 1000 m³/jr in opbouw Licella (Australië): HTL Pilot plant - commerciële installatie in voorbereiding

Bron: Art Fuels Forum (2018)40

40 http://artfuelsforum.eu/wp-content/uploads/2019/04/ART-Fuels-Forum-SGAB-Biofuels-Technology-report-2018-update.pdf

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 35 van 182

BTG Empyro pyrolyse installatie in Hengelo, Nederland. Bron: BTG

3.7 KEUZE CONVERSIETECHNIEKEN VOOR DE CASESTUDIES In principe zijn verschillende combinaties van grondstoffen en conversietechnieken mogelijk. In samenspraak met de klankbordgroep werden volgende cases geselecteerd:

Biomassa

Conversietechniek

MaĂŻsstro

Voorbehandeling + verdere fermentatie van de cellulose/hemicellulose fracties naar ethanol

Bosresiduen en houtige fractie groenafval

Pyrolyse en verdere raffinage naar brandstofkwaliteit (eventueel via co-processing in bestaande olieraffinaderijen).

Vergassing en synthese naar methaan.

A-hout

6.11.2020

Vergassing en synthese naar methaan

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 36 van 182

4 CASESTUDIE 1: ETHANOL GEPRODUCEERD UIT MAÏSSTRO In Canada en de Verenigde Staten worden biobrandstoffen geproduceerd op basis van maïsstro. Deze casestudie analyseert de relevantie van deze actie in Vlaanderen. VILT (2017)41 beschrijft de situatie als volgt: “Bij de oogst van korrelmaïs blijft het grootste deel van de plant achter op het veld, waar het verhakkelde stro bijdraagt tot de aanvoer van organische koolstof in de bodem. Eén derde van de 400.000 ton maïsstro op Vlaamse akkers zou geoogst kunnen worden als biomassa zonder de bodemvruchtbaarheid te compromitteren. Onderzoekster Anouk Mertens (ILVO/UGent) maakt zich sterk dat een waardeketen voor maïsstro in de bio-economie haalbaar is in Vlaanderen, of het op zijn minst verdient om alle actoren een keer rond de tafel te brengen. Ter inspiratie beschrijft ze het succes dat in Canada geboekt wordt met de productie van suikers uit maïs- en tarwestro. De bio-economie doet er een stad met een olie-industrie in verval economisch herleven.” Volgende figuur geeft een inschatting van de gevolgen van het gebruik van maïsstro:

Maïsstro wordt geoogst en omgezet in biobrandstof door hydrolyse en fermentatie van maïsstro en ethanol destillatie. Het geproduceerde ethanol vervangt de productie en het gebruik van diesel. We gaan ervan uit dat niet meer dan de helft van het maïsstro geoogst wordt, zodat er geen structureel tekort van organische stof ontstaat in de bodem. Door het weghalen van maïsstro blijft er wel minder koolstof en NPK in de bodem achter. In het referentiescenario moet er mee rekening gehouden worden dat deze deels ongebruikt blijft want het kan vervluchtigen of doorspoelen naar oppervlaktewater. Daarom leidt de oogst van gewasresten niet onmiddellijk tot een tekort aan deze componenten. Zodra men echter te veel oogst (meer dan ruwweg de één derde uit het bovenstaande citaat), ontstaat er wel een tekort. In deze case gaan we ervan uit dat de nutriënten (NPK) voor zover nodig gecompenseerd worden door de toevoer van compost uit GFT (tegelijk wordt ook extra koolstof aangevoerd), met de aanname dat deze compost wordt geproduceerd uit bijkomende hoeveelheden GFT door extra inzamelinspanningen, boven op de autonome toename van GFT-inzameling. In overleg met ILVO (landbouwresearch) is bepaald dat terugvoer van Kalium (K) het belangrijkste is in Vlaanderen.

41 https://www.vilt.be/waarom-lukt-hier-met-maisstro-niet-wat-in-canada-kan

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 37 van 182

De compensatie van nutriënten kan eventueel ook gebeuren via kunstmest. Andere opties voor compenstatie zijn wintergewassen of mest / mestverwerkingsproducten / digestaat van vergisters. Ook kunnen residuen van het fermentatieproces (waar nutriënten in achterblijven) eventueel teruggebracht worden naar het veld. Een alternatief voor meer GFT-inzameling is dat andere toepassingen van compost verdrongen worden. Binnen de beperkte tijd van deze studie konden deze verschillende opties niet mee gemodelleerd worden, maar bij de interpretatie van de resultaten dient hiermee wel rekening gehouden te worden.

4.1 MODELLERING - AANNAMES 4.1.1 Milieu 4.1.1.1 Algemene beschrijving en “Functionele eenheid” De functionele basiseenheid is: "100 km reizen met een personenwagen42 in 2030". Volgende elementen worden bepaald door het type biomassa: -

De techniek van omzetting in brandstof: hydrolyse en fermentatie van maïsstro en ethanol destillatie Het type brandstof die geproduceerd wordt, voor gebruik in een mengsel met andere brandstoffen: bioethanol

Opmerking: bio-ethanol wordt gemengd met benzine tot een maximale verhouding van 15 à 20% bio-ethanol bij benzine43 in 2030. Deze studie richt zich alleen op het bio-ethanolgedeelte van de gebruikte brandstof. -

De functie van de brandstof, de wijze van gebruik, met name het type voertuig: substitutie van benzine voor het reizen met een personenwagen Het type vervangen brandstof, dat het referentiescenario bepaalt: benzine

Het “Referentie scenario” bevat ook: -

“End-of-Life” van de korrelmaïsresten die op het veld blijven liggen44 o o

Degradatie en omzetting in biogene CO2: 90%45 van de C wordt in CO2 omgezet (op 10 jaar). Een deel van de toegevoegde koolstof blijft in de bodem: 10%46

42 EcoInvent process “transport, passenger car, medium size, petrol, EURO 5, RER". 43 CEN (Europees Normalisate Centrum) heeft recent aangegeven dat het mogelijk zou zijn om E20 te gebruiken in het benzine wagenpark in 2030. https://horizon-

magazine.eu/article/why-raising-alcohol-content-europe-s-fuels-could-reduce-carbon-emissions.html Deze aanname heeft in feite geen impact op de LCA noch op de MKBA. 44 Monaco et al. (2008) in ILVO (2014), Bodem nutriënten, compost: onderzoek voor een duurzame landbouw. 45 Gerekend met een onzekerheid van 0,88-0,92 46 Gerekend met een onzekerheid van 0,08-0,12 (gekoppeld aan die voor degradatie).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 38 van 182

De impact op emissies van lachgas (N2O) m.b.t. het achterblijven van oogstresten op het veld door mineralisatie wordt verwaarloosbaar geacht. Een studie uit de Verenigde Staten47 stelt dat het weghalen van maïsstro weinig impact heeft op N2O emissies op het veld. Biogene methaanuitstoot: wordt verondersteld nul te zijn in normale omstandigheden. In gevallen dat de bodem/organische laag onder water staat of waterverzadigd is kan dit wel leiden tot anaerobe omstandigheden en methaanuitstoot.

4.1.1.2 Het stoppen van de initiële functie (Een deel van) het maïsstro blijft niet meer op het veld liggen; bepaalde functies – in dit geval de bijdrage aan koolstof in de bodem en NPK-vraag voor toekomstige gewassen - worden dan verminderd en moeten, zover nodig, gecompenseerd worden om een verlies aan bodemvruchtbaarheid ten opzichte van de referentiesituatie te vermijden. Het eventuele verlies aan koolstofopslag wordt meegerekend in klimaatimpact. Een sleutelbegrip van consequentiële analyse is dat er altijd (rechtstreekse of onrechtstreekse) gevolgen zijn. Ook als een biologisch materiaal wordt gebruikt (hier maïsstro), moeten de mogelijke gevolgen opgenomen worden in de analyse. Een belangrijke opmerking is wel dat effecten niet-lineair kunnen zijn; bv. bij beperkt weghalen van maïsstro (en het merendeel nog achterblijft op de bodem) kan de impact op bodemvruchtbaarheid heel laag zijn; wanneer een bepaalde grens overschreden wordt (meer weggehaald dan duurzaam) kunnen de effecten onevenredig sterker worden en zijn compensatiemaatregelen absoluut noodzakelijk om de bodemvruchtbaarheid op peil te houden. Specifieke gevolgacties (acties die niet zouden plaatsvinden als er geen verbruik van biologisch materiaal was). In deze studiecase: -

Verhoogde selectieve inzameling van GFT afval, gebruikt voor de productie van compost. De compensatie van het verlies aan C+NPK door het weghalen van maïsstro is “meer aanvoer van GFT-compost”. Er wordt sowieso meer GFT selectief ingezameld in de toekomst (verplicht in 2023, nu in 75 à 80% van de Vlaamse gemeentes) maar als er meer vraag naar compost is, nemen we aan dat een inspanning gedaan wordt op vlak van communicatie/ophaalfrequentie om nog meer GFT apart in te zamelen. Een ander gevolg van meer compostering is ook “minder verbranding” van de organische fractie van huishoudelijk afval. Dus verbranding van dezelfde hoeveelheid is vermeden (en de impacten van verbranding zijn dus ook vermeden: productie van warmte en/of elektriciteit)

47 J.M.Baker et al. (2014) The Impact of Corn Stover Removal on N2O Emission and Soil Respiration: An Investigation with Automated Chambers. BioEnergy Research 7(2) https://www.researchgate.net/publication/260526800_The_Impact_of_Corn_Stover_Removal_on_N2O_Emission_and_Soil_Respiration_An_Investigation_with_Automated_ Chambers

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 39 van 182

De hoeveelheid GFT-compost die nodig is om de afvoer uit het maïsveld te compenseren werd gemodelleerd met volgende veronderstellingen. Vooral de K-beschikbaarheid is als leidraad gebruikt (onder meer omdat de meeste Vlaamse gronden al een teveel aan P in de bodem hebben). De hoeveelheid compost wordt berekend op basis van een neutrale K-balans van uitvoer (via maïsstro) en toevoer (via GFT-compost). Wij zijn hier uitgegaan van cijfers uit bepaalde bronnen. Voor meer diepgaande analyse zouden ook de onzekerheden op deze cijfers kunnen meegenomen worden. Voor maïsstro worden de volgende cijfers/aannames & compensatiemogelijkheden beschouwd: -

Als maïsstro wordt afgevoerd, worden 2,2 kg P2O5/ton en 7,9 kg N/ton droge massa mee afgevoerd.

Bron: “Maize stover as substrate for anaerobic digestion: collection efficiency, silage quality, and removal of P and C” - Vandecasteele, B., De Vliegher, A., Van Waes, C., Peene, A., Smis, J., Van Waes, J. 2012.

Deze afvoer van P en N wordt (lichtjes meer dan48) gecompenseerd door de aanvoer van compost. De impact (minder vervluchtigen of doorspoelen naar oppervlaktewater en minder aanvoer van kunstmest) van het verschil tussen afvoer en aanvoer werden niet gemodelleerd. -

Er worden ook 8,5 kg K2O/ton maïstro afgevoerd.

Bron: “Nutrient Considerations with Corn Stover Harvest” - PM 3052C January 2014 – Iowa State University.

De hoeveelheid aanvoer compost op het maïsveld wordt berekend op basis van de K-balans (compost is een K-rijk materiaal; het brengt ook N en P en stabiele C). Er mag zeker niet meer P worden teruggebracht gezien de meeste Vlaamse gronden al een teveel aan P in de bodem hebben. o De bovenvermelde Amerikaanse publicatie vermeldt dat tegen het nieuwe groeiseizoen ongeveer de helft van de K2O in de maïsstro verdwenen is. De berekeningen zijn dus: -

8,5 kg K2O / ton droog maïsstro Biobeschikbaarheid van K2O in de maïstro: 50%  4,25 kg K2O / ton droog maïsstro moeten gecompenseerd worden Aanvoer van GFT-compost o o

10 kg K2O / ton (natte) GFT-compost met een werkingscoëfficient van 80 % (bron: zie VLACO beneden) 4,25 / (0.8 * 10) = 0,531 kg natte VLACO compost / kg droog maïsstro weggehaald van het veld

48 Er wordt iets meer gebracht dan afgevoerd. Het verschil in biobeschikbaarheid tussen maïsstro en compost) speelt ook een rol.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 40 van 182

Tabel 9: Gemiddelde samenstelling VLACO Compost49

Er werd ook rekening gehouden met de afbraak van koolstof in de compost op het veld. Voor de berekening van de incorporatie van de compost in de bodem en de uitstoot in de vorm van biogene CO 2 wordt het volgende criterium gehanteerd: o ISMO (in het Frans: “Indicateur de Stabilité de la Matière Organique”) ofwel “gemiddelde humificatie-coëfficiënt”: deze indicator geeft het percentage compost aan dat in de bodem wordt omgezet in stabiel organisch materiaal (humus). o De waarde is ongeveer 75% voor de compost uit GFT. Zo wordt organisch afval verwerkt door middel van industriële compostering.

49 https://www.vlaco.be/compost-gebruiken/wat-is-compost/gemiddelde-samenstelling-van-vlaco-compost

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 41 van 182

Een deel van de koolstof van organische afval komt vrij als biogene CO2-emissies tijdens het composteren. Een deel van het C-gehalte van compost wordt op het veld gedegradeerd: o 75% opname in de bodem (cf. " gemiddelde humificatie-coĂŤfficiĂŤnt"). o 25% biogene CO2-uitstoot

In het referentiegeval van afvalverbranding wordt alle biogene koolstof omgezet in CO2. De vermeden productie van elektriciteit bij afvalverbranding wordt gecompenseerd door een hogere productie door klassieke elektriciteitscentrales.

4.1.1.3 Productie en distributie van benzine De productie en distributie van benzine wordt gemodelleerd door het EcoInvent proces: "markt voor benzine, laagzwavelig, Europa" dat omvat: -

Oliewinning en transport Raffinage Distributie en transport van het product van de raffinaderij naar de eindgebruiker. Exploitatie van opslagtanks en tankstations. Uitstoot door verdamping en behandeling van afvalwater.

Bio-ethanol vervangt benzine in verhouding met hun respectievelijke onderste verbrandingswaarden: 43,2 MJ/kg (benzine)/ 26,8 MJ/kg (bio-ethanol) = 1,61. Opmerking: de bronnen voor fossiele olie worden in de toekomst steeds lastiger (teerzanden, schalieolie, diepzee-boringen), wat leidt tot een hoger energiegebruik bij winning, en ook bij raffinage (door meer vervuilingen). Aan de andere kant worden de exploitatie technieken continu verbeterd. Tegen 2030 wordt nog geen al te grote evolutie verwacht.

4.1.1.4 Bioethanol productie De belangrijkste technische gegevens voor de productie van bio-ethanol komen uit het rapport "Technical, Economic and Environmental Assessment of Biorefinery Concepts - Developing a practical approach for characterisation" (IEA Bioenergy, 2019)50. Deze studie modelleert het proces met een andere allocatie-methode, dus niet met consequentiĂŤle modellering.

50 Rapport beschikbaar op https://www.ieabioenergy.com/wp-content/uploads/2019/07/TEE_assessment_report_final_20190704-1.pdf. IEA Bionergy staat voor het Technology Collaboration Programme (TCP) voor een programma voor onderzoek, ontwikkeling en demonstratie op het gebied van bio-energie (opgericht door het Internationaal Energie Agentschap (IEA))

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 42 van 182

In deze casestudie wordt een lignocellulose-verwerkende bioraffinaderij gekarakteriseerd waarbij maïsstro wordt gebruikt om ethanol te produceren als fossiele brandstofvervanger. Er wordt ter plaatse procesenergie opgewekt via lignineverbranding in een ketel en er wordt elektriciteit en warmte geproduceerd met stoom uit dit verbrandingsproces. Er is geen externe energievoorziening nodig en, afhankelijk van de bedrijfsmodus, wordt er overtollige elektriciteit opgewekt. In deze studie wordt elektriciteit aan het net verkocht (en zo wordt elektriciteitsproductie vermeden). De bioraffinage van de lignocellulose omvat een on-site productie van cellulase enzymen. Ethanol wordt geproduceerd op basis van maïsstro. In het beschouwde proces, wordt het gemalen maïsstro voorbehandeld in een verdund zuur (18 mg zwavelzuur/kg droge biomassa). Enzymatische hydrolyse wordt gebruikt om de hemicellulose en cellulose om te zetten in monomeren C5- en C6-suikers en lignine, die het platform vormen in de beschreven ethanol-bioraffinage. Cellulase wordt ter plaatse geproduceerd. De C5- en C6-suikers worden in fermentatietanks gevoerd. De fermentatie maakt gebruik van metabolisch gemanipuleerde stammen van micro-organismen die in staat zijn om xylose en glucose te co-fermenteren naar ethanol, terwijl een apart hydrolyse- en fermentatieproces (SHF-proces) wordt toegepast. Ten slotte wordt de gistingsbouillon in een destillatieproces gebracht. De lignine wordt gedroogd en gebruikt voor procesenergie. Destillatiekolommen en moleculaire zeven worden gebruikt om bijna zuivere (99,5%) ethanol te produceren. De details van het proces worden beschreven in bijlage 11.2. Opmerking: De technologie om ethanol te produceren uit lignocellulose is nog deels in ontwikkeling en in de komende jaren (zeker tegen 2030) zijn nog bepaalde technologische evoluties te verwachten. Bijvoorbeeld: -

Andere technieken voor voorbehandeling die minder input aan reactanten vragen. Verhoogd omzetting rendement naar ethanol: er wordt verwacht dat het totaal rendement van ethanol productie uit stro op termijn zal stijgen van 38% naar 45-48% (IRENA 2018); dit heeft ook belangrijke invloed op de kosten/ business case van deze technologie. Opconcentratie van lignine en gebruik voor bioproducten. Toepassing restant van het fermentatieproces (vinasse) als input voor biogas productie, of als bio-fertiliser, i.p.v. droging en verbranding (nu aangenomen). Bij terugvoer als bio-fertiliser naar de maïsakkers waar het maïsstro geoogst is, is het niet (of veel minder) nodig te compenseren met compost. Opvang van hoge concentratie CO2 (co-product van het fermentatieproces) kan mogelijk gebruikt worden in CCS-toepassingen of als input in de voedingsindustrie.

Er zijn om dit moment onvoldoende gegevens om deze opties mee door te rekenen, maar ze kunnen wel een belangrijke impact hebben op het eindresultaat. Bij de interpretatie van de resultaten dient hiermee wel rekening gehouden te worden.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 43 van 182

4.1.1.5 Emissies gebruiksfase (personenwagen) Er wordt gekeken naar het verschil in emissies van het voertuig met benzine of met bio-ethanol. De emissies van stikstofoxiden (NOx) en fijn stof worden verondersteld niet significant te verschillen. De emissies van zwaveldioxide (SO2) zijn verschillend want ethanol bevat geen zwavel. Emissies zijn evenredig met S-inhoud van de brandstof. Maar gezien het laag S-inhoud van benzine, heeft dit weinig impact op de analyse. Dit verschil werd niet gemodelleerd. De uitstoot van CO2 uit het voertuig is verschillend (geteld op basis van de MJ van elke brandstof): -

Benzine: 73,4 g CO2-fossiel/MJ Bioethanol: 71,4 g CO2 biogene/MJ

4.1.1.6 Bio-ethanol distributie Dezelfde hypotheses als voor benzine (EcoInvent proces "markt voor benzine, laagzwavelig, Europa") werden genomen om een relevante vergelijking te maken, behalve voor het brandstoftransport: alle transporten die EcoInvent in overweging neemt voor de distributie van benzine naar het benzinestation (vrachtwagen, binnenvaartschip, pijpleiding, enz.) werden vervangen door één transport: Vrachtwagenvervoer over 150 km 51 heen en terug (2*75km). 4.1.1.7 Transport van maïsstro en het droogproces Een gemiddelde afstand van 75 km52 wordt in aanmerking genomen voor het transport van het (natte) maïsstro naar de opslagruimte. Gezien de late oogst (~oktober) is het minder aangewezen om het maïsstro op het veld te laten drogen. (Dit is verschillend met graanstro). Er wordt rekening gehouden met een vochtgehalte53 van 35%. Indien langdurige opslag nodig is, wordt een droogproces toegepast om het vochtgehalte van 35% naar 15% te verlagen (om broei te vermijden). Drogen is niet nodig indien: -

Snel behandeld (een deel wordt onmiddellijk verwerkt en hoeft niet gedroogd te worden) Grotere installaties kunnen alles onmiddellijk verwerken en gaan andere biomassa verwerken in de rest van het jaar (tarwestro…).

Een droogproces kan dus als bovengrens gebruikt worden voor kosten en energieverbruik.

51 Gerekend met een onzekerheid van +-30%. 52 Gerekend met een onzekerheid van +-30%. 53 Het is variabel (tussen 15 en 60 %) en hangt van vooral van vroege/late oogst en het weer. De impact van deze onzekerheid wordt niet bediscussieerd want het speelt amper een rol op de resultaten omdat het drogen met restwarmte gebeurt.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 44 van 182

Op basis van EcoInvent rapporten verbruikt de verdamping 2,8 MJ (stoom) per kg verdampt water voor het drogen (op basis van waarden voor houtsnippers)54. Deze waarde werd niet gebruikt in deze studie. Er wordt immers aangenomen dat het drogen met restwarmte uit industriële processen gebeurt (o.a. warmte beschikbaar van de ethanol fabriek).

4.1.2 Economie De vergelijking op milieubasis zal worden afgewogen ten opzichte van economische kosten. Hiervoor zullen we de kosten vergelijken tussen het referentiescenario (benzineverbruik en maïsstro achterlaten op het veld) en biobrandstofscenario’s. Er wordt gerekend met maatschappelijke kost, dus belastingen of winstmarges worden niet meegenomen in de analyse.

4.1.2.1 Referentie scenario – kosten benzine De inschatting van de kosten van benzine is gebaseerd op de gemiddelde officiële maximumprijs voor benzine aan de pomp in België in 2018, zonder accijnzen en BTW: 0,5156 €/liter55. Het percentage voor de marge en bedrijfsbelastingen wordt geschat op basis van TOTAL-cijfers: 9,8 %. De kost (zonder marge en belastingen) van benzine is bijgevolg 49,0 €/MWh56. Dit getal hangt wel sterk af van internationale noteringen van ruwe olie. Tabel 10: Benzinekost

54 Gerekend met een onzekerheid van +-30%. 55 Bron: Belgische Petroleum Federatie 2018. 56 Op basis van netto productiekost van 0,465 €/liter en LHV van 34,2 MJ/liter.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 45 van 182

4.1.2.2 Kosten/baten gerelateerd aan compensatie met compost Als door het verwijderen van de maïsstro plantenresten de opslag van koolstof en nutriënten in de bodem daadwerkelijk afneemt, dan kan dit worden gecompenseerd door verschillende acties. In dit geval nemen we aan dat nutriëntenverlies gecompenseerd wordt door de aanvoer van GFT-compost (zie eerder). De kost werd op basis van volgende hypotheses gemodelleerd57: -

Kosten compostproductie (inclusief bijkomende58 selectieve inzameling): 181 €/ton compost59 Vermeden kosten verbranding (inclusief huisvuilinzameling): 131 €/ton GFT. o o

De restafval inzamelkost is rond 100 €/ton GFT60 in dichtbevolkte regio’s zoals het Vlaams Gewest. De verbrandingskost in het Vlaams Gewest is 92 €/ton GFT61. GFT-afval heeft een lagere calorische waarde dan ander restafval (3,4 MJ/kg vs. 9-10 MJ/kg), een hoge densiteit en geeft een lage productie van bodemas en vliegas. Er wordt aangenomen dat de verbrandingskost van GFT-afval ongeveer een derde van de kost is ten opzichte van het gemiddelde restafval.62 De verbrandingskost in het Vlaams Gewest wordt dan ingeschat op Restafval inzamelkost + 1/3 * verbrandingskost = 100€/t + 1/3 * 92 €/t = 131 €/t.

Voor de biobrandstofproductie komen we dan op een vermeden verbrandingskost van GFT-afval van 9 €/100 km).63 De kost gerelateerd aan compost uit GFT-afval is 7,4 €/100 km64. Belangrijke opmerking: beide getallen bevatten een vrij grote onzekerheid; de relatieve onzekerheid op het verschil tussen beide getallen is nog groter.

57 Het verschil tussen de kosten compostproductie en vermeden kosten verbranding wordt onderzocht. 58 Boven de voorziene groei op basis van het huidig beleid 59 https://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/etude-technico-economique-cs-biodechets-201801-rapport.pdf 60 RDC-hypothese gebaseerd op https://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/rapport-referentiel-cout-service-public-dechets_2019_v1.pdf 61 https://www.ovam.be/sites/default/files/atoms/files/TARIEVEN%20EN%20CAPACITEITEN%20storten%20en%20verbranden%20actualisatie%20tot%202018.pdf https://www.ovam.be/sites/default/files/atoms/files/TARIEVEN%20EN%20CAPACITEITEN%20storten%20en%20verbranden%20actualisatie%20tot%202018.pdf 62 De prijs van afvalverbranding is vaak forfaitair (€/t) maar de kostberekening moet rekening houden met de reële impact van de GFT-verbranding op de functionering van een installatie. Voor de stockage in de bunker speelt vooral de densiteit een rol (de stockagecapacteit is een volumecapaciteit). De verbrandingscapaciteit is beperkt door de hoeveelheid energie die geproduceerd wordt; als de calorische waarde laag ligt, dan ligt de gewichtscapaciteit van de oven omgekeerd evenredig hoger. De kost voor de verwijdering van vlieg- en bodemas is ook lager omdat GFT weinig vaste verbrandingsresidu’s geeft. Ook op het vlak van rookgaszuivering is de bijdrage kleiner omdat het weinig polluenten bevat. De enige kostverhogende factor is de lagere energierecuperatie. Deze modellering is natuurlijk enkel van toepassing indien de verandering van de samenstelling relatief beperkt blijft en de oven op een normale manier blijft draaien. 63 0,066 t GFT-afval voor compost voor de functionele eenheid van 100 km (zoals de milieu modellering) 64 0,033 t compost voor de functionele eenheid van 100 km (zoals de milieu modellering)

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 46 van 182

4.1.2.3 Inzameling, droging, opslag en transport van maïsstro65 Er wordt uitgegaan van een geoptimaliseerd systeem waarbij de oogstmachine tegelijkertijd de korrel oogst en maïsstro verwijdert. Oogstresten worden in balen geperst. Er wordt slechts rekening gehouden met een klein restbedrag aan inzamelkosten. Op basis van de parameters in Tabel 11 is de inzamelkost: 2,74 €/t droge maïsstro. Tabel 11: Parameters inzamelkost Beschrijving

Waarde

Eenheid

Bron « Tableau des poids et volumes des produits agricoles »66

Densiteit van het materiaal

0,17

t/m3

Capaciteit van het transport

118

Machine en chauffeur kost

€/uur

RDC-hypothese

uur

RDC-hypothese

2,74

€/t

Berekening: (1u * 55€/u) / (118m³ * 0,17t/m³)

Aantal uren materiaal gebruik voor een vrachtwagenlading Totaal

Transport Moreau67

Op basis van de parameters in de volgende tabel zijn de transportkosten: 6,85 €/t maïsstro. Tabel 12: Parameters transportkosten Beschrijving

Waarde

Eenheid

Bron

Densiteit van het materiaal

0,17

t/m3

Zie Tabel 11

Capaciteit van het transport

118

Zie Tabel 11

Vrachtwagen en chauffeur kost

€/uur

Zie Tabel 11

Gemiddelde snelheid

km/uur

RDC-hypothese

Afstand

150

RDC-hypothese

Totaal

6,85

€/t

Berekening: (150km / 60km/u * 55€/u) / (118m³ * 0, 17t/m³)

De onzekerheid van dit getal wordt niet besproken want de impact op de eindresultaten en conclusies is verwaarloosbaar.

65 De kosten zijn uitgedrukt per ton droge stof. 66 https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=2ahUKEwji1KXPl6TnAhUFLlAKHZZOBroQFjABegQIChAE&url=http%3A%2F%2Fwww.expertagric olenord.fr%2Findex.php%2Fcomponent%2Fjoomdoc%2Festimations%2520agricoles%2Fpoids-volumes-pdf%2Ftelecharger&usg=AOvVaw0CFkvokarHgRHeey78xO0M 67 http://www.transportsmoreau.com/Transport-de-fourrage

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 47 van 182

Op basis van de parameters in Tabel 13 (droging in een schuur) zouden de droogkosten variëren tussen 54 en 76 €/t droge maïsstro. Tabel 13: Parameters van de droogkosten Beschrijving

Waarde min

Waarde max

Eenheid

Bron

Schuur

60 000

80 000

€

SGF Conseil68

Droogapparatuur

40 000

60 000

€

SGF Conseil

Indeling van de droogzones

15 000

30 000

€

SGF Conseil

Afschrijving periode schuur

jaar

RDC-hypothese

Afschrijving periode droogapparatuur

jaar

RDC-hypothese

Afschrijving periode indeling van de droogzones

jaar

RDC-hypothese

Capaciteit (droge stof)

150

t/jaar

SGF Conseil

€/t (droge stof)

SGF Conseil

Operationele kosten

Personeel

0,07

Personeelskost

40 000

Totaal

VTE/jaar

RDC-hypothese

€/jaar

RDC-hypothese

€/t

Berekeningen69

Deze hypotheses zijn voor een gedecentraliseerd droogproces van 150 t per jaar maar schaaleffect zou tot een lagere kost kunnen leiden. Met een installatie van 10 000 t per jaar zal de kost per ton dalen. We nemen aan dat de kost groeit met een exponent70 0,6 t.o.v. de groei van de capaciteit. Met het schaaleffect voor de installatie kost de droging dus tussen 29 en 37 €/t voor een 10 000 t/jaar installatie. Tabel 14: Schaaleffect van de droogkosten t MS/an

150 t/jr

10 000 t/jr

Min

Max

Min

Max

Min

Max

Min

Max

€

€/t

€

€/t

Installatie71

4 617

7 100

57 369

88 227

Personeel

2 727

181 818

750

1 500

50 000

100 000

8 094

11 327

289 187

370 046

Operationele kosten Totaal

68 https://docplayer.fr/12508154-Le-sechage-en-grange-des-fourrages-en-vrac-une-technique-performante-econome-et-respectueuse-de-l-environnement.html 69 (60000/50/150+40000/15/150+15000/20/150)+(40000*0,07/150)+5 = 54 ; (80000/50/150+60000/15/150+30000/20/150)+(40000*0,07/150)+10 = 76 70 Tribe, M. A., & Alpine, R. L. W. (1986). Scale economies and the “0,6 rule”. Engineering Costs and Production Economics, 10(1), 271-278. 71

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 48 van 182

Er wordt aangenomen dat slechts 2/3 van de input moet gedroogd worden want: -

Het oogsten van de maïs is gespreid over 2 maanden en een deel wordt dus onmiddellijk verwerkt Andere inputs (oogstresten van andere gewassen, eventueel ook vanuit Frankrijk) kunnen ook gebruikt worden in de installatie. De capaciteit mag dus ook hoger liggen dan de toevoer maïsstro.

In deze aanname is de droogkost dan van toepassing voor 2/3 van de biobrandstof productie, wat dan neerkomt op een gemiddelde droogkost tussen 19 en 25€/ton maïsstro (droge massa). Inkuilen is een andere optie om de droogkost te vermijden. Een OVAM-studie72 geeft de kostprijs van verschillende inkuilmethoden; de goedkoopste is rijkuil met een kost van 6,8 €/ton73. De rijkuilkost (6,8 €/t) wordt gebruikt als ondergrenswaarde en de droogkost van 25 €/t als bovengrenswaarde. De opslagkost komt van de literatuur: opslag in de Verenigde Staten74: 11,5 €/t. De waarde is vergelijkbaar met andere interne modelleringen. Tabel 15 vat de verschillende kostonderdelen samen. Op basis van deze tabel zijn de totale inzamel-, droog-, opslag- en transportkosten (op basis van droge stof maïsstro) dus: -

Ondergrenswaarde: 10,4 €/MWh product (met een hypothese van 5 % verlies) Bovengrenswaarde: 26,0 €/MWh product (met een hypothese van 7 % verlies)

Tabel 15: Samenvatting van inzamel-, droog-, opslag- en transportkosten Min (€/t)

Max (€/t)

Inzamelkost

2,74

Transportkost

6,85

Drogingskost

6,8

Opslagkost Totaal

24,7 11,5

18,6

45,8

(Maïsstro droge stof)

72 https://www.ovam.be/sites/default/files/Ge%C3%AFntegreerde%20verwerkingsmogelijkheden%20van%20bermmaaisel.pdf 73 Waarde voor €2020 na actualisering. 74 Corn Stover Storage Methods IOWA state University PM 3051D January 2014. Er was geen info beschikbaar over de duur van de opslag.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 49 van 182

4.1.2.4 Transformatie naar ethanol Volgende tabel geeft een overzicht van de verschillende kostcomponenten van ethanolproductie uit lignocellulose (bron: IEA Bioenergy, 2020) met mogelijke spreiding van de kosten. De hoge kosten komen overeen met de huidige technologie. Daarnaast worden ook projecties gemaakt van mogelijke kostreducties. Tabel 16: Transformatie kost75

Investeringskost (€/kW) Financiering % /jaar

Low

Medium

High

2 750

3 650

8% - 20 jaar

10% - 15 jaar

Bijdrage aan de productkost - €/MWh product Kapitaal

Enzymen

Andere bediening en onderhoud

Volgens IEA Bioenergy (2020) kunnen de kosten dalen door: -

Schaalvergroting en optimalisatie: daling kapitaalkost tussen 25 en 50 %

Een andere reden is de daling van de rentevoet voor kapitaal. Als er meerdere installaties operationeel zijn, daalt het risico voor de financierder en zal de financieringskost voor het kapitaal ook dalen. -

Daling andere operationele kosten en enzymen: tussen 10 en 20 %.

Voor de modellering gebruiken we de ondergrens (38,4 €/MWh)76 en bovengrens (88,2 €/MWh)77 waarden. De ondergrenswaarden zijn zeer ambitieus en enkel haalbaar op lange termijn met grote uitrol van de technologie.

4.1.2.5 Distributiekost benzine/ ethanol De distributiekost van benzine is ingeschat op 0,176 €/l (Cf. Afwegingskader), inclusief belastingen en marge. We hebben het percentage marge en belastingen geschat op basis van TOTAL-cijfers: 9,8 %. De distributiekost zonder belastingen en marge wordt dan 0,159 €/l.

75 Costs of lignocellulosic ethanol production. Zie IEA Bioenergy (2020), Advanced Biofuels – Potential for Cost Reduction https://www.ieabioenergy.com/wpcontent/uploads/2020/02/T41_CostReductionBiofuels-11_02_19-final.pdf (vanaf pagina 19) 76 Lage kosten met grote kostendaling in groot kapitaal, operationele en enzymen kostendaling. 77 Hoge kosten met lage kostendaling in laag kapitaal, operationele en enzymen kostendaling.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 50 van 182

De transportkost voor de distributie is 0,008 €/l op basis van de modellering met de parameters in Tabel 17 hieronder. Tabel 17: Distributietransportkosten Beschrijving

Waarde

Capaciteit Transportkost

Totaal

Bron

27 000

l/vrachtwagen

Brandstof

0,512

€/km

Comité national routier (Frankrijk)

Vrachtwagen

158

€/dag

Comité national routier (Frankrijk)

300

km/dag

19,6

€/uur

150

RDC-hypothese

0,008

€/l

Berekening78

Chauffeur Afstand

Eenheid Typische vrachtwagen

RDC-hypothese Comité national routier (Frankrijk)

De transportkost voor de distributie is dus maar 5 % van de totale distributiekost. We veronderstellen dat een deel van de distributiekost varieert a rato van het gewicht van de brandstof. De andere kosten variëren niet met de eigenschappen van de brandstof en zijn dus dezelfde voor ethanol en benzine. We hebben twee situaties gemodelleerd: 1. Het minimale aandeel stemt overeen met de transportkost (5%). De transportkost van ethanol is dus 2,62 €/MWh. We veronderstellen dat de andere distributiekosten dezelfde zijn voor benzine en ethanol: 15,73 €/MWh. De totale distributiekost van ethanol is dus 18,35 €/MWh. 2. We veronderstellen dat het maximale aandeel van de transportkost rond 25% van de distributiekost is. De transportkost van ethanol is dus 7,96 €/MWh. We veronderstellen dat de andere distributiekosten dezelfde zijn voor benzine en ethanol: 12,86 €/MWh. De totale distributiekost van ethanol is dan 20,8 €/MWh. 4.1.2.6 Gebruik van de brandstoffen We veronderstellen dat er geen verschil is tussen het gebruik van benzine en ethanol.

78 {Brandstofkost + duur traject * (kost vrachtwagen+kost chauffeur)}/capaciteit = transportkost {150km*0,512€/km + 150km/300km/dag * (158€/dag + 6u*19,6€/u)} /27000l/vrachtw = 0,008 €/l

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 51 van 182

4.1.3

Sociaal

Naast milieukosten/baten en economische kosten, proberen we ook een inschatting te maken van de sociale baten, vooral op gebied van werkgelegenheid. Ter herinnering (zie rapport afwegingskader): de baat van VTE79-jobcreatie wordt ingeschat op 38 905 € per jaar. De sociale baat verbonden aan tewerkstelling is het aantal VTE vermenigvuldigd met dit bedrag. 4.1.3.1 Referentie scenario Op basis van Statbel (omzet en tewerkstelling cijfers) hebben we de betrokken jobs in België geschat: -

Benzineproductie: 9 289 019 €/VTE Benzinedistributie: 962 001 €/VTE

De jobcreatiebaten zijn 0,83 €/MWh voor benzine. 4.1.3.2 Biobrandstof scenario Op basis van omzet en tewerkstelling cijfers (Statbel) hebben we de jobs in België geschat van de stappen van de keten met de volgende hypothesen: -

Compensatie via compost: composteerinstallaties Inzameling, droging, opslag en transport: landbouw en transportbedrijven Transformatie: zoals benzineproductie

Allicht gebeurt biobrandstoftransformatie op veel kleinere schaal dan petroleumraffinage, dus meer jobs nodig per output maar dit werd niet dieper geanalyseerd omdat het geen impact heeft op de resultaten en de conclusies. -

Distributie: zoals benzinedistributie

79 Voltijds equivalent.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 52 van 182

4.2 RESULTATEN 4.2.1 Ethanol uit maïsstro - Milieu 4.2.1.1 Gemonetariseerde resultaten De volgende grafiek toont de gemonetariseerde milieuresultaten voor de doorgerekende case. De resultaten voor alle impactcategorieën zijn geaggregeerd en geëvalueerd in euro.

Figuur 13: Case ethanol uit maïsstro - Totaal gemonetariseerde milieu impacten

Het totale milieuresultaat is gunstig (7,1 vs. 10,5 € milieuschade per 100 km) voor de doorgerekende biobrandstof case. We bekijken de onderliggende cijfers rond klimaatimpact iets dieper.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 53 van 182

Figuur 14: Ethanol uit maïsstro - Gemonetariseerde klimaatimpacten

Zonder biogene koolstof

Biogene koolstof

Biobrandstof Compensatie op veld: compost uit GFT

Biobrandstof Inzameling, droging, opslag en transport Biobrandstof Transformatie

€/100 km

Biobrandstof - Distributie 10 6.3 4.7

Biobrandstof Gebruiksfase (emissies verbranding) Benzine - Gebruiksfase (emissies verbranding)

Benzine -5

Biobrandstof Benzine - Emissies van residuen op veld

-10

Biogene koolstof De totale biogene CO2 emissies (uitgedrukt in monetaire impact) als al de koolstof in het maïsstro wordt omgezet in CO2 worden ingeschat op 17,4€/100km. Gezien veel publicaties de biogene emissies niet meenemen in de berekeningen, presenteren we hierbij enkel wat relevant is voor de vergelijking, i.e. de delta CO2 emissies, dus de extra koolstof die op lange termijn in de bodem wordt opgenomen in beide scenario’s.  



In het biobrandstof scenario wordt 100% van biogene koolstof van maïsstro in de atmosfeer uitgestoten: tijdens het verwerkingsproces en bij het gebruik van bio-ethanol als transportbrandstof. In het basisscenario (Referentie) wordt aangenomen dat 90% van de plantaardige koolstof van maïsstro terug in de atmosfeer wordt uitgestoten (Emissies van residuen op veld), een deel van de koolstof (ingeschat op 10%) wordt op lange termijn in de bodem opgenomen. Dit geeft voor biogene emissies een voordeel voor het benzine referentiescenario (hier 2,5€/100km). Daarnaast wordt in het biobrandstof scenario meer GFT selectief ingezameld voor compostproductie. Er wordt dus minder biogene CO2 geëmitteerd afkomstig van de GFT-fractie van het huishoudelijk afval. Als deze fractie in het huisvuil blijft en wordt verbrand, wordt de koolstof volledig in biogene CO2 omgezet. Als het gecomposteerd wordt, blijft een deel van de koolstof op lange termijn in de bodem. De impact hiervan wordt ingeschat op 4,78€/100km), in het voordeel van het biobrandstof scenario. Let ook dat de productie van compost gelinkt wordt aan een belangrijke bijdrage aan fossiele CO2-emissies (zie verder).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 54 van 182

Fossiele koolstof:  



 

Tijdens de conversie naar ethanol is er een overschot aan elektriciteitsproductie waardoor de productie van elektriciteit wordt vermeden (vermeden impact). De impacten van het biobrandstof scenario op gebied van fossiele CO2 uitstoot (aanvoer compost en droging, transport) zijn significant, maar kleiner dan wat uitgestoten wordt in het benzine referentiescenario. De productie van compost blijkt een belangrijke impact te hebben op fossiele CO2-emissies van het bioethanol scenario (3,35€/100km). Deze fossiele CO2-emissies hebben deels te maken met het verlies aan elektriciteitsproductie van afvalverbranding (dat op een andere manier moet geproduceerd worden), deels met de energieconsumptie tijdens het composteerproces. Gezien de hoge bijdrage aan deze case, is het eventueel aangewezen om dieper in te gaan op de emissies gerelateerd aan de productie van compost in Vlaanderen (de nu gebruikte cijfers zijn gebaseerd op EcoInvent). De discussie rond impacten op CO2-emissies toont het belang aan van de modelleringskeuzes (inclusief gevolgaannames) van het scenario. Bij andere aannames voor nutriëntcompensatie kan de impact op biogene of fossiele koolstof heel anders liggen.

De volgende figuur toont, naast klimaatimpact, ook de bijdrage van de andere impactcategorieën aan de gewogen resultaten. De grootste bijdrage komt van klimaatverandering. Het verschil is deels gerelateerd met lange termijn opslag van C in de bodem door compost, deels met het vermijden van de uitstoot van fossiele CO2. Toxiciteit (zie details hieronder) en gebruik van fossiele grondstoffen hebben ook een relatief grote bijdrage. Let dat de compost productie een bijdrage levert van 1,25€/100km rond gebruik van fossiele grondstoffen, vandaar dat het verschil op dit gebied beperkt is.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 55 van 182

Figuur 15: Ethanol uit maïsstro - Totale milieubijdragen

Zelfde resultaten – enkel netto verschil per impact categorie

Hieronder gaan we dieper in op de impactcategorie toxiciteit: De toxische emissies bij ethanol productie komen vooral uit de productie van reactanten die gebruikt worden tijdens de voorbehandeling van de biomassa (ontsluiten van cellulose, hemicellulose en lignine). Details van toxiciteit voor beide scenario’s worden hieronder gegeven. De cijfers zijn overgenomen uit EcoInvent. Let wel dat emissiecijfers gebonden zijn aan limietwaarden in regelgeving, die in 2030 mogelijk een stuk strenger zullen zijn. Ook zijn met name de ethanol transformatieprocessen nog in evolutie, waardoor cijfers hierrond in de toekomst ook lager kunnen zijn. Benzine: -

1,94 €/100km

Benzine productie en distributie o o o o

sulfur dioxide particles (PM2.5) chromium VI Nitrogen oxides

1,022 € 0,559 € 0,135 € 0,199 €

1,94 €/100km 100% 52,8% 28,8% 7,0% 10,3%

De impacts van de “Gebruiksfase” zitten er niet in. Ze zijn gelijk verondersteld voor beide brandstoffen en werden dus niet gemodelleerd.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 56 van 182

Bioethanol -

2,58 €/100km

Bioethanol - Transformatie

1,875 €

72,6%

0,555 € 0,497 € 0,272 € 0,345 € 0,179 €

29,6% 26,5% 14,5% 18,4% 9,5%

Compostproductie uit GFT 0,312 € Inzameling, droging, opslag en transport 0,310 € Biobrandstof Distributie 0,086 €

12,1% 12,0% 3,3%

o o o o o -

sulfur dioxide particles (PM2,5) chromium VI Nitrogen oxides ammonia

In recentere bioethanol processen (bv. Clariant) is er een lager verbruik aan reactanten80, wat een belangrijke impact kan hebben op de impact rond toxiciteit.

4.2.1.2 Resultaten met gebruik van de JRC wegingsmethode De via de 50% “experten” en 50% “public” wegingsfactoren van het JRC81 gewogen resultaten worden in onderstaande Figuur 16 voorgesteld. Voor meer duiding rond deze wegingsmethode, verwijzen we naar het rapport over het ‘Afwegingskader’.

80 Gerelateerd aan voorbehandeling van de biomassa voor de ontsluiting van cellulose, hemicellulose en lignine 81 Joint Research Centre of the European Commission (Gemeenschappelijk Onderzoekscentrum van de Europese Commisssie).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 57 van 182

Figuur 16: Ethanol uit maïsstro - PEF-categorieën genormaliseerd & gewogen (dimensieloos)

PEF-categorieën genormaliseerd & gewogen (dimensieloos)

4.0E-03

3.5E-03

Biobrandstof - Compensatie op veld: compost uit GFT

3.0E-03

Biobrandstof - Inzameling, droging, opslag en transport Biobrandstof - Transformatie

2.5E-03 Biobrandstof - Distributie 2.0E-03 Biobrandstof - Gebruiksfase (emissies verbranding)

1.5E-03

Benzine - Gebruiksfase (emissies verbranding) 1.0E-03 Benzine - Emissies van residuen op veld 5.0E-04

Benzine - Benzine productie en distributie

0.0E+00

Benzine

Biobrandstof

Opmerking: de resultaten zijn inclusief alle emissies van biogene koolstof.

Deze resultaten worden verkregen door de toepassing van wegingsfactoren op de resultaten van de verschillende milieu impactcategorieën. Zie theoretisch deel afwegingskader. Hier scoren biobrandstof en benzine ongeveer gelijk. Dit is verschillend van de gemonetariseerde resultaten (zie Figuur 13) die gunstig zijn voor het biobrandstof scenario. De opmerking rond het belang van de modelleringskeuzes (zie eerder) is hier natuurlijk ook geldig.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 58 van 182

De volgende grafiek geeft een gedetailleerde analyse van het verschil in PEF-resultaten tussen de twee scenario modelleringen. Klimaatverandering blijft de grootste bijdrage aan het verschil tussen scenario’s. Figuur 17: PEF bijdragen

De reden voor het verschil tussen PEF en gemonetariseerde resultaten (dus tussen Figuur 15 en Figuur 17) is vooral het zwaar gewicht gegeven door de PEF-methodologie aan minerale grondstoffen, eutrofiëring en acidificatie; deze twee laatsten zijn vooral verbonden aan de ammoniakemissies tijdens het composteringsproces. Volgens EcoInvent emitteert het industriële composteringsproces 0,7 g NH3 in de lucht per kg behandeld bioafval. Gezien 1 kg natte compost (47,2% nat) uit 2 kg bioafval (40% nat) wordt geproduceerd, wordt 1,4 g NH3 uitgestoten per kg geproduceerde natte compost (47,2% nat).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 59 van 182

4.2.1.3 Resultaten per impact categorie De grafieken en de tabel in bijlage geven de gedetailleerde milieuresultaten per impactcategorie.

4.2.1.4 Gevoeligheidsanalyse Indien de afvoer van maĂŻsstro gecompenseerd wordt met kunstmest NPK-aanvoer (dus geen compost aanvoer), scoort de biobrandstof optie nog licht gunstig ten opzichte van het referentiescenario (zie grafiek hieronder). Ten opzichte van compost toepassing is de vergelijking minder gunstig voor de biobrandstof omwille van: -

Geen langdurige koolstofopslag in de bodem, De productie van kunstmest NPK (vooral K) in de kunstmestindustrie, met belangrijke impact op broeikasgasemissies en toxiciteit, en ondanks de energierecuperatie tijdens de verbranding van GFT.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 60 van 182

Figuur 18: Ethanol uit maïsstro, met kunstmestcompensatie - Totale milieubijdragen

4.2.1.5 Milieu - conclusie De milieubaat van bioethanol is significant (-32%; 7,1 vs. 10,5 € milieuschade per 100 km) in het basis geval (met monetaire evaluatie). De baat is deels onrechtstreeks, door het stimuleren van meer selectieve inzameling van GFT, met een hogere compostproductie en minder organische fractie in het huisvuil. Het verschil wordt een stuk kleiner (-9%; 9,6 vs. 10,5 €/100km) wanneer de NPK afvoer via maïsstro gecompenseerd wordt door kunstmest NPK. Er is geen milieubaat op basis van de PEF-modellering in de doorgerekende case.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 61 van 182

Andere realistische opties van nutriëntencompostering (mest, mestverwerkingsproducten, digestaat, tussengewassen, residuen fermentatieproces) zijn niet doorgerekend, maar kunnen mogelijk tot andere resultaten leiden. Ook zijn nog technologische evoluties te verwachten in het ethanol productieproces die tot gevoelige verbetering kunnen leiden. Vandaar dat deze resultaten met de nodige voorzichtigheid geïnterpreteerd moeten worden.

4.2.2 Ethanol uit maïsstro - Economie Figuur 19: Ethanol uit maïsstro - Economische kosten

Totaal 8 Biobrandstof - Compensatie op veld

€/100 km

Biobrandstof - Inzameling, droging, opslag en transport

Biobrandstof - Transformatie

Totaal 2

Biobrandstof - Distributie

Benzine - Benzine productie en distributie

-2 -4 Benzine

6.11.2020

Biobrandstof bovengrens

Biobrandstof ondergrens

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 62 van 182

Op basis van de bovengrens82 modellering (meest positieve geval voor biobrandstof) ligt de kost van het biobrandstof scenario onder (1,31 €/ 100 km) de kost van het benzine scenario. Een belangrijke reden van deze lagere kost ligt op de maatschappelijke baat83 van de vervanging van verbranding van organisch afval door compostering. Op basis van de ondergrens84 modellering is het biobrandstof scenario 4,19 €/100 km duurder dan het benzine scenario. Het verschil tussen de bovengrens en ondergrens modellering zit voornamelijk in het transformatie gedeelte. Schaalvergroting en optimalisatie kan leiden tot een significante daling van de kapitaalkost. Een andere reden voor de daling van de kapitaalkost is de daling van de rentevoet gerelateerd aan het financieringsrisico. Als het risico daalt, zal de kapitaalkost ook dalen. De kost van het risico speelt een belangrijke rol: tussen 15 % en 23 %85 van de transformatiekost kan worden toegeschreven aan financieringskosten, wat gelinkt is aan de inschatting van het risico bij de financiering van de bio-ethanolverwerkingsinstallatie. Het risico wordt verklaard door de waarschijnlijkheid dat de faciliteit om technische of economische redenen niet (voldoende) wordt gebruikt. Deze risicodaling zit omvat in de bovengrens modellering. Zoals eerder aangegeven moet er rekening mee gehouden worden dat de lage transformatiekost bij de ‘biobrandstof-bovengrens’ pas op lange termijn zou kunnen haalbaar zijn met een grote uitrol van deze technologie. Herhaling: In de berekening gaan we uit van de kost van benzine exclusief taksen en accijnzen (zie methodologie “afwegingskader”).

82 Aannames laagste kosten. Het is dus een bovengrens waarde voor het welzijn van de maatschappij. 83 Voor de actoren in de keten (met name de landbouwers) zal de aanvoer van compost echter een kost vertegenwoordigen. 84 Aannames hoogste kosten. Het is dus een ondergrens waarde voor het welzijn van de maatschappij. 85 Het risico kan worden beoordeeld door de berekende investeringskost te vergelijken met een lage rente (3 % over 20 jaar) en een marktrente (8 tot 10 % over 15 tot 20 jaar).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 63 van 182

4.2.3 Ethanol uit maïsstro - Sociaal Figuur 20: Ethanol uit maïsstro - Sociale baten 0.60

0.50 Biobrandstof - Compensatie op veld

€/100 km

0.40

Biobrandstof - Inzameling, droging, opslag en transport Biobrandstof - Transformatie

0.30

Biobrandstof - Distributie Benzine - Gebruiksfase

0.20 Benzine - Emissies van residuen op veld Benzine - Benzine productie en distributie

0.10

Benzine

Biobrandstof ondergrens

Biobrandstof bovengrens

De doorgerekende sociale impacts zijn bijna enkel verbonden aan jobcreatie. De baten in het biobrandstof scenario zijn significant hoger (tussen 0,2 en 0,44 €/100 km) dan in het benzine scenario. In aantal jobs komt dit overeen een verschil tussen 5,2E-06 en 1,1E-05 VTE jobs/100km. Let op: een positieve waarde komt hier overeen met een baat (jobcreatie).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 64 van 182

4.2.4 Ethanol uit maïsstro - Geaggregeerde maatschappelijke resultaten Figuur 21: Ethanol uit maïsstro - Geaggregeerde maatschappelijke impacten

20 15 €/100 km

Totaal

10 Totaal

5 0 -5 Benzine

Biobrandstof bovengrens

Biobrandstof ondergrens

Milieu - zonder biogene koolstof

Delta biogene koolstof

Economie

Sociaal

De economische en milieu impacten hebben de grootste invloed op de geaggregeerde maatschappelijke resultaten. De sociale impact heeft een heel beperkte invloed op de geaggregeerde maatschappelijke resultaten. Met de aannames in de doorgerekende case is het totaal gunstig voor biobrandstof met de bovengrens modellering (toekomstige technologie) en op gelijk niveau als het referentiescenario met de ondergrens modellering (huidige technologie). De geaggregeerde maatschappelijke baten zijn dus afhankelijk van evolutie van de transformatiekost (optimalisatie, schaalvergroting) van bioethanol. De reductie van klimaatimpact wordt ingeschat op 15,9 kg CO2eq/100km in de basisdoorrekening van de ethanol case. Wanneer dit gerelateerd wordt aan de extra kost voor biobrandstof, zou de kost van de CO2eq reductie variëren tussen -77€/t CO2eq en 265 €/t CO2eq. In het meest positieve geval is het dus én goedkoper voor de maatschappij én beter voor het klimaat; in het minst positieve geval komt de extra economische kost overeen met de ingeschatte milieubaten van CO2-reductie86.

86 In deze modellering is een broeikasgasemissie kost ingerekend van 264 €/tCO2eq (zie afwegingskader)

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 65 van 182

Gevoeligheidsanalyse -

In geval de NPK afvoer via maïsstro gecompenseerd wordt door kunstmest NPK zijn de ingeschatte milieubaten van CO2-reductie een stuk lager dan de extra economische kost. Het totaal is dus minder gunstig voor biobrandstof wanneer geen bijkomende compostering plaatsvindt. Let dat andere mogelijkheden voor nutriëntencompensatie heel andere resultaten zouden kunnen geven. Deze opties zijn evenwel niet doorgerekend in de modellering. In deze modellering is een broeikasgasemissie kost ingerekend van 264 €/tCO2eq (zie afwegingskader). In overleg met de klankbordgroep van het project is overeengekomen een gevoeligheid te bekijken voor lagere en hogere milieukost voor CO2 (55 vs. 775 €/tCO2eq). o o

Met een hoge milieukost van 775 €/tCO2eq scoort de doorgerekende case voor de productie van bio-ethanol beter dan benzine in zowel de boven- als de ondergrens modellering. Met 55 €/tCO2eq scoort de doorgerekende case voor de productie van bio-ethanol nog steeds beter dan benzine met de bovengrens modellering (meest positieve aannames voor bio-ethanol). Het totaal wordt ongunstig voor biobrandstof met de ondergrens modellering (minst positieve aannames).

Onderstaande figuur geeft een overzicht van de geaggregeerde maatschappelijke impacten voor de doorgerekende case. Deze cijfers omvatten de milieukost, economische kost en sociale baten.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 66 van 182

Figuur 22: Ethanol uit maïsstro – Gedetailleerde* geaggregeerde maatschappelijke impacten

40 Sociaal

35 E Biobrandstof - Compensatie op veld

E Biobrandstof - Inzameling, droging, opslag en transport

E Biobrandstof - Transformatie

E Biobrandstof - Distributie

€/100 km

E Benzine - Benzine productie en distributie

M Biobrandstof - Compensatie op veld

M Biobrandstof - Inzameling, droging, opslag en transport M Biobrandstof - Transformatie

M Biobrandstof - Distributie

M Biobrandstof - Gebruiksfase (emissies verbranding) M Benzine - Gebruiksfase (emissies verbranding)

-5 M Benzine - Emissies van residuen op veld

-10

M Benzine - Benzine productie en distributie

Benzine

Biobrandstof - Biobrandstof bovengrens ondergrens

Legende: M = milieu, E = economie en S = sociaal (tewerkstelling)

* Let op: in deze grafiek zijn alle biogene koolstof emissies inbegrepen (ook de biogene CO2-emissies van degradatie van maïsstro op het veld in het benzine scenario). Daarom liggen alle resultaten ongeveer 20€ per 100 km hoger dan in de vorige grafieken.

Het grootste verschil tussen referentie- en biobrandstofscenario’s komt van de milieu impacten, en vooral van de fossiele CO2-emissies: de emissies verbonden aan de verbranding in de benzinemotor, en productie/ distributie van benzine, liggen significant hoger dan deze van transport en verwerking van maïsstro, inclusief productie van compost.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 67 van 182

Het verschil voor biogene koolstof is beperkt want het grootste deel wordt sowieso geëmitteerd omwille van de degradatie van de residuen op veld (in het benzine scenario). Het voordeel voor biobrandstof is gelinkt aan de lange termijn stockage van de door compost aangevoerde koolstof. De milieu en economische kost van de transformatie hebben beide een grote bijdrage aan het geaggregeerde resultaat, vooral in de ‘ondergrens’ doorrekening. Een groot deel van de biogene CO2-emissies in de biobrandstof keten komt vrij tijdens het ethanol productieproces. De negatieve impacten (dus baten voor de maatschappij) zijn verbonden aan meer jobs (“sociaal”) en meer selectieve inzameling van GFT (meer compost, minder verbranding).

4.2.5 Ethanol uit maïsstro – randbemerkingen bij de interpretatie van de resultaten Zoals eerder aangegeven zijn de aangehaalde resultaten in de vorige secties zeer gevoelig voor aannames die rond de case gebeurd zijn. De compensatie van nutriënten kan eventueel ook gebeuren via kunstmest, wat zou leiden tot een lagere milieuwinst. Gezien het mestoverschot in Vlaanderen is het minder waarschijnlijk/wenselijk dat hiervoor kunstmest wordt aangewend. Andere opties voor compensatie zijn wintergewassen of mest / mestverwerkingsproducten / digestaat van vergisters. Een interessante optie kan ook zijn om residuen van het fermentatieproces (waar nutriënten in achterblijven) terug te brengen naar het veld als bio-fertiliser (eventueel het digestaat na anaerobe vergisting van deze residuen). Binnen de beperkte tijd van deze studie konden deze verschillende opties niet mee gemodelleerd worden, maar het is duidelijk dat aannames rond gevolgen een belangrijke impact hebben op de eindresultaten, en een doorrekening van de sentiviteit hierrond aangewezen is bij een meer diepgaande analyse. Ook kan dieper ingegaan worden op de nood aan compensatie van nutriënten, wat ook niet-lineair kan zijn (relatief minder nood aan compensatie als weinig stro wordt geoogst, relatief hogere nood als er veel wordt geoogst). Voor de transformatie naar ethanol is gerekend met gegevens beschikbaar in de EcoInvent database. Verdere technologische evoluties in het transformatieproces kunnen aanleiding geven tot meer gunstige resultaten voor de ethanol case. Bijvoorbeeld: -

Er wordt verwacht dat het totaalrendement van ethanol productie uit stro op termijn zal stijgen van 38% naar 45-48% (IRENA 201687). Andere technieken voor voorbehandeling (ontsluiting van cellulose, hemicellulose en lignine) zijn in ontwikkeling die minder input aan reactanten vragen.

87 IRENA (2016). Innovation outlook advanced liquid biofuels.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 68 van 182

Opvang van hoge concentratie CO2 (co-product van het fermentatieproces) kan mogelijk gebruikt worden in CCS-toepassingen of als input in de voedingsindustrie. Er is nu aangenomen dat het restant van het fermentatieproces (vinasse) gebruikt wordt voor energieproductie. Deze fractie (met de resterende nutriĂŤnten) kan ook toegepast worden als bio-fertiliser - eventueel na anaerobe vergisting - op landbouwakkers. In dat geval is het niet (of veel minder) nodig te compenseren met compost. Lignine kan verder worden geconcentreerd en gebruikt in de chemie als basis voor bioproducten.

Daarnaast kan de milieu-impact van andere technologieĂŤn - zoals compostering of de productie van (bio)fertilisers - in de toekomst ook verder verbeterd worden.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 69 van 182

5 CASESTUDIE 2A: METHAAN GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE Volgende figuur geeft een inschatting van de gevolgen van het gebruik van bosresiduen voor de productie van biobrandstoffen: Basis geval: 100% Gevoeligheidsanalyse: 80%

80 %

Gebruik van residuen van bosexploitatie voor biobrandstof

Minder organisch materiaal op de grond van het bos Basis geval: 0% Gevoeligheidsanalyse: 20%

20 %

Residuen van bosexploitatie niet beschikbaar voor particulier houtkachel (taken tophout)

Verlies organisch materiaal onder de drempel ecosysteembalans

Minder CO2 captatie

Verlies organisch materiaal boven de drempel ecosysteembalans

Minder CO2 captatie + Verlies ecosysteemdiensten

Gebruik van gas door particuliers

Figuur 23: gevolgen van het gebruik van bosresiduen

We gaan ervan uit dat de residuen van bosexploitatie die in aanmerking komen voor de productie biobrandstoffen, nu al deels (aanname 20%) gebruikt door particulieren voor hun houtkachel. Als deze residuen gebruikt worden voor de productie voor biobrandstoffen, zijn er dus 2 mogelijke gevolgen: -

Er blijft minder organisch materiaal achter op de grond: o o

Dit kan leiden tot minder organische stof en lange termijn opslag van koolstof in de bodem. Als er voldoende residuen overblijven (binnen de principes van duurzaam bosbeheer) zijn de gevolgen voor de ecosystemen verwaarloosbaar. o Als te veel residuen weggehaald worden, kan dit leiden tot degradatie van het ecosysteem. Ter vervanging van warmte uit houtkachels zullen particulieren meer alternatieve verwarmingsbronnen gebruiken i.p.v. hout. Hout wordt immers hoofdzakelijk als bijverwarming gebruikt; bij wegvallen van de bijverwarmingsoptie zal de hoofdverwarming meer worden aangesproken. In deze casestudie werd een gasketel gemodelleerd88.

88 Om dichter bij de realiteit te zitten zouden we in de berekening de BKG-emissies van Vlaamse residentiĂŤle gebouwenverwarming kunnen hanteren:

https://www.milieurapport.be/sectoren/huishoudens/emissies-afval/broeikasgassen

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

(is exclusief biomassaverbranding).

pagina 70 van 182

5.1 MODELLERING - AANNAMES 5.1.1 Milieu 5.1.1.1 Algemene beschrijving en “Functionele eenheid” De functionele basiseenheid is: "100 km reizen met een personenwagen89 in 2030". Methaan zal misschien meer voor zwaar vervoer (vrachtwagens, bussen of eventueel scheepvaart) gebruikt worden in 2030 maar het verschil tussen biomethaan en aardgas zal gelijkaardig zijn omdat de impacten evenredig met het verbruik zijn. Volgende elementen zijn bepalend in het biobrandstof scenario: -

De techniek van omzetting in biobrandstof: vergassing en methanatie van houtresiduen van bosexploitatie o o o

Vergassing produceert syngas Methanatie van het opgeschoonde en geconditioneerde syngas zet H2 en CO om in methaan Het gas uit de methanatie wordt verder opgezuiverd tot een hoge methaanconcentratie (equivalent van aardgas). Het type brandstof dat geproduceerd wordt: methaan 96% vol. (vanuit syngas) ofwel “biomethaan”. Dit kan ingezet worden ter vervanging van aardgas en kan ook in het aardgasnet worden bijgemengd. Er wordt rekening gehouden met: o

Gegevens of hypothese over de verhouding tussen het verbruik van biobrandstoffen en het verbruik van fossiele brandstoffen. o De praktijk van de sector bestaat erin deze verhouding uit te drukken op basis van de respectievelijke energie-inhoud (equivalentie in MJ). Het wordt verondersteld dat de output per MJ identiek is (en dus een equivalent aantal km/MJ). De functie van de brandstof, de wijze van gebruik, met name het type voertuig: substitutie van aardgas (CNG) voor het reizen met een voertuig Het type vervangen brandstof, dat het referentiescenario bepaalt: aardgas (CNG)

Het “Referentie scenario” bevat ook “End-of-Life” van de houtresiduen die in het bos blijven liggen90. Er wordt 2 situaties beschouwd: 1. Met een aandeel van 80%: de houtresiduen blijven in het bos:

89 EcoInvent process “transport, passenger car, medium size, natural gas, EURO 5 "km" "RER" 90 Monaco et al. (2008) in ILVO (2014), Bodem nutriënten, compost: onderzoek voor een duurzame landbouw.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 71 van 182

Degradatie en omzetting in biogene CO2: 90%91 van de C wordt op middellange termijn (10-20 jaar) in CO2 omgezet. o Een deel van de koolstof wordt opgenomen door de bodem: 10%92 o Biogene methaanuitstoot: wordt verondersteld nul te zijn in normale omstandigheden (als de bodem/organische laag niet onder water staat of waterverzadigd is, wat zou kunnen leiden tot anaerobe omstandigheden). 2. Met een aandeel van 20 %: de houtresiduen (dikkere fracties) worden in een particuliere houtkachel gebruikt (verwarming). 5.1.1.2 Het stoppen van de initiële functie 20 % van het houtresidu dat ingezet wordt voor biobrandstof wordt verondersteld te worden ingezet in particuliere houtkachels (verwarming). Als dit vermindert omwille van het gebruik voor brandstofproductie: -

Wordt minder hout verbrand in een kachel; Dit wordt gecompenseerd door meer gebruik van de hoofdverwarming. In deze casestudie werd een gasketel gemodelleerd.

De volgende processen werden gebruikt uit EcoInvent (op basis van de gelijkwaardigheid van nuttige MJ, d.w.z. rekening houdend met de eigen verliezen en opbrengsten van elk type ketel): -

Voor hout, een 50/50% mix van:

o “heat, central or small-scale, heat production, hardwood chips from forest, at furnace 50kW” o “heat, central or small-scale, heat production, softwood chips from forest, at furnace 50kW” Voor gas: “heat, central or small-scale, heat production, natural gas, at boiler modulating <100kW”

5.1.1.3 Productie en distributie van aardgas De productie en distributie van aardgas wordt gemodelleerd met data van het EcoInvent proces: "market for natural gas, high pressure, Belgium" dat omvat: -

Winning van aardgas en transport via pijpleidingen of LNG-tankers (inclusief liquefactie en verdamping) Distributie en transport van het product via het aardgas distributienetwerk naar de eindgebruiker. Energiebehoefte (elektriciteit en warmte) en lekkages (methaan en koolwaterstoffen).

We gaan uit van hoogcalorisch aardgas.

91 Op basis van VITO (2011): Soil organic matter management across the EU – best practices, constraints and trade-offs en INBO (2015): Verfijnen van een algemeen afwegingskader voor biomassaoogst in Vlaamse bossen tot een werkbaar terreininstrument. We gaan uit van een onzekerheid van 0,88-0,92. 92 Gerekend me een onzekerheid van 0,08-0,12 (gekoppeld aan die voor degradatie).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 72 van 182

Biomethaan vervangt aardgas (CNG) in verhouding met hun respectievelijke onderste verbrandingswaarden: 36,3 MJ/kg (aardgas)/ 34,4 MJ/kg (methaan van syngas) = 1,055. 1 Nm³ methaan weegt 0,714kg; 1 Nm³ aardgas weegt 0,760kg (het is iets zwaarder dan methaan want het bevat ook o.a. ethaan en butaan, die een hogere densiteit hebben).

5.1.1.4 Biomethaan productie De meeste technische gegevens komen uit het proces van de EcoInvent dataBase “methane production, 96% by volume, from synthetic gas, wood, fluidised technology”. Deze dataset beschrijft de productie van methaan uit hout via een wervelbed technologie: -

Eerst vergassing om syngas te produceren - vergassing wordt uitgevoerd volgens het FICFB-principe "Fast Internally Circulating Fluidized Bed". In de reactor (vergassingszone) wordt de biomassa vergast tot syngas. Na opschoning en conditionering van het syngas katalytische methanatie om het uiteindelijke methaan te produceren. Tijdens de methanatie (met katalysator) worden de C-houdende stoffen zoveel mogelijk omgezet in methaan.

Proceswarmte wordt intern geleverd. De netto methaanopbrengst is 0,270 Nm3/kg hout (droge stof) met een omzettingsefficiëntie (lagere stookwaarde van het methaan/ lagere stookwaarde van het benodigde hout) van ongeveer 50% (gegevens uit Ecoinvent)93. Methaan 96% (CH4, CAS-nr. 74-82-8) heeft ongeveer dezelfde fysische en chemische eigenschappen als aardgas. De dichtheid van methaan blijkt in de orde van grootte van 0,752 kg/Nm 3 te zijn, terwijl de lagere en hogere verwarmingswaarden respectievelijk 34,4 en 38,1 MJ/Nm3 zijn. Het vochtgehalte van de houtresten wordt verondersteld ongeveer 40 - 45 % te zijn, wat gemiddeld hetzelfde is als dit van de verschillende wood chips bronnen van de EcoInvent database. Het koolstofgehalte van houtresten is 0,494 kg koolstof/ kg hout op droge massa.

5.1.1.5 Emissie gebruiksfase (voertuig) Er werd gekeken naar het verschil in emissie van het voertuig met aardgas of met biomethaan (methaan van syngas). De emissies van stikstofoxiden (NOx), zwaveldioxide (SO2) en fijn stof worden verondersteld gelijk te zijn.

93 Dit is een conservatieve aanname. Volgens GoBiGas (biomethaan productie uit hout in Zweden) is hun rendement 55%, en op termijn projecteren ze tot 70%.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 73 van 182

De uitstoot van CO2 is licht verschillend (geteld op basis van het koolstofgehalte van elk brandstof). De bron is EcoInvent): -

Aardgas: 2,014 kg CO2/Nm³ aardgas (fossiele CO2) Biomethaan (methaan van syngas): 1,92 kg CO2/Nm³ biomethaan (biogene CO2)

5.1.1.6 Biomethaan distributie Dezelfde hypotheses als voor aardgas (EcoInvent proces "market for natural gas, high pressure, Belgium") werden genomen om een relevante vergelijking te verzekeren, behalve voor het transport van biomethaan: alle transporten die EcoInvent in overweging neemt voor de distributie (pijpleiding) werden vervangen door de modellering van de compressie naar 16 bar (voor injectie in het aardgasnet).

5.1.1.7 Transport van residuen van hout en het shreddingsproces Een gemiddelde afstand van 75 km94 wordt in aanmerking genomen voor het transport van de (natte) houtresiduen naar de opslagruimte. Er wordt rekening gehouden met een vochtgehalte van ongeveer 40-45%. Het versnipperingsproces om de houtresten in houtsnippers om te zetten wordt gemodelleerd op basis van deze aanname: 7,81 kWh elektriciteit per ton houtsnippers.95

5.1.2 Economie De vergelijking op milieubasis zal worden afgewogen ten opzichte van economische kosten. Hiervoor zullen we de kosten vergelijken tussen het referentiescenario en biobrandstofscenario’s. Er wordt gerekend met maatschappelijke kost, dus belastingen of winstmarges worden niet meegenomen in de analyse.

5.1.2.1 Referentie scenario De prijs voor aardgas voor professionnele klanten is 29,6 €/MWh96. Het percentage voor de marge en belastingen wordt geschat op basis van TOTAL-cijfers: 9,8 %. De kost (zonder marge en belastingen) van aardgas is bijgevolg 26,7 €/MWh.

94 Gerekend met een onzekerheid van +-30%. 95 Université de Lorraine, “Développement d'un outil de coupe économique et écologique pour le broyage des végétaux” 2017. 96 https://www.creg.be/sites/default/files/assets/Publications/Studies/F2071NL.pdf

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 74 van 182

5.1.2.2 Functieverlies In een gevoeligheidsanalyse wordt de hypothese getest dat voor 20 % van de houtinput er een negatieve impact is op het bosecosysteem door het bijkomend weghalen van de bosresiduen. In het basisgeval wordt verondersteld dat het evenwicht van het ecosysteem niet verstoord wordt (zie “Specifieke beoordelingsmethoden voor het onderzoek naar biobrandstoffen” in het afwegingskader voor de monetaire waardering). 5.1.2.3 Inzameling en transport De inzamelkost97, 98 van bosresiduen varieert volgens de BioBoost studie tussen 30 en 80 €/ton droge massa in 201399. Met de inflatie en de hypothesen van het milieu gedeelte ligt de inzamelkost dus tussen 13 en 34 €/MWh biomethaan. Er wordt 0,27 m³ methaan uit 1 kg droog hout geproduceerd. Methaan heeft een lagere verbrandingswaarde van 34,4 MJ/m³: Inzamelkost Actualisatiefactor Geactualiseerde inzamelkost LHV Methaan productie uit hout Energieproductie uit hout Inzamelkost per energieinhoud conversie Inzamelkost per MWh

30 1.109 33 34.4 270 9288 0.004 3600 13

80 1.109 89 34.4 270 9288 0.010 3600 34

€/t hout €/t hout MJ/m³ methaan m³ methaan/t (droog hout) MJ methaan/t hout €/MJ methaan MJ/MWh €/MWh

Kleur legende Input data

Op basis van de parameters in onderstaande tabel varieert de transportkost tussen 8 en 16 €/t residuen (droge massa). Tabel 18: Parameters voor de berekening van de transportkost Beschrijving Densiteit van het materiaal Capaciteit van het transport

Waarde 0,38 30

Eenheid t/m3 m3

Bron 100

Acqua-calc

RDC-hypothese

97 De kosten zijn uitgedrukt per ton droge stof. 98 Let op, er is een verschil tussen prijs en kost. In een kosten-baten analyse komen enkel de kosten in aanmerking. De inzamelkostenkosten van bosresiduen zijn hoger dan stamhout gezien het uithalen van residuen iets arbeidsintensiever is (meer volumineus). Daarnaast moeten oogstkosten (kap) grotendeels aan stamhout worden toegeschreven, met de residuen als bijproduct. 99 http://bioboost.eu/uploads/files/bioboost_d1.1-syncom_feedstock_cost-vers_1.0-final.pdf 100 https://www.aqua-calc.com/page/density-table/substance/wood-blank-chips-coma-and-blank-dry

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 75 van 182

Vrachtwagen en chauffeur kost

€/uur

RDC-hypothese

Gemiddelde snelheid

km/uur

RDC-hypothese

Afstand

100 - 200

RDC-hypothese

TOTAAL

8 - 16

€/t

Berekening: (100km / 60km/u * 55€/u) / (30m³ * 0,38t/m³) = 8 €/t

Met de inflatie en de hypothesen van het milieu gedeelte ligt de transportkost dus tussen 3,1 en 6,2 €/MWh biomethaan.

5.1.2.4 Transformatie Volgende tabel geeft een overzicht van de verschillende kostcomponenten van biomethaanproductie uit houtsnippers, op basis van IEA Bioenergy (2020)101, met mogelijke spreiding van de kosten. De hoge kosten komen overeen met de huidige technologie. Daarnaast worden ook projecties gemaakt van mogelijke kostreducties. Tabel 19: Transformatie kost naar biomethaan Low

High

Nominal biofuel output

200 MW

Operation/year

8 000 hrs

Specific Capital cost EUR/kW product

1 600

3000

Contribution to product costs - EUR/MWh product Capital cost EUR/MWh

Operating costs EUR/MWh

Volgens het IEA Bioenergy (2020) rapport kunnen de kosten dalen: -

Schaalvergroting en optimalisatie: daling kapitaalkost tussen 25 en 50 %

Een andere reden voor de daling van de kapitaalkost is de daling van het financieringsrisico. Als het risico daalt, zal de rente voor kapitaalkost ook dalen. -

Daling andere operationele kosten en enzymen tussen 10 en 20 %.

Voor de modellering gebruiken we de minimale (23 €/MWh)102 en maximale (64 €/MWh)103 waarden.

101 IEA Bioenergy (2020), Advanced Biofuels – Potential for Cost Reduction 102 Lage kost met grote daling in kapitaal en daling operationele kost 103 Hoge kost met lage daling in kapitaal en daling operationele kost

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 76 van 182

5.1.2.5 Distributie De distributiekost van aardgas is 3 €/MWh in het Vlaams Gewest104.

5.1.2.6 Gebruik van de brandstoffen Het wordt verondersteld dat er geen kostverschil is tussen het gebruik van aardgas en methaan.

5.1.3

Sociaal

Naast milieukosten/baten en economische kosten, proberen we ook een inschatting te maken van de sociale baten, vooral op gebied van werkgelegenheid. Ter herinnering (zie rapport afwegingskader): de baat van VTE105-jobcreatie wordt ingeschat op 38 905 € per jaar. De sociale baat verbonden aan tewerkstelling is het aantal VTE vermenigvuldigd met dit bedrag.

5.1.3.1 Referentie scenario Op basis van Statbel (cijfers voor omzet en tewerkstelling) werden de betrokken jobs in België geschat: -

Aardgasproductie: 7 536 419 €/VTE Aardgasdistributie: 1 659 722 €/VTE

De jobcreatiebaten worden ingeschat op 0,31 €/MWh voor aardgas.106

5.1.3.2 Biomethaan scenario Op basis van Statbel cijfers voor omzet en tewerkstelling werden de jobs in België van de verschillende stappen van de keten geschat met de volgende hypothesen: -

Bosresiduen en transport: Houtinfobois107: 608 643 €/VTE Transformatie: zoals benzineproductie (De waarde is zo laag dat deze hypothese geen invloed heeft op de resultaten).

104 https://www.creg.be/sites/default/files/assets/Publications/Studies/F2071NL.pdf 105 Voltijds equivalent. 106 {(26,68*((0,76-0,16)/0,76)*1,08E-07) + (26,68*(0,16 /0,76)*1,04E-06)}*38905 {(Kost * productie kostaandeel * VTE/€ productie) + (kost * distributie kostaandeel * VTE/€ distributie)}* jobcreatie monetaire waardering 107 https://houtinfobois.be/nl/het-bos-en-het-hout/belgische-houtverwerkingssector/

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 77 van 182

Distributie: zoals aardgas.

5.2 METHAAN UIT BOSRESIDU - RESULTATEN 5.2.1 Methaan uit bosresidu - Milieu 5.2.1.1 Gemonetariseerde resultaten De volgende grafiek toont de gemonetariseerde milieuresultaten voor het basisgeval. De resultaten voor alle impactcategorieĂŤn zijn geaggregeerd en geĂŤvalueerd in euro. Figuur 24: Methaan uit bosresidu - Totaal gemonetariseerde milieu impacten

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 78 van 182

De milieuimpact van biomethaan is globaal gunstig t.o.v. het aardgas alternatief. Dit voordeel is gedeeltelijk een gevolg van de vervanging van aardgas als brandstof maar ook omwille van een neveneffect: particulieren gebruiken gas voor verwarming i.p.v. hout wat minder toxische emissies genereert (vooral op gebied van fijn stof108). Het biomethaan scenario is dus gunstig, maar voor een belangrijk stuk door de aanname dat particulieren minder hout gaan verbranden en dus minder fijn stof emitteren (zie gevoeligheidsanalyse). We bekijken de onderliggende cijfers rond klimaatimpact iets dieper.

Figuur 25: Methaan uit bosresidu - Gemonetariseerde klimaatimpacten

Zonder biogene koolstof 20

Enkel biogene koolstof

Biobrandstof Compensatie (20% natural gas boiler) Biobrandstof Inzameling, shredding, opslag en transport Biobrandstof Transformatie

16 14

Biobrandstof - Distributie

€/100 km

12 Biobrandstof Gebruiksfase (emissies verbranding) Fossiel - Gebruiksfase (emissies verbranding)

10 8

5.01 2.19

Fossiel - Gebruik wood boiler (20%) Fossiel - Emissies residuen van boshout (80%) Fossiel - Natural gas productie en distributie

4 2 0 Aardgas

Biobrandstof

Biogene koolstof

De totale biogene CO2 emissies (uitgedrukt in monetaire impact) als 100% in de bosresiduen wordt omgezet in CO2 worden ingeschat op 14,1€/100km. We concentreren ons hierbij op de delta CO2 emissies, dus de extra koolstof die op lange termijn in de bodem wordt opgenomen in beide scenario’s. De koolstofbalans is licht voordelig voor het aardgasscenario omdat een deel van de koolstof langdurig in de bodem blijft: 

In het biobrandstof scenario wordt 100% van biogene koolstof van houtresiduen in de atmosfeer uitgestoten: tijdens het verwerkingsproces en bij het gebruik van biomethaan als transportbrandstof.

108 Herhaling: idealiter had het Vlaams huishoudelijk verwarmingspark moeten worden gemodelleerd. Fijn stof emissie en SO2 emissie zouden dus iets hoger zijn door hoger aandeel van stookolie in het verwarmingspark. Het voordeel van biobrandstof zou dus iets lager zijn.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 79 van 182



Het basisscenario (Referentie) bestaat uit 2 delen: o Achtergelaten in het bos (80% van input): er wordt aangenomen dat 90% van de plantaardige koolstof van bosresiduen terug in de atmosfeer wordt uitgestoten (Emissies van residuen in het bos), een deel van de koolstof (ingeschat op 10%) wordt op lange termijn in de bodem opgenomen. Dit geeft voor biogene emissies een voordeel voor het benzine referentiescenario (hier 0,99€/100km). o Gebruikt als kachelhout (20% van input): ook hier wordt 100% van de biogene koolstof in de atmosfeer uitstoten. Fossiele koolstof:  

De impacten van het biobrandstof scenario op gebied van fossiele CO2 uitstoot (inzameling, transformatie, distributie) zijn significant, maar een stuk kleiner dan wat uitgestoten wordt in het aardgas referentiescenario. Het vervangen van kachelhout door aardgas geeft aanleiding tot belangrijke fossiele broeikasgasemissies in het biobrandstof scenario (hier 1,44€/100km).

In het algemeen is er een voordeel rond klimaatimpact voor het biomethaan scenario, maar dit voordeel wordt een stuk ingeperkt door de vermeden koolstofopslag in het bos, en het vervangen van kachelhout door aardgas. Er kan discussie zijn of het tegen 2030 of later (met hogere aandacht naar vergroening) nog vanzelfsprekend is dat aardgas het alternatief is voor warmteproductie. Een interessante piste (op iets langere termijn) is om de CO2 die vrijkomt bij vergassing en methanatie op te vangen (omdat die in vrij grote concentratie aanwezig is) en te stockeren (CCS). Dit kan een zeer grote impact hebben op de CO2 balans van biomethaan productie. Dit werd niet bestudeerd in deze studie. De volgende grafiek toont, naast klimaatverandering, ook de bijdrage van de andere impactcategorieën aan de gewogen resultaten. Het verschil in klimaatverandering en gebruik van hulpbronnen is relevant, maar het grootste verschil komt vooral van de vermeden toxische emissies (fijn stof).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 80 van 182

Figuur 26: Methaan uit bosresidu - Totale milieubijdragen

Zelfde resultaten – enkel netto verschil per impact categorie

Hieronder gaan we iets dieper in op de impactcategorie toxiciteit. Vooral de fijn stof fijn stof emissies wegen door bij de toxische emissies (95% van de toxische impacts). Focus toxiciteit: De toxische emissies zijn vooral de fijn stof emissies Aardgas scenario: 8,461 €/100km 

 

Gebruik houtketel (20%) 8,076 € 95,4% o Fijn stof (PM2,5) 7,666 € 94,9% Deze waarde ligt hoog voor particuliere houtketels (EcoInvent: small scale 50 kW), ongeveer 10 keer hoger dan voor een biomassacentrale. Het zou nog hoger kunnen liggen voor een houtkachel of een open haard. o NOx 0,337 € 4,2% o Cr VI 0,034 € 0,4% o SO2 0,019 € 0,2% Aardgas productie en distributie 0,386 € 4,6% Gebruiksfase- verschil (idem biomethaan) 0,0€ 0,0%

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 81 van 182

Scenario Biomethaan: 1,947 €/100km 



  

Transformatie o NOx o Fijn stof (PM2,5) o Cr VI o SO2 o NH4 Compensatie (20% aardgasketel) o SO2 o Cr VI o NOx o Fijn stof (PM2,5) Distributie Inzameling, shredding, opslag en transport Gebruiksfase- verschil (idem aardgas)

1,495 € 0,532 € 0,474 € 0,289 € 0,123 € 0,047 € 0,2330 € 0,0889 € 0,0537 € 0,0562 € 0,0275 € 0,0411 € 0,1772 € 0€

76,8% 35,6% 31,7% 19,3% 8,3% 3,1% 12,0% 38,2% 23,0% 24,1% 11,8% 2,1% 9,1% 0,0%

5.2.1.2 Resultaten met gebruik van de JRC wegingsmethode De via de 50% “experten” en 50% “public” wegingsfactoren van het JRC109 gewogen resultaten leiden tot dezelfde algemene conclusies als de gemonetariseerde effecten, al is het verschil relatief kleiner. Voor meer duiding rond deze wegingsmethode, verwijzen we naar het rapport over het ‘Afwegingskader’.

109 Joint Research Centre of the European Commission (Gemeenschappelijk Onderzoekscentrum van de Europese Commissie).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 82 van 182

Figuur 27: Methaan uit bosresidu - PEF-categorieĂŤn genormaliseerd & gewogen (dimensieloos)

PEF-categorieĂŤn genormaliseerd & gewogen (dimensieloos)

3.5E-03 Biobrandstof Compensatie (20% natural gas boiler) Biobrandstof Inzameling, shredding, opslag en transport Biobrandstof Transformatie

3.0E-03

2.5E-03

Biobrandstof - Distributie 2.0E-03 Biobrandstof Gebruiksfase (emissies verbranding) Fossiel - Gebruiksfase (emissies verbranding)

1.5E-03

1.0E-03

Fossiel - Gebruik wood boiler (20%)

5.0E-04

Fossiel - Emissies residuen van boshout (80%) Fossiel - Natural gas productie en distributie

0.0E+00 Aardgas

Biobrandstof

Dezelfde commentaar is van toepassing als voor Figuur 24. Opmerking: in deze grafiek werden alle biogene emissies bijgeteld (dus in het aardgas referentiescenario ook de biogene CO2-emissies bij degradatie van houtresiduen in het bos).

5.2.1.3 Resultaten per impact categorie De grafieken en de tabel in bijlage geven de gedetailleerde milieuresultaten per impactcategorie.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 83 van 182

5.2.1.4 Gevoeligheidsanalyse Houtverbranding door particulieren emitteert veel toxische emissies, in het bijzonder fijn stof. Deze gevoeligheidsanalyse analyseert de potentiĂŤle situatie waar particuliere houtverbranding niet zou vervangen worden door biobrandstofproductie. In dit geval heeft de afvoer van houtresiduen uit bosexploitatie geen gevolg op vlak van houtverbruik elders. De resultaten worden hieronder voorgesteld. Ze blijven gunstig voor biomethaan, met een kleiner verschil. Figuur 28: Methaan uit bosresidu (zonder vervanging houtkachels) - Totaal gemonetariseerde milieu impacten

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 84 van 182

Figuur 29: Methaan uit bosresidu (zonder vervanging houtkachels) â€“ impact op biogene koolstof

Figuur 30: Methaan uit bosresidu (zonder vervanging houtkachels) - Totale milieubijdragen

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 85 van 182

De milieu-impact categorieën met de grootste bijdrage aan de totale impacten zijn klimaatverandering, humane toxiciteit en gebruik van fossiele grondstoffen. De resultaten zijn gunstig voor biobrandstof op vlak van klimaatverandering en gebruik van fossiele grondstoffen en ongunstig voor humane toxiciteit.

5.2.1.5 Milieu - conclusie De milieubaat van biomethaan is significant (-58%; 6,5 vs. 15,5 € milieuschade per 100 km) in het basis geval (met monetaire evaluatie). De twee belangrijkste redenen voor deze baat: -

Er wordt minder aardgas verbruikt: een hernieuwbare grondstof (hout) vervangt een fossiele brandstof. Er wordt minder hout door particulieren thuis verbrand en zo worden toxische emissies (vooral fijn stof) vermeden.

De milieubaat wordt kleiner maar toch significant (-34%; 4,8 vs. 7,3) in het biomethaan scenario wanneer er geen vervanging is van particuliere houtverbranding. De milieubaat is kleiner maar toch significant op basis van de PEF-modellering.

5.2.2 Methaan uit bosresidu – Economie De vergelijking op milieubasis zal worden afgewogen ten opzichte van economische kosten. Hiervoor vergelijken we de (maatschappelijke) kosten tussen het referentiescenario en biobrandstofscenario’s.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 86 van 182

Figuur 31: Methaan uit bosresidu - Economische kosten

9 8

â‚Ź/100 km

7 6

Biobrandstof Inzameling en transport

Biobrandstof Transformatie

Biobrandstof Distributie

Aardgas - Productie en distributie

2 1 0 Aardgas

Biobrandstof Biobrandstof - bovengrens - ondergrens

De kost in het biobrandstof scenario ligt hoger dan in het aardgas scenario, zowel voor de ondergrens- (verschil van 6,24 â‚Ź/100 km) als de bovengrensmodellering (verschil van 1,22 â‚Ź/100 km). Het kostverschil tussen de bovengrens (aannames laagste kosten) en ondergrens modelleringen (aannames hoogste kosten) van biomethaan is hoofdzakelijk te verklaren door het verschil in (1) de inzamelen transport kosten van de biomassa, en (2) transformatiekosten. Het komt uit: -

een ruime spreiding tussen inzamelkosten van bosresiduen (afhankelijk van toegankelijkheid in het bos); de schaalvergroting en de optimalisatie die tot een daling van de kapitaalkost kan leiden (er is een grote onzekerheid rond de kost van het vergassingsproces). Let dat de ondergrenswaarden op gebied van transformatie zeer ambitieus zijn en enkel haalbaar op lange termijn met grote uitrol van de technologie.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 87 van 182

5.2.3 Methaan uit bosresidu - Sociaal Figuur 32: Methaan uit bosresidu - Sociale baten

0.20 0.18 0.16

â‚Ź/100 km

0.14

Biobrandstof Inzameling en transport

0.12

Biobrandstof Transformatie

0.10

Biobrandstof - Distributie

0.08

Aardgas - Productie en distributie

0.06 0.04 0.02

0.00 Aardgas

Biobrandstof

De doorgerekende sociale impacten zijn bijna enkel verbonden aan jobcreatie. De baten in het biobrandstof scenario zijn significant hoger (0,16 â‚Ź/100 km) dan in het aardgas scenario. Let op: in deze figuur is een hogere score (in baten) gunstig (in tegenstelling tot de vorige figuren, in kosten). In aantal jobs komt dit overeen met 4,2E-06 VTE jobs/100km.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 88 van 182

5.2.4 Methaan uit bosresidu - Geaggregeerde maatschappelijke resultaten Figuur 33: Methaan uit bosresidu - Geaggregeerde maatschappelijke impacten

18 16 14

€/100 km

12 10 8 6 4

2 0 -2 Aardgas

Biobrandstof - bovengrens Biobrandstof - ondergrens

Milieu - zonder biogene koolstof

Delta biogene koolstof

Economie

Sociaal

De milieu en economische impacten hebben de grootste invloed op de geaggregeerde maatschappelijke resultaten. De sociale impact heeft een heel beperkte invloed op de geaggregeerde maatschappelijke resultaten. Het totaal is gunstig voor biomethaan voor beide onder- en bovengrens modellering, ondanks de hogere economische kost bij de ondergrens modellering. De reductie van klimaatimpact wordt ingeschat op 7,4 kg CO2eq/100km in de basisdoorrekening van de biomethaan case. Wanneer dit gerelateerd wordt aan de extra economische kost voor biobrandstof, zou de kost van de CO2eq reductie variëren tussen 171€/t CO2eq en 882 €/t CO2eq. Het hanteren van hogere (775 €/tCO2eq) of lagere (55 €/tCO2eq) monetaire waarden voor CO2eq zou geen impact hebben op deze conclusie.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 89 van 182

Figuur 34: Methaan* uit bosresidu - Gedetailleerde geaggregeerde maatschappelijke impacten

35 Sociaal

E Biobrandstof - Inzameling en transport E Biobrandstof - Transformatie

E Biobrandstof - Distributie E Aardgas - Productie en distributie

â‚Ź/100 km

M Biobrandstof - Compensatie (20% natural gas boiler) M Biobrandstof - Inzameling, shredding, opslag en transport

M Biobrandstof - Transformatie M Biobrandstof - Distributie

10 M Biobrandstof - Gebruiksfase (emissies verbranding) M Fossiel - Gebruiksfase (emissies verbranding)

M Fossiel - Gebruik wood boiler (20%) M Fossiel - Emissies residuen van boshout (80%)

0 Aardgas

Biobrandstof bovengrens

Biobrandstof ondergrens

M Fossiel - Natural gas productie en distributie

-5 Legende: M = milieu, E = economie en S = sociaal (tewerkstelling)

* Let op: in deze grafiek zijn alle biogene koolstof emissies inbegrepen, dus in het aardgas referentiescenario ook de biogene CO2emissies bij degradatie van houtresiduen in het bos. Daarom liggen alle resultaten ongeveer 14â‚Ź per 100 km hoger dan in de vorige grafieken.

Het grootste verschil tussen referentie- en biobrandstofscenarioâ€™s komt van de milieu impacten, met vooral de (vermeden) fijn stof emissies uit houtkachel als sleutelelement. Daarnaast zijn er ook de lagere fossiele broeikasgasemissies en verlaagd verbruik aan hulpbronnen.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 90 van 182

Het verschil voor biogene koolstof is beperkt want het grootste deel wordt sowieso geëmitteerd omwille van de degradatie van de residuen in het bos (in het benzine scenario). Een groot deel van de biogene CO2-emissies in de biobrandstof keten komt vrij tijdens het biomethaan productieproces. De economische kost van de transformatie heeft een grote bijdrage aan het geaggregeerde resultaat, vooral in de ‘ondergrens’ doorrekening. 5.2.4.1 Gevoeligheidsanalyse – verlies ecosysteemdiensten In onderstaande figuur gaan we ervan uit dat er een volledig verlies aan ecosysteemdiensten is in de bossen waar de residuen uit onttrokken worden (20 % van de beschikbare bosresiduen). In de basismodellering is het evenwicht van het ecosysteem niet verstoord. Figuur 35: Methaan uit bosresidu - Geaggregeerde maatschappelijke impacten - gevoeligheidsanalyse verlies ecosysteemdiensten

1400 1200

€/100 km

1000 800 600

400 200

0 -200 Aardgas Milieu

Economie

Biobrandstof bovengrens Sociaal

Biobrandstof ondergrens

Ecosysteemdiensten

Bij volledig verlies van ecosysteemdiensten in de bossen waar de residuen uit onttrokken worden, zou dit leiden tot een enorme kost (schade). In de praktijk zal een teveel weghalen van bosresiduen nooit leiden tot een volledige vernietiging van de ecosysteemdiensten (de Overheid zou ingrijpen vóór de degradatie volledig is). Het zou wel kunnen leiden tot een ander evenwicht, met een vermindering van bodemkwaliteit en/of biodiversiteit (koolstofopslag in de bodem wordt in de indicator klimaatimpact meegenomen). Om hierover uitspraken te kunnen doen zou een meer diepgaand onderzoek nodig zijn.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 91 van 182

5.2.4.2 Gevoeligheidsanalyse - vermeden houtverbranding door particulieren In deze gevoeligheidsanalyse worden geen bosresiduen uit het bos gehaald door particulieren (20 % in het basisgeval). In dit geval blijven de milieu impacten van biomethaan kleiner en weegt de verwachte lange termijn koolstofopslag in het bos (bij achterlaten van residuen) ook door. Bij deze onderliggende aannames liggen de economische kosten hoger dan de milieubaten, en zijn de resultaten dus ongunstig voor de biobrandstof scenarioâ€™s (boven- en ondergrens).

Figuur 36: Methaan uit bosresidu - Geaggregeerde maatschappelijke impacten - gevoeligheidsanalyse (particulieren nemen geen houtresidu uit het bos)

14 12

â‚Ź/100 km

10 8 6 4 2 0 -2 Aardgas

Biobrandstof - bovengrens Biobrandstof - ondergrens

Milieu - zonder biogene koolstof

Delta biogene koolstof

Economie

Sociaal

5.2.5 Biomethaan uit bosresiduen â€“ randbemerkingen bij de interpretatie van de resultaten Zoals eerder aangegeven zijn de aangehaalde resultaten in de vorige secties gevoelig voor aannames die rond de case gebeurd zijn. De afbraak van bosresiduen hangt sterk af van lokale omstandigheden (vochtigheid, temperatuur, bodemkwaliteit) en het type residuen (dunne tegenover dikkere fracties). Ook kunnen er niet-lineaire effecten zijn (bv relatief lage impact als weinig residuen worden weggehaald, relatief hogere impact als er veel wordt weggehaald). In deze studie hebben we een vereenvoudigde aanname gemaakt dat 10% van de koolstof in de

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 92 van 182

residuen op lange termijn in de bodem achterblijft, onafhankelijk van het oogstniveau, het type residu of de lokale omstandigheden. Een meer diepgaande analyse (met specifiek bosonderzoek op dit gebied) zou nodig zijn om de onzekerheid hierrond te beperken. Verdere technologische evoluties in het transformatieproces kunnen aanleiding geven tot meer positieve resultaten voor de biomethaan case. Bijvoorbeeld: -

Voor de transformatie naar biomethaan is gerekend met gegevens beschikbaar in de EcoInvent database, die aan de conservatieve kant zijn (50% rendement). In het GoBiGas project (biomethaan productie uit hout in Zweden) wordt een rendement van 55% gehaald, en de onderzoeker concludeerden dat op termijn rendementen tot 70% zouden haalbaar zijn. Opvang van hoge concentratie CO2 (afgescheiden van het syngas) kan mogelijk gebruikt worden in CCStoepassingen of als input in de voedingsindustrie.

Daarnaast kan de milieu-impact van andere technologieĂŤn - zoals kleinschalige houtverbranding - in de toekomst ook verder verbeterd worden. Ook zou de procesinput van elektriciteit op termijn een lagere carbon footprint kunnen hebben, gezien de vergroeningsdoelstellingen in de elektriciteitssector. Het omgekeerde kan ook, als de nucleaire productie stopt en vervangen wordt door gascentrales (wat een mogelijkheid is tegen het hier gehanteerde 2030 tijdshorizon). Een mogelijke discussie is ook of de vermindering van particuliere houtstook een gevolg kan zijn van de productie van biobrandstof, maar niet eerder het gevolg zal zijn van gericht beleid hierrond. In dat geval is de referentiesituatie eerder 100% achterlaten in het bos (zie gevoeligheidsanalyse).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 93 van 182

6 CASESTUDIE 2B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE Volgende figuur geeft een inschatting van de gevolgen van het gebruik van bosresiduen voor de productie van biobrandstoffen. De inschatting van de gevolgen loopt volledig gelijk met de casestudie 2a.

Basis geval: 100% Gevoeligheidsanalyse: 80%

80 %

Gebruik van residuen van bosexploitatie voor biobrandstof

Minder organisch materiaal op de grond van het bos Basis geval: 0% Gevoeligheidsanalyse: 20%

20 %

Residuen van bosexploitatie niet beschikbaar voor particulier houtkachel (taken tophout)

Verlies organisch materiaal onder de drempel ecosysteembalans

Minder CO2 captatie

Verlies organisch materiaal boven de drempel ecosysteembalans

Minder CO2 captatie + Verlies ecosysteemdiensten

Gebruik van gas door particuliers

Figuur 37: Gevolgen gebruik bosresiduen

De conversie die hier wordt aangenomen is snelle pyrolyse van de biomassa, en upgrading van de bio-olie naar een dieselbrandstof. Uitleg: cf. casestudie 2a

6.1 MODELLERING - AANNAMES 6.1.1 Milieu 6.1.1.1 Algemene beschrijving en “Functionele eenheid” De functionele basiseenheid is: "100 km reizen met een personenwagen110 in 2030". Met de term ‘biodiesel’ duiden we hier aan dieselbrandstof op basis van biomassa (niet te verwarren met biodiesel uit plantaardige olie). Soms wordt hier ook de term ‘BTL’ (Biomass to Liquid) of ‘synthetische biodiesel’ voor gebruikt.

110 EcoInvent process "transport, passenger car, medium size, diesel, EURO 5" km" "RER"

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 94 van 182

Biodiesel zal in de toekomst (2030) allicht minder voor personenwagens, maar meer voor zwaar vervoer (vrachtwagens) gebruikt worden. Het verschil tussen diesel en biodiesel zal gelijkaardig zijn – we nemen aan dat de impacten grotendeels evenredig zijn met het verbruik. Volgende elementen zijn bepalend in het biobrandstof scenario: -

De techniek van omzetting in brandstof: fast pyrolyse en refining (hydrodeoxygenation) van houtresiduen van bosexploitatie o

Snelle pyrolyse van de biomassa (hout) is de thermochemische afbraak van biomassa door snelle verhitting in afwezigheid van zuurstof, om lignocellulosehoudende (non-food) biomassa om te zetten in een donkerbruine vloeistof. Pyrolyse produceert FPBO (‘fast pyrolysis bio-oil’). Gasvormige en vaste bijproducten kunnen gebruikt worden voor interne energievoorziening in het proces. o Hydrodeoxygenatie van FPBO: het primaire doel van bio-olie upgrading is het verwijderen van zuurstof uit bio-olie verbindingen o en vervolgens productie van biodiesel. Het type brandstof die geproduceerd wordt, voor gebruik in een mengsel met andere brandstoffen: “biodiesel”. Er wordt rekening gehouden met: o

Gegevens of hypothese over de verhouding tussen het verbruik van biobrandstoffen en het verbruik van fossiele brandstoffen (biodiesel wordt meestal gemengd met diesel). De studie richt zich alleen op het biodieselgedeelte van de gebruikte brandstof. De praktijk van de sector bestaat erin deze verhouding uit te drukken op basis van de respectievelijke energie-inhoud (equivalentie in MJ). Het wordt verondersteld dat de output per MJ identiek is (en dus een equivalent aantal km/MJ).

De functie van de brandstof, de wijze van gebruik, met name het type voertuig: substitutie van diesel voor het reizen met een personenwagen Het type vervangen brandstof, dat het referentiescenario bepaalt: diesel

Het “Referentie scenario” bevat ook de “End-of-Life” van de houtresiduen die in het bos blijven liggen o

Zie dezelfde paragraaf bij Case 2a

6.1.1.2 Het stoppen van de initiële functie Zie dezelfde paragraaf bij Case 2a.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 95 van 182

6.1.1.3 Productie en distributie van diesel De productie en distributie van diesel wordt gemodelleerd met het EcoInvent proces: "market for diesel, lowsulfur, Europe" dat omvat: -

Biodiesel vervangt diesel in verhouding met hun respectievelijke onderste verbrandingswaarden: 43,1 MJ/kg (diesel)/ 44 MJ/kg (syn diesel) = 0,98 (data: JRC Technical report, WTT Appendix 1)

6.1.1.4 Biodiesel productie De bronnen voor de evaluatie van de milieueffecten voor de levenscyclusbeoordeling zijn: - “Residue2Heat” project (EU Horizon 2020 project): https://www.residue2heat.eu/ rond het pyrolyse proces (van BTG). - “Life Cycle Assessment of Gasoline and Diesel Produced via Fast Pyrolysis and Hydroprocessing” - David D. Hsu - NREL (national laboratory of the U.S. Department of Energy, Office of Energy Efficiency & Renewable Energy, operated by the Alliance for Sustainable Energy, LLC) - Technical Report NREL/TP-6A2049341 March 2011 - BTG BioLiquids company: aanbieder uit Nederland van pyrolysetechnologie (https://www.btg-btl.com/en/) - Wetenschappelijke literatuur (Zhang 2013, Han 2011, Jones 2009, Sorunmu et al. A review of thermochemical upgrading of pyrolysis bio-oil: Techno-economic analysis, life cycle assessment, and technology readiness, GCB Bioenergy. 2020)

De productie van biodiesel gebeurt in 2 stappen -

Snelle pyrolyse van biomassa (hout) voor de productie van FPBO (snelle pyrolyse bio-olie) met een hoog zuurstofgehalte, een matig watergehalte en hoge zuurtegraad met een LHV van 16,0 MJ/kg. Hydrodeoxygenatie: als een opwaarderingsproces voor de productie van biodiesel uit FBPO, voornamelijk door reactie met waterstof.

Snelle pyrolyse is de thermochemische afbraak van biomassa (hout) door snelle opwarming in afwezigheid van zuurstof. De bijproducten, houtskool (char) en niet-condenseerbaar gas, worden ter plaatse verbrand en de vrijgekomen energie wordt intern gebruikt. Een deel van de overtollige energie (warmte/ elektriciteit) kan extern worden gebruikt.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 96 van 182

Het organische materiaal wordt in afwezigheid van zuurstof binnen ongeveer 2 seconden verhit tot ongeveer 475 °C. Onder deze omstandigheden ontstaan hydro-organische dampen, pyrolysegas en houtskool. De dampen worden snel afgekoeld en gecondenseerd tot een roodbruine vloeistof, de zogenaamde pyrolyse-olie of Fast Pyrolysis Bio-Oil (FPBO) met een typische opbrengst van ongeveer twee derde van het gewicht van de grondstof. Dit belangrijke product van de snelle pyrolyse heeft ongeveer de helft van de verbrandingswaarde van conventionele stookolie. Daarnaast ontstaan bijproducten als houtskool (10-15%) en gas (15-20%), die gebruikt kunnen worden om procesenergie op te wekken. Door het pyrolyseproces kan het merendeel van de in houtskool gebonden as en mineralen worden verwijderd en gerecycled. Daardoor kunnen hoog ashoudende biomassastromen worden omgezet in vrijwel asloze, biogene pyrolyse olie. De energiebalans en de globale opbrengst van snelle pyrolyse is gebaseerd op gegevens van het Residue2heat project. Het is gebaseerd op de industriële productie van FPBO die sinds 2015 in Nederland loopt (BTGtechnologie in het Empyro-project dat nu door het bedrijf Twence wordt geëxploiteerd). De volgende figuur geeft de massa- en energiebalans weer voor de productie van FPBO:

Figuur 38: Energiebalans van pyrolyse-olie uit hout

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 97 van 182

In het Residue2heat rapport (hoofdstuk D6.2) wordt de energiebalans gegeven voor natte houtpellets (zie bovenstaande figuur, cijfers in het zwart), met een initieel vochtgehalte van 37,9%. De rapporten D6.1 en D6.2 geven de cijfers in het groen voor bosresiduen, met een initieel vochtgehalte van 41,2% en een LHV van 10 MJ/kg (die van toepassing is voor houtresiduen). De rode cijfers werden door RDC Environment berekend, ervan uitgaande dat de opbrengsten voor houtpellets en bosresiduen vergelijkbaar zijn (hoewel ze voor andere biomassa, zoals stro en miscanthus, verschillend zijn). De relatieve gegevens om de FBPO te produceren zijn: -

Input   

4,79 ton droge biomassa (hout met een koolstofgehalte van 0,494 kg koolstof/kg hout als droge massa) 1 GJ aardgas (gemodelleerd als het EcoInvent proces "Heat, district or industrial, natural gas…") Andere inputs op basis van gegevens uit de studie "Life Cycle Assessment of Gas and Diesel Produced through Fast Pyrolysis and Hydroprocess - National laboratory of the U.S. Department of Energy (NREL)": o zoutzuur, o leidingwater o natriumhydroxide, natriumsulfiet en andere anorganische chemicaliën

Output     

3,14 ton FPBO 0,31 GJ netto geproduceerde elektriciteit (voordeel voor het milieu en dit vermijdt het verbruik van elektriciteit van het Belgische net) 11,1 GJ stoom als nettoproductie (voordeel voor het milieu en dit vermijdt het gebruik van een industriële aardgasketel voor de productie van stoom) Uitstoot van 0,0674 kg biogene CO2 per MJ FBPO (ongeveer 16 MJ/kg) Alle andere emissies naar de lucht worden berekend vanuit het EcoInvent proces "heat and power cogeneration, wood chips, 6667 kW, state-of-the-art 2014, Belgium", uitgaande van een verhouding tussen: o de CO2-uitstoot van dit proces; o met betrekking tot de 0,0674 kg biogene CO2 die tijdens het snelle pyrolyseproces wordt uitgestoten; o en op basis van het NREL-rapport: houtasmengsel behandeld op een sanitaire stortplaats, afvalwaterzuivering.

Pyrolyse-olie moet worden geüpgrade ("hydrodeoxygenatie") voordat het als brandstof in bestaande motoren kan worden gebruikt. Het primaire doel van de verwerking van bio-olie is het verwijderen van zuurstof uit bio-

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 98 van 182

olieverbindingen en vervolgens de bestanddelen ervan te fractioneren of te raffineren tot hernieuwbare brandstoffen. Upgrading van pyrolyse-olie betekent dat deze wordt behandeld met waterstof, waarbij we aannemen dat die wordt geproduceerd door "Steam reforming" van aardgas (meest gebruikte methode voor de productie van waterstof door de reactie van aardgas met stoom): CH4 + H2O â‡Œ CO + 3 H2. Extra waterstof kan worden verkregen door de behandeling van het koolmonoxide dat ontstaat door steam reforming met water: CO + H2O â‡Œ CO2 + H2). Op termijn kan de waterstof eventueel ook via elektrolyse met hernieuwbare elektriciteit geproduceerd worden. De relatieve gegevens om de biodiesel van FPBO te produceren zijn (zoals ze in het NREL-rapport staan): Input (Hydrodeoxygenatie) -

68 946 kg FBPO (uit het snelle pyrolyseproces) 374 000 MJ aardgas (voor de steam reforming waarbij de waterstof wordt geproduceerd die nodig is voor de opwaardering van FPBO tot biodiesel) 12 600 kWh elektriciteit (extern) Leidingwater Zeolietpoeder (katalysator)

Output (Hydrodeoxygenatie) -

17 418 kg biodiesel en 12 973 kg biobenzine = 30 391 kg biobrandstof met een gemiddelde LHV van 43,14 MJ/kg. Voor de berekeningen van de milieueffecten is aangenomen dat deze gemiddelde biobrandstof de effecten van de productie van alleen biodiesel uit FPBO vertegenwoordigt (deze aanname is geldig omdat beide LHV's zeer dicht bij elkaar liggen). en op basis van het NREL-rapport, verschillende emissies naar de lucht: o o o o o o o

CO2 (biogeen uit FPBO en fossiel uit CH4 gebruikt voor de steam reforming) Waterstof CH4 biogeen Ethaan, propaan, isobutaan, heptaan, ethylcyclohexaan Koolwaterstoffen alifatische Koolwaterstoffen, alifatische, alkanen, cyclische xyleen

6.1.1.5 Emissies in de gebruiksfase (voertuig) Er werd gekeken naar het verschil in emissies tussen het gebruik van diesel en synthetische biodiesel in dieselvoertuigen. De 2 volgende bronnen (voor vrachtwagens en bussen) werden gebruikt:

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 99 van 182

“City bus performance evaluation” – VTT Technical Research Centre of Finland - 2019 “Air quality implications of transport biofuel consumption” – VTT and International Energy Agency - 2018

De situatie kan variëren maar het is duidelijk dat de emissies van stikstofoxiden (NOx), fijn stof, CO en vluchtige organische stoffen kunnen verschillen naargelang diesel of biodiesel (eventueel in mengvorm) gebruikt wordt. Op basis van die twee studies worden voor de modellering volgende cijfers gehanteerd: -

NOx: -10% (voor synthetische biodiesel ten opzichte van diesel) fijn stof, CO en vluchtige organische stoffen: -30% SO2: verwaarloosbare emissies voor biodiesel.

De uitstoot van CO2 is111: -

Diesel: 3,16 kg fossiel CO2/kg Biodiesel: 3,12 kg biogene CO2/kg

6.1.1.6 Biodiesel distributie Dezelfde hypotheses als voor benzine (EcoInvent proces "Transport, passenger car, medium size, diesel, EURO 5, km Europe") werden genomen om een relevante vergelijking te verzekeren, behalve voor het brandstoftransport: alle transporten die EcoInvent in overweging neemt voor de distributie van diesel naar het tankstation (vrachtwagen, binnenvaartschip, pijpleiding, enz.) werden vervangen door één transport: Vrachtwagenvervoer over 150 km112 heen en terug (2*75km).

6.1.1.7 Transport van residuen van hout en het scheidingsproces Zie dezelfde paragraaf in Casestudie 2a

111 bron: JRC Technical report (2014). Well-to-wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the European context – Well-to-tank Appendix 1 - Conversion factors and fuel properties https://ec.europa.eu/jrc/sites/jrcsh/files/wtt_appendix_1_v4a.pdf 112 Gerekend met een onzekerheid van +-30%.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 100 van 182

6.1.2 Economie De vergelijking op milieubasis zal worden afgewogen ten opzichte van economische kosten. Hiervoor zullen we de kosten vergelijken tussen het referentiescenario en biobrandstofscenario’s. Er wordt gerekend met maatschappelijke kost, dus belastingen of winstmarges worden niet meegenomen in de analyse. 6.1.2.1 Referentie scenario Deze inschatting is gebaseerd op de gemiddelde officiële maximumprijs voor diesel in België in 2018, zonder accijnzen en BTW: 0,58 €/l113. Het percentage voor de marge en belastingen wordt geschat op basis van TOTAL-cijfers: 9,8 %. De kost (zonder marge en belastingen) van diesel is bijgevolg 41,3 €/MWh. Tabel 20: Dieselkost Prijs diesel Marge Prijs zonder marge Densiteit Prijs zonder marge LHV Prijs per energie inhoud conversie Prijs per MWh

0.58 €/l 9.80% 0.523 €/l 0.846 kg/l 0.618 €/kg 45.6 MJ/kg 0.0115 €/MJ 3600 MJ/MWh 41.30 €/MWh

6.1.2.2 Functieverlies In het basisgeval wordt verondersteld dat het ecosysteem niet verstoord wordt (zie “Specifieke beoordelingsmethoden voor het onderzoek naar biobrandstoffen” in het afwegingskader voor de monetaire waardering).

113 Belgische Petroleum Federatie 2018.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 101 van 182

6.1.2.3 Inzameling en transport De inzamelkost114, 115 van bosresiduen varieert volgens het BioBoost project tussen 30 en 80 €/t in 2013116. Met de inflatie en de hypothesen van het milieu gedeelte ligt de inzamelkost tussen 9 en 25 €/MWh biodiesel, zie onderstaande berekening. Er wordt 0,28 kg biodiesel uit 1 kg droog hout geproduceerd. Biodiesel heeft een lagere verwarmingswaarde van 44 MJ/kg. Tabel 21: Parameters voor de berekening van de inzamelkost117 Beschrijving

waarde

Inzamelkost

Eenheid

1,109

Geactualiseerde inzamelkost

€2020/ton hout (d.m.)

Lagere verbrandingswaarde (LHV)

GJ/ton biodiesel

Biodiesel productie uit hout

0,28

ton biodiesel/ton droog hout

Energieproductie uit hout

12,3

GJ biodiesel/ton hout

Inzamelkost per energie-inhoud

2,7

7,2

€/GJ biodiesel

Conversie

3,6

GJ/MWh

€/MWh biodiesel

Actualisatiefactor

Inzamelkost per MWh

€2013/ton hout (d.m.)

Inputdate aangeduid in grijs

114 De kosten zijn uitgedrukt per ton droge stof. 115 Let op, er is een verschil tussen prijs en kost. In een kosten-baten analyse komen enkel de kosten in aanmerking. De inzamelkosten van bosresiduen zijn hoger dan stamhout gezien het uithalen van residuen iets arbeidsintensiever is (meer volumineus). Daarnaast moeten oogstkosten (kap) grotendeels aan stamhout worden toegeschreven, met de residuen als bijproduct. 116 http://bioboost.eu/uploads/files/bioboost_d1.1-syncom_feedstock_cost-vers_1.0-final.pdf vers_1.0-final.pdf

http://bioboost.eu/uploads/files/bioboost_d1.1-syncom_feedstock_cost-

117 Berekeningen: Inzamelkost: 30 €2013/t * 1,109 = 33 €2020/t Inzamelkost: 80 €2013/t * 1,109 = 89 €2020/t 1 MWh = 3600 MJ 1 t = 1000 kg 33/((44*0,28/3600) *1000) = 9 €/MWh ; 89/((44*0,28/3600) *1000) = 25 €/MWh

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 102 van 182

Op basis van de parameters in onderstaande tabel varieert de transportkost tussen 8 en 16 €/t residuen, wat neerkomt op een transportkost tussen 2.3 en 4.6 €/MWh biodiesel. Tabel 22: Parameters voor de berekening van de transportkost Beschrijving

Waarde

Densiteit van het materiaal

Eenheid

0,38

Bron

t/m3

Acqua-cacl118

Capaciteit van het transport

RDC-hypothese

Vrachtwagen en chauffeur kost

€/uur

RDC-hypothese

Gemiddelde snelheid

km/uur

RDC-hypothese

Afstand

100- 200

RDC-hypothese

TOTAAL

8-16

€/t

Berekening: (100km / 60km/u * 55€/u) / (30m³ * 0,38t/m³) = 8 €/t

6.1.2.4 Transformatiekosten Volgende tabel geeft een overzicht van de verschillende kostcomponenten van biodieselproductie uit houtsnippers, op basis van IEA Bioenergy (2020)119, met mogelijke spreiding van de kosten (in dit geval enkel op de werkingskost). Er wordt uitgegaan van een stand-alone oplossing, dus geen co-raffinage in bestaande olieraffinaderijen (gezien er nog onzekerheden zijn rond kost en omzettingsrendement voor die optie). Tabel 23: Transformatiekost Standalone

Investment cost (EUR/kW)

2 340

Contribution to product costs - EUR/MWh product Capital cost pyrolysis plant

Other O&M, Pyrolysis

Volgens het IEA Bioenergy (2020) rapport kunnen deze kosten dalen: -

Schaalvergroting en optimalisatie: daling kapitaalkost tussen 25 en 50 %

118 https://www.aqua-calc.com/page/density-table/substance/wood-blank-chips-coma-and-blank-dry 119 IEA Bioenergy (2020), Advanced Biofuels – Potential for Cost Reduction.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 103 van 182

Een andere reden voor de daling van de kapitaalkost is de daling van de rentevoet. Als het risico daalt, zal de kapitaalkost ook dalen. Daling andere operationele kosten en enzymen: tussen 10 en 20 %.

Voor de modellering gebruiken we de minimale (42 €/MWh)120 en maximale (82 €/MWh)121 waarden.

6.1.2.5 Distributie De distributiekost van diesel is 0,1763 €/l (Cf. Afwegingskader) inclusief belastingen en marge. De marge (uitgedrukt in (%) en de belastingen werden geschat op basis van TOTAL-cijfers: 9,8 %. De distributiekost zonder belastingen en marge is dus 0,1590 €/l. De transportkost voor de distributie is 0,008 €/l op basis van de modellering met de parameters in onderstaande tabel. Tabel 24: Distributiekost Beschrijving

Waarde

Capaciteit Transportkost

Totaal

Bron

27 000

l/vrachtwagen

Brandstof

0,512

€/km

Comité national routier (Frankrijk)

Vrachtwagen

158

€/dag

Comité national routier (Frankrijk)

300

km/dag

19,6

€/uur

150

RDC-hypothese

0,008

€/l

Berekening122

Chauffeur Afstand

Eenheid

Typische vrachtwagen

RDC-hypothese Comité national routier (Frankrijk)

De transportkost voor de distributie is dus minimaal 5 % van de totale distributiekost. Er wordt verondersteld dat een deel van de distributiekost varieert a rato van de densiteit van de brandstof. De andere bijdragen aan de totale kost variëren niet met de eigenschappen van de brandstof en zijn dus dezelfde voor diesel en biodiesel. We hebben twee situaties gemodelleerd:

120 Lage kosten met grote daling kapitaal en operationele kosten. 121 Hoge kosten met lage daling kapitaal en operationele kosten. 122 {Brandstofkost + duur traject * (kost vrachtwagen + kost chauffeur)}/capaciteit = transportkost {150km*0,512€/km + 150km/300km/dag * (158€/dag + 6u*19,6€/u)} /27000l/vrachtw = 0,008 €/l

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 104 van 182

Het minimale aandeel stemt overeen met de transportkost (5%). De transportkost van biodiesel is dus 1,06 €/MWh. Er wordt verondersteld dat de andere distributiekosten dezelfde zijn voor diesel en biodiesel: 16,28 €/MWh. De totale distributiekost van biodiesel is dus 17,34 €/MWh. Er wordt verondersteld dat het maximale aandeel van de transportkost rond 25% van de distributiekost is. De transportkost van biodiesel is dus 5,29 €/MWh. Het wordt verondersteld dat de andere distributiekosten dezelfde zijn voor diesel en biodiesel: 12,86 €/MWh. De totale distributiekost van biodiesel is dan 18,14 €/MWh.

6.1.2.6 Gebruik van de brandstoffen Er wordt verondersteld dat er geen kostverschil is tussen het gebruik van diesel en biodiesel.

6.1.3

Sociaal

Het doel van deze sectie is de sociale impacten van de jobcreatie te kwantificeren (referentie scenario en biobrandstof). Ter herinnering (zie rapport afwegingskader): de baat van VTE123-jobcreatie wordt ingeschat op 38 905 € per jaar. De sociale baat verbonden aan tewerkstelling is het aantal VTE vermenigvuldigd met dit bedrag. 6.1.3.1 Referentie scenario Op basis van Statbel (cijfers voor omzet en tewerkstelling) werden de betrokken jobs in België geschat: -

Dieselproductie: 9 289 019 €/VTE Dieseldistributie: 962 001 €/VTE

De jobcreatiebaten zijn 0,59 €/MWh voor diesel.124

6.1.3.2 Bestudeerd scenario Op basis van omzet en tewerkstelling cijfers (Statbel) hebben we de jobs in België geschat voor de verschillende stappen van de keten met de volgende hypothesen:

123 Voltijds equivalent. 124 {(39,61*((0,53-0,16)0,53)*1,08E-07) + (39,61*(0,16 /0,53)*1,04E-06)}*38905 {(Kost * productie kostaandeel * VTE/€ productie) + (kost * distributie kostaandeel * VTE/€ distributie)}* jobcreatie monetaire waardering

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 105 van 182

Op basis van Statbel cijfers voor omzet en tewerkstelling werden de jobs in België van de verschillende stappen van de keten geschat met de volgende hypothesen: -

Bosresiduen en transport: Houtinfobois125: 608 643 €/VTE Transformatie: zoals benzineproductie Distributie: zoals benzinedistributie

6.2 BIODIESEL UIT BOSRESIDU - RESULTATEN 6.2.1 Biodiesel uit bosresidu - Milieu 6.2.1.1 Gemonetariseerde resultaten De volgende grafiek toont de gemonetariseerde milieuresultaten voor het basisgeval. De resultaten voor alle impactcategorieën zijn geaggregeerd en geëvalueerd in euro.

Figuur 39: Biodiesel uit bosresidu - Totaal gemonetariseerde milieu impacten

125 https://houtinfobois.be/nl/het-bos-en-het-hout/belgische-houtverwerkingssector/

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 106 van 182

De milieuimpact van biobrandstof is globaal gunstig t.o.v. het diesel alternatief. Dit voordeel is gedeeltelijk een gevolg van de vervanging van diesel als brandstof maar ook omwille van een neveneffect: particulieren gebruiken meer gas voor verwarming i.p.v. hout en dit genereert minder toxische emissies (vooral fijn stof126). De conclusies zijn gelijkaardig als bij casestudie 2a (methanatie, zie kleine grafiek - herhaling Figuur 1 - naast de grote). Het biomethaan scenario is dus gunstig, maar voor een belangrijk stuk door de aanname dat particulieren minder hout gaan verbranden en dus minder fijn stof emitteren (zie gevoeligheidsanalyse). We bekijken de onderliggende cijfers rond klimaatimpact iets dieper. Figuur 40: Biodiesel uit bosresidu - Gemonetariseerde klimaatimpacten

Zonder biogene koolstof 20

Biogene koolstof Biobrandstof Compensatie (20% natural gas boiler) Biobrandstof Inzameling, shredding, opslag en transport Biobrandstof Transformatie

16 14

Biobrandstof - Distributie

€/100 km

Biobrandstof Gebruiksfase (emissies verbranding) Fossiel - Gebruiksfase (emissies verbranding)

10 8 6

5.38

Fossiel - Gebruik wood boiler (20%)

1.90

Fossiel - Emissies residuen van boshout (80%) Fossiel - Diesel productie en distributie

0 Diesel

Biobrandstof

Biogene koolstof

De totale biogene CO2-emissies (uitgedrukt in monetaire impact) als al de koolstof in de bosresiduen wordt omgezet in CO2 worden ingeschat op 8,96€/100km voor de biodiesel. We concentreren ons hierbij op de delta CO2-emissies, dus de extra koolstof die op lange termijn in de bodem wordt opgenomen in beide scenario’s.

126 Herhaling: idealiter had het Vlaams huishoudelijk verwarmingspark moeten worden gemodelleerd. Fijn stof emissie en SO2 emissie zouden dus iets hoger zijn door hoger aandeel van stookolie in het verwarmingspark. Het voordeel van biobrandstof zou dus lager zijn.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 107 van 182

 

In het biobrandstof scenario wordt 100% van biogene koolstof van houtresiduen in de atmosfeer uitgestoten, ongeveer gelijkmatig verdeeld tijdens het verwerkingsproces en bij het gebruik van biomethaan als transportbrandstof. Het basisscenario (Referentie) bestaat uit 2 delen: o Achtergelaten in het bos (80% van input): er wordt aangenomen dat 90% van de plantaardige koolstof van bosresiduen terug in de atmosfeer wordt uitgestoten (Emissies van residuen in het bos), een deel van de koolstof (ingeschat op 10%) wordt op lange termijn in de bodem opgenomen. Dit geeft voor biogene emissies een voordeel voor het benzine referentiescenario (hier 0,68€/100km). o Gebruikt als kachelhout (20% van input): ook hier wordt 100% van de biogene koolstof in de atmosfeer uitstoten. Fossiele koolstof: o

De impacten van het biobrandstof scenario op gebied van fossiele CO2 uitstoot (inzameling, transformatie, distributie) zijn significant, maar een stuk kleiner dan wat uitgestoten wordt in het diesel referentiescenario. Het vervangen van kachelhout door aardgas geeft aanleiding tot belangrijke fossiele broeikasgasemissies in het biobrandstof scenario (hier 0,90€/100km).

In het algemeen is er een beduidend voordeel rond klimaatimpact voor het biodiesel scenario; dit voordeel wordt een stuk ingeperkt door de vermeden koolstofopslag in het bos, en het vervangen van kachelhout door aardgas. Onderstaande grafiek toont, naast klimaatimpact, ook de bijdrage van de andere impactcategorieën aan de gewogen resultaten. Het verschil komt grotendeels van de toxische emissies (fijn stof), daarnaast ook nog van klimaatverandering. Het verschil is relatief groot voor het gebruik van hulpbronnen maar de bijdrage aan het totaal verschil is beperkt.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 108 van 182

Figuur 41: Biodiesel uit bosresidu - Totale milieubijdragen

Zelfde resultaten – enkel netto verschil per impact categorie

Hieronder tonen we de detailcijfers rond de impact op toxiciteit. Zoals eerder aangegeven heeft het vermijden van emissies van particuliere houtverbranding een zeer grote impact. Focus toxiciteit: Diesel: 8,28 €/100km -

Gebruik houtkachel o o o o

Fijn stof (PM2,5) (38 mg/Nm³) NOx Cr VI SO2

Gebruiksfase (emissies verbranding) o o o

5,09 €

NOx Fijn stof (PM2,5) SO2

Diesel productie en distributie

6.11.2020

61,5% 94,9% 4,2% 0,4% 0,2%

1,97 €

23,8%

1,912 € 0,052 € 0,006 €

97,0% 2,7% 0,3%

1,22 €

14,7%

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 109 van 182

o o o o

SO2 Fijn stof (PM2,5) Cr VI NOx

0,652 € 0,313 € 0,102 € 0,133 €

53,6% 25,8% 8,4% 10,9%

1,758 €

82,5%

1,721 € 0,037 €

97,9% 2,1%

0,147 €

6,9%

Biodiesel: 2,13 €/100km -

Gebruiksfase (emissies verbranding): o o

Compensatie (20% natural gas boiler) o o o o

NOx Fijn stof (PM2,5) SO2 Cr VI I NOx Fijn stof (PM2,5)

38,2% 23,0% 24,1% 11,8%

Inzameling, shredding, opslag en transport Transformatie Distributie

0,112 € 0,076 € 0,038 €

5,3% 3,6% 1,8%

6.2.1.2 Resultaten met gebruik van de JRC wegingsmethode De via de 50% “experten” en 50% “public” wegingsfactoren van het JRC gewogen resultaten leiden tot dezelfde algemene conclusies als de gemonetariseerde effecten. Voor meer duiding rond deze wegingsmethode, verwijzen we naar het rapport over het ‘Afwegingskader’.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 110 van 182

Figuur 42: Biodiesel uit bosresidu - PEF-categorieën genormaliseerd & gewogen (dimensieloos)

PEF-categorieën genormaliseerd & gewogen (dimensieloos)

3.0E-03 Biobrandstof Compensatie (20% natural gas boiler) Biobrandstof Inzameling, shredding, opslag en transport Biobrandstof Transformatie

2.5E-03

2.0E-03

Biobrandstof - Distributie Biobrandstof Gebruiksfase (emissies verbranding) Fossiel - Gebruiksfase (emissies verbranding)

1.5E-03

1.0E-03

Fossiel - Gebruik wood boiler (20%) Fossiel - Emissies residuen van boshout (80%) Fossiel - Diesel productie en distributie

5.0E-04

0.0E+00 Diesel

Biobrandstof

Dezelfde commentaar is van toepassing als bij case 2a (Zie Figuur 27: Methaan uit bosresidu - PEF-categorieën genormaliseerd & gewogen (dimensieloos).

6.2.1.3 Resultaten per impact categorie De grafieken en de tabel in bijlage geven de gedetailleerde milieuresultaten per impactcategorie.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 111 van 182

6.2.1.4 Gevoeligheidsanalyse Houtverbranding door particulieren emitteert relatief veel toxische emissies, in het bijzonder fijn stof. Deze gevoeligheidsanalyse analyseert de potentiĂŤle situatie dat er geen vervanging is van particuliere houtverbranding door biobrandstofproductie. In dit geval heeft de afvoer van houtresiduen uit bosexploitatie geen gevolg op vlak van houtverbruik elders. De resultaten worden hieronder voorgesteld. Ze blijven gunstig voor biodiesel, met een iets kleiner verschil.

Figuur 43: Biodiesel uit bosresidu (zonder vervanging houtkachels) - Totaal gemonetariseerde milieu impacten (per stap van de levenscyclus)

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 112 van 182

Figuur 44: Biodiesel uit bosresidu (zonder vervanging houtkachels) - Totaal gemonetariseerde milieu impacten (per milieu-impact categorie)

6.2.1.5 Milieu - conclusie De milieubaat van biodiesel is significant (-65%; 5,5 vs. 15,7 â‚Ź milieuschade per 100 km) in het basis geval (met monetaire evaluatie). De baat heeft vooral twee redenen: -

Er wordt minder diesel verbruikt: een hernieuwbare grondstof (hout) vervangt een fossiele brandstof. Er wordt minder hout door particulieren thuis verbrand en zo worden toxische emissies (vooral fijn stof) vermeden.

De milieubaat wordt iets kleiner maar blijft significant (-58%; 4,4 vs. 10,5â‚Ź/100km) wanneer houtgebruik bij particulieren niet vervangen wordt in het biobrandstof scenario. De milieubaat is kleiner maar toch significant op basis van de PEF-modellering.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 113 van 182

6.2.2 Biodiesel uit bosresidu - Economie Figuur 45: Biodiesel uit bosresidu - Economische kosten

9 8

€/100 km

Biobrandstof Inzameling en transport

Biobrandstof Transformatie

Biobrandstof Distributie

Diesel - Diesel productie en distributie

2 1 0 Diesel

Biobrandstof Biobrandstof - bovengrens - ondergrens

De kost in het biobrandstof scenario ligt significant hoger dan in het diesel scenario. In de kostmodellering met de boven-/ondergrens kost is het biobrandstof scenario tussen 1,99 en 5,87 €/100 km hoger dan het diesel scenario. Dit is hoofdzakelijk te verklaren door de hoge transformatiekosten. Het verschil tussen de bovengrens en ondergrens transformatie modellering komt uit: -

De onzekerheid over de operationele kost van het pyrolyse proces De schaalvergroting en de optimalisatie die tot een daling van de kapitaalkost kan leiden.

Zoals eerder aangegeven moet er rekening mee gehouden worden dat de lage transformatiekost bij de ‘biobrandstof-bovengrens’ pas op lange termijn zou kunnen haalbaar zijn met een grote uitrol van deze technologie.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 114 van 182

6.2.3 Biodiesel uit bosresidu - Sociaal Figuur 46: Biodiesel uit bosresidu - Sociale baten

0.18 0.16

â‚Ź/100 km

0.14 0.12

Biobrandstof Inzameling en transport

0.10

Biobrandstof Transformatie

0.08

Biobrandstof - Distributie

0.06

Diesel - Diesel productie en distributie

0.04 0.02 0.00 Diesel

Biobrandstof

De berekende sociale impacts zijn bijna enkel verbonden aan jobcreatie. De baten in het biobrandstof scenario zijn significant hoger (0,11 â‚Ź/100 km) dan in het diesel scenario. Let op: in deze figuur is een hogere score (in baten) gunstig, in tegenstelling tot de vorige figuren (uitgedrukt in kosten).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 115 van 182

6.2.4 Biodiesel uit bosresidu - Geaggregeerde maatschappelijke resultaten Figuur 47: Biodiesel uit bosresidu - Geaggregeerde maatschappelijke resultaten

18 16 14

€/100 km

12 10 8 6 4

2 0 -2 Diesel

Biobrandstof - bovengrens Biobrandstof - ondergrens

Milieu - zonder biogene koolstof

Delta biogene koolstof

Economie

Sociaal

De milieu en economische impacten hebben de grootste invloed op de geaggregeerde maatschappelijke resultaten. De sociale impact heeft een heel beperkte invloed op de geaggregeerde maatschappelijke resultaten. Het totaal is maatschappelijk gunstig voor de doorgerekende case van biodiesel productie via pyrolyse, zowel voor onder- als bovengrens modellering. De kost van de CO2eq reductie van klimaatimpact wordt ingeschat op 10,5 kg CO2eq/100km in de basisdoorrekening van de biodiesel case. Wanneer dit gerelateerd wordt aan de extra economische kost voor biobrandstof, zou de kost van de CO2eq reductie variëren tussen 184 €/t CO2eq en 543 €/t CO2eq. Het hanteren van hogere (775 €/tCO2eq) of lagere (55 €/tCO2eq) monetaire waarden voor CO2eq zou geen impact hebben op deze conclusie.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 116 van 182

Figuur 48: Biodiesel* uit bosresidu - Gedetailleerde geaggregeerde maatschappelijke resultaten

30 Sociaal E Biobrandstof - Inzameling en transport

E Biobrandstof - Transformatie E Biobrandstof - Distributie

€/100 km

E Diesel - Diesel productie en distributie M Biobrandstof - Compensatie (20% natural gas boiler)

M Biobrandstof - Inzameling, shredding, opslag en transport M Biobrandstof - Transformatie

M Biobrandstof - Distributie M Biobrandstof - Gebruiksfase (emissies verbranding)

M Fossiel - Gebruiksfase (emissies verbranding) M Fossiel - Gebruik wood boiler (20%)

0 Diesel

Biobrandstof bovengrens

Biobrandstof ondergrens

M Fossiel - Emissies residuen van boshout (80%) M Fossiel - Diesel productie en distributie

-5 Legende: M = milieu, E = economie en S = sociaal (tewerkstelling)

* Let op: in deze grafiek zijn alle biogene koolstof emissies inbegrepen (dus in het diesel referentiescenario ook de biogene CO2emissies bij degradatie van houtresiduen in het bos). Daarom liggen de totalen ongeveer 8€ per 100 km hoger dan in de vorige grafieken.

Het grootste verschil tussen referentie- en biobrandstofscenario’s komt van de milieu impacten, met vooral de (vermeden) fijn stof emissies uit houtkachels als sleutelelement. Daarnaast zijn er ook de lagere fossiele broeikasgasemissies en verlaagd verbruik aan hulpbronnen. Het verschil voor biogene koolstof is beperkt want het grootste deel wordt sowieso geëmitteerd omwille van de degradatie van de residuen in het bos (in het benzine scenario). De doorgerekende case had een vrij hoog

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 117 van 182

conversierendement van hout naar biodiesel (~65%) - de biogene CO2-emissies in de biobrandstof keten komen deels vrij tijdens het transformatieproces, deels bij eindgebruik in het voertuig. De economische kost van de transformatie heeft een grote bijdrage aan het geaggregeerde resultaat, vooral in de ‘ondergrens’ doorrekening.

6.3 VERGELIJKING TUSSEN CASESTUDIES 2A EN 2B 6.3.1 Resultaten Met bovenstaande aannames zijn er duidelijke maatschappelijke voordelen om biobrandstof (biomethaan of biodiesel) geproduceerd met bosresiduen te gebruiken in plaats van fossiele brandstoffen (aardgas of diesel). Het lijkt ook grotere voordelen te hebben voor de maatschappij om de bosresiduen te gebruiken om biodiesel te produceren t.o.v. biomethaan. Het verschil tussen casestudie 2b (pyrolyse) en casestudie 2a (methanatie) is vooral omwille van: -

de minder energie-intensieve* transformatie naar biodiesel dan naar biomethaan de lagere emissies (NOx, CO, VOS, fijn stof) van biodiesel dan deze van diesel. * De efficiëntie bij methaanconversie is wel conservatief (50%) omdat de beschikbare volledige gegevens van 10 jaar geleden dateren, terwijl de cijfers van pyrolyse eerder prospectief zijn (65%). Volgens IRENA (2016) zijn gelijkaardige conversierendementen haalbaar voor beide opties, met een licht voordeel voor pyrolyse. De impact van transformatie weegt dus waarschijnlijk minder zwaar in de realiteit dan in deze modellering. Maar het verandert in ieder geval de conclusies niet.

6.3.2 Biobrandstoffen uit bosresiduen – randbemerkingen bij de interpretatie van de resultaten Zoals eerder aangegeven zijn de aangehaalde resultaten in de vorige secties gevoelig voor aannames die rond de case gebeurd zijn. De afbraak van bosresiduen hangt sterk af van lokale omstandigheden (vochtigheid, temperatuur, bodemkwaliteit) en het type residuen (dunne tegenover dikkere fracties). Ook kunnen er niet-lineaire effecten zijn (bv relatief lage impact als weinig residuen worden weggehaald, relatief hogere impact als er veel wordt weggehaald). In deze studie hebben we een vereenvoudigde aanname gemaakt dat 10% van de koolstof in de residuen op lange termijn in de bodem achterblijft, onafhankelijk van het oogstniveau, het type residu of de

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 118 van 182

lokale omstandigheden. Een meer diepgaande analyse (met specifiek bosonderzoek op dit gebied) zou nodig zijn om de onzekerheid hierrond te beperken. Transformatie: -

In deze case is al een vrij hoog conversierendement aangenomen van hout naar biodiesel (~65%). Op dit moment lijkt deze case beter te scoren met de methaan case (2a), maar voor biomethaan was gerekend met vrij conservatieve conversierendementen (50%), terwijl op termijn gelijkaardige conversierendementen als bij pyrolyse haalbaar zijn. In deze case is uitgegaan van een standalone conversie van pyrolyse-olie naar biodiesel. Er zijn verschillende initiatieven gaande om pyrolyse-olie mee te verwerken in bestaande olieraffinageprocessen. Dit zou kunnen leiden tot een gevoelige verlaging van de kapitaalkost. Op dit moment zijn de conversierendementen bij co-raffinage nog vrij onzeker, vandaar dat we dit nog niet hebben kunnen doorrekenen. Er wordt ook gedacht aan technieken om de pyrolyse om te zetten naar scheepsbrandstof, wat minder hoge eisen zou stellen aan de eindkwaliteit. Dit kan ook een significante impact hebben op de productiekost.

Gevolgaanname rond verschuiving van particuliere houtstook: Een mogelijke discussie is ook of de vermindering van particuliere houtstook een gevolg kan zijn van de productie van biobrandstof, maar niet eerder het gevolg zal zijn van gericht beleid hierrond. In dat geval is de referentiesituatie eerder 100% achterlaten in het bos (zie gevoeligheidsanalyse).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 119 van 182

7 CASESTUDIE 3A: METHAAN GEPRODUCEERD UIT DE HOUTIGE FRACTIE VAN GROENAFVAL 7.1 MODELLERING â€“ AANNAMES Volgende figuur geeft een inschatting van de gevolgen van het gebruik van de houtige fractie van groenafval voor de productie van biobrandstoffen.

Gebruik van houtafval van groen afval voor biobrandstof

Houtige fractie groenafval niet beschikbaar voor energie in industrie

Gebruik van gas (warmte) in industrie Geen Biomassa verbranding met elektriciteitsproductie

Met rookgaszuivering Rendement 25-30%

Figuur 49: Gevolgen gebruik houtige fractie groenafval

De houtfractie van groenafval die in aanmerking komt voor de productie van biobrandstoffen, wordt nu al voor een stuk afgescheiden uit groenafval voor energieopwekking in industriĂŤle biomassacentrales. Dit gebeurt typisch in WKKs, waarbij de verdeling tussen elektrisch en thermisch rendement sterk kan verschillen. We nemen hier een gemiddeld elektrisch rendement van 25-30% en gemiddeld warmterendement rond 40% op jaarbasis (in de winter doorgaans hogere, in de zomer lagere afzet warmte). Als de houtige fractie van groenafval gebruikt wordt voor de productie van biobrandstoffen, is het mogelijk dat bedrijven gas gebruiken voor hun energieopwekking i.p.v. hout. Dit nemen we als basiscase. Het is echter ook realistisch dat deze centrales overgaan op andere biomassa bronnen (bv. bosresiduen of beheer van houtkanten). Maar deze andere biomassa bronnen waren soms ook al gevaloriseerd. Uiteindelijk ofwel worden afvalstromen gevaloriseerd die het vroeger niet waren ofwel wordt er meer fossiele energie verbruikt. Het eerste geval is gunstiger voor biobrandstoffen (gelijkaardig aan case 2a). Het tweede geval is ongeveer neutraal (gelijkaardig aan case 4). Voor gevoeligheidsanalyse moeten we de resultaten van case 2a en van case 4 dus naast de resultaten van de basiscase zetten.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 120 van 182

7.1.1 Milieu 7.1.1.1 Algemene beschrijving en “Functionele eenheid” De functionele basiseenheid is: "100 km reizen met een personenwagen127 in 2030". Methaan zal misschien meer voor zwaar vervoer (vrachtwagens, bussen, scheepvaart) gebruikt worden in 2030 maar het verschil tussen biomethaan en aardgas zal hetzelfde zijn omdat de impacten verbruiksproportioneel zijn. In deze casestudie: -

Hout: houtige fractie van groenafval Biobrandstof: methaan 96% vol. (vanuit syngas) ofwel “biomethaan”. Fossiele brandstof: aardgas (CNG)

Zie dezelfde paragraaf in Casestudie 2a - Methaan geproduceerd uit residuen van bosexploitatie. Het “Referentie scenario” bevat ook de “End-of-Life” van hout uit groenafval -

hout van groenafval wordt in een industriële houtketel gebruikt (voor elektriciteits- en/of warmteproductie). Let dat ook Nederlandse biomassacentrales van plan zijn om dit type biomassa in Vlaanderen op te halen voor hun werking.

Een ander realistisch alternatief is dat bepaalde houtfracties - indien niet gebruikt voor biobrandstof versnipperd worden en ingezet voor bodembedekking. Ook in dat geval is de case gelijkaardig aan case 2a (deel van de koolstof wordt opgenomen in de bodem).

7.1.1.2 Het stoppen van de initiële functie We gaan er hier van uit dat hout in een industriële biomassacentrale gebruikt wordt, en dat warmtevoorziening door houtverbranding in industriële biomassacentrales voor productie van elektriciteit en warmte (WKK) vervangen wordt door WKKs op aardgas. Het is ook realistisch dat deze biomassacentrales overgaan op andere biomassa bronnen (bv. bosresiduen of beheer van houtkanten). In dat geval zal de impact van deze case vergelijkbaar zijn met case 2a. De volgende processen van EcoInvent werden gebruikt voor de doorrekeningen (op basis van de gelijkwaardigheid van nuttige MJ, d.w.z. rekening houdend met de eigen verliezen en opbrengsten van elk type ketel): -

Voor hout, een mix van 50/50% van:

127 EcoInvent process “transport, passenger car, medium size, natural gas, EURO 5 "km" "RER"

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 121 van 182

o o o

“heat, district or industrial, heat production, hardwood chips from forest, at furnace 1000kW, state-of-the-art 2014” “heat, district or industrial, heat production, softwood chips from forest, at furnace 1000kW, state-of-the-art 2014 Deze processen zijn gelijkaardig: -

“Heat with hardwood”: 0,134 kg CO2 bio/MJ (nuttige MJ), LHV: 18,3 MJ/kg (on dry matter)

“Heat with softwood”: 0,128 kg CO2 bio/MJ (nuttige MJ), LHV: 19,1 MJ/kg (on dry matter)

Voor gas: “heat, district or industrial, heat production, natural gas, at industrial furnace >100kW”

7.1.1.3 Productie en distributie van aardgas Zie dezelfde paragraaf in Casestudie 2a - Methaan geproduceerd uit residuen van bosexploitatie. 7.1.1.4 Biomethaan productie Zie dezelfde paragraaf in Casestudie 2a - Methaan geproduceerd uit residuen van bosexploitatie. 7.1.1.5 Emissies in gebruiksfase (voertuig) Zie dezelfde paragraaf in Casestudie 2a - Methaan geproduceerd uit residuen van bosexploitatie. 7.1.1.6 Biomethaan distributie Zie dezelfde paragraaf in Casestudie 2a - Methaan geproduceerd uit residuen van bosexploitatie. 7.1.1.7 Transport van hout Zie paragraaf in Casestudie 2a - Methaan geproduceerd uit residuen van bosexploitatie. Hier zijn enkele verschillen met residuen van bosexploitatie:  Geen versnipperingsproces - dit is gelijkwaardig in de referentie case en biobrandstof case.  Startpunt is de plaats van compostering groenafval (dus geen collectie uit het bos). De houtige fractie wordt in de referentiecase getransporteerd naar biomassacentrales; in het biobrandstof scenario gaat het naar biomethaanproductie eenheden. Maar er zal allicht weinig verschil zijn in transport.

7.1.2 Economie - Sociaal Aangezien de milieuresultaten ongunstig zijn voor de basiscase waar biomassa WKKs vervangen worden door aardgas WKKs, werden de economische en sociale impacten niet geanalyseerd.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 122 van 182

7.2 RESULTATEN 7.2.1 Methaan uit groenafval - Milieu 7.2.1.1 Gemonetariseerde resultaten De volgende grafiek toont de gemonetariseerde milieuresultaten voor het basisgeval. De resultaten voor alle impactcategorieĂŤn zijn geaggregeerd en geĂŤvalueerd in euro.

Figuur 50: Methaan uit groenafval - Totaal gemonetariseerde milieu impacten

De milieuimpact van de doorgerekende basiscase voor biomethaan is licht ongunstig (maar moet beschouwd worden als gelijkaardig gezien de onzekerheid van de gegevens) t.o.v. het aardgas alternatief. Globaal bekeken is de aanname dat het gebruik van deze biomassa in biomassacentrales vervangen wordt door aardgas

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 123 van 182

allesbepalend. De milieuimpacten van de transformatie naar biomethaan worden gecompenseerd door de hogere efficiëntie en de lagere emissies (fijn stof en NOx per MJ) van een aardgasketel t.o.v. houtketel, zelfs met WKK. De conclusie is dat inzet van biomassa voor biomassacentrales (licht) beter is dan in biobrandstof. We bekijken de onderliggende cijfers rond klimaatimpact iets dieper. Figuur 51: Methaan uit groenafval - Gemonetariseerde klimaatimpacten

Zonder biogene koolstof 20

16 14

18 16

14.1

8.89 8 6

Biobrandstof Gebruiksfase (emissies verbranding) Fossiel - Gebruiksfase (emissies verbranding)

Fossiel - Gebruik industrial wood boiler (100%) Fossiel - Geen Emissies van hout

Fossiel - Natural gas productie en distributie

5.20

Fossiel: Natural gas

Biobrandstof: vergassing & methanisatie

Biobrandstof Compensatie (100% natural gas boiler) Biobrandstof Inzameling, opslag en transport Biobrandstof Transformatie Biobrandstof - Distributie

12 €/100 km

14.1

Biobrandstof - Distributie

€/100 km

Biobrandstof Compensatie (100% natural gas boiler) Biobrandstof Inzameling, opslag en transport Biobrandstof Transformatie

Biogene koolstof

Biobrandstof Gebruiksfase (emissies verbranding) Fossiel - Gebruiksfase (emissies verbranding)

8 6

Fossiel - Gebruik industrial wood boiler (100%) Fossiel - Geen Emissies van hout

4 2 0 Fossiel: Natural gas

Biobrandstof: vergassing & methanisatie

Fossiel - Natural gas productie en distributie

Biogene koolstof

De totale biogene CO2-emissies (uitgedrukt in monetaire impact) als 100% van de koolstof in de houtige fractie van groenafval wordt omgezet in CO2 worden ingeschat op 14,1€/100km. In het biomethaan scenario worden de meeste biogene CO2-emissies uitgestoten tijdens het verwerkingsproces en slechts een beperkt deel bij het gebruik van biomethaan als transportbrandstof. In het referentiescenario worden de biogene CO2-emissies uitgestoten in de biomassacentrale (bij productie van elektriciteit en warmte). Gezien deze biogene koolstof in beide scenario’s in de atmosfeer wordt uitgestoten, is er geen beduidend verschil in totale biogene CO2-emissies. -

Fossiele koolstof:  De uitstoot van fossiele CO2 van het biobrandstof scenario is een stuk groter dan wat uitgestoten wordt in het benzine referentiescenario. De voornaamste reden daarvoor is het vervangen van biomassa door aardgas in WKKs: het geeft aanleiding tot zeer hoge fossiele CO2-emissies in het

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 124 van 182

biobrandstof scenario (hier 8,18€/100km). Inzameling, transformatie, distributie spelen een kleinere rol. Uiteindelijk wordt de biomassa via vergassing en methanatie maar met een rendement van 50% omgezet in biomethaan, terwijl aan de andere kant aardgas (grotendeels fossiele methaan) bijna één op één de biomassa vervangt in de WKK. De productie van biomethaan compenseert dus in feite maar iets meer dan de helft van het extra aardgasverbruik bij deze aannames. De resultaten zijn gevoelig voor de gehanteerde rendementen.

Onderstaande grafiek toont, naast klimaatimpact, ook de bijdrage van andere impactcategorieën aan de gewogen resultaten. De hogere klimaatimpact wordt hierin grotendeels gecompenseerd door een lagere toxiciteit. De grote bijdrage van humane toxiciteit in het huidig scenario is vooral verbonden aan de fijn stof en NOx emissies van de biomassacentrale (verantwoordelijk voor 95% van de toxische emissies van het scenario).

Figuur 52: Methaan uit groenafval - Totale milieubijdragen

Zelfde resultaten – enkel netto verschil per impact categorie

De details voor toxiciteit worden hieronder gegeven. Opmerking: er wordt geen rekening gehouden met toxische voertuigemissies omdat die in beide scenario’s gelijk zijn.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 125 van 182

“Gebruik industrial wood boiler (100%)” o o o o

PM2,5 NOx Cr VI in water/bodem SO2

7,065 €/100km 4,209 € 2,382 € 0,254 € 0,116 €

95% 59,6% 33,7% 3,6% 1,6%

De berekening van de fijn stof emissies werd als volgt gemodelleerd op basis van EcoInvent data (uitgaande van 38 mg/Nm³ uitstoot van fijn stof bij houtverbranding op een schaal van 1000 kW).

Figuur 53: Emissiefactoren houtverbranding 10000 kw (EcoInvent)

3.82E-05 4.56 1.74E-04 0.0683 1.19E-05 Legende

kg fijn stof/Nm³ droge rookgassen Nm3/ kg droog hout (gegevens uit de litteratuur) kg fijn stof/kg droog hout kg droog hout per MJ kg fijn stof per MJ input data

7.2.1.2 Resultaten met gebruik van de JRC wegingsmethode De via de 50% “experten” en 50% “public” wegingsfactoren van de JRC gewogen resultaten leiden tot andere algemene conclusies dan de gemonetariseerde effecten. De impacten van biobrandstof liggen hier hoger. Voor meer duiding rond deze wegingsmethode, verwijzen we naar het rapport over het ‘Afwegingskader’.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 126 van 182

Figuur 54: Methaan uit groenafval - PEF-categorieĂŤn genormaliseerd & gewogen (dimensie loos)

Dezelfde commentaar is van toepassing als voor Figuur 50. Opmerking: in deze grafiek werden alle biogene emissies bijgeteld (dus in het aardgas referentiescenario ook de biogene CO2-emissies bij degradatie van houtresiduen in het bos).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 127 van 182

7.2.1.3 Resultaten per impact categorie De grafieken en de tabel in bijlage geven de gedetailleerde milieuresultaten per impactcategorie.

7.2.1.4 Gevoeligheidsanalyse Indien houtige fractie van groenafval niet meer beschikbaar is voor biomassacentrales (WKKs), is er -

ofwel terug een verschuiving naar fossiele brandstof om deze energie te produceren, waarbij de case in feite dezelfde impact heeft als case 4; ofwel gaan deze biomassacentrales op zoek naar andere biomassa (zoals bosresiduen of hout van kantenbeheer), waarbij de case in feite dezelfde impact heeft als case 2b.

7.2.2 Methaan uit groenafval – Economie en sociaal Aangezien de milieuresultaten ongunstig zijn voor de doorgerekende basis case, werden de economische en sociale impacten niet geanalyseerd.

7.2.3 Biomethaan uit de houtige fractie van groenafval – randbemerkingen bij de interpretatie van de resultaten Zoals eerder aangegeven zijn de aangehaalde resultaten in de vorige secties zeer gevoelig voor aannames die rond de case gebeurd zijn. De twee belangrijkste aannames zijn:  

de vervanging van biomassacentrales (die de houtige fractie van groenafval gebruiken) door WKK installaties op aardgas; het verschil in rendement tussen de biomassacentrales (WKKs) en de aardgas WKKs.

Met deze gehanteerde aannames scoort biomethaan zeer slecht op gebied van klimaatimpact maar de milieuimpact hiervan wordt grotendeels gecompenseerd door vermeden toxische emissies van de biomassacentrales. Het kan verwacht worden dat de milieu-impact van andere technologieën - zoals houtverbranding in biomassacentrales - in de toekomst ook verder verbeterd zal worden door sterkere rookgasreiniging. In dit geval scoort biomethaan in de basiscase zeker slechter.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 128 van 182

Belangrijke opmerking: Deze case toont de subtiliteit van consequentiële analyse op basis van voorafgaande gevolginschattingen. De toekomst is per definitie onzeker en de modellering van toekomstige situaties is dus altijd gebaseerd op aannames. Daarom worden gevoeligheidsanalyses uitgevoerd. Er wordt vaak een foute redenering gemaakt dat gevolginschattingen tot cirkelredeneringen kunnen leiden, bijvoorbeeld als er twee mogelijke opties van gebruik biomassa voor energie zijn (bio-WKK vs biofuel) en waarbij één van de opties bij het fossiel scenario gerekend wordt. Dit is met name belangrijk als beide opties beleidsondersteuning vergen (zoals in geval van biobrandstof en bio-WKK). Een optie kan bijvoorbeeld zijn dat voor een biobrandstof case het fossiel scenario doorgerekend wordt met bio-WKK toepassing als referentie; en een andere optie dat voor een bio-WKK case het fossiele scenario wordt doorgerekend met biobrandstof toepassing als referentie. Als het om evenwaardige oplossingen zou gaan, zou de verkeerde conclusie dan in beide gevallen zijn dat ze weinig voordeel zouden hebben ten opzichte van fossiele brandstof. Eigenlijk is de juiste conclusie dat ze beide even (niet) waardevolle alternatieven zijn t.o.v. het niet valoriseren van het afval. Je hebt 3 mogelijkheden: N (niets doen met het afval), optie A en optie B. Als A of B beter is dan N, is het gunstig om het afval te valoriseren. Dan is de vraag: A of B? De meest gunstige keuze is de optie met het grootste voordeel. Je berekent het verschil tussen A en B, de milieubaat van een valorisatieoptie t.o.v. een andere. En de baat van een A-B vervanging kan inderdaad klein zijn. In deze case wordt optie A (hout in biomassacentrale) al toegepast128 en de vraag is of het niet beter zou zijn om dit hout te gebruiken om er biomethaan van te maken (optie B). De vraag wordt dus niet gesteld (noch beantwoord) of B al dan niet beter is dan N. De casestudies 2a en 2b vergelijken B met N. Een soortgelijke redenering is ook van toepassing als het buitenland sterkere beleidsondersteuning biedt voor bepaalde biomassa toepassingen (biomassacentrales of biobrandstofproductie), waardoor bepaalde stromen worden uitgevoerd om daar te worden ingezet. Ook hier zou een gevolginschatting de buitenlandse toepassing als referentie kunnen beschouwen in het fossiele scenario, waardoor toepassing in eigen land ondergeschikt wordt aan een eventuele (opkomende) vraag van het buitenland. (dit is geen retorische case, gezien een aantal nieuwe biomassacentrales in Nederland rekenen op invoer van bepaalde stromen uit Vlaanderen – zoals de houtige fractie van groenafval). Dit is de correcte aanpak. Voor het klimaat maakt het inderdaad niets uit of CO2

128 Deze stromen worden nu maar deels ingezet in biomassacentrales; er is nog veel ruimte. We gaan ervan uit dat optie A veralgemeend zou kunnen zijn in 2030, maar dit hangt ook af van de beleidsondersteuning daarvoor.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 129 van 182

in Nederland of in BelgiĂŤ uitgestoten wordt. Als de situatie evolueert van BelgiĂŤ verbruikt fossiel en Nederland biomassa naar het omgekeerd, is er geen milieubaat. Conclusie: In geval een biomassagrondstof al gebruikt wordt (of verwacht wordt te worden gebruikt) voor een andere energietoepassing is de milieubaat verbonden aan zijn gebruik in een nieuwe toepassing duidelijk kleiner dan in het geval van afwezigheid van alternatieve valorisatie. Het is moeilijk om de juiste gevolgen van de ondersteuning van deze biobrandstoftoepassing op voorhand in te schatten (in deze case zijn mogelijke opties verbreding aanbod biomassa, verschuiving naar fossiele energie, of verschuiving naar andere types hernieuwbare energie maar dan moet het ook verder bekeken worden of het gaat om de verbreding van het aanbod hernieuwbare energie of een bijkomende productie van hernieuwbare energie). Een meer diepgaande analyse is dan aangewezen om de gevolgen in kaart te brengen, binnen het tijdsperspectief waarin de onderzochte beleidskeuze impact zou hebben (hier post 2030). Andere beleidskeuzes (ook in het buitenland) kunnen hierin interfereren, en dit moet mee in rekening gebracht moeten worden in deze analyse.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 130 van 182

8 CASESTUDIE 3B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT DE HOUTIGE FRACTIE VAN GROENAFVAL Volgende figuur geeft een inschatting van de gevolgen van het gebruik van de houtige fractie van groenafval voor de productie van biobrandstoffen.

Gebruik van houtafval van groen afval voor biobrandstof

Houtige fractie groenafval niet beschikbaar voor energie in industrie

Gebruik van gas (warmte) in industrie Geen Biomassa verbranding met elektriciteitsproductie

Met rookgaszuivering Rendement 25-30%

Figuur 55: Gevolgen gebruik houtige fractie van groenafval

Beschrijving: zie casestudie 3a Het is ook realistisch dat biomassacentrales overgaan op andere biomassa bronnen (bv. bosresiduen of beheer van houtkanten). In dat geval is de case gelijkaardig aan case 2b. Voor gevoeligheidsanalyse moeten we de resultaten van case 2b en case 4 dus naast de resultaten van de basiscase zetten.

8.1 MODELLERING - AANNAMES 8.1.1 Milieu 8.1.1.1 Algemene beschrijving en â€œFunctionele eenheidâ€? De functionele basiseenheid is: "100 km reizen met een personenwagen129 in 2030". Biodiesel zal meer voor zwaar vervoer (vrachtwagens, scheepvaart) gebruikt worden in 2030 en daarna, maar het verschil tussen diesel en biodiesel zal gelijkaardig zijn omdat de impacten doorgaans evenredig met het verbruik zijn. In deze casestudie: -

Hout: houtige fractie van groenafval

129 EcoInvent process "transport, passenger car, medium size, diesel, EURO 5" km" "RER"

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 131 van 182

Biobrandstof: biodiesel Fossiele brandstof: diesel

Zie dezelfde paragraaf in ”CASESTUDIE 2B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE” Het “Referentie scenario” bevat ook de “End-of-Life” van het hout uit groenafval Zie dezelfde paragraaf in “CASESTUDIE 3A: METHAAN GEPRODUCEERD UIT DE HOUTIGE FRACTIE VAN GROENAFVAL”

8.1.1.2 Het stoppen van de initiële functie Zie dezelfde paragraaf in “CASESTUDIE 3A: METHAAN GEPRODUCEERD UIT DE HOUTIGE FRACTIE VAN GROENAFVAL”

8.1.1.3 Productie en distributie van diesel Zie dezelfde paragraaf in ”CASESTUDIE 2B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE” 8.1.1.4 Biodiesel productie Zie dezelfde paragraaf in ”CASESTUDIE 2B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE” 8.1.1.5 Delta emissie (verbrandingsmotor) Zie dezelfde paragraaf in ”CASESTUDIE 2B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE” 8.1.1.6 Biodiesel distributie Zie dezelfde paragraaf in ”CASESTUDIE 2B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE” 8.1.1.7 Transport van hout Zie dezelfde paragraaf in ”CASESTUDIE 3A: METHAAN GEPRODUCEERD UIT DE HOUTIGE FRACTIE VAN GROENAFVAL”

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 132 van 182

8.1.2 Economie Het doel van deze sectie is de economische kosten te kwantificeren (referentie scenario en biobrandstof). 8.1.2.1 Referentie scenario Zie dezelfde paragraaf in ”CASESTUDIE 2B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE” De kost (zonder marge en belastingen) van diesel wordt ingeschat op 41,3 €/MWh.

8.1.2.2 Inzameling en transport Er is weinig informatie beschikbaar over de kost van de houtfractie in de groenafval stroom. We benaderen de kost van de houtfractie in groenafval met de kost van bosresiduen die een gelijkaardige fractie is. Deze kost130 kwam neer op 9 - 25 €/MWh biodiesel als materiaal kost en 2,3 - 4,6 €/MWh biodiesel voor transportkost. Zie dezelfde paragraaf in ”CASESTUDIE 2B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE” 8.1.2.3 Transformatie Zie dezelfde paragraaf in ”CASESTUDIE 2B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE” Voor de modellering gebruiken we de minimale (42 €/MWh)131 en maximale (82 €/MWh)132 waarden.

8.1.2.4 Distributie Zie dezelfde paragraaf in ”CASESTUDIE 2B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE” De totale distributiekost van biodiesel wordt aangenomen tussen 17,34 en 18,14 €/MWh.

8.1.2.5 Gebruik van de brandstoffen Het wordt verondersteld dat er geen verschil is tussen het gebruik van diesel en biodiesel.

130 De kosten zijn uitgedrukt per ton droge stof. 131 Lage kosten met groot kapitaal en operationele kostendaling. 132 Hoge kosten met laag kapitaal en operationele kostendaling.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 133 van 182

8.1.3

Sociaal

Het doel van deze sectie is de sociale impacten van de jobcreatie te kwantificeren (referentie scenario en biobrandstof). Ter herinnering (zie rapport afwegingskader): de baat van VTE-jobcreatie wordt ingeschat op 38 905 € per jaar. De sociale baat verbonden aan tewerkstelling is het aantal VTE vermenigvuldigd met dit bedrag. 8.1.3.1 Referentie scenario Zie dezelfde paragraaf in ”CASESTUDIE 2B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE” 8.1.3.2 Bestudeerd scenario Op basis van Statbel cijfers voor omzet en tewerkstelling werden de jobs in België van de verschillende stappen van de keten geschat met de volgende hypothesen: -

Hout uit groenafval: zoals bosresiduen (Houtinfobois133: 608 643 €/VTE) Deze vereenvoudiging heeft geen impact op de totale maatschappelijke kosten en baten. Transformatie: zoals benzineproductie Distributie: zoals benzinedistributie

8.2 BIODIESEL UIT GROENAFVAL - RESULTATEN 8.2.1 Biodiesel uit groenafval - Milieu 8.2.1.1 Gemonetariseerde resultaten De volgende grafiek toont de gemonetariseerde milieuresultaten voor het basisgeval. De resultaten voor alle impactcategorieën zijn geaggregeerd en geëvalueerd in euro.

133 https://houtinfobois.be/nl/het-bos-en-het-hout/belgische-houtverwerkingssector/

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 134 van 182

Figuur 56: Biodiesel uit groenafval - Totaal gemonetariseerde milieu impacten

De milieuimpact van biodiesel in deze doorgerekende case is globaal gunstig t.o.v. het diesel alternatief. Het verschil t.o.v. casestudie 3a (methanatie, zie kleine grafiek -herhaling Figuur 50 - naast de grote) is vooral omwille van: -

de minder energie-intensieve* transformatie naar biodiesel dan naar biomethaan134 de lagere emissies (NOx, CO, VOS, fijn stof) van biodiesel dan deze van diesel.

We bekijken de onderliggende cijfers rond klimaatimpact iets dieper.

134 De efficiĂŤntie bij methaanconversie is wel conservatief (50%) omdat de beschikbare volledige gegevens van 10 jaar geleden dateren, terwijl de cijfers van pyrolyse eerder prospectief zijn (65%). Volgens IRENA (2016) zijn gelijkaardige conversierendementen haalbaar voor beide opties, met een licht voordeel voor pyrolyse. De impact van transformatie weegt dus waarschijnlijk minder zwaar in de realiteit dan in deze modellering. Maar het verandert in ieder geval de conclusies niet.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 135 van 182

Figuur 57: Biodiesel uit houtige fractie groenafval - Gemonetariseerde klimaatimpacten

Zonder biogene koolstof 20

Biogene koolstof 20

Biobrandstof Compensatie (100% natural gas boiler) Biobrandstof Inzameling, opslag en transport Biobrandstof Transformatie

18 16 14

Biobrandstof Compensatie (100% natural gas boiler) Biobrandstof Inzameling, opslag en transport Biobrandstof Transformatie

18 16 14

Biobrandstof - Distributie

Biobrandstof - Distributie 12

Biobrandstof Gebruiksfase (emissies verbranding) Fossiel - Gebruiksfase (emissies verbranding)

10 8

5.49

6.12

Fossiel - Diesel productie en distributie

8.89

Biobrandstof Gebruiksfase (emissies verbranding) Fossiel - Gebruiksfase (emissies verbranding)

8.96

Fossiel - Gebruik industrial wood boiler (100%) Fossiel - Geen Emissies van hout

6 4 2

Fossiel - Diesel productie en distributie

Diesel

Fossiel - Gebruik industrial wood boiler (100%) Fossiel - Geen Emissies van hout

€/100 km

Diesel

Biobrandstof

Biogene koolstof

De totale biogene CO2-emissies (uitgedrukt in monetaire impact) als 100% van de koolstof in de houtige fractie van groenafval wordt omgezet in CO2 worden ingeschat op 8,9€/100km voor de biodiesel. In het referentiescenario worden de biogene CO2-emissies uitgestoten in de biomassacentrale (bij productie van elektriciteit en warmte). Gezien deze biogene koolstof in beide scenario’s in de atmosfeer wordt uitgestoten, is er geen beduidend verschil in totale biogene CO2-emissies. In het biodieselscenario worden ongeveer evenveel biogene CO2-emissies uitgestoten tijdens het verwerkingsproces als bij gebruik van biodiesel als transportbrandstof. -

Fossiele koolstof:

De uitstoot van fossiele CO2 van het biobrandstof scenario is gelijkaardig wat uitgestoten wordt in het diesel referentiescenario. De voornaamste reden daarvoor is het vervangen van biomassa door aardgas in WKKs : het geeft aanleiding tot zeer hoge fossiele CO2-emissies in het biobrandstof scenario (hier 5,15€/100km). Inzameling, transformatie, distributie spelen een kleinere rol. De productie van biodiesel compenseert dus in feite maar een deel van het extra aardgasverbruik.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 136 van 182

De volgende grafiek toont, naast de klimaatimpact, ook de bijdrage van andere impactcategorieën aan de gewogen resultaten. Het voordeel van biodiesel is in de doorgerekende case afkomstig van de vermeden toxische emissies in biomassacentrales, en een licht voordeel van toxische emissies bij verbranding in het voertuig.

Figuur 58: Biodiesel uit groenafval - Totale milieubijdragen

Zelfde resultaten – enkel netto verschil per impact categorie

Hieronder enkele detailgetallen op gebied van toxiciteit:

Diesel: 7,64 €/100km o

Gebruik industrial wood boiler (100%) 4,45 €    

6.11.2020

Fijn stof (PM2,5) (38 mg/Nm³) NOx Cr VI SO2

2,648 € 1,502 € 0,160 € 0,073 €

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

58,3% 59,5% 33,7% 3,6% 1,6%

pagina 137 van 182

Gebruiksfase (emissies verbranding)

1,97 €

25,8%

1,912 € 0,052 € 0,006 €

97,0% 2,7% 0,3%

1,22 €

15,9%

0,652 € 0,313 € 0,102 € 0,133 €

53,6% 25,8% 8,4% 10,9%

1,76 €

68,3%

1,721 € 0,037 €

97,9% 2,1%

Compensatie (100% natural gas boiler) 0,59 €

23,0%

   o

Diesel productie en distributie    

NOx Fijn stof (PM2,5) SO2 SO2 Fijn stof (PM2,5) Cr VI NOx

Biobrandstof - biodiesel: 2,57 €/100km o

Gebruiksfase (emissies verbranding)  

    o o o

NOx Fijn stof (PM2,5) NOx Cr VI SO2 Fijn stof (PM2,5)

Inzameling, opslag en transport Biodiesel - Transformatie Biodiesel - Distributie

47% 18% 17% 15% 0,109 € 0,076 € 0,038 €

4,2% 3,0% 1,5%

8.2.1.2 Resultaten met gebruik van de JRC wegingsmethode De via de 50% “experten” en 50% “public” wegingsfactoren van het JRC gewogen resultaten leiden tot dezelfde algemene conclusies als de gemonetariseerde effecten, al is het verschil hier kleiner. Voor meer duiding rond deze wegingsmethode, verwijzen we naar het rapport over het ‘Afwegingskader’.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 138 van 182

Figuur 59: Biodiesel uit groenafval - PEF-categorieĂŤn genormaliseerd & gewogen (dimensie loos)

PEF-categorieĂŤn genormaliseerd & gewogen (dimensieloos)

3.0E-03 Biobrandstof Compensatie (100% natural gas boiler) Biobrandstof Inzameling, opslag en transport Biobrandstof Transformatie

2.5E-03

2.0E-03

Biobrandstof - Distributie

Biobrandstof Gebruiksfase (emissies verbranding) Fossiel - Gebruiksfase (emissies verbranding)

1.5E-03

1.0E-03

Fossiel - Gebruik industrial wood boiler (100%) Fossiel - Geen Emissies van hout

5.0E-04

Fossiel - Diesel productie en distributie 0.0E+00

Diesel

Biobrandstof

Dezelfde commentaar is van toepassing als voor Figuur 56.

8.2.1.3 Resultaten per impact categorie De grafieken en de tabel in bijlage 0 geven de gedetailleerde milieuresultaten per impactcategorie.

8.2.1.4 Gevoeligheidsanalyse Indien wordt aangenomen dat biomassacentrales andere types biomassa zullen gebruiken (bv bosresiduen of houtfracties die nu in particuliere houtstook worden gebruikt) als een bepaalde stroom richting biobrandstof gaat, is het scenario volledig gelijklopend met -

Ofwel case 2b (biodiesel uit bosresiduen) Ofwel case 4 (methaan geproduceerd uit A-hout)

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 139 van 182

8.2.2 Biodiesel uit groenafval - Economie Figuur 60: Biodiesel uit groenafval - Economische kosten

9 8

€/100 km

Biobrandstof Inzameling en transport

Biobrandstof Transformatie

Biobrandstof Distributie

Diesel - Diesel productie en distributie

2 1 0 Diesel

Biobrandstof Biobrandstof - bovengrens - ondergrens

De kost in het biobrandstof scenario ligt significant hoger dan in het diesel scenario. In de kostmodellering met de boven-/ondergrens kost is het biobrandstof scenario tussen 1,99 en 5,87 €/100 km duurder dan het diesel scenario. Dit is hoofdzakelijk te verklaren door de transformatiekosten. Het verschil tussen de bovengrens en ondergrens transformatie modellering komt uit: -

De onzekerheid over de operationele kost van het pyrolyse proces De schaalvergroting en de optimalisatie die tot een daling van de kapitaalkost leiden

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 140 van 182

8.2.3 Biodiesel uit groenafval - Sociaal Figuur 61: Biodiesel uit groenafval - Sociale baten

0.18 0.16

â‚Ź/100 km

0.14 0.12

Biobrandstof Inzameling en transport

0.10

Biobrandstof Transformatie

0.08

Biobrandstof - Distributie

0.06

Diesel - Diesel productie en distributie

0.04 0.02 0.00 Diesel

Biobrandstof

De berekende sociale impacts zijn bijna enkel verbonden aan jobcreatie. De baten in het biobrandstof scenario zijn significant hoger (0,11 â‚Ź/100 km) dan in het diesel scenario. Let op: in deze figuur is een hogere score (in baten) gunstig (in tegenstelling tot de vorige figuren, in kosten).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 141 van 182

8.2.4 Biodiesel uit groenafval - Geaggregeerde maatschappelijke impacten Figuur 62: Biodiesel uit groenafval - Geaggregeerde maatschappelijke resultaten

20 18 16 14 â‚Ź/100 km

12 10 8 6

4 2

0 -2 Diesel

Biobrandstof - bovengrens Biobrandstof - ondergrens

Milieu - zonder biogene koolstof

Delta biogene koolstof

Economie

Sociaal

De milieu en economische impacten in de doorgerekende case hebben de grootste invloed op de geaggregeerde maatschappelijke resultaten. De sociale impact heeft een heel beperkte invloed op de geaggregeerde maatschappelijke resultaten. Het totaal is gunstig voor biobrandstof met de bovengrens modellering en (licht) ongunstig met de ondergrens modellering. De economische kost is hoger voor de biobrandstof dan voor diesel, de milieukost is lager en dan vooral door vermeden toxische emissies. De berekening van de kost per ton CO2-reductie heeft hier geen zin omdat de CO2-emissie hoger liggen voor het doorgerekende biobrandstof scenario (het voordeel komt van de lagere toxische emissies). Let wel dat de milieuresultaten heel anders uitvallen bij andere aannames rond gevolgimpacten (bv als biomassacentrales op zoek gaan naar andere biomassa, i.p.v. verschuiving naar aardgas).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 142 van 182

Figuur 63: Biodiesel* uit groenafval - Gedetailleerde geaggregeerde maatschappelijke resultaten

30 Sociaal E Biobrandstof - Inzameling en transport

E Biobrandstof - Transformatie E Biobrandstof - Distributie

€/100 km

E Diesel - Diesel productie en distributie M Biobrandstof - Compensatie (100% natural gas boiler)

M Biobrandstof - Inzameling, opslag en transport M Biobrandstof - Transformatie

M Biobrandstof - Distributie M Biobrandstof - Gebruiksfase (emissies verbranding)

M Fossiel - Gebruiksfase (emissies verbranding) M Fossiel - Gebruik industrial wood boiler (100%) M Fossiel - Geen Emissies van hout

0 Diesel

Biobrandstof bovengrens

Biobrandstof ondergrens

M Fossiel - Diesel productie en distributie

-5 Legende: M = milieu, E = economie en S = sociaal (tewerkstelling)

* Let op: in deze grafiek zijn alle biogene koolstof emissies inbegrepen (die in beide scenario’s gelijkaardig zijn). Daarom liggen alle resultaten ongeveer 9€ hoger per 100 km dan in de vorige grafieken.

Aangezien de milieuresultaten voor casestudie 3a ongunstig zijn, lijkt het beter de houtige fractie van groenafval te gebruiken om biodiesel te produceren (en niet biomethaan).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 143 van 182

8.2.5 Biodiesel uit de houtige fractie van groenafval â€“ randbemerkingen bij de interpretatie van de resultaten Zoals eerder aangegeven zijn de aangehaalde resultaten in de vorige secties zeer gevoelig voor aannames die rond de case gebeurd zijn. Zie 7.2.3 Biomethaan uit de houtige fractie van groenafval â€“ randbemerkingen bij de interpretatie van de resultaten Het kan verwacht worden dat de milieu-impact van andere technologieĂŤn - zoals houtverbranding in biomassacentrales - in de toekomst ook verder verbeterd zal worden door sterkere rookgasreiniging. In dit geval scoort de biobrandstof productie nog minder goed.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 144 van 182

9 CASESTUDIE 4: METHAAN GEPRODUCEERD UIT POSTCONSUMER HOUTAFVAL (A-HOUT) 9.1 MODELLERING – AANNAMES Volgende figuur geeft een inschatting van de gevolgen van het gebruik van A-hout voor de productie van biobrandstoffen.

Gebruik van postconsument houtafval (A-hout) voor biobrandstof

10 %

Gebruik van zuiver hout voor spaanplaat productie

Meer bosexploitatie

90 %

Gebruik van ander houtafval voor spaanplaat productie

Houtafval niet beschikbaar voor energie in industrie (vooral uit Frankrijk)

Post-consument houtafval (A-hout) niet beschikbaar voor spaanplaat productie

Gebruik van gas (warmte) in industrie

Figuur 64: Gevolgen van gebruik A-hout voor biobrandstofproductie

A-hout afval wordt nu grotendeels gebruikt voor spaanplaat productie in Vlaanderen. Als dit A-hout afval niet meer beschikbaar is (omdat het gebruikt zou worden voor biomethaanproductie), dan gaan we ervan uit dat spaanplaatproducenten andere houtbronnen opzoeken, bv. houtafval uit Frankrijk (aanname voor 90%). Als dat hout niet meer beschikbaar is voor de Franse industrie voor energieopwekking, nemen we aan dat er terug een verschuiving is richting gas in de industrie. Eventueel is het ook mogelijk dat die biomassacentrales gebruik gaan maken van andere biomassabronnen, zoals bosresiduen. In dat geval zal de impact eerder liggen in de buurt van de case 2a (met bijkomende impact van transport van houtafval van Frankrijk naar België). We nemen ook aan dat spaanplaatproducenten in mindere mate (voor 10%) beroep doen op nieuwe houtbronnen van bosexploitatie (waar het nu niet plaatsvindt maar wél plaats zou vinden door de bijkomende vraag en de hogere prijs). Een andere mogelijkheid is dat de spaanplaatproductie verlaagd wordt, en vervangen door andere producten (bv plastics). Dit is hier niet doorgerekend, maar zou een belangrijke milieuimpact kunnen hebben.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 145 van 182

9.1.1 Milieu 9.1.1.1 Algemene beschrijving en “Functionele eenheid” De functionele basiseenheid is: "100 km reizen met een personenwagen135 in 2030". Methaan zal misschien meer voor zwaar vervoer (vrachtwagens, bussen, scheepvaart) gebruikt worden in 2030 en daarna, maar het verschil tussen methaan en aardgas zal gelijkaardig zijn omdat de impacten evenredig met het verbruik zijn. In deze casestudie: -

Hout: A-hout (onbehandeld houtafval) Biobrandstof: methaan 96% vol. (vanuit syngas) ofwel “biomethaan”. Fossiele brandstof: aardgas (CNG)

Zie dezelfde paragraaf in Casestudie 2a - Methaan geproduceerd uit residuen van bosexploitatie. Het “Referentie scenario” bevat ook het vermeden verbruik van A-hout afval. Er worden 2 situaties beschouwd -

Voor 10% van de input nemen we aan dat bijkomend zuiver hout (uit bos) voor de productie van spaanplaten gebruikt wordt. Voor 90% van de input nemen we aan dat ingevoerd houtafval (B-hout) gebruikt als alternatief in spaanplaatproductie. Deze volumes zijn dan niet meer beschikbaar voor industriële biomassacentrales (warmteproductie), wat een verschuiving kan geven richting aardgas. Het is ook mogelijk dat die biomassacentrales gebruik gaan maken van andere biomassabronnen, zoals bosresiduen.

9.1.1.2 Het stoppen van de initiële functie Voor de eerste situatie (spaanplaatproducenten doen beroep op nieuwe houtbronnen van bosexploitatie): -

Er wordt dus zuiver hout gebruikt, met extra houtextractie uit het bos. De koolstof blijft wel opgeslagen in de vorm van houtmaterialen. We nemen aan dat duurzaam bosbeheer wordt toegepast en de extra houtextractie gecompenseerd wordt door bijkomende aanplant van nieuwe bomen en dat de CO2 opnamecapaciteit van het bos dus niet verstoord wordt (dit betekent o.a. meer captatie van CO2 door de aangroei van nieuwe bomen, dus een quasi neutrale CO2-balans). Typisch transport van 50 km

135 EcoInvent process “transport, passenger car, medium size, natural gas, EURO 5 "km" "RER"

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 146 van 182

Voor de tweede situatie (spaanplaatproducenten doen beroep op houtafval uit Frankrijk): als dat hout niet meer beschikbaar is voor de Franse industrie voor energieopwekking, nemen we aan dat gas gebruikt wordt in de industrie ter vervanging: -

Minder hout wordt verbrand in een industriële ketel. Dit wordt gecompenseerd door meer gasverbruik.

Eventueel is het ook mogelijk dat die biomassacentrales gebruik gaan maken van andere biomassabronnen, zoals bosresiduen. In dat geval zal de impact eerder liggen in de buurt van de case 2a, met daarbovenop de impact van transport van houtafval van Frankrijk naar België. De volgende processen van EcoInvent werden gebruikt (op basis van de gelijkwaardigheid van nuttige MJ, d.w.z. rekening houdend met de eigen verliezen en opbrengsten van elk type ketel): Voor hout, een mix van 50/50% van: 

“heat, district or industrial, heat production, hardwood chips from forest, at furnace 1000kW, state-of-theart 2014”  “heat, central or small-scale, heat production, softwood chips from forest, at furnace 1000kW, state-ofthe-art 2014 Voor gas: “heat, district or industrial, heat production, natural gas, at industrial furnace >100kW”

9.1.1.3 Productie en distributie van aardgas Zie dezelfde paragraaf in Casestudie 2a - Methaan geproduceerd uit residuen van bosexploitatie.

9.1.1.4 Biomethaan productie Zie dezelfde paragraaf in Casestudie 2a - Methaan geproduceerd uit residuen van bosexploitatie.

9.1.1.5 Delta emissie (verbrandingsmotor) Zie dezelfde paragraaf in Casestudie 2a - Methaan geproduceerd uit residuen van bosexploitatie.

9.1.1.6 Biomethaan distributie Zie dezelfde paragraaf in Casestudie 2a - Methaan geproduceerd uit residuen van bosexploitatie.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 147 van 182

9.1.1.7 Transport van hout Zie dezelfde paragraaf in ”CASESTUDIE 3A: METHAAN GEPRODUCEERD UIT DE HOUTIGE FRACTIE VAN GROENAFVAL” Transport van houtafval zal in het biobrandstof scenario (naar biomethaanproductie) gelijkaardig zijn als in het referentiescenario (naar spaanplaatproductie). Daarnaast zal er in het biobrandstofscenario extra transport van houtafval zijn vanuit het buitenland naar Vlaamse spaanplaatproducenten (niet gemodelleerd). Dit zal de milieu impacten van het biobrandstof scenario verhogen.

9.1.2 Economie - Sociaal Volgens OVAM (2018) ligt de prijs van A-hout ongeveer 60€/t hoger dan van B-hout. Dit zal daarom ook een vrij dure optie zijn. Aangezien de milieuresultaten ongunstig zijn, werden de economische en sociale impacten niet geanalyseerd.

9.2 METHAAN UIT A-HOUT - RESULTATEN 9.2.1 Milieu 9.2.1.1 Gemonetariseerde resultaten De volgende grafiek toont de gemonetariseerde milieuresultaten voor het gemiddelde geval. De resultaten voor alle impactcategorieën zijn geaggregeerd en geëvalueerd in euro.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 148 van 182

Figuur 65: Methaan uit A-hout - Totaal gemonetariseerde milieu impacten

De milieuimpact van biobrandstof is licht ongunstig (gelijkaardig) t.o.v. de aardgas referentie. Dit is vooral omwille van de aanname dat het bespaarde verbruik van fossiele brandstof (aardgas) door de productie van biomethaan wordt gecompenseerd door een meerverbruik van fossiele brandstof (aardgas) voor industriĂŤle energieopwekking, maar ook door het bijkomende transport van houtafval (voor spaanplaatproductie) vanuit Frankrijk. Aan de andere kant zijn er bij deze aannames vermeden emissies van biomassacentrales, waardoor de totale milieu-impact bijna in balans is. We bekijken de onderliggende cijfers rond klimaatimpact iets dieper.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 149 van 182

Figuur 66: Methaan uit A-hout - Gemonetariseerde klimaatimpacten

Zonder biogene koolstof 20

Biogene koolstof 20

Biobrandstof Compensatie (90% gas boiler / 10% boshout hulpbron) Biobrandstof Inzameling, opslag en transport

18 16

16 14

Biobrandstof Transformatie

Biobrandstof - Compensatie (90% gas boiler / 10% boshout hulpbron) Biobrandstof - Inzameling, opslag en transport

12.90

Biobrandstof - Transformatie

12.94

€/100 km

Biobrandstof - Distributie

8.20 Biobrandstof Gebruiksfase (emissies verbranding)

8 6

5.18

Fossiel - Gebruiksfase (emissies verbranding)

4 Fossiel - Gebruik industrial wood boiler (90%)

Biobrandstof - Distributie

Biobrandstof - Gebruiksfase (emissies verbranding)

8 6

Fossiel - Gebruiksfase (emissies verbranding)

Fossiel - Gebruik industrial wood boiler (90%)

Fossiel - Transport A Hout (10%)

Fossiel - Natural gas productie en distributie

-2

Aardgas

€/100 km

12 12

Aardgas

Biobrandstof

Biogene koolstof

De totale biogene CO2-emissies (uitgedrukt in monetaire impact) als 100% van de koolstof in de houtige fractie van groenafval wordt omgezet in CO2 worden ingeschat op 12,9€/100km. In het biomethaanscenario worden de meeste biogene CO2-emissies uitgestoten tijdens het verwerkingsproces en slechts een beperkt deel bij het gebruik van biomethaan als transportbrandstof. In het eerste deel van het referentiescenario (90% van input) worden de biogene CO2-emissies uitgestoten in de biomassacentrale (bij productie van elektriciteit en warmte). Gezien deze biogene koolstof in beide scenario’s in de atmosfeer wordt uitgestoten, is er voor dit gedeelte geen beduidend verschil in totale biogene CO2-emissies. In het tweede deel (10% van input) wordt er in het biobrandstofscenario meer hout geoogst uit bossen. We gaan er evenwel vanuit dat de extra houtoogst gecompenseerd wordt door bijkomende houtgroei (via aanplant en bosbeheer), en dat deze in balans zijn. Het zou diepere analyse vergen (juiste impact op bosbeheer en bosaangroei) om deze effecten precies in te kunnen schatten. -

Fossiele koolstof:

De uitstoot van fossiele CO2 van het biobrandstof scenario is een stuk groter dan wat uitgestoten wordt in het aardgas referentiescenario. De voornaamste reden daarvoor is de vervanging van warmteproductie met

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 150 van 182

biomassaboilers door aardgasboilers: het geeft aanleiding tot zeer hoge fossiele broeikasgasemissies in het biobrandstof scenario (hier 7,47€/100km). Inzameling, transformatie, distributie spelen een kleinere rol. Het doorgerekende biobrandstof scenario scoort slecht op gebied van klimaatimpact. Uiteindelijk wordt de biomassa via vergassing en methanatie maar met een rendement van 50% omgezet in biomethaan, terwijl aan de andere kant aardgas (grotendeels fossiele methaan) bijna één op één de biomassa vervangt in de warmteproductie. De productie van biomethaan compenseert dus in feite maar iets meer dan de helft van het extra aardgasverbruik bij deze aannames. In het alternatief dat bestaande biomassa WKKs andere bronnen van biomassa zullen opzoeken zou er wel een klimaatvoordeel bereikt kunnen worden, voor zover uiteindelijk bijkomende biomassa gevaloriseerd wordt. Indien uiteindelijk fossiele brandstof gebruikt wordt, is er geen baat als bestaande biomassa WKKs andere bronnen van biomassa gebruiken. De volgende grafiek toont, naast klimaatimpact, ook de bijdrage van andere impactcategoriën aan de gewogen resultaten. De balans is uiteindelijk ongeveer neutraal (licht nadelig voor biobrandstof maar verwaarloosbaar verschil), waarbij de hogere broeikasgasemissies bijna volledig gecompenseerd worden door vermeden toxische emissies (in biomassacentrales).

Figuur 67: Methaan uit A-hout - Totale milieubijdragen

Zelfde resultaten – enkel netto verschil per impact categorie

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 151 van 182

Hieronder een aantal detailgetallen rond toxiciteit. De vermeden emissies van houtverbranding wegen sterk door in deze basis case. -

Aardgas: 6,85 €/100km o

Gebruik industrial wood boiler (100%) 6,458€    

o o -

Fijn stof (PM2,5) (38 mg/Nm³) NOx Cr VI SO2

Aardgasproductie en distributie Diesel productie en distributie

94,3% 59,5% 33,7% 3,6% 1,6%

0,386€ 0,006€

5,6% 0,1%

Biomethaan: 2,57 €/100km o

Biobrandstof – Transformatie

o o o

o NOx o Fijn stof (PM2,5) o Cr VI o SO2 o NH4 Compensatie (90% gas boiler / 10% boshout hulpbron) Inzameling, opslag en transport Gebruik industrial wood boiler (100%)

1,500€

58,4%

0,914€ 0,113€ 0,041€

35,6% 31,7% 19,3% 8,3% 3,1% 35,6% 4,4% 1,6%

9.2.1.2 Methaan uit A-hout - Resultaten met gebruik van de JRC136 wegingsmethode De via de 50% “experten” en 50% “public” wegingsfactoren van het JRC gewogen resultaten leiden tot andere algemene conclusies dan de gemonetariseerde effecten. Het doorgerekende biobrandstof scenario is hier duidelijker ongunstig. Voor meer duiding rond deze wegingsmethode, verwijzen we naar het rapport over het ‘Afwegingskader’.

136 Joint Research Centre (Gemeenschappelijk Centrum voor Onderzoek.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 152 van 182

Figuur 68: PEF-categorieĂŤn genormaliseerd & gewogen (dimensie loos)

Dezelfde commentaar is van toepassing als voor Figuur 65.

9.2.1.3 Resultaten per impact categorie De grafieken en de tabel in bijlage 0 geven de gedetailleerde milieuresultaten per impactcategorie.

9.2.1.4 Methaan uit A-hout - Gevoeligheidsanalyse In deze gevoeligheidsanalyse gaan we ervan uit dat er geen compensatie is met vers hout (10% in basiscase). Ahout afval wordt nu grotendeels gebruikt voor spaanplaat productie. We nemen aan dat als dit A-hout afval niet

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 153 van 182

meer beschikbaar is (omdat het gebruikt zou worden voor methaanproductie), dat spaanplaatproducenten (aanname voor 90% in het basis geval) andere houtbronnen opzoeken, bv. houtafval uit Frankrijk. Als dat hout niet meer beschikbaar is voor de Franse industrie voor energieopwekking, nemen we aan dat er terug een verschuiving is richting gas in de industrie. In deze gevoeligheidsanalyse gaan spaanplaatproducenten enkel andere bronnen van (A of meer waarschijnlijk B) houtafval opzoeken, dus geen vers hout. Ook hier nemen we aan dat het gebruik van A-hout voor biomethaanproductie als gevolg heeft dat aardgascentrales biomassacentrales vervangen. Het is dus grotendeels equivalent aan casestudie 3a (Methaan geproduceerd uit de houtige fractie van groenafval).

Figuur 69: Biomethaan uit A-hout - Totaal gemonetariseerde milieu impacten

De gevoeligheid voor de aanname van 10% vers hout blijkt uiteindelijk niet zo groot, al moeten we wel opmerken dat het diepere analyse zou vergen (juiste impact op bosbeheer en bosaangroei) om de effecten van bijkomende houtoogst precies in te kunnen schatten.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 154 van 182

9.2.1.5 Milieu - conclusie In de doorgerekende case is er geen milieubaat bij de productie van biomethaan uit A-hout omdat dit al een hoogwaardige toepassing heeft (spaanplaat). Spaanplaat wordt sowieso geproduceerd, los van enige beslissing om meer biobrandstof te produceren. Als A-hout gebruikt wordt voor spaanplaten dan resulteert dit elders ofwel in minder energieopwekking vanuit biomassa, ofwel in een verschuiving van deze energiecentrales naar andere (nu ongebruikte) biomassa. In het doorgerekende basisgeval (aanname van verschuiving naar aardgas) is de globale balans ongunstig.

9.2.2 Methaan uit A-hout â€“ Economie en sociaal Aangezien de milieuresultaten van de basis case ongunstig zijn, zijn de economische en sociale impacten niet geanalyseerd.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 155 van 182

10 TRANSVERSALE ANALYSE VAN DE CASESTUDIES 10.1

OVERZICHT VAN DE 4 CASESTUDIES

10.1.1 opzet van de studie Gezien de verwachte toenemende vraag naar geavanceerde biobrandstoffen, die vooral uitgaan van biomassa residuen (waarvan sommige al een functie hebben), is in opdracht van OVAM een afwegingskader opgesteld om uitspraken te kunnen doen rond de maatschappelijke wenselijkheid van het gebruik van biomassareststromen voor biobrandstoffen. De milieu-impacten, de sociale impacten (tewerkstelling) en de economische kosten werden geanalyseerd en opgeteld met een consequentiële aanpak. Het afwegingskader is uitgewerkt in een apart rapport. Een consequentiële aanpak is absoluut nodig voor een dergelijke studie gezien o.a. de langetermijn horizon en de omvang van de veranderingen. Dit rapport bevat een aantal casestudies om de toepasbaarheid van het afwegingskader te testen. Deze casestudies draaien rond vier reststromen, door OVAM geselecteerd vooral omwille van hun potentieel in Vlaanderen (met significant potentieel voor industriële schaalgrootte): 1 2 3 4

Korrelmaïsresten (stengels, spillen) Residuen van bosexploitatie Houtige fractie van groenafval Post-consumer houtafval (A-hout)

Een aantal mogelijke conversietechnieken zijn geselecteerd om deze grondstoffen om te zetten naar biobrandstof: -

Fermentatie van maïsstro naar ethanol (case 1) Vergassing en methanatie tot biomethaan van houtige stromen (case 2a, 3a en 4) Pyrolyse en upgrading tot biodiesel van houtige stromen (case 2b an 3b)

Voor het uitvoeren van een consequentiële analyse van de biobrandstofopties is het belangrijk om een zicht te hebben op mogelijke gevolgen van deze toepassing, bv of bepaalde stromen minder achterblijven op de bodem (maïsstro, bosresiduen), of welke verschuivingen kunnen verwacht worden als bepaalde biomassa stromen al een bestemming hebben of verwacht worden te hebben (A-hout, houtige fractie groenafval). Voor elke case zijn eerste gevolginschattingen gemaakt, met doorrekening van een basiscase; we moeten erop wijzen dat deze gevolginschattingen heel bepalend bleken voor de resultaten. Ook kunnen eventuele technologische evoluties belangrijke invloed hebben op de resultaten. Vandaar dat de nodige voorzichtigheid gehanteerd moet worden bij de interpretatie van de resultaten.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 156 van 182

In de doorrekeningen is beschouwd of de doorgerekende basiscase voor biobrandstofproductie een gunstige milieubalans vertoonde; indien gunstig werd afgewogen of de eventuele hogere economische kost opweegt tegen de milieubaten. In dat geval is er ook een indicatie gegeven van de kost per ton CO2-reductie om te checken of het al dan niet hoger ligt dan referentiewaarden voor andere opties om de CO2-emissies te reduceren. Let dat in een maatschappelijke analyse de kosten en niet de prijzen geanalyseerd worden (dus geen taksen, geen marge). De taksen en marge (ongeveer 10%) zouden dus aan de kost per ton CO2 berekend in deze studie toegevoegd moeten worden om vergeleken te kunnen worden met de prijzen op internationale markten. In het algemeen zijn op dit moment CO2-reductie kosten137 rond 25 € per ton CO2. Maar de kost gaat stijgen omdat meer reducties nodig zijn. Duitsland138 heeft de prijs al op 55€/t vastgelegd voor 2025 en volgens de World Bank139 nog hoger tegen 2030 (“This is far short of the level needed to drive transformational change: estimated at $40-80 per ton by 2020 and $50-100 per ton by 2030 according to the High-Level Commission on Carbon Prices, co-chaired by Joseph Stiglitz and Lord Nicholas Stern and supported by the World Bank.”). Reducties aan 25€/t zijn dus ‘laaghangend fruit’. Binnen transport liggen deze CO2 reductiekosten evenwel een stuk hoger, omdat de transitie van fossiele brandstoffen naar hernieuwbare brandstoffen (of hernieuwbare elektriciteit via elektrische voertuigen) een stuk duurder is dan in andere sectoren zoals elektriciteit, waar goedkopere opties voor handen zijn (en waar de transitie ook sneller gaat). Energievraag van transport bedraagt circa 25% van de totale energievraag, en daarmee is overstappen naar hernieuwbare energie (brandstoffen of elektriciteit) en hogere efficiëntie ook noodzakelijk in deze sector. Daarnaast is het aspect energieafhankelijk ook belangrijk, gezien op dit moment transport nog steeds voor meer dan 90% afhangt van aardolie. Gezien alle sectoren moeten evolueren is het dus maatschappelijk verantwoord om een hogere CO2-prijs te betalen in de transportsector om de evolutie te stimuleren.

10.1.2 Case 1 - Ethanol geproduceerd uit maïsstro Als maïsstro niet gebruikt wordt voor biobrandstof, blijft het normaal achter op het veld, waarbij een deel van de koolstof en nutriënten in de bodem worden opgenomen. Om het nutriëntenverlies te compenseren is in de basiscase aangenomen dat er GFT-compost wordt aangevoerd en dat meer compost wordt geproduceerd dankzij bijkomende inspanningen van selectieve GFT-inzameling. Er zijn evenwel ook andere compensatieopties die tot andere resultaten kunnen leiden – hiervoor is meer diepgaande analyse nodig.

137 https://markets.businessinsider.com/commodities/co2-european-emission-allowances 138 https://www.reuters.com/article/us-germany-climate/germany-to-raise-carbon-price-to-25-euros-in-2021-after-pressure-sources-idUSKBN1YK0IF 139 https://www.worldbank.org/en/results/2017/12/01/carbon-pricing

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 157 van 182

Er is een vrij hoge spreiding aangenomen in de transformatiekost van maïsstro naar ethanol, vanuit de huidige kost (“ondergrens”) naar een grote potentiële kostreductie op lange termijn (“bovengrens”). Er zijn ook bepaalde maatschappelijke economische baten meegenomen, met name in het produceren van GFT-compost, waarmee verbranding van de organische fractie van afval vermeden wordt. In het meest positieve geval leidt dit in de doorrekening zelfs tot een lagere economische kost dan de referentiesituatie. Figuur 70: Ethanol uit maïsstro - Geaggregeerde maatschappelijke impacten (basis case)

De resultaten voor de doorgerekende biobrandstof case blijken gunstig op milieuvlak. Ze blijven licht gunstig indien kunstmest wordt gebruikt i.p.v. GFT-compost (Zie Figuur 18). Op maatschappelijk vlak is er onzekerheid of de huidige hogere kost in het minst positieve geval afweegt tegen de milieubaten. Als de technologieën sterk verbeteren, zoals gemodelleerd in het “bovengrens” scenario, dan blijkt het produceren van bioethanol uit maïsstro maatschappelijk verantwoord, zowel op milieu en economisch vlak. De kost van de CO2eq reductie zou variëren tussen -77 €/t CO2eq (baat) en 265 €/t CO2eq. Er worden nog verscheidene technologische evoluties verwacht in ethanolproductie uit (maïs)stro, die de milieuimpact verder kunnen reduceren, zoals een hoger conversierendement (tot 48% i.p.v. 38%), CO2-afvang, lager gebruik aan reactanten bij voorbehandeling, of de productie van bio-fertiliser van de residuen.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 158 van 182

De impact van nutriëntenaanvoer om maïsstro afvoer te compenseren (via compost of andere mogelijkheden) dient dieper geanalyseerd te worden om hier duidelijke uitspraken over te kunnen doen.

10.1.3 Case 2a - Methaan geproduceerd uit residuen van bosexploitatie Als bosresiduen niet gebruikt worden voor biobrandstof, blijven deze normaal achter in het bos (waarbij een deel van de koolstof op lange termijn in de bodem wordt opgenomen). We gaan er ook van uit dat een deel van de bosresiduen door particulieren wordt gebruikt in houtkachels (in de basisaanname 20% van de input). Er is een vrij hoge spreiding aangenomen in de inzamelkost van bosresiduen; ook in de transformatiekost van bosresiduen naar biomethaan, vanuit de huidige kost (‘ondergrens’) naar een grote potentiële kostreductie op lange termijn (‘bovengrens’). Figuur 71: Methaan uit bosresidu - Geaggregeerde maatschappelijke impacten (basis case)

18 16 14

€/100 km

12 10 8 6 4

2 0 -2 Aardgas

Biobrandstof - bovengrens Biobrandstof - ondergrens

Milieu - zonder biogene koolstof

Delta biogene koolstof

Economie

Sociaal

De resultaten in de basiscase wijzen op een grote milieubaat, maar dit wordt in feite gedomineerd door de vermeden emissies van particuliere houtverbranding. Gevoeligheidsanalyse toonde aan dat de hogere kosten ongeveer in balans zouden zijn met de milieubaten als wordt aangenomen dat er geen particuliere houtverbranding wordt vervangen.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 159 van 182

De kost van de CO2eq reductie zou variëren tussen 172 €/t CO2eq (in het meest positieve geval) en 882 €/t CO2eq (in het minst positieve geval) De doorrekening rond biomethaanproductie is gebaseerd op vrij conservatieve gegevens. Er worden verdere evoluties verwacht, die de milieu-impact van deze case verder kunnen reduceren, zoals een hoger conversierendement (tot 65% i.p.v. 50%).

10.1.4 Case 2b - Biodiesel geproduceerd uit residuen van bosexploitatie Hier zijn dezelfde gevolgaannames genomen als in Case 2a. Ook hier is een vrij hoge spreiding aangenomen in de inzamelkost van bosresiduen; en ook in de transformatiekost van bosresiduen naar biodiesel, vanuit de huidige kost (‘ondergrens’) naar een grote potentiële kostreductie op lange termijn (‘bovengrens’). Figuur 72: Biodiesel uit bosresidu - Geaggregeerde maatschappelijke resultaten (basiscase)

18 16 14

€/100 km

12 10 8 6 4

2 0 -2 Diesel

Biobrandstof - bovengrens Biobrandstof - ondergrens

Milieu - zonder biogene koolstof

Delta biogene koolstof

Economie

Sociaal

De resultaten in de basiscase wijzen op een grote milieubaat, maar ook hier is er een grote impact van de vermeden emissies van particuliere houtverbranding.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 160 van 182

De kost van de CO2eq reductie zou variĂŤren tussen 184 en 543 â‚Ź/t CO2eq. Als alle milieu-impacten in rekening worden gebracht in de afweging t.o.v. de economische kosten, is het maatschappelijk meer relevant omwille van de grote andere milieubaten. De doorrekening rond biodiesel uit pyrolyse is gebaseerd op vrij recente gegevens. Verdere verbetering in milieuimpact is nog mogelijk o.a. door gebruik van hernieuwbare waterstof i.p.v. waterstof uit aardgas om de pyrolyse-olie te upgraden naar dieselbrandstof.

10.1.5 Case 3a - Methaan uit de houtige fractie van groenafval Als de houtige fractie van groenafval niet gebruikt wordt voor biobrandstof, wordt deze ofwel gebruikt in biomassacentrales (voor productie van warmte/elektriciteit), ofwel wordt dit verhakseld voor bodembedekking. In geval van bodembedekking is de case gelijkaardig met case 2a (maar dan zonder vervanging in houtkachels). Indien deze grondstof niet meer beschikbaar is voor biomassacentrales (WKKs), is er ofwel terug een verschuiving naar fossiele brandstof om deze energie te produceren, ofwel gaan deze biomassacentrales op zoek naar andere biomassa (zoals bosresiduen of hout van kantenbeheer), waarbij de case in feite dezelfde impact heeft als case 2a. In de doorgerekende basiscase zijn we uitgegaan van een verschuiving naar aardgas WKKs.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 161 van 182

Figuur 73: Methaan uit de houtige fractie van groenafval - Totale milieubijdragen (basis case â€“ verschuiving naar aardgas) - herhaling Figuur 50

De milieuimpact van biobrandstof is in de doorgerekende basiscase licht ongunstig t.o.v. het aardgas alternatief, waarbij er een hogere broeikasgasuitstoot is in het biobrandstofscenario, die voor een groot deel gecompenseerd wordt door vermeden emissies van biomassacentrales in het referentiescenario. Zoals hoger aangegeven liggen de resultaten bij andere gevolgaannames eerder in de buurt van deze van case 2a en 4. De evolutie van de vergelijking zal afhangen van 2 factoren met tegenstrijdige effecten op de vergelijking: -

Niet-CO2 emissies van biomassacentrales kunnen in de toekomst wel verder dalen door emissienabehandeling. Dit zal de milieubalans van biomethaan minder gunstig maken. Verdere evoluties worden verwacht in biomethaan productie, die de milieu-impact van deze case verder kunnen reduceren, zoals een hoger conversierendement (tot 65% i.p.v. 50%). Dit zou de milieubalans van biomethaan gunstiger maken.

Er is meer diepgaande analyse nodig van de gevolgimpacten om uitspraken te kunnen doen over deze case.

10.1.6 Case 3b - Biodiesel uit de houtige fractie van groenafval Hier zijn dezelfde gevolgaannames genomen als in Case 3a. In geval deze fracties zouden ingezet worden voor bodembedekking is de case gelijkaardig met case 2b (maar dan zonder vervanging in houtkachels). Indien deze grondstof niet meer beschikbaar is voor biomassacentrales (WKKs), is er

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 162 van 182

ofwel terug een verschuiving naar fossiele brandstof om deze energie te produceren, waarbij de case in feite dezelfde impact heeft als case 4 ofwel gaan deze biomassacentrales op zoek naar andere biomassa (zoals bosresiduen of hout van kantenbeheer), waarbij de case in feite dezelfde impact heeft als case 2b.

Ook hier is in de basiscase aangenomen dat er een verschuiving naar aardgas WKKs. Figuur 74: Biodiesel uit groenafval - Geaggregeerde maatschappelijke resultaten - herhaling Figuur 62

20 18 16 14 â‚Ź/100 km

12 10 8 6

4 2

0 -2 Diesel

Biobrandstof - bovengrens Biobrandstof - ondergrens

Milieu - zonder biogene koolstof

Delta biogene koolstof

Economie

Sociaal

Het totaal is in de doorgerekende basiscase gunstig voor biobrandstof met de bovengrens modellering en (licht) ongunstig met de ondergrens modellering. De economische kost is hoger voor de biobrandstof dan voor diesel, de milieukost is lager, vooral door vermeden toxische emissies.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 163 van 182

Figuur 75: Biodiesel uit de houtige fractie van groenafval - Totale milieubijdragen (basis case â€“ verschuiving naar aardgas) - herhaling Figuur 58

De milieuimpact van biobrandstof bij aanname van verschuiving van biomassacentrales naar aardgas is gunstig t.o.v. het aardgas alternatief. De milieu-impact door de hogere broeikasgasuitstoot in het biobrandstofscenario wordt meer dan gecompenseerd door de vermeden toxische emissies van biomassacentrales in het referentiescenario. Let wel dat niet-CO2 emissies van biomassacentrales in de toekomst wel verder kunnen dalen door emissienabehandeling. Dit zou de milieubalans van biodiesel minder gunstig maken. Zoals hoger aangegeven liggen de resultaten bij andere gevolgaannames eerder in de buurt van deze van case 2b en 4. Er is meer diepgaande analyse nodig van de gevolgimpacten om uitspraken te kunnen doen over deze case.

10.1.7 Case 4 - Methaan uit A-hout A-hout afval wordt nu grotendeels gebruikt voor spaanplaat productie in Vlaanderen. Als dit A-hout afval niet meer beschikbaar is (omdat het gebruikt zou worden voor biomethaanproductie), dan gaan we ervan uit dat spaanplaatproducenten andere houtbronnen opzoeken, bv. houtafval uit Frankrijk. Als dat hout niet meer beschikbaar is voor de Franse industrie voor energieopwekking, nemen we aan dat er terug een verschuiving is richting gas in de industrie (dit hebben we aangenomen als basiscase). Eventueel is het ook mogelijk dat die biomassacentrales gebruik gaan maken van andere biomassabronnen, zoals bosresiduen. In dat geval zal de

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 164 van 182

impact eerder liggen in de buurt van de case 2a (met bijkomende impact van transport van houtafval van Frankrijk naar BelgiĂŤ). Spaanplaatproducenten kunnen (in mindere mate) ook beroep doen op vers hout (bijkomende bosexploitatie). We hebben dit doorgerekend voor 10% van de biomassa input, en hebben aangenomen dat dit kadert binnen duurzaam bosbeheer. We nemen aan de spaanplaatproductie in Vlaanderen stabiel blijft. Een eventuele andere mogelijkheid is dat de spaanplaatproductie (door mindere toegang tot grondstoffen) verlaagd wordt, en vervangen door andere producten (bv. plastics). Dit is hier niet doorgerekend, maar zou een belangrijke milieuimpact kunnen hebben. Figuur 76: Methaan uit A-hout - Totale milieubijdragen - herhaling Figuur 67

De milieuimpact van biobrandstof is in de doorgerekende basiscase licht ongunstig t.o.v. het aardgas alternatief. De klimaatimpact is ongunstig voor biomethaan omdat het bespaarde verbruik van fossiele brandstof (aardgas) door de productie van biomethaan in deze basiscase wordt gecompenseerd door een meerverbruik van fossiele brandstof (aardgas) voor industriĂŤle energieopwekking. Dit nadeel wordt grotendeels gecompenseerd door vermeden emissies van biomassacentrales. Let wel dat niet-CO2 emissies van biomassacentrales in de toekomst wel verder kunnen dalen door emissienabehandeling. Dit zou de milieubalans van biomethaan minder gunstig maken. Als biomassacentrales naar andere biomassabronnnen (zoals bosresiduen) verschuiven i.p.v. verschuiving naar aardgas zou de case dan eerder in de richting van de resultaten van case 2a uitkomen, met daarboven de

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 165 van 182

bijkomende impact van transport van houtafval van Frankrijk naar BelgiĂŤ. We hebben hier echter geen doorrekeningen van gedaan. Zoals eerder aangegeven worden verdere evoluties verwacht in biomethaanproductie, die de milieu-impact van deze case verder kunnen reduceren, zoals een hoger conversierendement (tot 65% i.p.v. 50%). Ook hier is meer diepgaande analyse nodig van de gevolgimpacten om uitspraken te kunnen doen over deze case.

10.1.8 Algemene conclusies Voor de meeste cases is meer diepgaande analyse nodig van de gevolgimpacten om gefundeerde uitspraken te kunnen doen over de milieu- economische en maatschappelijke impact van de betreffende biobrandstof case. De voorlopige resultaten tonen dat de economische en milieu impacten de grootste invloed op de geaggregeerde maatschappelijke resultaten. De sociale impact heeft een heel beperkte invloed. Bij milieuimpact wegen vooral klimaatimpact (ook gelinkt aan verbruik van fossiele bronnen) en toxiciteit door op de resultaten. De volgende tabel toont een indicatief overzicht van de trends voor de doorgerekende cases, inclusief sensitiviteit van gevolgaannames. Tabel 25: Indicatieve resultaten van de doorgerekende casestudies (met sensitiviteit)

Cases tudie

Output

Input

Ethanol

MaĂŻsstro

Methaan

Bosresiduen

2b 3a**

Diesel Methaan

Diesel

Methaan

6.11.2020

Bosresiduen Hout van groenafval Hout van groenafval A-hout

Sensitiviteit

Compost Kunstmest Houtstook vermeden Niet Houtstook vermeden Niet Versch. naar aardgas Versch. naar aardgas Versch. naar aardgas

Klimaat

Toxiciteit

Milieu

Economie

Maatschappij

Opti. kost*

Pess. kost*

Opti. kost*

Pess. kost*

+ ~

+ --

---

+ ~

~ -

n.b.

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 166 van 182

* de kolom toont aan of eventuele extra kost opweegt tegen de milieubaten; onderverdeeld in optimistische kostinschatting (links) vs. pessimistische kostinschatting (rechts) ** Bij andere gevolgaannames liggen de resultaten eerder in de buurt van deze van case 2b (nieuwe biomassa stromen worden gevaloriseerd die vroeger niet gevaloriseerd waren) en 4 (nieuwe biomassa stromen worden gevaloriseerd die vroeger wél gevaloriseerd waren en uiteindelijk wordt meer fossiele brandstof verbruikt). Legende

++ + ~ -n.b.

Gunstig voor biobrandstof >50% verschil Gunstig voor biobrandstof 10-50% verschil <10% verschil met fossiel of onzekerheid groter dan het verschil Ongunstig voor biobrandstof 10-50% verschil Ongunstig voor biobrandstof >50% verschil Niet bestudeerd

In feite komt de basis case (verschuiving naar aardgas) erop neer dat twee opties van gebruik van biomassa tegenover elkaar afgewogen worden: gebruik voor WKK (waarbij aardgas vervangen wordt) of gebruik voor biobrandstof (waarbij fossiele transportbrandstof vervangen wordt). In geval het resultaat negatief is voor biobrandstof biedt gebruik in WKK meer maatschappelijke voordelen. In de gevallen waarin de biomassa al een gebruik heeft (case 3a, 3b, 4), en aangenomen wordt dat er terug een verschuiving naar aardgas zal gebeuren, is de doorgerekende klimaatimpact negatief. Dit kan wel (deels) gecompenseerd worden door vermeden toxische emissies. Als in deze cases echter wordt aangenomen dat er een verschuiving is naar andere biomassa bronnen, kunnen de resultaten op gebied van klimaat wel verschillend zijn (incl. De geaggregeerde maatschappelijke impacten). Indien deze grondstof niet meer beschikbaar is voor biomassacentrales (WKKs), is er het volgende effect:  

ofwel gaan deze biomassacentrales op zoek naar andere biomassa (zoals bosresiduen of hout van kantenbeheer), waarbij de case in feite dezelfde impact heeft als case 2b. ofwel terug een verschuiving naar fossiele brandstof om deze energie te produceren, waarbij de case in feite dezelfde impact heeft als case 4.

De spreiding van de kost van biobrandstofproductie (pessimistisch vs. optimistisch) heeft een belangrijke impact op de geaggregeerde maatschappelijke impact.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 167 van 182

10.2 TYPOLOGIE VAN CONSEQUENTIËLE GEVOLGEN Een sleutelbegrip van consequentiële analyse van het gebruik van biomassa is dat er altijd (rechtstreekse of onrechtstreekse) gevolgen zijn. Als een biologisch materiaal wordt gebruikt, zijn er 4 types mogelijke gevolgen: 1

Meer productie/oogst van dit biologisch materiaal (bv. suikerriet) De betrokken oppervlakten (velden/bossen) zijn minder beschikbaar voor andere toepassingen  o Land use change: minder bossen (i.g.v. ontbossing) of minder oppervlakte van een ander ecosysteem, met specifieke ecologische gevolgen (o.a. biodiversiteit) o Geen land use change (als het veld vroeger voor een ander gewas was gebruikt): Minder productie van andere biomassa 

deze biomassa moet vervangen worden, wat leiden tot een verhoogd gebruik van fossiele energie/grondstoffen

er is minder voedsel beschikbaar

Terug ingebruikname van ongebruikte landbouwgronden (marginal land, abandoned land).

Belangrijke opmerking hierbij is dat beleid een belangrijke rol kan spelen bij landgebruik, bv door het stimuleren van efficiënte landbouwpraktijken (zoals gewasrotatie, wintergewassen, …), het verminderen van voedselafval, en het effectief handhaven van regels rond duurzame landen bosbouwpraktijken (bv vermijden van conversie van bossen). Betrokken casestudies: o Case 4 (A-hout)  er wordt meer hout geëxtraheerd van bossen (bij verhoogd gebruik van zuiver hout) 2

Hogere beschikbaarheid van biologische afvalstromen door specifieke acties om de efficiëntie te verbeteren (acties die niet zouden plaatsvinden als er geen verbruik van biologisch materiaal was)  o Meer/efficiëntere selectieve inzameling (bv. GFT voor compost) o Efficiëntere verwerkingsprocessen o Efficiënter landgebruik/landbouwpraktijken Betrokken casestudies:  Case 1 (maïsstro): meer selectieve ophaling van GFT, en meer compost productie door toegenomen vraag. 3

Meer gebruik van biomassa residuen (bv. meer maïsstro of houtresidu geoogst uit het veld/bos)  minder koolstof en nutriënten die achterblijven  o

Dit kan leiden tot een daling van opbrengsten/groei, of van de gezondheid van het ecosysteem, en van koolstofopslag in de bodem. Een duurzaamheidskader (bv. limieten op maximale extractie van residuen) is belangrijk om mogelijke negatieve gevolgen in te dijken. Compensatie door toevoer van ander materiaal (mest, compost, kunstmest (NPK), …)  -

6.11.2020

ofwel biologisch, en dan moet het gemodelleerd worden zoals het oorspronkelijk materiaal

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 168 van 182

ofwel niet-biologisch, en dan is er meer verbruik en productie van dit niet-biologisch materiaal.

Betrokken casestudies:   4

Case 1 (maïsstro): meer maïsstro van het veld gehaald Case 2 (residuen van bosexploitatie): meer residuen uit het bos gehaald

Minder gebruik van deze stroom door derden  Meer gebruik van een alternatief materiaal 

o ofwel biologisch, en dan moet het gemodelleerd worden zoals het oorspronkelijk materiaal o ofwel niet-biologisch, en dan is er meer verbruik en productie van dit niet-biologisch materiaal Betrokken casestudies:   

case 2 (residuen van bosexploitatie)  minder gebruikt door particulieren  meer aardgas case 3 (houtige fractie van groenafval)  minder gebruikt door bio-WKK centrales case 4 (A-hout)  verschuiving input spaanplaatproductie  minder hout gebruikt door bio-WKK centrales

Mogelijke eindgevolgen zijn dus: -

Impact op ecosystemen (minder, degradatie) (casestudie: houtresidu, bij te hoge extractie) Meer verbruik van niet-biologisch materiaal (casestudies: houtresidu, A-hout, hout uit groenafval => bestaande toepassing van biomassa vervangen door fossiele energie) Minder productie van voedsel (niet relevant voor deze cases) Meer productie van bruikbare afvalbiomassa door investeringen voor meer efficiëntie (casestudie: maïsstro  verhoogde vraag naar compost zou kunnen leiden tot meer/efficiëntere selectieve inzameling van GFT)

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 169 van 182

10.3 NOOD AAN VERDER ONDERZOEK - IMPACT AANNAMES In een diepgaande consequentiĂŤle analyse zou er telkens een brede modellering van de samenleving en van het beleid in de komende jaren moeten gebeuren om beter in te schatten wat de gevolgen zijn. Dit is tijdrovend en duur, maar soms noodzakelijk om de onzekerheid van de resultaten te reduceren. De toekomst is per definitie onzeker en onzekerheid is dus eigen aan alle prospectieve studies. Daarom worden aannames besproken en gevoeligheidsanalyses uitgevoerd. Belangrijke factoren zijn: -

de schaal van de productie van biobrandstoffen: dit beĂŻnvloedt o o

het rendement en de kosten (schaaleffect) en het type verstoring van de markt: kleine verstoringen zijn eenvoudiger te modelleren terwijl bij grote verstoringen, niet-lineaire reacties mogelijk zijn

de aanvullende maateregelen die genomen worden door de overheid. Uit de bestudeerde casestudies bleek dat: o

de reductie van het gebruik van particuliere houtkachels (of in ieder geval de verlaging van emissies in die toepassingen) noodzakelijk is omwille van de hoge toxische emissies (fijn stof); o meer GFT selectief inzamelen om compost te produceren zeker voordelig is vanuit maatschappelijk oogpunt. Als deze maatregelen sowieso genomen worden, los van het biobrandstofbeleid, kunnen deze acties niet meer toegerekend worden aan de productie van biobrandstof. Dit werd in de gevoeligheidsanalyses bestudeerd. De modelleringsaannames werden besproken met een brede klankbordgroep. De gehanteerde basismodellering heeft dus een zeker maatschappelijk draagvlak. Bepaalde tendensen zijn al duidelijk, los van de aannames. In de casestudies zijn we uitgegaan van een modellering van bepaalde gevolgaannames, besproken met een brede klankbord, en we zien dat sommige inschattingen een grote impact kunnen hebben op het eindresultaat. In verschillende gevallen zou meer diepgaand onderzoek een toegevoegde waarde hebben om de gevolgen van een beleidskeuze (hier ondersteuning geavanceerde biobrandstoffen) duidelijker in te schatten. Hierbij zou het tijdsperspectief beschouwd moeten worden waarin de onderzochte beleidskeuze impact zou hebben (hier 2030 en later). We willen er ook de aandacht op vestigen dat andere beleidskeuzes (ook in het buitenland) hierin kunnen interfereren, en dit moet mee in rekening gebracht worden in de analyse. Als het buitenland sterkere beleidsondersteuning biedt voor bepaalde biomassa toepassingen (biomassa centrales of biobrandstofproductie), worden bepaalde stromen uitgevoerd om daar te worden ingezet. Ook hier zou een gevolginschatting de buitenlandse toepassing als referentie kunnen beschouwen in het fossiele scenario, waardoor toepassing in eigen land ondergeschikt wordt aan een eventuele (opkomende) vraag van

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 170 van 182

het buitenland. (dit is geen retorische case, gezien een aantal nieuwe biomassacentrales in Nederland rekenen op invoer van bepaalde stromen uit Vlaanderen – zoals de houtige fractie van groenafval). Verder is er is nood aan bijkomend onderzoek, in het bijzonder voor volgende vragen: 1

Hoeveel koolstof wordt op lange termijn gestockeerd in stabiele vorm (humus, hout) als biomassa (maïsstro, residuen van bosexploitatie) op de grond achtergelaten wordt na het oogsten? In welke mate is er ook nog een tragere maar toch significante degradatie? (CO2-impacten worden over een periode van 100 jaar geanalyseerd)

Hoe wordt de afvoer van maïsstro (met afvoer koolstof en NPK-inhoud) gecompenseerd? o

o o o o

Niet gecompenseerd: lagere beschikbaarheid van nutriënten en minder koolstof in de bodem. Is er een kritische limiet op wat er kan afgevoerd worden, en hoe hangt dit af van de lokale situatie? Toevoer NPK: op welke nutriënten moet dit gebaseerd worden (in deze studie op K-balans)? Allicht is dit ook afhankelijk van de lokale bodemkwaliteit (bv in Vlaamse situatie mag er zeker niet meer P bij worden aangevoerd – kan in andere landen anders zijn). De landbouwers voegen, naast mest, immers ook kunstmest toe om eventueel nutriëntentekort in de bodem te compenseren. Toevoer compost, al dan niet met hogere compostproductie (indien niet, dan wordt er elders minder compost gebruikt met andere gevolgen) Toevoer mest of producten van mestvergisting/ eventueel uit digestaat. Impact op beschikbaarheid van deze producten voor andere landbouwtoepassingen (gevolginschatting)? Toevoer residuen van fermentatieproces: impact op proces (bv interne energievoorziening). Tussengewassen: impact van het landbouwproces.

Het blijkt uit de modellering dat houtkachels van particulieren een zeer grote milieu impact veroorzaken, vooral op vlak van toxische fijn stof emissie. Ook bij biomassacentrales zijn de emissies een aandachtspunt. Kan een specifiek beleid op vlak van biobrandstoffen gebaseerd zijn op het voordeel dat deze verbranding niet meer plaatsvindt? Het lijkt logischer om (de impacten van) deze activiteiten via andere beleidsmaatregelen te beperken. Hoe rekening houden met evoluties in de toekomst, bv verdere verlaging emissies van biomassacentrales (nieuwe biomassacentrales hebben steeds verdergaande rookgasreiniging)?

Toekomstige technologische evoluties: verscheidene technologieën van geavanceerde biobrandstoffen zitten nog in demonstratie- of vroege marktfase, en er is nog veel ruimte voor technologische verbetering (bv op gebied van conversierendement, gebruik chemische reactanten, procesemissies). Ook zijn nieuwe aanvullingen mogelijk, bv CO2 afvang in het conversieproces of extractie van nutriënten uit de residuen die een belangrijke impact op de milieuprestaties kunnen hebben. LCA-gegevens voor technologische evoluties in de toekomst zijn vaak niet beschikbaar of zeer moeilijk in te schatten.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 171 van 182

10.4 PRESENTATIE VAN DE BIOGENE EMISSIES Ook belangrijk te beschouwen is hoe de biogene CO2-emissies gepresenteerd moeten worden naast fossiele CO2-emissies. Bij residuen is dit een cruciaal punt omdat voorgeschiedenis voor afval/residuen meestal niet wordt meegenomen in LCA, maar bv bij maïsstro is de koolstof effectief deel van een zeer korte CO 2-cyclus (opname in het jaar ervoor). Vandaar dat biogene CO2-emissies meestal niet worden meegenomen in LCAs omdat de bijdrage aan atmosferische CO2 (binnen korte koolstofcyclus) anders is dan bij fossiele CO2 die netto worden toegevoegd aan de atmosfeer. Het is wel belangrijk om te bekijken of er een impact is op langdurige CO2-opslag in de bodem of in het bos. Op vlak van modellering is de keuze van de aanpak in principe neutraal voor de resultaten. -

Als beide CO2-opname en biogene emissies meegenomen worden in de modellering, dan wordt bijna evenveel CO2 geëmitteerd als opgenomen werd tijdens de groeifase van de planten. Het verschil is wat op lange termijn in de bodem (humus) of in producten (bv houten ramen/balken) blijft. Als biogene koolstof niet meegenomen wordt in de modellering (noch opname, nog emissie), dan moet er wél een krediet worden toegekend voor de lange-termijn stockage van koolstof. Deze hoeveelheid is dezelfde als het verschil van de eerste aanpak.

De keuze van de aanpak heeft dus geen invloed op de vergelijkende resultaten zelf, en normaal gezien dus ook niet op de beslissingen die daarop gebaseerd zijn. Als biogene koolstof meegenomen wordt, dan worden de betrokken hoeveelheden groter en geeft dit de indruk dat klimaatsverandering belangrijker is in het totaal dan wat het is met enkel de netto CO2-emissies. Als biogene koolstof meegenomen wordt, ogen de verschillen in totale impacten ook relatief kleiner.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 172 van 182

11 BIJLAGE – DETAIL GEGEVENS VAN DE CASESTUDIES 11.1 CASESTUDIE 1: ETHANOL GEPRODUCEERD UIT MAÏSSTRO 11.1.1 Methodologie Het basisprocesverloop wordt geïllustreerd in de volgende figuur. Figuur 77: Basisprocesverloop

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 173 van 182

Figuur 78: Overzicht van de beoordeling: bio-ethanolsynthese uit maĂŻsstro

Belangrijkste gebruikte gegevens: -

834 kg bio-ethanol geproduceerd uit 3883 kg maĂŻsstro (droge massa) Verschillend chemicaliĂŤnverbruik en leidingwaterverbruik (zie tabel in de figuur) Energie o

Warmte- en elektriciteitsverbruik is volledig afkomstig van de verbranding van lignineresiduen die warmte en elektriciteit produceert. Er wordt dus geen fossiele energie verbruikt voor het transformatieproces. o Na intern verbruik blijft er nog een overschot aan elektriciteit die de productie van elektriciteit met de gemiddelde Belgische mix vervangt (voordeel voor het milieu) Uitstoot van 145140 g biogene CO2 per MJ-bio-ethanol Uitstoten bij lignineverbranding (andere dan biogene CO2):

Ze komen niet aan bod in het huidige "Technical, Economic and Environmental Assessment of Biorefinery Concepts - Developing a practical approach for characterisation" rapport van IEA Bioenergy. Veronderstellingen werden gemaakt op basis van het EcoInvent Process "productie van ethanol uit hout ethanol, zonder water, in 95% oplossingstoestand, uit fermentatie [kg]".

140 (51+94).

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 174 van 182

Er werd een analogie gemaakt tussen beide wegen om bio-ethanol te produceren met een equivalent "per kg geproduceerde zuivere bio-ethanol":

Productie van afvalwater: NIET in aanmerking genomen bij de eerste stap van de modellering Er is rekening gehouden met een wereldwijde onzekerheid van +-20% voor de productie van bio-ethanol.

11.1.2 Resultaten Figuur 79: Klimaatverandering met biogene koolstof (voor 100 km)

Zonder biogene koolstof

Biogene koolstof

30 Biobrandstof Compensatie op veld: compost uit GFT

Biobrandstof Inzameling, droging, opslag en transport

Biobrandstof Transformatie

Biobrandstof - Distributie

Biobrandstof - Distributie 10 6.3 4.7

Benzine -5

17.4 19.9

â‚Ź/100 km

15 â‚Ź/100 km

Biobrandstof Compensatie op veld: compost uit GFT

Biobrandstof Gebruiksfase (emissies verbranding)

Benzine - Gebruiksfase (emissies verbranding)

Benzine - Emissies van residuen op veld

-5

Biobrandstof Benzine - Emissies van residuen op veld

-10 -10

6.11.2020

Benzine

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

Biobrandstof

pagina 175 van 182

Figuur 80: Gebruik van hulpbronnen, fossiel (voor 100 km) â€“ case 1 400

Biobrandstof Compensatie op veld

350

300

Biobrandstof Inzameling, droging, opslag en transport

250

Biobrandstof Transformatie

200

Biobrandstof Distributie

150

Benzine - Gebruiksfase (Delta emissies verbranding)

100

Benzine - Emissies van residuen op veld

Benzine - Benzine productie en distributie

0 Benzine

6.11.2020

Biobrandstof

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 176 van 182

Tabel 26: Milieuresultaten per impactcategorie â€“ case 1 (basis case)

JRC Impact Categorie

Eenheid Acidification Moles H+-equivalents Cancer human health effects Comparative Toxic Unit for human (CTUh) Climate Change with C Biogenic kg CO2-Equivalents Ecotoxicity freshwater Comparative Toxic Unit for ecosystems (CTUe) Eutrophication freshwater kg P-equivalents Eutrophication marine kg N-equivalents Eutrophication terrestrial Moles N-equivalents Ionising radiation - human health kBq Uranium-235 equivalents Land Use dimensionless (pt) Non-cancer human health effects Comparative Toxic Unit for human (CTUh) Ozone depletion kg CFC11-equivalents Particulate Matter disease incidence Photochemical ozone formation - human health kg NMVOC-equivalents Resource use, fossils Energy, MJ Resource use, minerals and metals kg Antimony equivalents Water use Volume m3-world equivalents

Benzine 0.051071 3.285E-08 101.409 2.999 0.0005968 0.0052087 0.058577 1.66424 19.12 3.373E-07 5.522E-06 3.166E-07 0.023574 347.80 3.337E-06 1.8092

Voor de milieueffecten die nog niet besproken zijn in de hoofdtekst, zijn de verschillen over het algemeen niet significant.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 177 van 182

Biobrandstof 0.197579 -6.088E-09 85.344 6.262 0.0001169 0.0242766 0.780640 1.02725 372.28 1.282E-06 2.993E-06 1.067E-06 0.024046 254.87 6.378E-05 4.6152

11.2 CASESTUDIE 2A: METHAAN GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE 11.2.1 Resultaten Tabel 27: Milieuresultaten per impactcategorie â€“ case 2a (basis case)

JRC Impact Categorie Acidification Cancer human health effects Climate Change with C Biogenic Ecotoxicity freshwater Eutrophication freshwater Eutrophication marine Eutrophication terrestrial Ionising radiation - human health Land Use Non-cancer human health effects Ozone depletion Particulate Matter Photochemical ozone formation - human health Resource use, fossils Resource use, minerals and metals Water use

Eenheid Moles H+-equivalents Comparative Toxic Unit for human (CTUh) kg CO2-Equivalents Comparative Toxic Unit for ecosystems (CTUe) kg P-equivalents kg N-equivalents Moles N-equivalents kBq Uranium-235 equivalents dimensionless (pt) Comparative Toxic Unit for human (CTUh) kg CFC11-equivalents disease incidence kg NMVOC-equivalents Energy, MJ kg Antimony equivalents Volume m3-world equivalents

Aardgas 0.024581 4.408E-08 70.093 2.383 0.0002229 0.0073661 0.084866 0.30037 3.80 2.564E-06 3.394E-06 2.279E-06 0.027007 324.98 1.669E-06 0.3566

Voor de milieueffecten die nog niet besproken zijn in de hoofdtekst, zijn de verschillen over het algemeen niet significant.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 178 van 182

Biobrandstof 0.042385 1.661E-07 63.019 12.771 0.0014927 0.0162039 0.168727 2.44998 216.41 1.281E-05 1.065E-06 3.665E-07 0.032294 148.67 1.107E-04 3.5003

11.3 CASESTUDIE 2B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT RESIDUEN VAN BOSEXPLOITATIE 11.3.1 Resultaten Tabel 28: Milieuresultaten per impactcategorie â€“ case 2b (basis case)

Diesel 0.093337 4.108E-08 52.748 3.506 0.0004498 0.0332113 0.367187 1.50518 15.45 1.798E-06 4.833E-06 1.757E-06 0.096345 297.61 2.312E-06 1.5922

Voor de milieueffecten die nog niet besproken zijn in de hoofdtekst, zijn de verschillen over het algemeen niet significant.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 179 van 182

Biobrandstof 0.058052 1.835E-08 41.939 2.516 -0.0002027 0.0290754 0.347541 -0.03554 2.78 7.347E-07 1.007E-06 3.136E-07 0.131916 99.77 3.123E-06 0.2231

11.4 CASESTUDIE 3A: METHAAN GEPRODUCEERD UIT DE HOUTIGE FRACTIE VAN GROENAFVAL 11.4.1 Resultaten Tabel 29: Milieuresultaten per impactcategorie â€“ case 3a (basis case)

Aardgas 0.086841 1.742E-07 74.613 11.158 0.0007077 0.0359106 0.415809 0.97739 7.95 1.356E-05 3.461E-06 1.444E-06 0.101866 340.95 5.618E-06 1.1740

Voor de milieueffecten die nog niet besproken zijn in de hoofdtekst, zijn de verschillen over het algemeen niet significant.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 180 van 182

Biobrandstof 0.062891 1.887E-07 89.006 12.117 0.0017592 0.0223796 0.237557 2.72178 220.17 1.296E-05 4.951E-06 4.370E-07 0.054112 585.07 1.109E-04 3.7057

11.5 CASESTUDIE 3B: BIODIESEL GEPRODUCEERD UIT DE HOUTIGE FRACTIE VAN GROENAFVAL 11.5.1 Resultaten Tabel 30: Milieuresultaten per impactcategorie â€“ case 3b (basis case)

Ddiesel 0.132579 1.231E-07 55.597 9.037 0.0007553 0.0512025 0.575776 1.93190 18.07 8.726E-06 4.875E-06 1.231E-06 0.143528 307.67 4.800E-06 2.1074

Voor de milieueffecten die nog niet besproken zijn in de hoofdtekst, zijn de verschillen over het algemeen niet significant.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 181 van 182

Biobrandstof 0.070914 3.234E-08 58.245 2.085 -0.0000370 0.0329418 0.390654 0.13165 4.78 8.022E-07 3.455E-06 3.574E-07 0.145622 374.71 3.001E-06 0.3467

11.6 CASESTUDIE 4: METHAAN GEPRODUCEERD UIT POSTCONSUMER HOUTAFVAL (A-HOUT) 11.6.1 Resultaten Tabel 31: Milieuresultaten per impactcategorie â€“ case 4 (basis case)

Voor de milieueffecten die nog niet besproken zijn in de hoofdtekst, zijn de verschillen over het algemeen niet significant.

6.11.2020

Afwegingskader biobrandstoffen - casestudies

pagina 182 van 182