Warmtekrachtkoppeling (wkk) wint meer en meer terrein binnen de glastuinbouw. Dat is mooi, want hogere rendementen bij kasverwarming vergroten de energie-efficiëntie en sparen dus kosten en milieu. Er blijkt echter ook een nadeel: wkk-installaties produceren CO₂ van een lagere kwaliteit. En dat resulteert bij gebruik van CO₂ in de kas voor groeibevordering in een lagere opbrengst per hectare. Verontreinigingen als ethyleen en NO_x, óók zeer kleine hoeveelheden, remmen namelijk de plantengroei.

Sommige tuinders kopen daarom liever zuivere CO₂ in van derden, zeker voor gewassen die erg gevoelig zijn voor CO₂-bemesting, zoals rozen. Maar CO₂ is duur. Bovendien is het milieutechnisch natuurlijk beter als tuinders hun eigen CO₂ – schadelijk afval – kunnen omzetten in een nuttig product. Het valt dus te prefereren als tuinbouwbedrijven zelf CO₂ van hoge kwaliteit kunnen produceren, als bijproduct van de eigen energievoorziening.

Spin-off

TNO werkt al sinds de jaren negentig aan de afvang van CO₂ uit verbrandingsgassen en het opslaan daarvan in de ondergrond. De afvang van CO₂ in combinatie met opslag is alleen op grote schaal rendabel. Daarom richten de inspanningen zich tot nu toe vooral op energiecentrales en grote industrieën. De door TNO ontwikkelde scheidingstechnologie levert echter zeer zuivere en geconcentreerde CO₂ op die zeer geschikt is voor de glastuinbouw.

Naar verwachting neemt de grootschalige afvang en opslag van CO₂ na 2015 een grote vlucht. De techniek moet zich rond die tijd voldoende hebben ontwikkeld, ook qua schaalgrootte. In april van dit jaar werd een eerste afvanginstallatie in gebruik genomen voor veldtests van TNO bij de elektriciteitscentrale van E.On op de Maasvlakte. Dit onderzoek vindt plaats in het kader van het nationale onderzoeksprogramma CATO (CO₂ Afvang, Transport en Opslag). De proef¬installatie verwerkt een klein deel van de totale stroom verbrandingsgas van de centrale. Hier kunnen allerlei componenten en constellaties onder gecontroleerde condities worden getest, zoals absorptievloeistoffen, membranen en integratieconcepten. De installatie werkt onder industriële condities en vangt negentig procent van de CO₂ af. De testresultaten tot nu toe zijn dusdanig goed dat ook aan spin-offactiviteiten kan worden gedacht.

Absorbertorens

Het afvangproject betreft de ontwikkeling van CO₂-afvangsystemen voor kassen. De schone basistechnologie is er. Deze moet echter vertaald worden naar de specifieke omstandigheden binnen de glastuinbouw. Denk aan schaalgrootte, andere samenstelling van het verbrandingsgas en het feit dat de CO₂ hier geen afval is maar een product: het wordt gebruikt voor bemesting – vaak ook van eetbare gewassen – wat extra eisen stelt. Dat vraagt om gegarandeerd zeer zuivere CO₂.

Ook de bedrijfsomgeving stelt eisen. Absorbertorens voor de grote industrie kunnen wel dertig meter hoog zijn, dit vanwege het benodigde contactoppervlak tussen gas en scheidingsvloeistof. Bij een grote industrie is dit geen probleem, maar de glastuinbouw vraagt om compactere absorbers. Daarom gaat TNO verder onderzoek doen naar het verkleinen van de huidige torens en zal op termijn ook worden geëxperimenteerd met compacte membraantechnologie.

De techniek

De absorber bestaat uit een kolom gevuld met een pakkingmateriaal, vergelijkbaar met een soort knikkers. De pakking dient om een zo groot mogelijk contactoppervlak te creëren tussen het te reinigen gas en de scheidingsvloeistof. De scheidingsvloeistof vormt een film langs de rand van de knikkers; het gas loopt langs het vergrote vloeistofoppervlak. Het gas gaat in de toren omhoog, de vloeistof van boven naar beneden.

Een kolom voor dit concept is al gauw dertig meter hoog. Omdat dergelijke hoogten in de tuinbouwsector minder goed passen, wordt bekeken hoe de toren korter kan worden gemaakt; indien nodig kan ook met compacte membraancontactoren worden geëxperimenteerd. Niet met selectieve membranen om de scheiding te bewerkstelligen, maar met membranen die vloeistof en gas met elkaar in contact te brengen. Door de vlakke membranen slim te stapelen, ontstaan modules met een zeer groot contactoppervlak in slechts een klein volume.

Om een en ander in de praktijk te testen, is een demonstratieproject in voorbereiding. Hier zullen onder andere scheidingsvloeistoffen, procescondities en de CO₂-kwaliteit worden getest. De proef start eind 2008 en duurt vier maanden. Naar verwachting start de levering van de eerste nieuwe installaties al in de loop van 2009.

Recycling

Deze ontwikkelingen passen prima in de trend naar de gesloten kas, die ook gericht is op een zo hoog mogelijke energie-efficiency en het optimaal recyclen van grondstoffen. En dus op verduurzaming van de glastuinbouw. De gesloten kas heeft onder meer als voordeel dat ook met de geproduceerde CO₂ zuinig wordt omgesprongen. De verwarmingsinstallatie hoeft daardoor minder vaak te draaien (’s zomers draaien installaties soms uitsluitend voor het maken van CO₂, niet vanwege een warmtevraag). Een intensievere teelt spaart bovendien energie. Bij de gesloten kas is zuivere CO₂ nog belangrijker dan bij de open klas, dit vanwege het recyclingaspect.

Lachgas

De scheidingstechnologie van TNO werkt niet met membranen maar met scheidingsvloeistof. De vloeistof neemt CO₂ op uit het verbrandingsgas. De CO₂ wordt vervolgens via verhitting weer uit de vloeistof losgemaakt. Deze methode levert zeer zuivere en geconcentreerde CO₂ op. Problemen met onzuiverheden uit verbrandingsgassen, zoals lachgas, methaanslip en ethyleen worden hiermee voorkomen. TNO werkt bovendien met biodegradeerbare vloeistoffen. Deze veroorzaken geen schade als zij onverhoopt verkeerd terecht zouden komen; binnen de voedselindustrie is dit een extra pluspunt. De absorptievloeistof heeft een hoge stabiliteit. En de toegepaste technologie is energie-efficiënt.