Reactor maakt brandstof van landbouwafval

India telt miljoenen kleine boerderijen die rijst, graan, suikerriet of ander basisvoedsel verbouwen. Twee keer per jaar, na de oogst, steken de boeren hun akkers in brand.

Satellietbeelden van bepaalde landbouwregio’s, zoals Punjab in het noordwesten van India, tonen duizenden rookpluimen die opstijgen als boeren het achtergebleven landbouwafval opstoken om het land weer klaar te maken voor een volgende oogstcyclus.

Onbenutte bron van inkomsten

Het potentieel van dit landbouwafval blijft zo onbenut, stellen wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT). Zij onderzoeken de mogelijkheid om het afval om te zetten in een nieuwe bron van inkomsten voor de boeren, die vaak op de grens van de armoede leven.

Torrefactie is een techniek om biomassa meer dichtheid te geven zodat het beter transporteerbaar wordt.

Onderzoekers Ahmed Ghoniem en Kevin Kung van het MIT werken aan een reactor die gebruik maakt van “torrefactie”, een techniek om biomassa meer dichtheid te geven zodat het beter transporteerbaar wordt.

Torrefactie is geen nieuwe techniek. Het wordt al een eeuw gebruikt in de industrie maar tot nu toe was het niet toegankelijk voor particuliere boeren in afgelegen gebieden.

Transporteerbaar

‘Als biomassa waarde heeft en landbouwers biomassa hebben, waarom verbranden ze het dan in plaats van het te verkopen?’, vragen Ghoniem en Kung zich af. Transport is wat hen betreft de missing link.

‘Biomassa is beschikbaar in landelijk gebied, maar meestal verspreid over verschillende kleine locaties’, zegt Kung. ‘Het is vaak omvangrijk maar wel los en nat. In afgelegen gebieden is verbranding daarom effectiever dan alles verzamelen en naar een verwerkingscentrum slepen.’

Als de boeren zelf hun biomassa bijeen zouden kunnen persen, zou dat economisch voordeliger zijn. Op die manier zou het afval aantrekkelijk worden voor producenten van biobrandstof. Bovendien zou het een tegemoetkoming zijn aan de grote vraag naar betaalbare brandstof voor koken en verwarming in India en andere ontwikkelingslanden.

‘Torrefactie is een goede techniek om transport over lange afstand mogelijk te maken’, zegt Kung. ‘Dezelfde lading op een vrachtwagen zal veel meer eenheden energie vervoeren en dat is waar de mensen voor betalen, voor de uiteindelijke energie.’

Torrefactie

‘De techniek achter torrefactie is gemakkelijk uit te leggen aan de hand van een beeld van een vergeetachtige chef’, zegt Kung. ‘Die stopt het eten in de oven en tegen de tijd dat hij er terug aan denkt, is het voedsel al verkoold. Dat is ongeveer wat torrefactie doet, al is het op een meer gecontroleerde manier.’

De twee onderzoekers werken aan een kleine reactor die bovendien mobiel is.

Tijdens het proces van torrefactie wordt plantaardige biomassa opgewarmd tussen 200 en 300 graden Celcius in een zuurstofvrije omgeving. “Dit zorgt voor een snelle ontbinding waarbij enkel de lage energetische molecules worden vrijgegeven en een klein, compact product overblijft met een hoge energiedichtheid”, zegt Kung. Bovendien gebeurt het proces in een gesloten, energie-efficiënt circuit waarbij gassen die worden vrijgegeven van de biomassa worden benut om de nodige warmte op te wekken. Het proces drijft zichzelf dus aan.

De twee onderzoekers werken aan een kleine reactor die bovendien mobiel is. De eerste tests met een prototype waren veelbelovend. “Nu wordt dit model geoptimaliseerd en dan is het de bedoeling om de nodige middelen te vinden om te groeien”, zegt Ghoniem.

Synthetische meststoffen

Vroeger werd landbouwafval mee onder de aarde verwerkt zodat het de voedingsstoffen weer kon afgeven aan de grond en dus dienst deed als meststof. Sinds de overschakeling van boeren op synthetische meststoffen, vaak gesubsidieerd door de overheid, wordt deze traditionele methode amper nog toegepast en is verbranding de meer gebruikelijke manier in India om afval weg te werken.

De rook die daardoor ontstaat is slecht voor de luchtkwaliteit. Volgens een studie van Stanford University uit 2014 zou het opbranden van biomassa in de open lucht verantwoordelijk zijn voor 18 procent van de wereldwijde CO2-uitstoot.