Poep omzetten in energie: bizar idee of levensvatbaar wetenschappelijk plan?

Een handvol bedrijven onderzoekt innovatieve manieren om menselijke en dierlijke uitwerpselen om te zetten in energie, kunstmest en zelfs schoon water.

  • Prototype-centrale zet uitwerpselen om in drinkwater en elektriciteit
  • Varkensmest – goedkope energiebron en meststof met hoge voedingswaarde
  • Duurzame brandstof van menselijke uitwerpselen helpt tegen ontbossing in Kenia
  • De ‘Manure Challenge’

Onze energiebehoefte neemt continu toe, gedreven door de snelle bevolkingsgroei en hogere levensstandaard. Dat dit op allerlei gebied verstrekkende gevolgen heeft is alom bekend. De alarmerende toename van de CO2-uitstoot veroorzaakt bijvoorbeeld onherstelbare milieuschade en leidt bovendien tot een verergering van de klimaatverandering. Als we het gebruik van fossiele brandstoffen – die tot de ergste vervuilers behoren – direct zouden staken, zouden we onze ecologische voetafdruk kunnen verkleinen. Het is letterlijk van levensbelang dat we op korte termijn gebruik gaan maken van duurzamere alternatieven en nieuwe koolstofarme energieoplossingen onderzoeken. Naast zonne- en windenergie is er nog een andere veelbelovende duurzame energiebron en dat is… poep. Ja, je leest het goed. Dit menselijke en dierlijke afvalproduct kan gebruikt worden om onze huizen van stroom en onze vervoersmiddelen van brandstof voorzien. In verschillende ontwikkelde landen maken ze al gebruik van deze alternatieve energiebron. Een afvalwaterzuiveringsbedrijf in het VK maakt bijvoorbeeld al gebruik van mest om 50 procent van zijn stroom op te wekken. Dit zou ook een game-changer kunnen zijn voor derdewereldlanden. Volgens gegevens van de VN kan afval op basis van menselijke en dierlijke uitwerpselen tot wel 10 miljoen huishoudens van stroom voorzien.

Prototype-centrale zet uitwerpselen om in drinkwater en elektriciteit

Nog niet zo lang geleden publiceerden we een artikel over een supermachine die uitwerpselen omzet in water en as. Ingenieursbureau Janicki Industries gaat nu een stap verder, namelijk met de ontwikkeling van een prototype-centrale – de Omni Processor – die uitwerpselen omzet in drinkwater. De centrale kan tot 66 ton bioafval per dag verwerken en daarmee meer dan 30.000 liter schoon water produceren. Als de resterende brandstof eenmaal is verbrand, produceert deze nog eens genoeg elektriciteit om de Omni Processor van stroom te voorzien. Bovendien blijft er voldoende energie over om op te slaan. Momenteel kan de energiecapaciteit van de centrale tot wel 170 huishoudens van stroom voorzien.

De pilotcentrale is in gebruik genomen in de stad Dakar, de hoofdstad van Senegal. CEO en mede-oprichter van Janicki Industries, Peter Janicki, zegt dat de Omni Processor in de vroege stadia van de pilot in staat was om in 80-85 procent van de tijd een ​​ideale efficiëntie te bereiken. Maar nu presteert de centrale inmiddels in 95-100 procent van de gevallen optimaal. Tijdens de pilot is echter niet gekeken naar de economische haalbaarheid van de centrale. Dit aspect zal tijdens de tweede pilot – die ook in Senegal zal plaatsvinden – aan bod komen. Wat deze projecten met name in ontwikkelingslanden helaas minder levensvatbaar maakt, is het gebrek aan infrastructurele en technologische mogelijkheden. Hierdoor zijn potentiële investeerders huiverig om geld in dit soort innovaties te steken.

Varkensmest – goedkope energiebron en meststof met hoge voedingswaarde

Janicki Industries heeft met zijn prototype aangetoond dat menselijke uitwerpselen een nuttige potentiële energiebron zijn. Maar met dierlijke mest is ook enorm veel mogelijk. Het kan worden gebruikt om energie op te wekken en boeren helpen bij het automatiseren van hun gewasproductie en veeteelt. Chamraq Biogas Nigeria, een bedrijf dat gespecialiseerd is in afvalmanagement, maakt dit allemaal mogelijk.

Het bedrijf ontwikkelt biovergisters die dierlijk afval omzetten in stroom – een proces dat vooral praktisch zou kunnen zijn voor West-Afrikaanse landen waar de varkenshouderij momenteel enorm in opkomst is. In die landen is energie schaars en vooral voor kleine boeren vaak onbetaalbaar. Het gebruik van varkensmest als energiebron zou hier dan ook oplossingen kunnen bieden. Als gevolg van de groeiende vraag naar varkensvleesproducten wenden boeren in West-Afrika zich in toenemende mate tot de varkenshouderij, waardoor tevens de afvalproductie toeneemt. Sommige boeren gebruiken dit als meststof, maar omdat varkensmest parasieten kan bevatten is dit niet de veiligste oplossing. Dit wordt dan ook niet aanbevolen voor gebruik bij het produceren van gewassen. Naast het produceren van stroom kun je met mest ook waardevolle bijproducten ontwikkelen. Een bijproduct dat vrijkomt uit varkensmest is bijvoorbeeld rijk aan voedingsstoffen en minder schadelijk voor de gewasproductie dan traditionele mest. Op deze manier kunnen boeren betaalbare energie en kunstmest uit dezelfde bron halen.

Duurzame brandstof van menselijke uitwerpselen helpt tegen ontbossing in Kenia

Naar schatting gebruikt 90 procent van de mensen in Oost-Afrika brandhout en houtskool. Dit draagt ​​niet alleen bij aan de uitstoot van broeikasgassen, het leidt ook tot ontbossing. Om de afhankelijkheid van brandhout en houtskool terug te dringen heeft het Keniase bedrijf Sanivation een beter en duurzamer alternatief voor traditionele brandstof ontwikkeld: briketten gemaakt van menselijke uitwerpselen. Het bedrijf haalt tweemaal per week menselijke uitwerpselen op bij 650 speciaal ontworpen toiletten. Zuiveringsinstallaties verwerken dit afval tot milieuvriendelijke briketten die langer branden dan houtskool en ook minder CO2-uitstoot veroorzaken. Inmiddels heeft het bedrijf 1.500 ton menselijke afvalbriketten verkocht aan huishoudens, scholen en fabrieken in Kenia. “Voor elke ton briketten die we verkopen, voorkomen we hier in Kenia de kap van ongeveer 88 bomen. Mensen kopen onze brandstof eigenlijk vanwege de positieve impact op het milieu”, vertelt Emily Woods, medeoprichter van Sanivation. Volgens het bedrijf heeft deze innovatie betere sanitaire voorzieningen voor 20.000 mensen mogelijk gemaakt en daardoor tevens bijgedragen aan het verminderen van het risico op diarree.

De ‘Manure Challenge’

Deze mest-naar-energie-innovaties klinken enorm veelbelovend, maar wel is het zo dat er nog veel meer onderzoek gedaan moet worden naar dit soort initiatieven. Om aan te tonen dat mest een waardevolle grondstof is, lanceerde het Yield Lab Institute de ‘Manure Challenge’. De wedstrijd, die in juni 2020 afliep, was bedoeld om agtech-startups aan te moedigen innovatieve en duurzame manieren te bedenken om dierlijke uitwerpselen uit de landbouw te hergebruiken. Van de 63 aanmeldingen kregen acht startups de kans om hun ideeën aan investeerders te presenteren en in aanmerking te komen voor deelname aan een mentorprogramma. De winnaar van de Manure Challenge was Digested Organics uit Michigan, die de hoofdprijs van $50.000 in de wacht sleepte. Het idee van Digested Organics is gebaseerd op een systeem voor nutriëntenconcentratie en waterterugwinning (NCWR), waarmee dierlijke uitwerpselen omgezet kunnen worden in schoon water, energie en kunstmest. De startup presenteerde twee verschillende methoden. Bij de eerste methode, de zogenaamde roestvrijstalen ultrafiltratie, komt de mest in poreuze buizen waar drijvende stoffen achterblijven en opgelost materiaal en water doorgelaten worden. Bij de tweede methode, die ‘tweestaps omgekeerde osmose’ heet, wordt gebruikgemaakt van gepatenteerde voorwaartse osmose-technologie om het water uit het permeaat te halen, aldus Bobby Levine, CEO van Digested Organics. Hierdoor ontstaat een ander kunstmestproduct dat rijk is aan ammoniak, stikstof en kalium. Tijdens het proces wordt bovendien schoon water gecreëerd om later opnieuw te gebruiken”.

Ook andere finalisten kwamen met diverse vernieuwende ideeën. SoMax Bioenergy uit Pennsylvania stelde bijvoorbeeld voor om met gebruik van verschillende technologieën organische materialen af ​​te breken en van deze componenten later weer allerlei nieuwe producten te maken. Phinite, gevestigd in North Carolina, bedacht een kosteneffectieve oplossing om mest uit te drogen. Op de slibdrogende wetlands van het bedrijf wordt het afval met behulp van zonne-energie gedroogd, wat de uitstoot van broeikasgassen en stank met 70 procent terugdringt. En de in Connecticut gevestigde startup CowPots ontwikkelde op mest gebaseerde biologisch afbreekbare plantpotten. In tegenstelling tot andere biologisch afbreekbare potten worden CowPots drie keer sneller afgebroken en voorzien ze de plant bovendien van belangrijke voedingsstoffen. Omdat een groot percentage van het Amerikaanse landbouwmestafval afkomstig is van de pluimvee-industrie, stelde Chonex uit Alabama een duurzame methode voor om pluimveemest om te zetten in hoogwaardige mest. Bij deze methode worden de larven van zwarte soldatenvliegjes met pluimveemest gevoerd. De mest wordt door de spijsverteringssystemen van deze larven verwerkt en vervolgens omgezet in frass, een term voor de ontlasting van herbivore insecten. In tegenstelling tot rauwe mest, die vaak ziekteverwekkers bevat, kan frass veilig als meststof worden gebruikt.

Mest is een zeer veelbelovende duurzame energiebron en aangezien de wereld naarstig op zoek is naar een alternatief voor fossiele brandstoffen, zullen we in de toekomst waarschijnlijk steeds meer succesvolle toepassingen van waste-to-energy-projecten zien. Door menselijke en dierlijke uitwerpselen om te zetten in een koolstofarme energieoplossing en de verwerkte, veilige mestproducten te gebruiken, kunnen boeren hun winstgevendheid en productiviteit verbeteren en hun impact op het milieu terugdringen. Er zijn enorm veel potentiële mogelijkheden. We hoeven ze alleen nog maar te ontdekken en te testen.

Dit blog is geschreven door Richard van Hooijdonk

Dit blog is geschreven door Richard van Hooijdonk

Trendwatcher, futurist en internationaal topspreker Richard Van Hooijdonk neemt je mee naar een inspirerende toekomst die leven, werken en ondernemen drastisch gaat veranderen.

Alle Lezingen