Deze op plasma gebaseerde technologie brengt stikstofuitstoot van boerderijen omlaag

Met de hoogste stikstofconcentraties per hectare in Europa - in 2021 meer dan 500 mol per hectare - moet Nederland een uitweg uit deze crisis vinden en de uitstoot terugdringen. Het grootste deel van deze uitstoot heeft te maken met de veehouderij, die verliezen naar de lucht veroorzaakt in de vorm van ammoniak. 80% van de ammoniakuitstoot is afkomstig van dierlijke mest. Met behulp van lucht en elektriciteit kan deze nevenstroom worden gerevaloriseerd, waardoor boeren hun uitstoot kunnen verminderen.

Duurzame meststof produceren met lucht en elektriciteit

N2 Applied biedt een plasma-aangedreven oplossing die boeren in staat stelt om op het landbouwbedrijf duurzame meststof te produceren uit mest met behulp van lucht en elektriciteit. Plasma is de vierde toestand van materie, waarbij elektronen worden losgerukt van atomen, en het Noorse bedrijf heeft een manier gevonden om dit te gebruiken om drijfmest te behandelen. Deze technologie belooft landbouwpraktijken op verschillende niveaus te transformeren en gewasopbrengsten te verhogen.

In 2010 begonnen oprichters Rune Ingels en Grete Sønsteby aan een reis om plasmatechnologie naar de markt te brengen. In 2017 begon het bedrijf uit te breiden, door de technologie op te schalen van laboratoriumschaal naar een proof of concept en door vestigingen op te zetten in Wageningen en het Verenigd Koninkrijk.

Het bedrijf heeft een lange weg afgelegd. “We werken met mest, dat als biologisch product veel variaties kent. Het voer van de dieren en de intensiteit van de veehouderij hebben er grote invloed op. Koeienmest is anders dan varkensmest; in veel opzichten was de leercurve lang,” legt Henk Aarts, hoofd bedrijfsontwikkeling voor Europa, uit. Hij is gevestigd in Wageningen en heeft een lange carrière in het op de markt brengen van landbouwtechnologieën.

Slurry behandelen met plasma

De N2-behandelingsunit wordt geleverd in een 20-voet container. Deze opstelling bevat een luchtcompressor, een plasmasysteem, een absorptietank om drijfmest en gas te mengen en een besturingseenheid. De mestbehandeling verloopt in twee stappen. Eerst splitst een elektrische lading de luchtmoleculen - die voor 78% uit stikstof bestaan - waardoor ze worden omgezet in stikstofoxidegas, waardoor een plasmatoestand ontstaat die vergelijkbaar is met wat er in de lucht gebeurt als de bliksem inslaat. Vervolgens wordt dit gas gemengd met de vloeibare slurry, waardoor de absorptie wordt vergemakkelijkt en belangrijke chemische reacties op gang worden gebracht.

“Stikstof reageert met nitraat en H+ ionen komen vrij, waardoor de pH van het slib daalt. Het resultaat is een met stikstof verrijkte organische meststof die, gezien de lagere pH, geen ammoniak uitstoot,” concludeert Aarts. “Bovendien stopt het de uitstoot van methaan en verandert het mest in een efficiënte meststof die geen penetrante geur meer heeft.” Veldproeven toonden aan dat de resulterende meststof even goed presteert als chemische meststoffen en tot 40% beter presteert dan onbehandelde drijfmest.

Eén enkele eenheid kan de mest van 100 tot 150 koeien verwerken, afhankelijk van de huisvesting en de weidegang. Het systeem kan non-stop werken of, indien beschikbaar, worden gekoppeld aan de productie van hernieuwbare energie op het bedrijf, zodat boeren ook hun energieopwekking optimaal kunnen benutten.

Via de besturingseenheid verzamelt N2 gegevens die enerzijds nodig zijn voor boeren om hun emissies te rapporteren aan de autoriteiten en die anderzijds de operationele prestaties en productontwikkeling verbeteren.

Nederlandse melkvee- en aardappelboerderijen

Sinds de opening van de vestiging in Wageningen is de technologie van N2 aangekomen in Nederland en vindt het zijn weg naar boerderijen. In 2021 nam het aardappelbedrijf Van Den Borne in Reusel een van hun units in gebruik. Eigenaar Jacob van den Borne had toegang tot mest van nabijgelegen veehouderijen en wilde dit gebruiken als een chemievrije meststof. Hij was zich echter bewust van de stikstofproductie die onbehandelde mest zou genereren en zocht daarom naar een alternatief. Aarts legt uit dat de plasmatechnologie uitstekend bleek te passen en hem hielp om “een betere meststof” te maken.

In 2023 ging N2 Applied een partnerschap aan met GEA, een wereldwijde systeemleverancier voor de voedingsmiddelen-, dranken- en farmaceutische sector. Een paar maanden later kondigde GEA de start aan van een samenwerking met Unilever, een wereldwijde leverancier van consumentengoederen. Als onderdeel van deze deal installeert het Duitse bedrijf mestverrijkingseenheden uitgerust met N2's plasmatechnologie in vier melkveebedrijven die melk leveren aan Unilever.

Uitstoot Europa daalt, maar meer ambitie nodig

Volgens een rapport van het Europees Milieuagentschap is de uitstoot in 2023 met 39% gedaald ten opzichte van 1990. In deze aflevering van Behind the Figures onderzoeken we deze gegevens.

Read More

Verder dan landbouw

Landbouw is de belangrijkste toepassing van de N2-technologie, maar er zijn ook andere gebruiksmogelijkheden. “Zolang er een vloeibare afvalstroom is, kunnen we die behandelen,” zegt de bedrijfsontwikkelaar. Naast het gebruik in de landbouw op tientallen locaties in Scandinavië en het Verenigd Koninkrijk, voert het Noorse bedrijf ook pilots uit met biogasinstallaties. De focus ligt op digestaat, het restproduct van anaerobe vergisting, het proces dat in deze installaties wordt gebruikt om biomaterialen af te breken.

“Digestaat heeft een hoge pH, met het risico op een hogere ammoniakuitstoot dan bij normale opslag en veldtoepassing. Onze plasmatechnologie past ook bij deze toepassing en om ons proces te laten werken, kunnen we de lokaal geproduceerde elektriciteit gebruiken,” voegt Aarts toe.

Twee biogasinstallaties - één in Denemarken en één in Zweden - maken al gebruik van N2-verwerkingseenheden. Ondertussen is de weg die voor ons ligt duidelijk: de plasmatechnologie verder optimaliseren en opschalen om deze beschikbaar te maken voor boerderijen met duizenden dieren. Hoe meer met plasma behandelde mest, hoe minder ammoniakemissies en hoe kleiner de klimaatvoetafdruk van de veehouderij.