RESOURCE USE EFFICIENCY
Een wereldomvattend model voor de vraag naar biomassa
Beeld: Shutterstock
DOOR Marion de Boo
Onderzoeker Harriëtte Bos en haar collega’s ontwikkelden een wereldomvattend model dat de stromen van biomassa in kaart brengt, om uit te zoeken hoe we in de toekomst zo efficiënt mogelijk gebruik kunnen maken van de biomassagrondstoffen.
TERWIJL de wereldbevolking in 2050 groeit naar 10 miljard mensen, moeten we afscheid gaan nemen van fossiele grondstoffen. Er ontstaat steeds meer druk op de beschikbare biomassa op aarde. Dat leidt tot knagende vragen.
Moeten we maïs blijven telen als veevoer, of kun je die beter in je benzinetank verstoken? Hoe efficiënt is het om hout uit Canadese oerbossen naar Europa te verslepen om het op te stoken in onze energiecentrales? En wat te denken van de wereldwijde opmars van de oliepalm, een heel efficiënt gewas, waarvoor veel tropisch regenwoud moet wijken?
Uitdaging
Harriëtte Bos en haar collega’s gingen de uitdaging aan om de wereldwijde stromen van biomassa in kaart te brengen. “We hebben een model voor de hele wereld gemaakt”, vertelt de onderzoekster, die van huis uit chemicus is. “Onderzocht is hoe we het beste aan de toekomstige vraag naar biomassa kunnen voldoen. Daarnaast is gekeken hoe productie en toelevering moeten worden aangepakt en welke omzettingstechnologieën nodig zijn om zo efficiënt mogelijk gebruik te maken van biomassa als grondstof voor de industrie.”
Vijf jaar geleden was de insteek het efficiënt gebruik van natuurlijke hulpbronnen. Gaandeweg zijn circulariteit en klimaat steeds hoger op de onderzoeksagenda gekomen. Bos: “Hoe gaan we met onze grondstofvoorziening om en hoe zorgen we dat we straks niet vele meters onder de zeespiegel komen te wonen?”
Suikerbiet blijkt een effi ciënt gewas om plastics van te maken.
Foto: Ruud Morijn/Shutterstock
In een deskstudie hebben de onderzoekers de grondstofvoorziening met een brede blik bekeken. Landbouwproducten en hout voorzien ons van voedsel, materialen, energie en transportbrandstoffen. Voor allerlei producten die we nu nog uit olie of kolen maken, kan biomassa een alternatieve grondstof zijn.
Als eerste stap is in een wereldwijd schema aangegeven hoe fossiele grondstoffen en biomassa zich tot elkaar verhouden. Hoeveel gras is er in de wereld? Hoeveel voedselgewassen? Hoeveel olie, kolen en gas worden wereldwijd gedolven en waar gaan die naartoe? Hoeveel eten wij met zijn allen, hoeveel veevoer en materialen hebben we nodig en hoeveel energie en transportbrandstoffen gebruiken we wereldwijd?
Bos: “Hiervoor zijn we de literatuur ingedoken. Voor landbouwdata is de FAO een rijke bron, voor energie heb je het International Energy Agency, we hebben alle mogelijke soorten bronnen benut en ook eigen inschattingen gemaakt. Zo ontstond een ingewikkeld stofstromenschema.”
Verschuiven
Vervolgens zijn de belangrijkste omzettingsprocessen in kaart gebracht. De 20 belangrijkste gewassen zijn in kaart gebracht met alle producten die daarmee samenhangen. Geleidelijk werd steeds beter zichtbaar waar de lekken zitten in de wereldwijde biomassaketen.
Bos: “Interessant was om te zien dat er heel veel biomassa naar onze veestapel gaat en daarbij gaat heel veel onderweg verloren. In termen van droge stof wordt er tenslotte relatief maar weinig kilo’s melk, kaas, vlees etc. van gemaakt, dat is toch wel een eyeopener. Als we meer plantaardige en minder dierlijke eiwitten zouden eten zou dat de druk op het systeem verminderen. Anderzijds heb je dan ook weer andere gewassen nodig, die ook weer extra ruimte vragen.”
Een veganistisch broodje hamburger. Foto: Berlinda van Dam/Hollandse Hoogte
Maisveld. Het model laat zien dat er ruimte is om meer producten uit biomassa in plaats van aardolie te maken. Foto: Anek Sangkamanee/ Shutterstock
Vroeger werd gezegd dat je biomassa liefst op een zo hoog mogelijk niveau moet verwaarden. Je moet er eerst voedsel van proberen te maken, en anders veevoer, daarna materialen en uiteindelijk kun je het als energiebron verbranden.
Het model laat echter zien dat er wel ruimte is om meer producten uit biomassa in plaats van aardolie te maken, als je efficiënter met de grondstoffen omgaat. De onderzoekers ontwikkelden een simulatiemodel dat laat zien wat er verandert in het productiesysteem als we bijvoorbeeld bij gelijkblijvende vraag proberen de totale broeikasgasuitstoot te verminderen, welk processen dan niet meer uitkunnen en wat de veranderingen kosten. Het simulatiemodel is nog vrij grof, maar zal het komende jaar verder worden uitgebreid.
Moeten we mais blijven telen als veevoer, of kun je die beter in je benzinetank verstoken?
Voor het hele wereldsysteem zijn verschillende toekomstscenario’s voor met name de energietransitie doorgerekend. Scenario’s voor de eiwittransitie en de circulatie (zoveel mogelijk kringloopgebruik, -red.) zullen nog volgen.
Bos: “Duidelijk is dat we nu al teveel van de aarde vragen. Als we op de huidige voet doorgaan loopt het in 2050 helemaal spaak. Het model laat zien waar nu en in de toekomst maatregelen nodig zijn om, gezien de groeiende vraag naar voedsel, kleding, chemicaliën, energie enzovoort èn de noodzaak om de CO2 uitstoot te verminderen, het systeem anno 2050 in balans te houden, wat dat gaat kosten en wat het oplevert.”
Suikerbiet
Zo is het in principe mogelijk om alle plastics voortaan uit biomassa in plaats van aardolie te maken. Belangrijk is dan wel om ook de biomassa-gebaseerde plastics zo veel mogelijk te recyclen. En als we toch voor biomassa kiezen, blijkt voor een aantal plastics de suikerbiet uiteindelijk een veel efficiënter gewas dan bijvoorbeeld olifantsgras, dat veel lastiger te verwerken is.
Bos: “Hoeveel rek zit er in het systeem en waarvoor moeten we ècht andere oplossingen verzinnen? Waar moet je het logistiek anders inrichten en waar zijn nieuwe technologieën nodig? In elk geval is er niet genoeg ruimte op aarde om ons hele wagenpark op biomassa te laten rijden en we gaan voorlopig ook niet elektrisch vliegen. En we weten ook dat de fosfaatmijnen op aarde op den duur uitgeput raken.”
Het bleef niet bij scenario’s doorrekenen. Een deel van het project was gericht op het ontwikkelen van nieuwe ontsluitingstechnologieën om biomassa efficiënter te benutten. Per slot van rekening is Wageningen Food and Biobased Research een technologisch instituut. Er wordt bijvoorbeeld gekeken naar het opwerken van eiwitten uit reststromen zoals raapzaadschroot.
In het volgende KennisBasisprogramma worden de modellen verder uitgebreid en gekoppeld aan andere modellen die binnen WUR in omloop zijn, bijvoorbeeld voor de kringlopen van stikstof, fosfaat en kalium, en ook de economische modellen. Bos: “Die modellen kunnen worden ingezet voor beleidsvragen op nationaal en Europees niveau. En onze nieuwe ontsluitingstechnologieën zijn opgepakt in verschillende publiek-private samenwerkingsprogramma’s.”
WIE
Harriëtte Bos, onderzoeker en expertiseleider bij Biobased Products, Wageningen Food & Biobased Research
ONDERZOEK
Hoe kunnen we bij een groeiende wereldbevolking en het uitfaseren van fossiele grondstoffen het meest efficiënt in de behoefte aan biomassa voorzien?
TEAM
WUR-onderzoekers van Food & Biobased Research en Environmental Research