‘Een op import gebaseerd beleid van biobrandstoffen betekent een wereldwijde export van het Europese energieprobleem’

Daar komt nog bij dat de reductie aan CO2-uitstoot van biodiesel in vergelijking met gewone diesel erg gering is: zo’n 11 tot 17 procent minder volgens bevindingen van het Amerikaanse milieu-agentschap EPA , die vraagtekens plaatst bij de duurzaamheid ervan. Voor alle duidelijkheid: de gestegen vraag is een combinatie van groei in de voedingsindustrie en een groeiende vraag naar biodiesel. Maar er is weinig twijfel over dat de EU-beleidslijn van 10 procent biodiesel in 2020 (en waarschijnlijk meer daarna) de investeringen in palmolie aanjaagt. ‘Het is zo’n lucratief gewas, dat het nauwelijks valt te stoppen’, citeert Nature een Australische bosecoloog.

Omstreden

Het idee achter biobrandstof is simpel genoeg. Je wilt iets doen aan de CO2-uitstoot van de transportsector en neemt daarvoor brandstof van een biologische in plaats van een fossiele bron. Natuurlijk levert dat ook CO2 op bij verbranding, maar omdat de verwerkte planten eerst CO2 hebben opgenomen uit de lucht tijdens hun groei is de netto CO2-uitstoot nul. Klinkt simpel, maar het is niet waar. Omdat kunstmest (gemaakt met fossiele brandstof) gebruikt wordt bij de teelt, tractors bij de oogst en allerhande machinerie en energie bij de verwerking is de CO2-uitstoot van biobrandstoffen hooguit lager dan van fossiele brandstof. Hoeveel lager? Dat is onderwerp van debat. Een voorbeeld: volgens de Europese Commissie (EC) is de uitstoot van koolzaad diesel 38 procent lager dan reguliere diesel (en dat is aan de groene kant van de minimum eis van 35 procent die de EC in 2009 heeft gesteld). Maar onafhankelijke onderzoekers uit Jena kwamen in een recente publicatie  op een veel kleinere besparing van nog geen 30 procent. Slechts één van de bestudeerde velden haalde de EC-drempel van 35 procent.

Terwijl het debat doorgaat zijn twee dingen al duidelijk: CO2-besparing dankzij biobrandstof is in het beste geval een fractie van de oorspronkelijke idee van CO2-vrije brandstof en  berekeningen van de CO2-besparing zullen altijd omstreden zijn vanwege de betrokken aannamen en onenigheid over wat je wel en niet meerekent.

Deze zomer kregen onderzoekers en kritische journalisten bijval van de Duitse academie van wetenschappen Leopoldina². Geattendeerd door het feit dat de CO2-

besparingen veel kleiner uitpakken dan gedacht, en de schade aan de natuur veel groter, heeft de academie een onderzoek uitgevoerd naar de beschikbaarheid en duurzaamheid van geschikte biomassa, verschillende verwerkingsprocessen en biobrandstoffen en naar energetisch betere alternatieven. De conclusie is ontnuchterend: ‘Met uitzondering van het gebruik van biologisch afval, is de toepassing van biomassa als energiebron geen wezenlijke optie in landen zoals Duitsland³.’

Het aanbod van biomassa voor energiewinning is teleurstellend, zo laat Leopoldina zien. Niet dat er niks groeit, maar de meeste gewassen hebben al een bestemming. Daarnaast moet een deel van wat er groeit – denk aan stro –terug gevoerd worden naar het land, om het tegen uitputting te beschermen. Volgens een rekensommetje kan Duitsland 1,6 procent van zijn energiebehoefte dekken met brandhout (van eigen bodem), 1,5 procent met gewassen en minder dan 1 procent met stro. In totaal kan Duitsland met biomassa dus in 4 procent van zijn energiebehoefte voorzien en is het voor 96 procent aangewezen op import. Voor het verstedelijkte Nederland zullen de cijfers niet veel beter zijn.

Import van energiegewassen is een hachelijke onderneming als je het goed wilt doen. De teelt mag niet ten koste gaan van voedselgewassen, noch van de oorspronkelijke bevolking. Er mag geen grondwater voor onttrokken worden, of een onevenredig deel van het rivierwater. Verontreinigingen door fosfaten en nitraten moeten vermeden worden evenals verzilting van de bodem. Ook mogen de bossen niet geschaad worden.



Betaald werk

Wie wil weten hoe het in werkelijkheid toegaat, leest het boek ‘Land Grabbers’⁴  van Fred Pearce. De Britse journalist is de wereld over gereisd om te beschrijven hoe het grote kapitaal op jacht is naar de laatste schaarse grondstof: land. Daarbij worden alle bovengenoemde richtlijnen met voeten getreden en slechts één maal treft Pearce een oliepalmplantage aan die niet ten koste is gegaan van het oerwoud en waar de lokale bevolking van de aanwezigheid profiteert door een schooltje, een kliniek en betaald werk: Palm Bay in Liberia. Voor de rest moet de conclusie zijn dat import geen duurzame optie is.

Ook van algenkweek hebben de Duitsers geen hoge pet op: algendiesel kost meer energie dan het opbrengt. De energy return on energy investment (Eroi) is namelijk kleiner dan 1. Met andere woorden: algendiesel kost meer energie dan het opbrengt. Bovendien is de dichtheid van biomassa op land 400 maal groter dan in zee, dus waarom algen?

De eerste grootscheepse experimenten met biobrandstof waren een fiasco, stellen de Duitsers. Niet alleen joeg de extra vraag naar maïs en suiker de voedselprijzen door het dak, de energieopbrengst was ook abominabel (Eroi maximaal 1 tot 1,5). Alleen de Braziliaanse ethanol van suikerriet haalt een energieopbrengst van 8 dankzij het verbranden van de stengels.

Ook de tweede generatie biobrandstof op basis van cellulose en lignocellulose (houtachtige vezels) levert nog weinig energie op doordat de voorbehandeling van het taaie materiaal veel energie en chemicaliën vergt. Enzymatische voorbehandeling zou hier energie kunnen uitsparen en het overall rendement verhogen.

Ook over de productie van biodiesel uit plantaardige materialen is Leopoldina kritisch omdat het materiaal daarvoor altijd met waterstof behandeld moet worden. Dit komt voor 90 procent uit fossiele bron (vaak methaan). Hoe duurzaam is dat?

Positiever oordeelt Leopoldina over biogas dat als gevolg van fermentatie ontstaat en waarbij de vloeibare resten terugvloeien over het land. Een goede optie voor natte biomassa. Droog spul kan via pyrolyse (verbranding met tekort aan zuurstof) ontleed worden in een mengsel van onder meer koolmonoxide en waterstof, waaruit tal van andere (brand)stoffen te maken zijn.



Waterstof

Maar de grootste tekortkoming van biobrandstoffen is toch wel de teleurstellende opbrengst: van de gemiddelde zonnestraling van 170 watt/m² legt biomassa er 0,5 W/m² vast.

Vergelijk dat met 5 tot 20 W/m² voor zonnepanelen en 2 tot 3 W/m² voor windenergie⁵ . Bij de huidige stand van techniek kan een boer beter zonnepanelen planten dan koolzaad. Het enige voordeel van biomassa is dat je het, in tegenstelling tot elektriciteit, kunt opslaan.

De enige vorm van bio-energie waar de Duitsers in geloven is tevens de minst ontwikkelde: biologische en lichtgedreven processen om waterstof te produceren. Dat gebeurt al bij pyrolyse en vergisting (via methaan dan). Waterstofproductie zou ook via kunstmatige fotosynthese kunnen verlopen, maar die ontwikkelingen zijn nog pril. Die zouden zeer geholpen zijn met goedkopere katalysatoren (wellicht op basis van nanotechnologie) die geen exotische metalen nodig hebben of met stabiele enzymatische katalysatoren. Een andere mogelijkheid zou zijn om groene algen met een factor honderd op te voeren.

Kortom, er is nog genoeg te onderzoeken. Maar een op import gebaseerd beleid van biobrandstoffen betekent in praktijk een wereldwijde export van het Europese energieprobleem.

  ¹ Gilbert, Natasha : ‘Palm-oil boom raises conservations concerns’, Nature, Vol. 487, 5 July 2012

  ² Anton, dr. Christian, Steinicke, dr. Henning  ‘Bioenergie – Möglichkeiten und Grenzen’, Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina, Halle, 2012.

  ³ Sinn, H.W., ‘The Green Paradox’, MIT Press, Cambridge 2011

  ⁴  Pearce, Fred: ‘Land Grabbers – the new fight over who owns the Earth’, Beacon Press Massachusetts, 2012

  ⁵  MacKay, David JC: ‘Sustainable energy – without the hot air’, UIT Cambridge Ltd, 2009, p.177

In reactie op dit essay reageren Delftse wetenschappers desgevraagd:



Delft kiest voor de Keten

Zowel het genuanceerde stuk van onze Duitse collega’s als de, in onze ogen, enigszins minder genuanceerde weergave daarvan in het stuk van Jos Wassink bevestigt wederom de juistheid van onze keuze voor een strategie gericht op fundamenteel, toepassingsgericht onderzoek aan tweede generatie biobased productiesystemen. Juist een integrale duurzame aanpak voor het gebruik van biomassa is belangrijk, waarbij economische (hoogwaardige chemicaliën en materialen) en sociale (voeding, inclusief veevoeding) aspecten aandacht verdienen. Palmplantages zijn voor een groot deel bezig met de productie van palmolie voor de voedings- en cosmeticaindustrie en zijn niet specifiek gericht op biodiesel. Kritisch gebruik van landbouwgrond is cruciaal; bij weloverwogen gebruik van grond en duurzame technologie zouden we kunnen volstaan met minder land dan we nu gebruiken voor al onze behoeften (van Hilst et al., ‘Global Change Biology – Bioenergy’, 2012). Wereldwijd wordt op dit moment meer dan de helft van de geproduceerde granen gebruikt voor veevoer (OECD, 2009). Voedselschaarste ontstaat door de enorme bevolkingsgroei, de toename in economisch welzijn wereldwijd en het niet goed georganiseerd zijn van de voedselverwerkingsketen in de meeste landen (zie o.a. bit.ly/NswwrO). Bio-energieproductie heeft hier wel een effect op, maar tegengaan van bio-energieproductie lost het probleem niet op. Dan moeten we echt de bevolkingsgroei en welvaartsgroei ter discussie willen stellen. Er speelt dus meer in de discussie voor een duurzame planeet. Verduurzaming van de gehele voedingsketen is absoluut noodzakelijk om het beoogde effect te bereiken.  

Delftse biotechnologen en de (inter)nationale consortia waarin zij participeren richten zich op verhoging van economische en ecologische duurzaamheid van het gehele spectrum: voedsel, chemicaliën, materialen, transportbrandstoffen en energie. Hun onderzoek richt zich niet alleen op nieuwe enzymen, micro-organismen en processen voor de omzetting van laagwaardige plantaardige grondstoffen en afvalstromen in biobrandstoffen en chemicaliën, maar tevens op het bestuderen en integreren van lokale en globale grondstofstromen en op het optimaliseren van de relatie tussen voedsel- en grondstofproductie in de landbouw.



Ton van Maris, Jack Pronk, Mark van Loosdrecht, Patricia Osseweijer, Luuk van der Wielen, Han de Winde



Afdeling Biotechnologie, TU Delft



Verdere info:

www.be-basic.org

www.tki-bbe.nl

bioenfapesp.org/gsb

bit.ly/SxG1rF