Luchtvervuiling

De laatse jaren is de vraag naar veronderstelde omgevings-vriendelijke biobrandstoffen wereldwijd beduidend toegenomen; aan de ene kant, heeft dit geleid tot toename van het verbouwen van zo genoemde energie-planten en, aan de andere kant zijn vernieuwende productiemethoden voor de tweede generatie biobrandstoffen ontwikkeld. Parallel hiermee hebben experts op het gebied van de ecobalans methoden voor de beoordeling van het effect op de omgeving verfijnd en ontwikkeld.

Aangezien biobrandstoffen voornamelijk afkomstig zijn uit de landbouw, wordt de ten dele controversiële discussie over de vraag of onze omgeving dit wel aan kan verlegd naar de vraag of de productie van biobrandstoffen wel te verdedigen is vanuit het oogpunt van de mogelijk negatieve gevolgen zoals bij voobeeld voorziening van levensmiddelen in tijden van droogte, of het mogelijk ontstaan van eutrophicatie (het overmatig toevoegen van organisch materiaal aan een eco-systeem vert.) van landbouwgronden.

Om een goed geďnformeerd antwoord te kunnen geven, heeft Empa namens het ‘Department of Energy(BFA)’ en in samenwerking met het onderzoeksinstituut ‘Agroscope Reckenholz-Tänikon(ART)’, en het ‘Paul Scherrer Institute(PSI)’ een update gegeven van de ecobalans van vele biobrandstoffen, inclusief de productieketens. Vergeleken met de eerste wereldwijde ecobalans-studie van deze soort in 2007, ook uitgevoerd door Empa, nam het team geleid door de Empa onderzoeker Rainer Zah, zowel ‘innovatieve’ energie-planten en bereidingsprocessen mee evenals de ge-update beoordelingsmethoden.

Minder broeikasgassen en zodoende een andere invloed op de omgeving.

Echter, ondanks dat de gegevens uitgebreider en de methodes up-to date waren, komt Empa tot dezelfde conclusies als in 2007: biobrandstoffen verkregen uit landbouwproducten helpen de emissie van broeikasgassen te verminderen, maar leiden tot een andere vorm van omgevings-pollutie, zoals: verzuring van de grond en vervuilde(overmatig ‘bemeste’) meren en rivieren. “De meeste biobrandstoffen verleggen de invloed op de omgeving: minder broeikasgassen, maar daardoor meer groei-gerelateerde pollutie van landbouwgronden” zegt Zah.

Het resultaat: slechts weinige biobrandstoffen hebben een betere ecobalans dan aardolieproducten, met name biogas uit afvalproducten, dat -afhankelijk van het bronmateriaal- slechts voor de helft zo schadelijk is als aardolieproducten. En binnen de biobrandstoffengroep hebben de brandstoffen op etrhanol-basis een betere ecobalans dan die op oliebasis; echter de resultaten zijn sterk afhankelijk van de individuele productie- methodes en technologie.

Nieuwe bevindingen omtrent de invloed van biobrandstoffen op het broeikasgas-effect.

De nieuwe methoden maakten het Zah en collega’s ook mogelijk de ‘zwakheden’ van de vorige studies te belichten. De onderzoekers onderschatten in 2007 het effect van de overschakeling van normale brandstoffen op de broeikasgassen balans, bij voorbeeld de ontbossing van de regenwouden. De huidige studie toont nu aan dat de biobrandstoffen afkomstig uit de ontboste gebieden meestal meer broeikasgassen produceren dan de fossiele brandstoffen. Dit is ook van toepassing op de door de indirect ontstane veranderingen in gebruik van de grond: als bestaande landbouwgrond voor het eerst wordt gebruikt voor de productie van biobrandstoffen en, dien ten gevolge land wordt ontbost, dient de bestaande voedsel- of veevoederproductie op peil te worden gehouden.

Aan de andere kant kunnen positieve effecten worden bereikt: als intensief kweken van planten leidt tot de toename van de hoeveelheid koolstof in de grond, bij voorbeeld door het kweken van oliepalmen op braakliggend grasland in Columbia of via de jatropha (purgeernoot vert) plantages in India en Oost Afrika, waardoor woestijnland weer bebouwbaar wordt.

“Ondanks dit kun je niet in algemene termen over Jatropha als een ‘wonderplant’ spreken daar zijn ecobalans zeer afhankelijk is van de lanbouwkundige praktijken in het bepaalde gebied en vroeger gebruik van de grond”, zegt Zah. Elke (nieuwe) biobrandstof moet daarom afzonderlijk in detail worden onderzocht.

Wat is nodig in termen van biobrandstof-productie?

Hoewel er een addertjes onder het gras kan schuilen, maak de nieuwe studie het mogelijk een aantal algemene aanbevelingen te doen: Het ontginnen van bossen en oerwouden om er ‘energieplanten’ te kweken dient te worden vermeden; hierdoor wordt de balans van de broeikasgassen behoorlijk ontregeld, wat een duidelijk grotere invloed heeft op de omgeving.

Als landbouwgronden worden gebruikt voor de productie van biobrandstoffen, dient een indirecte verandering van het grondgebruik zo veel mogelijk te worden vermeden, bij voorbeeld door de verplichting duidelijk aan te tonen dat een veranderde productie geen indirect nadelige effecten heeft ten gevolge van deze intensivering.

Het gebruik van land- en bos ‘afval’ zoals stro, tuinafval en houtkapresten voor energie doeleinden heeft de voorkeur, maar alleen als deze niet voor andere doeleinden worden gebruikt of als de onttrekking aan hun natuurlijke cyclus niet leidt tot teruggang van de vruchtbaarheid van de grond en de bio-diversiteit.

Een van de uitscheidingstoffen die verontreinigde lucht binnenshuis maakt is te vinden in verlijmd hout oftewel spaanplaat dat formaldehyde bevat. Er is een nieuwe methode ontwikkeld om de verspreiding van deze uitstoot te verminderen. De truck kan worden gevonden in speciale mineralen dat materiaal van hout kan voorzien van eigenschappen voor het reinigen van lucht. Sinds de jaren vijftig is formaldehyde het basis materiaal geweest in veel kunstmatige harsen en lijmen,dat gebruikt wordt bij het vervaardigen van spaanplaat en multiplex.

Schattingen tonen aan dat meer dan 85% van al het verlijmde hout lijmen bevat op basis van formaldehyde. Deze stof verdampt uit het verlijmde hout en samen met andere bronnen, vervuilt het de lucht in huis. Dit is de reden dat er verschillende manieren zijn ontwikkeld om de uitstoot te verminderen en het Internationaal Agentschap voor Kankeronderzoek (IARC) van de Wereld Gezondheidsorganisatie heeft formaldehyde zelfs geclassificeerd als kankerverwekkend voor de mens. Daarbovenop is zowel door het toenmalige Duitse Federale Gezondheidsorgaan en De Wereld Gezondheidsorganisatie in 1977 de drempelwaarde gesteld op 0,1 pp bevestigd op 100 microgram per kubieke meter.

Onderzoekers van het Fraunhofer Instituut voor Hout onderzoek het Wilhelm-Klauditz-Instituut WKI in Braunschweig, Duitsland en het Fraunhofer Instituut voor Silicaat onderzoek in Würzburg, Duitsland, hebben een nieuwe methode ontwikkeld om de uitstoot van formaldehyde te verminden in spaanplaat met gemodificeerde zeolieten. Dit zijn aluminiosilicaten die functioneren als een moleculaire zeef vanwege hun extreem grote inwendige oppervlak en poreuze structuur, waarmee ze formaldehyde heel goed kunnen absorberen. Dr. Katrin Bokelmann behoort als projectmanager van het Fraunhofer Instituut voor Silicaten Onderzoek, samen met haar team te weten, wat verantwoordelijk is voor de productie van mineraal verbindingen. Volgens haar worden zeolieten al gebruikt in het vulmateriaal van spaanplaat, maar of het een geheel nieuw idee is om het te gebruiken in het adsorberen van verontreinigde stoffen in hout?

De onderzoekers waren niet in staat om hoge verhoudingen van adsorptie te bereiken in hun tests van verschillende commercieel beschikbare of natuurlijke mineralen. De beste adsorptie eigenschap van deze aluminosilicaten werden gemeten in synthetische zeoliet Y, die deskundigen hebben aangepast en verbeterd met amino groepen. Dr. Jan Gunschera is de projectmanager aan het Fraunhofer Instituut voor hout onderzoek en dit is hoe hij het beziet. We bemerken dat 70% de adsorptie graad verhoogt nadat we formaldehyde hebben toegevoegd aan het vervaardigde hout in onze meetkamers en vervolgens voegen we direct 5% van het gewicht van het zeoliet poeder direct toe in onze proef spaanplaatproducten gemaakt van vuren rondhout. Het resultaat hiervan is dat de uitstoot van formaldehyde uit het hout met 40% verminderde. Zowel de korte termijn als de lange termijn testen van een maand bevestigen deze bevindingen. Met andere woorden, de lucht in de leefruimten kan aanmerkelijk verbeteren. Onze testen geven aan dat deze technologie zelfs binnenshuis de vervuilde luchtniveaus kan verbeteren. De eigenschappen van het gebruikte hout ondervonden geen negatieve invloed van de zeolieten, volgens de melding.

De onderzoekers hebben patent aangevraagd voor deze nieuwe techniek en denken dat aangepaste zeolieten verwerkt in meubels of plafonddelen aanmerkelijk de uitstoot van niet alleen formaldehyde, maar ook van andere aldehyde waarden binnenshuis kunnen verminderen. Wetenschappers zoeken momenteel partners in de houtindustrie voor deze massaproductie van spaanplaat. Een proef paneel is te zien op de Bouwbeurs in München, Duitsland van 17 tot 22 januari 2011 in de gezamenlijke Fraunhofer stand 131 in Hal C2.