You are here

Biomassa voor energie: een tricky business!

Het inzetten van houtige biomassa om duurzame energie te produceren is een ingewikkelde zaak. In dit dossier een overzicht van de voors en tegens van de inzet van biomassa.

Als we het hebben over biomassa spelen vijf belangrijke zaken een rol. Deze worden achtereenvolgens besproken, daarna volgt een samenvatting van de voor- en nadelen van de verschillende soorten hout.

Carbon debt en terugverdientijden

In de huidige praktijk van beleid en regelgeving wordt de emissie van het verstoken van biomassa op nul gezet. Het idee hierachter is dat alle CO2 die vrij komt bij de verbranding van biomassa later weer wordt opgenomen uit de atmosfeer door bijvoorbeeld groeiende bomen in een heraangeplant bos. Op die manier heeft - theoretisch - het verstoken van in dit geval hout netto geen effect op klimaatverandering. In de praktijk echter zijn er heel veel mitsen en maren om het broeikaseffect van de toepassing van houtige biomassa positief uit te laten vallen.

Een van de grote discussiepunten is het optreden van de zogenaamde koolstofschuld (carbon debt). Het gaat hier om het fenomeen dat er een tijdsvertraging zit tussen:

  • het in één keer vrijkomen van CO2 op het moment van het verstoken van de biomassa en;
  • de geleidelijke opname van CO2 uit de atmosfeer door nieuw aangeplante bomen.

Het kan decennia en in sommige gevallen wel meer dan een eeuw duren voordat het vrijgekomen CO2 weer vastgelegd is. De laatste jaren is er dan ook politiek debat ontstaan over hoe er rekening gehouden moet worden met deze carbon debtIn toenemende mate wordt erkend dat als de inzet van biomassa leidt tot terugverdientijden die langer duren dan de tijdshorizon van vastgesteld klimaatbleid, dit beoordeeld moet worden als netto CO2-uitstoot en als niet wenselijk. In de tabel staan terugverdientijden voor verschillende soorten houtige biomassa.

Het mag uit de tabel in één oogopslag duidelijk zijn dat het heel moeilijk is om de inzet van biomassa positief uit te laten vallen als rekening gehouden wordt met het terugverdienen van de carbon debt binnen de tijdshorizon van vastgesteld klimaatbeleid. Vergelijken we de tabel met de tijdshorizons van het huidige klimaatbeleid (voor de EU 25% CO2-reductie in 2020, 40% CO2-reductie in 2030, 80% CO2-reductie in 2050), dan valt op dat deze drie doelstellingen alle drie in de categorie korte termijn vallen van de tabel. Alleen de opties 'productiebos op marginaal akkerbouwland zonder ILUC' en 'indirect hout' kunnen positief uitvallen voor de klimaatdoelstellingen op korte termijn.

Op middellange termijn bezien zijn er ook mogelijkheden voor houtkapresten, uitdunhout en hout van landschapsbeheer, maar ook dat is alleen in specifieke gevallen gunstig (zie hieronder bij de samenvatting).

Bekeken op lange termijn zijn er mogelijkheden dat het gebruik van rondhout positief uitpakt, maar ook daar zijn allerlei kanttekeningen bij te plaatsen (zie samenvatting hieronder).

Carbon stock en organisch koolstofgehalte in de bodem

Een bos dat regelmatig gekapt wordt legt minder CO2 vast dan een bos dat met rust gelaten wordt. Onderstaande figuur laat zien dat een bosperceel dat vanaf 1915 met rust wordt gelaten omstreeks het jaar 2115 - dus pas na 200 jaar (!) - een optimum koolstofvoorraad bereikt. In dit voorbeeld ligt dit optimum op circa 16.000 ton CO2. Als het bos elke 95 jaar gekapt wordt dan schommelt de koolstofvoorraad in het bos. Gemiddeld wordt er dan minder dan de helft van de (optimale) hoeveelheid koolstof vastgehouden in het bosperceel, in dit voorbeeld ca 8.000 ton CO2. Als het bos met kortere tussenpozen gekapt wordt, dan neemt de gemiddelde hoeveelheid vastgelegde koolstof nog verder af.

Figuur: Koolstofvoorraad in dood en levend hout in een bosperceel met en zonder houtkap (JRC 2014)

Als er hout gebruikt wordt voor energietoepassing, is het voor de koolstofbalans van belang om te weten wat hoe lang het bos al met rust gelaten was, hoe intensief het bosbeheer was en hoe het bosbeheer de komende tijd (eeuwen) er uit gaat zien. De referentiesituatie van het bos voorafgaand aan het gebruik voor energietoepassing bepaalt in hoge mate het klimaateffect. Hoe dan ook is het 1-op-1 herplanten van een bos onvoldoende om het gebruik klimaatneutraal te maken (zie toelichting).

Koolstofvoorraad in de bodem
Een stabiele bosbodem bevat een heel ondergronds ecosysteem, waarin zich een belangrijke hoeveelheid koolstof heeft opgehoopt. Bij bosonderhoud en selectieve kap wordt de bodem nauwelijks verstoord. Bij kaalkap, wanneer stronken verwijderd worden en bij grondbewerking voor nieuwe aanplant, bestaat de kans dat de bodem zodanig verstoord wordt dat opgeslagen koolstof vrijkomt in de atmosfeer. Deze CO2-emissie wordt vaak niet meegenomen in de berekening van de broeikasgasbalans.
Een natuurlijk systeem accumuleert koolstof op en in de bodem. Als een natuurlijk bos dat al eeuwen met rust gelaten is, wordt omgezet in een productiebos, treedt eenmalig een netto CO2-emissie op als gevolg van de conversie van landgebruik. Bij een moerasbos wordt dit effect nog extra versterkt. Ook deze emissie wordt vaak niet meegenomen in de berekeningen.
De koolstofvoorraad in de bodem is nodig voor de groei van nieuwe bomen. Verantwoord bosbeheer zorgt voor het achterlaten van voldoende houtoogstresten om de koolstof in de bodem op peil te houden. Wordt er te weinig koolstof in de bodem achtergelaten dan verarmt de bodem, en wordt de aangroei van nieuwe aanplant beperkt. En dat op zijn beurt vertraagt weer de opname van CO2 uit de atmosfeer, daar waar het allemaal om begonnen was.

CO2 emissies van indirecte verandering van landgebruik (ILUC)

Als er voor een en hetzelfde product meerdere markten bestaan dan leidt een nieuwe of een extra vraag naar een product tot verschuivingen in de markt. Zo is het ook met de markt voor hout voor bio-energie. Deze concurreert met onder meer de markten voor bouwhout, vezelplaat en papier.
Als door een nieuwe vraag de totale vraag naar hout toeneemt, dan zal er een expansie plaats vinden van het areaal productiebos. Aangezien de wereld een beperkte hoeveelheid areaal heeft dat geschikt is voor productiebos zal er ergens ter wereld een verschuiving plaatsvinden ten kosten van een andere vorm van landgebruik. We noemen dit fenomeen indirect land use change (ILUC).
De CO2-balans van een (indirecte) verandering van landgebruik hangt af van de omstandigheden
Voorbeelden hiervan, stel de expansie van het productiebos gaat ten koste van:
- extensief beheerd bos, natuurlijk bos of natuurgebied: het klimaateffect is dan negatief.
- braakliggende landbouwgrond: het klimaateffect is in principe positief, als die grond in de toekomst tenminste niet nodig is voor de voedselvoorziening.
- marginale landbouwgrond,die in de toekomst niet nuttig voor de voedselvoorziening gebruikt kan gaan worden: het klimaateffect is positief. Marginale gronden spelen echter over het algemeen een positieve rol voor de extensieve veehouderij.
- landbouwgrond die in gebruik is: het klimaateffect is positief op perceelsniveau. Aangezien de vraag naar voedsel echter niet afneemt, treedt er een vervolgeffect op. Er zal namelijk ergens anders ter wereld nieuwe landbouwgrond in gebruik genomen worden. Dit gaat weer ten koste van bos of natuur: het uiteindelijke klimaateffect is negatief.

Concurrentie met hoogwaardiger toepassingen van biomassa (cascadering)

Het verbranden van houtige biomassa voor energieproductie is de laagst denkbare, de laagwaardigste toepassing. Verbranden is de laatste stap in de 'cascadering' van hout. Hout kan eerst gebruikt worden als bijvoorbeeld bouwmateriaal, dan hergebruikt worden als vezelmateriaal, waarna alsnog de calorische waarde benut kan worden. Ook voor het meeste afvalhout, resthout en snoeihout zijn er hoogwaardiger toepassingen mogelijk.

Een voorbeeld van nadenken over hoogwaardiger gebruik is een pilotinstallatie in Delfzijl, waar de haalbaarheid onderzocht wordt van een techniek om snoeihoutchips om te zetten in suikers (2/3 deel) en lignine (1/3). Als deze proef goed verloopt wordt hier een bioraffinaderij gerealiseerd met een capaciteit van 100 duizend ton houtchips. De suikers worden vervolgens gebruikt om biobased verven en lakken te produceren, de lignine wordt gebruikt als energetisch hoogwaardiger vervanger van energiehout. 

Hoe meer gebruikscycli een materiaal op deze manier doorloopt, hoe efficiënter het materiaal gebruikt wordt, ook bezien in termen van klimaat. De broeikasbijdrage van een bepaalde gebruikstoepassing neemt dus door dubbel (of driedubbel) gebruik in grote mate af. Cascadering gaat echter niet vanzelf, maar vraagt om sturing in de keten. De markt beweegt niet uit zichzelf in de goede richting:
"De optimale bijdrage van hout aan de circulaire economie én koolstofopslag wordt behaald door resource efficiency en cascaderen: het hout wordt zo veel mogelijk gebruikt om producten te maken met een lange levensduur (zoals houtskeletbouw) of hoge toegevoegde waarde, vervolgens worden deze producten gerecycled tot andere producten en pas aan het einde gebruikt voor energieopwekking. In de praktijk wordt echter 20% van de Nederlandse consumptie aan hout direct gebruikt voor energieopwekking en dit aandeel zal toenemen tot 40-50% in 2030" (Alterra en Probos 2016).

Met het oog op het verminderen van het broeikaseffect is het cruciaal dat het hier voorspelde massale direct-voor-energie-gebruik van hout niet gaat plaats vinden. 

De energiebenutting van houtige biomassa is dus een laagwaardige toepassing. Als er al houtige biomassa wordt ingezet voor energieproductie, dan kan dat het beste in standalone biomassacentrales die warmte produceren, en niet alleen elektriciteit. Dit geldt niet alleen voor afvalhout, resthout en snoeihout, maar juist ook voor houtpelletkorrels en lignine, want die hebben een hogere energetische waarde. Toepassing in biomassacentrales (met warmtekrachtkoppeling) is een hoogwaardiger toepassing dan bijstook in kolencentrales. 

Is er wel voldoende houtige biomassa beschikbaar?

Is er voldoende houtige biomassa beschikbaar? De Nederlandse houtmarkt kenmerkt zich door het feit dat zij voornamelijk van import afhankelijk is. Het totale Nederlandse houtverbruik in 2013 bedroeg 14,7 miljoen m³ rhe (rondhoutequivalent), waarvan 10,3% uit Nederland afkomstig is (Alterra/Probos 2016).


Het maximaal potentieel aan energiehout uit Nederlands bos, landschap en bebouwde omgeving wordt geschat op 1,5 miljoen m3 rhe (intensief scenario 2030 uit Alterra/Probos 2016) . Dat komt overeen met ca 840 duizend ton houtchips met een energie-inhoud van ca 16 PJ (petajoule ofwel 1015 J). De potentiële vraag naar energiehout in 2030 wordt geschat op 8,3 miljoen ton met een energie-inhoud van 158 PJ (Probos 2014). Nederlandse vraag en aanbod staan dus ver uiteen. Is er voldoende hout op de wereld beschikbaar om aan de Nederlandse vraag te voldoen?

Het Planbureau voor de Leefomgeving geeft aan dat er in de toekomst mondiaal tussen de 0 en 150 EJ (exajoule ofwel 1018 J) aan energiehout beschikbaar zal zijn. De ondergrens van nul geeft aan dat er een grote mate van onzekerheid óf er überhaupt wel houtige biomassa voor energie beschikbaar zal zijn. Bij een gelijke verdeling per wereldburger zou Nederland kunnen beschikken over tussen de 0 en 285 PJ aan houtige biomassa (PBL 2011). 

Natuur en Milieu gaat in haar Energievisie 2035 uit van max. 200 PJ aan biomassa beschikbaar voor Nederland. Op dit moment is al 120 PJ in gebruik voor energie (warmte en elektriciteit). Natuur en Milieu schetst verder dat de basischemie in de toekomst 100 PJ aan biomassa nodig zal hebben en de transportsector nog eens maar liefst 235 PJ. De vraag naar energiehout in 2030 (158 PJ) komt daar dan nog eens bij. In totaal is er een toekomstig tekort in aanbod van 293 PJ. Aangezien gebruik voor basischemie (cascadering) en transport (biomassa omgezet in biobrandstof) prioriteit hebben, is er geen duurzame toekomst weggelegd voor de toepassing van houtige biomassa voor energie.

Samenvattingen voor de verschillende soorten hout

Rondhout
Maagdelijk hout of rondhout, dat wil zeggen hele boomstammen, zouden niet direct toegepast moeten worden voor energie-opwekking. In de biobased economy zal hout eerst hoogwaardig toegepast worden (als bouwhout, vloerhout of meubels bijvoorbeeld). De energiewaarde kan dan later alsnog benut worden.
De tabel over terugverdientijden laat zien dat het heel lang (eeuwen) kan duren voordat de CO2-uitstoot gecompenseerd is door CO2-opname. Hout uit Noordelijk bossen (Canada, Scandinavië, Siberië) scoort hierbij slechter. Hout uit gematigde klimaatzones scoort licht beter, maar ook dan is het oppassen voor langzaam groeiende boomsoorten.
Verder is het belangrijk te realiseren dat bewerkingsstappen en transport de score negatief beïnvloeden. Zo kost het bewerken van hele boomstammen tot geperste houtkorrels veel energie (en dat levert weer een extra bijdrage aan het broeikaseffect). Tot slot zijn andere milieueffecten van een intensiever bosbeheer, zoals de gevolgen voor natuurlijk habitat en soortenrijkdom, en de inzet van kunstmest en bestrijdingsmiddelen, niet meegenomen in de tabel. 

Houtkapresten
Tophout, snoeihout, uitdunningshout en hout afkomstig van onderhoud van bos, natuur- en landschap scoren relatief goed wat betreft terugverdientijden. Toch is het ook hiermee oppassen geblazen. Op korte termijn (10 jaar) levert het helemaal niets op voor het klimaat, het is dan beter om de houtresten in het bos te laten zodat de koolstofbalans van de bodem goed in stand blijft. Pas op middellange (50 jaar) en lange termijn levert de toepassing in de energievoorziening echt wat op, maar ook dan is het de vraag of er niet eerst (net als bij rondhout) hoogwaardiger toepassingen mogelijk zijn, alvorens de grondstoffen te verbranden. Denk hierbij aan inzet als vezelmateriaal of cellulosebron in de industrie.

Hout uit nieuw aan te leggen productiebos
In de tabel scoort hout afkomstig uit nieuw aan te leggen productiebos goed. Voor de grootschalige toepassing van biomassa voor energie is echter nieuw productiebos op grote schaal nodig. Het lijkt er op dat dat geen reëel scenario kan zijn: de mondiaal beschikbare hoeveelheid land is daarvoor te beperkt en is bovendien hard nodig voor natuurwaarden, voedselvoorziening en lokale grondstoffenvoorziening. Dat geldt ook voor de zogenaamde marginale landbouwgronden, vanwege hun betekenis voor extensieve veehouderij. Hoe groter de schaal waarop gewerkt gaat worden hoe groter de verdringingseffecten (via indirect land use change of ILUC) zijn die gaan optreden.

Doe mee en draag bij aan een groenere stroomvoorziening!

Wat kan jij doen?

Lees ook onze andere stroomdossiers

Page last updated: 31-05-2017

Bronnen

Alterra en Probos 2016, Nederlands bosbeheer en bos en houtsector in bio economie
JRC 2014, EU Joint Research Centre, Carbon accounting of forest bioenergy
PBL 2011, Naar een schone economie in 2050: routes verkend
Probos 2014, Het verwachte houtverbruik in Nederland

Toelichting 1-op1 herplanten van een bos is niet klimaatneutraal

1. Als een bos al langere tijd met rust was gelaten, wordt gekapt en vervolgens intensiever wordt beheerd dan voorheen, met kortere intervallen tussen de opeenvolgende houtoogsten, dan leidt dat tot een potentieel grote disbalans tussen de hoeveelheid koolstof die vastgelegd was en de hoeveelheid koolstof die vastgelegd gaat worden. Deze hoeveelheid kan wel oplopen tot meer dan de helft van het oorspronkelijk vastgelegde CO2. Dat betekent een aanzienlijke netto emissie van CO2 die niet gecompenseerd wordt door nieuwe aanplant. Met andere woorden, het 1-op-1 herplanten van bomen in het gerooide bosperceel is onvoldoende om de cyclus klimaatneutraal te maken.
2. Ook als een bos al een productiebos was, maar het bosbeheer na kap geïntensiveerd gaat worden, treedt bovengenoemd effect op. Ook in dit geval is het 1-op-1 herplanten onvoldoende, zij het in mindere mate.
3. Als het bosperceel al een productiebos was, en het bosbeheer na de kap ongewijzigd wordt voortgezet, is er geen effect op de (gemiddelde) koolstofvoorraad van het bosperceel. In dat geval is er niet iets verandert in het directe landgebruik en is de operatie op perceelsniveau klimaatneutraal. Op ketenniveau is de operatie dan nog niet klimaatneutraal. De ketenemissie van levering en bewerking van het hout tot aan de energiecentrale moet ook gecompenseerd worden. Het drogen van houtpelletkorrels bijvoorbeeld kost 7% van de energetische waarde van het hout.
4. Ook is het van belang te kijken naar de verbrandingsemissies van de fossiele brandstof die door de biomassa wordt vervangen. De directe emissie van de verbanding van houtige biomassa ligt hoger dan die van kolen. Ook dit verschil moet gecompenseerd worden.

Al met al zijn er diverse factoren aan te wijzen die leiden tot de conclusie dat het 1-op-1 herplanten van bomen in een bosperceel niet leidt tot een klimaatneutrale cyclus. Gecertificeerde vormen van bosbeheer zijn hiervoor niet voldoende. Naast duurzamer bosbeheer is extra aanplant van bos nodig om de energietoepassing van hout klimaatneutraal te maken.