CO2-kosten van steenmeel

Afbeelding gegenereerd met Picsart

De CO2-voetafdruk is circa 6%

Basalt is overal op aarde ruim op voorraad, maar het belandt niet zomaar als steenmeel in het bos. Om het fijngemalen in de bosbodem te krijgen, worden energie en grondstoffen verbruikt. En dus CO2 uitgestoten.

Wij schatten dat een ton in Nederland uitgestrooid steenmeel circa 63,7 kilo CO2-uitstoot vertegenwoordigt (zie hiernaast). Dezelfde ton steenmeel legt circa 300 kilo CO2 vast. De voetafdruk is dus:

21% van de vastgelegde CO2

...die tijdens de productie en levering wordt uitgestoten. In het volgende item gaan we in op de verschillende fases waarin die CO2 wordt uitgestoten.

Afbeelding: MaviDeniz

Waaruit is dit cijfer opgebouwd?

De productie van steenmeel telt drie fases waarin CO2 wordt uitgestoten. Onze schatting van de totale uitstoot per ton steenmeel is gebaseerd op de volgende deelcijfers:

In totaal is de CO2-voetafdruk dus:

64 kilo CO2 per ton steenmeel

Hieronder gaan we in meer detail in op de herkomst van bovenstaande getallen.

Bronnen en achtergronden

afbeelding: Wouter Hagens via Wikimedia Commons

Mijnen en malen:
17,2 kilo CO2

De CO2-uitstoot bij het mijnen van steenmeel varieert afhankelijk van zaken als de diepte van de mijn, de puurheid van het gesteente en de gebruikte apparatuur.

De CO2-uitstoot bij het  fijnmalen van steenmeel varieert afhankelijk van de korrelgrootte en de gebruikte techniek. En hoe groen de stroom is waarmee wordt gemalen.

Bij elkaar schatten we hiervoor een CO2-uitstoot van 17,2 kilo per ton steenmeel. Voor een toelichting zie verderop op deze pagina.

Het kan in de mijnbouw voorkomen dat basalt vrijkomt als restproduct bij het mijnen naar andere mineralen. In dat geval kan een deel van de uitstoot worden toegerekend aan het andere mineraal.

We zoeken nog naar cijfers voor het verdelen van de uitstoot over meerdere gemijnde stoffen.

Transporteren:
29,4 kilo CO2

De CO2-uitstoot bij het transport van steenmeel is afhankelijk van afstanden en vervoermiddelen.

We nemen nu even aan dat de vermaling plaatsvindt in de mijn, bijv met de techniek IPCC (Purhamadini 2019). Er is dan geen apart transport naar een vermaler nodig.

De tweede stap is het transport naar een overslagpunt zoals de haven van Rotterdam. Dit vindt vaak plaats per boot.

De derde stap is het transport naar de bestemming: het bos. Dit vindt vaak plaats per vrachtwagen. 

We rekenen met 29,4 kilo CO2 per ton steenmeel. De toelichting vind je hieronder.


afbeelding: Bosgroep

Uitstrooien:
 17,1 kilo CO2

De CO2-uitstoot bij het uitstrooien van steenmeel is afhankelijk van de gekozen techniek. 

De voorkeurstechniek voor toediening in bestaand bos is de helikopter. Dit is vermoedelijk ook de stap die nog het langst op fossiele brandstof zal draaien.

Op basis van gegevens uit het experiment op de Hoge Veluwe komen we op een uitstoot van 17,1 kilo CO2 per ton steenmeel bij uitstrooien per helikopter.


Afbeelding gegenereerd met Picsart

Zo komen we aan de uitstoot van opgraven en vermalen

 Strefler et al 2018 geven voor het opgraven, breken en malen van basalt een cijfer van 0.07 GJ (gigajoule) elektriciteit per ton bij een korrelgrootte van 50 µm en 3 GJ  per ton voor een korrelgrootte van 2 µm (SI C).

De benodigde energie voor 20 µm is ongeveer het driedubbele van de input voor 50µm, circa 0,21 GJ per ton. Het gaat hier om een best estimate van de energiekosten van dagmijnbouw (open-pit mining).

Een verbruik van 0,21 GJ is 58,3 kWh. De CO2-kosten van dit proces hangen af van hoe de elektriciteit wordt opgewekt. 

Volgens Rensmart.com is de CO2-uitstoot per kWh in de EU gemiddeld 296 kilo (in Duitsland en Nederland ligt deze hoger, in Zweden en Frankrijk lager). Dan komt 0,21 GJ overeen met:

17,2 kilo CO2 per ton steenmeel


Verwerking van basalt in een mijn. Afbeelding: Bertramz

Aparte berekening van de uitstoot van vermalen

Voor de energiekosten van het produceren van verschillende korrelgroottes heeft Universiteit Utrecht (in opdracht van Shell) onderzoek gedaan (Hangx en Spiers 2008).

Voor een korrelgrootte van 37 µm wordt een uitstoot van 8,2 kilo CO2 per ton steenmeel gegeven (energie uit een gasgestookte centrale). 

Een korrelgrootte van 37 µm is bijna het dubbele van de 20 µm die we voorlopig hanteren als optimaal. We schatten dat "doormalen tot 20 µm" tweemaal zoveel energie kost: 

16,4 kilo CO2 per ton steenmeel


Afbeelding gegenereerd met Picsart

Zo komen we aan de transport-uitstoot

Voor het berekenen van de CO2-uitstoot bij het transport van een ton vracht hebben we cijfers opgehaald uit de rekentool van Carboncare. Hieruit haalden we de volgende cijfers:

De route van een mijn naar een bos is in elke situatie anders. Toch moeten we voor de CO2-kosten van steenmeel een concrete schatting maken. 

We schatten dat basalt vanaf de mijn gemiddeld 300 km per spoor naar een haven gaat. Daarna 1000 km per schip naar de overslaghaven, vervolgens 300 kilometer per spoor of binnenvaart en 200 kilometer per vrachtwagen.

Dit maakt: 

Totaal maakt dit: 

29,4 kilo CO2 per ton steenmeel

Toelichting op cijfers CarbonCare: de cijfers zijn berekend voor concrete verbindingen in West-Europa met afstanden van 300-500 km. Daarbij steeds gebruik gemaakt van de instelling 'well to wheel' d.w.z. inclusief uitstoot bij de productie en transport van de brandstof zelf). Binnenvaart met schiptype "Large Rhine/Va 3.013t", de rest met automatische keuze van vervoermiddeltype. CarbonCare rekent met een beladingsgraad van 80%.

Airbus H125. Foto van Heliair

Zo komen we aan de uitstoot van uitstrooien

Bij de toepassing van steenmeel in een experiment op de Hoge Veluwe (2019-2021) werden helikopters ingezet voor het uitstrooien in bos. Hierbij werd circa 3.000 ton gemalen basalt uitgestrooid van het merk Soilfeed (bron: Gerard Koopmans, Bosgroepen). De uitstoot was daarbij:

17,1 kilo CO2 per ton steenmeel

Hierbij is geen rekening gehouden met secundaire CO2-uitstoot, zoals het aan- en afvliegen van de helikopter. We geven hieronder aan hoe we op het bovenstaande getal uitkomen.

Gebruikte heli 

Bij het uitstrooien werd gebruik gemaakt van een Airbus H125/ AS350B3 helicopter (zie afbeelding) van het bedrijf HeliAir. Deze heli gebruikte 180 liter JET A1-brandstof per vlieguur. Dit is het gemiddelde brandstofverbruik voor beladen vliegen (naar het bosperceel) en leeg terugvliegen.

Verbruikte brandstof

In een uur werd bij het project op de Hoge Veluwe ca 27 ton per uur uitgestrooid (bron: Arno van de Craats, Heliair). Om de volledige 3000 ton steenmeel uit te strooien was bij deze snelheid 111,1 uur vliegen nodig. Dat staat voor een verbruik van 20.000 liter JET A1-brandstof.

Uitstoot per liter

De uitstoot van jet fuel is 3,16 kilo CO2 per kilo brandstof (bron: ICAO). De dichtheid van jet fuel is gemiddeld 0,81 gram per cm3, oftewel 0,81 kilo per liter (range: 0,77 tot 0,85. Bron: Shell factsheet). Een liter jet fuel staat dus voor 2,56 kilo CO2-uitstoot. 

Totale uitstoot Hoge Veluwe

Bij 111,1 uur vliegen (20.000 liter jet fuel) maakt dat 51.200 kilo CO2-uitstoot. Hiermee is 3 miljoen kilo (3.000 ton) steenmeel uitgestrooid op de locatie Hoge Veluwe. Zo komen we op 17,1 kilo CO2 per ton steenmeel.