(Co-)vergisting van mest wordt doorgaans toegepast voor de volgende doelen:

• energetische inzet en een milieuvriendelijke verwerking van bioglogisch afval en reststoffen
• verbetering van de bemestingswaarde van gier
• vermindering van stankemissie bij het uitrijden van gier
• verminderen milieubelasting       

Wat is mestvergisting?
Door vergisting van mest en co-producten ontstaat biogas dat in een warmtekrachtinstallatie (WKK-installatie) wordt omgezet in warmte en elektriciteit. De warmte wordt gedeeltelijk benut om de vergister op temperatuur te houden. De overschot aan warmte kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor ruimteverwarming. De elektriciteit kan gedeeltelijk door het eigen bedrijf worden benut, het overige deel kan als duurzame elektriciteit worden verkocht aan het energiebedrijf. De vergiste mest kan op het land worden uitgereden of verder worden verwerkt tot specifieke meststoffen.

Voor vergistingsprocessen wordt in de meeste gevallen dunne mest afkomstig van varkens en/of runderen gebruikt. In het geval van co-vergisting worden daar organische stoffen aan toegevoegd die de productie van biogas sterk doen toenemen.

(Co-)vergisting wordt op verschillende schaalgroottes toegepast. Het kan op boerderijniveau plaatsvinden waarbij bijvoorbeeld mest uit het eigen bedrijf wordt vergist en organisch materiaal uit het eigen bedrijf wordt toegevoegd aan het vergistingproces. Het andere uiterste betreft grote centrale mestvergistingsinstallaties met verwerkingscapaciteiten van meer dan 100.000 m³/jaar. In dergelijke gevallen zal mest van meerdere agrarische bedrijven worden aangevoerd en kan ook het organische co-vergistings­materiaal door verschillende partijen worden aangeleverd. Een tussenvorm ontstaat wanneer een aantal boeren die in elkaars nabijheid zijn gevestigd samen besluiten een gezamenlijke vergistingsinstallatie op te richten. De vergistingsinstallatie wordt in dat geval meestal opgericht bij één van de deelnemende boeren. De schaalgrootte waarop de mestverwerking plaatsvindt, is van invloed op de regulering op het gebied van de ruimtelijke ordening en het milieu.

Het vergistingsproces
Vergisten heeft tot doel organische stof met behulp van micro-organismen om te zetten in biogas. Een andere term die gebruikt wordt voor vergisten is fermenteren. In het algemeen zijn alle soorten mest en organische reststoffen geschikt voor vergisting. Het proces vindt plaats in afwezigheid van zuurstof (anaëroob).

Biogas bestaat uit een mengsel van voornamelijk methaan (55-65%) en kooldioxide (35-40%). Verder is het verzadigd met water­damp en bevat het sporen van waterstof , zwavelwaterstof en ammoniak . Biogas is een brandstof die geschikt is voor verbranding in vrijwel alle verbrandings-installaties waarin ook aardgas kan worden verbrand. De installaties dienen wel aangepast/afgesteld te worden op het gebruik van laagcalorisch gas. Doorgaans wordt biogas verstookt in een warmtekracht­installatie, waarbij elektriciteit en warm water worden geproduceerd. Bij vergisting worden alleen eenvoudig afbreekbare organische stoffen afgebro­ken. De moeilijk afbreekbare organische stoffen zoals houtige plantendelen, blijven in de mest aanwezig.

Biogas heeft een lage energiedichtheid. Om die reden is de opslagcapaciteit van het biogas doorgaans beperkt tot de productie van enkele uren. Omdat biogas corrosief is, moeten zwavelwaterstof en, in mindere mate, ammoniak worden verwijderd.

Voor de productiesnelheid van biogas zijn diverse factoren van belang, waaronder de temperatuur, de zuurgraad, de koolstof/stikstofverhouding, het drogestofgehalte en de verblijftijd. Er kan een onderscheid gemaakt worden tussen psychrofiele (0-20°C), mesofiele (20-45°C) en thermofiele (45-75°C) vergisting. Bij hogere temperaturen verloopt het vergistingsproces sneller waardoor er meer biogas in een kortere tijd vrijkomt. Tevens moet er meer warmte worden toege­voerd. Psychrofiele vergisting treedt spontaan op bij gewone mestopslag. In Nederland werken mestvergistingsinstallaties meestal in de mesofiele zone.

Mestvergistingsinstallaties kunnen in vele vormen worden uitgevoerd, van eenvoudig geroerde tanks tot geavanceerde vergisters. De keuze tussen de verschillende mogelijkheden wordt gemaakt op basis van robuustheid, kosten en opbrengsten en de gestelde eisen aan biogaskwaliteit, gashoeveel­heid of mate van afbraak van organische stof. Bij mestvergisting op boerderijschaal wordt meestal een volledig geroerde vergister toegepast.

Onderdelen van een mestvergistingsinstallatie

De belangrijkste onderdelen van een mestvergistingsinstallatie zijn:

• vooropslag
• mestvergister
• biogasopvang
• overdrukbeveiliging
• warmtekrachtinstallatie
• naopslag
• extra voorzieningen t.b.v. mestscheiding
  

Vooropslag
Voorafgaand aan de vergisting kan de ruwe mest worden opgeslagen. De mest kan ook rechtstreeks in de vergister worden gepompt. Langdurige vooropslag moet worden vermeden omdat dit ten koste gaat van de biogasopbrengst in de vergistingstank. De meest gangbare manieren van opslag zijn (combinaties van) kelders, silo's, containers, bassins en mestzakken. Mestzakken en containers kunnen alleen gebruikt worden bij kleine hoeveelheden mest. Bij de bouw van een nieuwe vergistingstank wordt het bestaande mestopvangsysteem meestal gebruikt voor de vooropslag.

Mestvergister en biogasopvang
De vergister is in principe een gasdichte, geïsoleerde, verwarmde en geroerde tank, waarin het biogas uit de biomassa wordt gewonnen. Aanvoer van mest en afvoer van digestaat (vergiste mest) verlopen in principe gelijk­tijdig en in gelijkblijvende hoeveelheden. In de wand van de vergister is een warmte­wisselaar geplaatst waarmee een gedeelte van de warmte van de gasmotor wordt overgedragen aan de mest om deze op temperatuur te houden. De mest wordt op gezette tijden geroerd. Het biogas wordt opgevangen in een gasopslag die zich boven de mestvergister bevindt of in een separate gasopvang. Bij grote mestvergistingsinstallaties wordt soms en na-vergister geplaatst. In de na-vergister komen de laatste resten biogas uit de mest vrij. Het gas uit de eerste vergistingstank wordt via de na-vergistingstank (en eventueel via de separate biogasopvang) naar de warmtekrachtinstallatie gevoerd.

De mestvergister bestaat uit de volgende componenten:

Vergistingstank.
Een vergistingstank bestaat uit een betonnen of metalen (geëmailleerde) silo zoals die veelal voor de opslag van mest wordt gebruikt. De tank is goed geïsoleerd om het warmteverlies te beperken. Hoewel de afmetingen veelal niet optimaal zijn voor vergisting, wordt uit kostenoverwegingen vaak een bestaande mestsilo omgebouwd tot vergister. Silo's voor de vergisting dienen gasdicht afgedekt te worden. Voor de afdekking kan gekozen worden voor een vast dak of een folie. De afdekking kan hangend in de vergister geplaatst worden, boven de vergistende massa. De uitvoeringsvorm voor een externe gasopslag naast de vergister is bijna altijd een gaszak (gaskussen of gasballon).

Mengsysteem. 
Een mengsysteem (roerwerk) zorgt voor een gelijkmatige temperatuurverdeling binnen de vergister, een goede menging van de mest, het voorkomen van drijf- en bezinklagen en het tegengaan van het ontstaan van schuimlagen (het ontgassen van de biomassa). Er is een scala aan technische uitvoeringsvormen voor een roerwerk. De meest eenvoudige typen zijn een verticale peddel, een (versnijdende) radiaal­pomp, een dompelpomp of een hydraulisch systeem.

Verwarmingssysteem. 
Het verwarmingssysteem (wandverwarming en/of bodemverwarming) dient om de mest op de optimale temperatuur voor het vergistingsproces te houden. Het bestaat uit een warmtewisselaar, warmwaterleidingen, een waterpomp en een warmtebron.

Mestpompen. 
Mestpompen worden gebruikt om het substraat (ruwe mest) de vergister in en het digestaat (vergiste mest) de vergister uit te pompen. Om zoveel mogelijk bezinkende mestdeeltjes te verwijderen wordt de afvoerbuis nabij de bodem van de vergister bevestigd. Indien het reeds aanwezige opslagsysteem als vergistingstank wordt gebruikt volstaan de bestaande mestpompen voor aan- en afvoer.

Gasbehandeling. 
Het biogas bevat naast methaan en kooldioxide ook waterdamp en zwavelwaterstof . Het water condenseert bij afkoeling van het gas en wordt in vloeibare vorm afgevoerd. Het corrosieve zwavel­waterstof wordt veelal biologisch verwijderd. Bij beluchting van het biogas in de vergistingstank tot een mengsel met enkele procenten zuur­stof ontstaat een reactie met zwaveloxiderende bacteriën in de mest. Het zwavelwaterstof reageert hierbij tot elementair zwavel dat als vaste stof neerslaat in het digestaat. Het toevoegen van lucht aan een brandstof kan leiden tot een explosief mengsel. Bij biogas moet sprake zijn van een verdunning van 90 tot 95% lucht om tot een explosief mengsel te komen. De biologische ontzwaveling brengt een hoeveelheid lucht in het biogas die ongeveer 180 maal te klein is om dit te veroorzaken. (Om 100 m 3 biogas te reinigen is zo'n 5 m 3 ontzwavelingslucht nodig, om een explosief mengsel te vormen moet in plaats van 5 m 3 zo'n 900 m 3 lucht worden toegevoegd.)          

Overdrukbeveiliging
Overdruk kan optreden indien de gasopvang volledig gevuld is en het niet mogelijk is al het biogas te benutten in de gasmotor. Als de gasmotor bijvoorbeeld uitvalt, blijft de productie van biogas een tijd doorgaan, ook als de vergister wordt stopgezet. Het is daarom nodig overdrukbeveiliging toe te passen. Dit kan door toepassing van een overdrukventiel gevolgd door een afblaasinrichting of een fakkel.

Een overdrukventiel met een waterslot of een gelijkwaardige voorziening blaast het biogas af wanneer een bepaalde druk wordt bereikt. Het nadeel hiervan is dat er op dat moment een emissie van methaan optreedt. Bij toepassing van een fakkel wordt het overtollige biogas verbrand zodat geen biogas in de lucht wordt gebracht Een overdrukbeveiliging wordt automatisch in werking gesteld en blijft in werking tot een acceptabel drukniveau is bereikt.

Warmtekrachtinstallatie
Voor het omzetten van biogas in elektriciteit en warmte wordt een warmtekrachtinstallatie (ofwel WKK-installatie) gebruikt, bestaande uit een gasmotor om het biogas te verbranden en een generator voor opwekking van elektriciteit. De gasmotor is van hetzelfde type als dat voor aardgas wordt gebruikt, aangepast voor het verstoken van laagcalorisch gas.

De opgewekte elektriciteit kan worden ingezet voor eigen gebruik op het bedrijf en/of worden teruggeleverd aan het openbare net. Een deel van de warmte wordt gebruikt voor het opwarmen van ingaande mest en het op temperatuur houden van de vergister. De overige warmte kan worden aangewend voor het verwarmen van de stallen (vooral zeugen en vlees­kuikens), voor de bedrijfswoning, het verder verwerken van het digestaat of worden aangeboden aan een derde bijvoorbeeld een glastuinbouwbedrijf.

Afhankelijk van de energiesituatie op het bedrijf kan ook gekozen worden voor directe verbranding van het biogas in een verwarmingsketel voor het produceren van warm water of stoom. Dit is echter slechts in bijzondere gevallen economisch interessant, bijvoorbeeld wanneer de vraag naar warmte zeer groot is, of waar een aansluiting op het aardgasnet ontbreekt.

Naopslag
Naopslag van vergiste mest (digestaat) is in de meeste gevallen nodig. De vergiste mest dient bijvoorbeeld opgeslagen te worden gedurende de periode dat mest niet mag worden uitgereden (conform het Besluit gebruik mest­stoffen). Naopslag is bijvoorbeeld ook nodig indien de vergiste mest nog verder wordt bewerkt. Uitvoeringsvormen zijn een extra silo, kelder, mest­bassin of mestzak. De vergiste mest kan worden uitgereden op het eigen land, verder worden verwerkt of worden afgezet op andere landbouw­bedrijven.

Optionele extra voorzieningen t.b.v. bewerking van de vergiste mest
De vergiste mest kan direct worden toegepast op het land, waarbij men uiteraard aan de geldende mestregelgeving moet voldoen. Het is echter ook mogelijk de vergiste mest verder te bewerken.

Mestscheider
Een mestscheider heeft als doel het scheiden van de vergiste mest in een dikke fractie en een dunne fractie. Met name de vezelachtige organische stof en fosfaat hopen zich op in de dikke fractie. De stikstof zit met name in de dunne fractie. De verschillende uitvoeringsvormen van mestscheiders zijn grofweg te verdelen in mechanische en fysisch-chemische scheidingsprocessen. Voorbeelden van mechanische scheidings­technieken zijn mestschuiven, (zeef)banden, vijzelpersen en trilzeven en decanters. Strofilters, microfilters, decanteercentrifuges en bezinkin­stallaties zijn voorbeelden van fysisch-chemische scheidingstechnieken.

Vaste mestopslag
Dit is een voorziening voor het opslaan van de dikke fractie tot deze aangewend wordt.

Tussenbuffer
Dit is een voorziening voor het opslaan van de dunne fractie tot deze ingedampt wordt.

Indampinstallatie
Een indampinstallatie heeft als doel het concentreren van dunne mest en het te ontdoen van biologische verontreinigingen (vliegen-eitjes, ziektekiemen). Bij indampen wordt de gehele stroom dunne mest verwarmd, waardoor het hierin aanwezige water verdampt. De waterdamp wordt gecondenseerd door het door een condensator te leiden. Voor het indampen wordt extern aangevoerde energie gebruikt.