Een fermentor met een ingebouwde watersplitser op zonne-energie kan efficiënter biobrandstoffen produceren dan een plant. En er is geen reden waarom dit niet op industriële schaal zou werken, schrijven Harvard-onderzoekers in PNAS.

Het idee is dan dat je de fermentor vult met een microbe, in dit geval de bodembacterie Ralstonia eutropha, die waterstof en CO2 uit zijn omgeving haalt en combineert tot biomassa. Als je die waterstof ter plekke produceert, dus door twee elektroden in dezelfde fermentor te hangen, hoef je haar niet tijdelijk op te slaan en te vervoeren. Waarmee je dus het grootste probleem van de waterstofeconomie omzeilt.

Voor een maximaal rendement moet je hierbij elektroden gebruiken die werken bij een zo laag mogelijke overspanning. Theoretisch is voor het splitsen van water minimaal 1,23 V nodig, en alles wat daar boven zit is puur verlies. Ook is het wenselijk om er alleen materialen in te verwerken die goedkoop en gemakkelijk te krijgen zijn; edelmetalen zoals platina worden voor grootschalige toepassing per definitie te duur.

Op Harvard hebben ze hiervoor een kobaltfosfaat-anode ontwikkeld. Naar eigen zeggen is de structuur geïnspireerd door het zuurstofproducerende complex van fotosysteem 2, al zit daar van nature geen kobalt in. De kathode is een stuk minder kritisch: roestvast staal of een nikkel/molybdeen/zinklegering. In het gebruikte groeimedium heb je dan ongeveer 2,7 V nodig.

Even aannemend dat de toevoer van CO2 geen extra energie kost, claimen de onderzoekers dat R. eutropha op deze manier 17,8 procent van de toegevoerde elektrische energie kan omzetten in biomassa. Ze hebben ook een proefje gedaan et een genetisch gemodificeerde variant die isopropanol aanmaakt, dat je direct als biobrandstof kunt gebruiken; dát rendement kwam uit op 3,9 procent.

Neem je dan aan dat die elektriciteit uit moderne zonnepanelen komt met een rendement van 18 procent, dan kom je uit op respectievelijk 3,2 en 0,7 procent overall. De gemiddelde fotosynthetiserende plant komt daar niet of nauwelijks bovenuit.

bron: Harvard

Onderwerpen