Koppel microbiële brandstofcellen aan een installatie voor omgekeerde elektrodialyse en je hebt een extreem goedkope waterstofgenerator. Die suggestie doet Bruce Logan (Penn State University) deze week op de website van PNAS.

Achteraf vraag je je af waarom niemand hier eerder op is gekomen.

Logan ontdekte die microbiële brandstofcellen in 2005. Het idee is dat je micro-organismen inzet om koolwaterstoffen af te breken die in afvalwater zitten. In de natuurlijke situatie komen ze daarbij niet verder dan azijnzuur als eindproduct. Maar als je een extra spanning van 0,2 V over de cel heen zet, wordt dat azijnzuur verder afgebroken tot water, koolstofdioxide en waterstof. Met die waterstof kun je in principe ruimschoots de elektrische energie opwekken die je voor die 0,2 V nodig hebt.

Het octrooi op deze uitvinding is overigens in Nederlandse handen. René Rozendal, toen nog promovendus in Wageningen, kwam onafhankelijk van Logan op hetzelfde idee en was iets sneller met aanvragen.

Omgekeerde elektrodialyse (RED) is ook iets waarover in Nederland al heel lang wordt gepraat. Het idee is om het potentiaalverschil te benutten dat ontstaat wanneerje zout zeewater en zoet rivierwater aan weerszijden van een membraan laat stromen. Met name binnen het waterinstituut Wetsus in Leeuwarden is hier veel onderzoek naar verricht. Een spin-off genaamd REDStack probeert het te commercialiseren; gesproken wordt onder meer over een installatie op de Afsluitdijk.

Het grootste nadeel van RED is volgens Logan dat het opgewekte potentiaalverschil heel laag is. Om een nuttig voltage te krijgen, bijvoorbeeld de 1,8 V die je nodig hebt om water te splitsen in zuurstof en waterstof, moet je iets van 25 paar membranen in serie zetten. Dat maakt de installatie vrij complex, en je raakt nogal wat energie kwijt aan het rondpompen van de waterstromen.

Voor de 0,2 V die nodig is om een microbiële brandstofcel aan de praat te houden, heb je echter veel minder RED-membranen nodig en dus ook veel minder pompvermogen. Vijf paar is meer dan voldoende, stelt Logan.

Als je dan ook nog een zoetwaterstroom gebruikt die vol organische verontreinigingen zit (of je mengt die verontreinigingen er zelf doorheen) en dus met je water meteen de micro-organismen voedt, heb je in principe een vrijwel onuitputtelijke energiebron: er gaat alleen maar afval in en er komt waterstof uit. En er zit genoeg zout water in de zee om het héél lang vol te houden.

Laboratoriumproeven hebben al laten zien dat zo’n cellencombinatie een rendement van 58 tot 64 procent kan halen, en dat de pomp maar 1 procent van de opgewekte energie verbruikt.

Tegenover BBC News moest Logan wel toegeven dat het voorlopig nog veel te duur is om aan commerciële toepassingen te denken. Maar dat is een kwestie van doorontwikkelen.

bron: Penn State