Een microbe in rijstvelden helpt methaangas om te zetten in biobrandstoffen. Afbeelding: Yamanaka Tamaki via Flickr

De vindingrijkheid in laboratoria wereldwijd maakt gebruik van microben, water en hete lucht om verschillende soorten hernieuwbare energie uit broeikasgassen te produceren.

Zwitserse wetenschappers hebben daar een manier voor gevonden zet het krachtige broeikasgas methaan in de brandstof methanol - met behulp van water en een eenvoudige katalysator.

Ondertussen hebben Amerikaanse onderzoekers een manier getest om methaan om te zetten in biobrandstoffen, gespecialiseerde chemicaliën of zelfs veevoer hulp van een microbe uit rijstvelden en een andere uit een Siberisch meer.

En in Noorwegen testen ingenieurs iets dat schijnbaar eenvoudiger is: ze willen exploiteer lucht als een batterij die overtollige hernieuwbare energie kan opslaan.

Alle drie onderzoeken zijn voorbeelden van de verbazingwekkende niveaus van vindingrijkheid en uitvindingen herhaaldelijk aangetoond in de laboratoria van de wereld als chemici, ingenieurs en microbiologen focus op de grote energie-uitdaging.

Broeikasgasemissies

Ze zijn allemaal op zoek manieren om de uitstoot van broeikasgassen door verbranding van fossiele brandstoffen te verminderendoor recycling door efficiënter te zijn, door afval te elimineren en door zonlicht, lucht en water benutten naar verbeteren van de natuur.

Elk van deze technologieën zou op een dag een krachtige bijdrage kunnen leveren aan energie-efficiëntie. En hoewel ze allemaal ver verwijderd zijn van routinematige exploitatie, tonen ze aan dat onderzoekers steeds weer opnieuw nieuwe ideeën brengen bij een probleem dat minstens zo oud is als de industriële revolutie.

Eén inspiratie komt van methaan, een broeikasgas dat in de atmosfeer korter is dan kooldioxide, maar ook vele malen efficiënter in zijn bijdrage aan het broeikaseffect.

Het staat bekend als "natuurlijk" gas, maar de landbouw - van rijstvelden tot vee-weiden - produceert enorme hoeveelheden methaan, en dat geldt ook voor bronnen van fossiele brandstoffen.

"We nemen een afvalproduct dat normaal gesproken een kost is en upgraden het tot microbiële biomassa die kan worden gebruikt om brandstof, kunstmest, veevoer, chemicaliën en andere producten te maken."

Onderzoekers van de Zwitserse Federale Instituut voor Technologie, bekend als ETH Zurich, rapporteren in het Science-tijdschrift dat zij een katalytisch systeem hebben ontwikkeld op basis van koperhoudend zeolieten, met een onverwachte eigenschap.

Het kan methaan worden, met de chemische formule CH_4, in vloeibare methanol, (CH₃OH,) door de zuurstof in water te benutten en dat kan met 97% efficiëntie.

Het blijft alleen dat? een proces, en tot nu toe een duur proces dat ‘slechts economisch haalbaar is op zeer grote schaal’, zeggen ze, en niet iets waar ingenieurs gebruik van zouden kunnen maken in bijvoorbeeld een oceaan of een olieboorplatform in de woestijn, waar oliemannen nog steeds afval ‘affakkelen’. methaan uit de putten.

Maar een team van de Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) in de staat Washington, VS, hebben iets dat draaglijker zou kunnen zijn: een bioreactor die methaan op olievelden en op boerenerven zou kunnen veranderen in een donkergroene, energierijke, gelatineuze substantie die zou kunnen worden uitgebuit voor een assortiment.

Dit proces hangt af van twee microben die normaal niet op dezelfde plaats worden aangetroffen, ze schrijven erin Bioresource Technology-tijdschrift.

Eén staat bekend als Methylomicrobium alcaliphilum 20Z en het voedt zich met methaan op stortplaatsen en rijstvelden. De andere is alleen bekend als Synechococcus 7002 en leeft in een Siberisch meer, waarbij licht en koolstofdioxide worden gebruikt om zuurstof af te geven.

Samen zeggen de wetenschappers van Washington dat zij zich bezighouden met "productieve metabole koppeling" om iets nieuws te produceren.

"We nemen een afvalproduct dat normaal gesproken een kost is en upgraden het tot microbiële biomassa die kan worden gebruikt om brandstof, kunstmest, diervoeding, chemicaliën en andere producten te maken," zegt Hans Bernstein, een chemisch en biologisch ingenieur die lid is van het PNNL-onderzoeksteam.

Biotechnologieplatform

"De twee organismen vullen elkaar aan, ondersteunen elkaar. We hebben een aanpasbaar biotechnologieplatform gecreëerd met microben die genetisch traceerbaar zijn voor de synthese van biobrandstoffen en biochemicaliën. "

In Noorwegen, ingenieurs van de SINTEF energy enterprise heb een andere benadering van het machtsspel onderzocht. Ze zijn partners in een Europees project om manieren te vinden om ondergrondse energie op te slaan.

En ze willen de energie terug in de circulatie brengen met een batterij die eenvoudig is gebaseerd op hete lucht. Deze wordt met lucht verwarmd en gecomprimeerd door overtollige energie van wind- en zonne-energie-installatie en vervolgens opgeslagen in een ondergrondse grot.

De stroom hete lucht gaat door een portaalgrot gevuld met gemalen rots en verwarmt de rots. De koele perslucht wordt opgeslagen in een tweede caverne en wordt, indien nodig, door de hete rotsen vrijgegeven.

Het wordt dan door een turbine geleid om elektriciteit te genereren om aan de piekvraag te voldoen, of aan vraag wanneer zonnecellen niet kunnen leveren, of op enig moment wanneer de wind daalt en de turbinebladen stilvallen.

Er is echter een vangst. Het opgraven van ondergrondse opslag voor zo'n batterij zou een enorme kostenpost zijn.

Maar Giovanni Perillo, een onderzoeker die projectleider is, zegt: "We beschouwen afgedankte tunnels en mijnschachten als potentiële opslaglocaties, en Noorwegen heeft die in overvloed.

"Hoe meer compressiedruk de lucht heeft vastgehouden wanneer deze uit de winkel komt, hoe meer werk het kan uitvoeren als het door de gasturbine gaat. En we denken dat we meer van die warmte kunnen besparen dan de huidige opslagtechnologie kan, waardoor de netefficiëntie toeneemt. "- Climate News Network