Home

Achtergrond 829 x bekeken

Meer energie door verbeterde fotosynthese

Brandstof produceren uit biomassa kost veel energie en verbruikt voedselgewassen. ”Planten moet je opeten en niet in de auto stoppen”, vinden de onderzoekers van het Biosolar Cells-project. Zij pakken het energieprobleem op een andere manier aan: via fotosynthese.

Er zijn grote problemen met de huidige manier van energievoorziening. Mensen verbruiken veel energie als brandstof, vergelijkbaar met ruim 281.000 liter benzine per seconde. Dit is een aanslag op de wereldwijd beschikbare voorraden fossiele brandstoffen. Gecombineerd met toenemende vraag naar voedsel wordt het vraagstuk rond energie- en voedselvoorziening steeds beklemmender. De vraag is daarom groot naar alternatieve methoden zoals windenergie, energie opgewekt in waterturbines en energie uit biomassa. Allemaal inventieve technieken, alleen wek je met de meeste technieken elektriciteit op en geen brandstof. En elektriciteit vormt slechts 30 procent van de totale energiebehoefte.

Biosolar Cells
Het onlangs gestarte project Biosolar Cells zal zich de komende vijf jaar richten op drie onderzoeksvelden: de productie van brandstof uit kunstbladeren, de productie van biobrandstof uit algen en verbetering van de efficiëntie van fotosynthese. Het project is een samenwerkingsverband tussen universiteiten, kennisinstellingen en het bedrijfsleven. ”Het verbeteren van de fotosynthese, het biologische proces dat planten, algen en sommige bacteriën gebruiken om de energie van het zonlicht om te zetten in chemische energie, is een belangrijk onderdeel van het project”, legt directeur bedrijfsvoering René Klein Lankhorst uit.

Fotosynthese is een vernuftig proces, maar de plant gebruikt echter niet meer dan 1 à 2 procent van de zonne-energie. Door de efficiëntie van fotosynthese in planten te verbeteren, kan de opbrengst van voedselgewassen worden verhoogd. ”Dat is niet alleen aantrekkelijk voor boeren en tuinders, maar ook goed voor de voedsel- en energievoorziening, volgens Klein Lankhorst.

Maar we weten nog relatief weinigvan het slimme proces van fotosynthese. De mechanismen die aan de fotosynthese in planten ten grondslag liggen zijn een samenspel van genen, eiwitten en stofwisselingsprocessen in de plant. Het begrijpen van dat samenspel, waarin een biologie systeem zoals een plant als geheel wordt bestudeerd, wordt wel aangeduid met de term ’systeembiologie’. Klein Lankhorst: ”Met verbeterde kennis van de systeembiologie hopen we sneller en doelgerichter te kunnen veredelen op een verbeterde fotosynthese”.

Voedselgewassen verbeteren
Daarom wordt in het onderzoek naar fotosynthese veel gekeken naar hoe andere – niet-voedselgewassen – omgaan met zonne-energie. Het woestijnplantje Camissonia bijvoorbeeld kan in zeer droge gebieden heel efficiënt zonlicht omzetten in energie wanneer het plotseling begint te regenen. ”Deze unieke eigenschappen gaan we bestuderen om bestaande voedselgewassen te verbeteren” legt Klein Lankhorst uit. Het model is de tomatenplant en de zandraket (Arabidopsis thaliana). In beide planten is de afgelopen jaren veel onderzoek verricht en dienen vaak als model voor plantenwetenschappers. Het doel is om over vijf jaar een prototype model tomaat te hebben ontwikkeld waarbij de fotosynthese significant is verbeterd.

Het verbeteren van de fotosynthese komt neer op het inbrengen van nieuwe stukken DNA, of het veranderen van bestaande stukken DNA. Klein Lankhorst legt uit dat dit niet per se hoeft via genetische modificatie maar het zou ook via gewone plantenveredeling kunnen. ”Maar we moeten reëel zijn en hoogst waarschijnlijk is die hele fotosynthese zo complex dat het via gewone veredeling waarschijnlijk te lang duurt. Tegen 2050 moeten die vernieuwde planten de wereldbevolking helpen voeden en dit is al op zo’n korte termijn dat we denk ik niet zonder genetische modificatie kunnen”, benadrukt Klein Lankhorst. ”Deel van het project bestaat daarom ook uit voorlichting om uit te leggen dat we alle technieken uit de kast moeten trekken om alle mensen in de toekomst te voeden.”

Olie uit algen
Naast planten maken ook algen en bepaalde bacteriën gebruik van fotosynthese. Binnen Biodolar Cells wordt ook gewerkt om de fotosynthese in algen en micro-organismen te verbeteren voor de energieproductie. Als bron van biodiesel hebben algen een aantal voordelen ten opzichte van planten. Ze hebben een hoog oliegehalte en zijn erg productief. Ze kunnen in een jaar wel 20.000 tot 80.000 liter olie per hectare produceren. Dat is minstens drie keer zo veel als palmolie. Met zo’n productiviteit zou een oppervlak zo groot als Portugal voldoende zijn om heel Europa van transportbrandstof te voorzien.

Daarnaast hoeven algen niet te groeien op zoet water en kunnen ze gebruik maken van industriële reststoffen als voedingsbron. De restproducten bevatten onder meer eiwitten, die gebruikt kunnen worden in de productie van voedsel en veevoer. Het onderzoek wordt gedaan op Algaeparc, de algenkweekfaciliteit van Wageningen Universiteit.

Foto

Of registreer je om te kunnen reageren.