Zeewier
Eén van de manieren waarop de mensheid de slinkende energiereserves begint te bestrijden is
Een van de brandstofbronnen van de toekomst isalgen zijn kleine waterorganismen die zonlicht omzetten in energie en opslaan als olie. Wetenschappers en ingenieurs over de hele wereld doen onderzoek naar de beste soorten eukaryote algen en ontwikkelen de meest efficiënte landbouwmethoden.
Dit snelle productiepotentieel wordt gecombineerdmet het potentieel om een oneindige hoeveelheid biomassa te produceren, leidt tot een theoretisch oneindige energiebron. Hoe dan ook, meer hernieuwbaar dan olie, kolen en gas, en hier is waarom.
Microalgen zijn klein, eencelligplanten die in zee groeien en koolstof vastleggen door middel van fotosynthese. Deze planten waren ooit een prehistorische bron van ruwe olie die tegenwoordig uit de aardkorst wordt gewonnen. Miljoenen jaren geleden stierven de bloeiende algen en zonk naar de zeebodem. Uiteindelijk veranderden de hoge druk en temperatuur van de aardkorst de overblijfselen van microalgen in ruwe olie. Tegenwoordig proberen biobrandstoffen die zijn afgeleid van algen dit proces te versnellen door de voorwaarden te creëren die nodig zijn om oliën uit microalgenlipiden te extraheren.
Algen werden beschouwd alsalternatieve energiebron is relatief recent, maar de technologie is volgens experts veelbelovend. Het volstaat te zeggen dat uit 1 hectare wateroppervlak dat wordt ingenomen door algen, 150 duizend kubieke meter biogas per jaar kan worden gewonnen. Dit is ongeveer gelijk aan het gasvolume dat een kleine put produceert, en is voldoende voor het leven van een klein dorp.
Groene algen zijn gemakkelijk en snel te onderhoudengroeien en worden vertegenwoordigd door vele soorten die de energie van zonlicht gebruiken voor fotosynthese. Alle biomassa, of het nu suikers of vetten zijn, kan worden omgezet in biobrandstoffen, meestal bio-ethanol en biodiesel. Algen zijn een ideale eco-brandstof omdat ze groeien in een aquatisch milieu en geen landbronnen nodig hebben, zeer productief zijn en het milieu niet schaden.
Dit type brandstof heeft nog steeds beperkingen.
Ruim vijf jaar, vanaf ongeveerSinds 2005 hebben algenbiobrandstofbedrijven, waaronder Algenol, Sapphire Energy en Solazyme, honderden miljoenen dollars aan investeringen uit de particuliere sector aangetrokken, waarbij ze beloofden dat chemisch gemanipuleerde algen de productie van tientallen soorten zeewier zouden kunnen verhogen miljoenen liters brandstof gedurende meerdere jaren tegen prijzen die concurreren met fossiele brandstoffen. De omzetting van algenbrandstof is vooral gebaseerd op de hoge concentratie lipiden in de grondstof: vettige, oliehoudende zuurmoleculen waaruit biobrandstoffen kunnen worden gewonnen.
Bijna 15 jaar later, de wereld van groene technologieraakte verliefd op biobrandstoffen uit algen. Ondanks de grote bedragen die aan de ontwikkeling van het omschakelingsproces zijn besteed, blijven de ambitieuze productiedoelstellingen van de industrie – om nog maar te zwijgen van de concurrentiepositie op het gebied van fossiele brandstoffen – een verre droom. Vanuit kostenperspectief heeft de forse daling van de olieprijzen in 2008 en 2014 de concurrentiepositie van biobrandstoffen zeker niet verbeterd, maar ook technische problemen bleken een groot struikelblok. Er zijn hardnekkige problemen ontstaan op het gebied van de energiebalans van de lipidenextractie, het handhaven van geschikte groeiomstandigheden in open vijvers en de enorme hoeveelheden water, CO₂ en meststoffen die nodig zijn om de algen snel genoeg op grote schaal te laten fotosynthetiseren.
Vulkanen
Een van de belangrijkste ontwikkelingen op het gebied van masteringDe vulkanische energie is eigendom van Amerikaanse onderzoekers van de initiërende bedrijven AltaRock Energy en Davenport Newberry Holdings. Het onderzoek werd uitgevoerd op een slapende vulkaan in Oregon, VS. Het zoute water werd diep in de rotsen gepompt. Door het verval van radioactieve elementen en de heetste mantel van de aarde is de temperatuur in het binnenste erg hoog. Bij verhitting veranderde het water in stoom. Het wordt naar een turbine gevoerd, die elektriciteit opwekt.
Tot op heden zijn er nog tweewerkende energiecentrales die deze technologie gebruiken. De ene is in Frankrijk en de andere is in Duitsland. Volgens de US Geological Survey kan geothermische energie in het algemeen in 50% van de elektriciteitsbehoefte van het land voorzien (vandaag is de bijdrage slechts 0,3%).
Een andere manier om vulkanen voor te gebruikenenergieproductie werd in 2009 voorgesteld door IJslandse onderzoekers. Bij de vulkanische diepten vonden ze een ondergronds waterreservoir met een abnormaal hoge temperatuur. Zeer heet water bevindt zich ergens op de grens tussen vloeistof en gas en bestaat alleen bij een bepaalde temperatuur en druk.
Mato West-vulkaan barst in 2009 uit.Afbeelding ter beschikking gesteld door de National Oceanic and Atmospheric Administration. Krediet: National Oceanic and Atmospheric Administration.
Wetenschappers zouden iets soortgelijks kunnen genereren inlaboratoria, maar het bleek dat dergelijk water in de natuur wordt aangetroffen - in de ingewanden van de aarde. Aangenomen wordt dat er 10 keer meer energie kan worden gewonnen uit water met een "kritische temperatuur" dan uit water dat op de klassieke manier aan de kook wordt gebracht.
Bovendien blijkt uit een recent onderzoekdat vulkaanuitbarstingen diep in de oceanen extreem krachtige uitbarstingen van energie kunnen produceren met een snelheid die voldoende is om de hele Verenigde Staten van stroom te voorzien.
Lange tijd werd aangenomen dat uitbarstingendiepzeevulkanen zijn relatief oninteressant in vergelijking met uitbarstingen op het land. Hoewel vulkanen op het land vaak spectaculaire uitbarstingen veroorzaken door vulkanische as in de omgeving te verspreiden, werd aangenomen dat diepzee-uitbarstingen alleen langzaam bewegende lavastromen veroorzaakten.
Maar gegevens die op afstand zijn verzameldBemande voertuigen diep in de noordoostelijke Stille Oceaan en geanalyseerd door wetenschappers van de Universiteit van Leeds hebben een verband onthuld tussen de manier waarop as wordt verspreid tijdens uitbarstingen van onderzeeërs en de vorming van grote en krachtige kolommen van verwarmd water dat uit de oceaanbodem opstijgt. bekend als megapluimen.
Deze megapluimen bevatten heet, rijkchemicaliën in het water en werken op dezelfde manier als de atmosferische pluimen die te zien zijn vanaf vulkanen op het land, waarbij ze zich eerst naar boven en vervolgens naar buiten verspreiden en vulkanische as met zich meedragen. De omvang van de megapluimen is enorm, met een watervolume dat overeenkomt met veertig miljoen zwembaden van Olympische afmetingen. Ze zijn ontdekt boven verschillende onderzeese vulkanen, maar hun oorsprong blijft onbekend. De resultaten van een nieuw onderzoek door wetenschappers van de Universiteit van Leeds laten zien dat ze zich snel vormen tijdens lava-uitbarstingen.
De onderzoekers ontwikkelden een wiskundig modelwaaruit blijkt hoe de as van deze onderwateruitbarstingen zich enkele kilometers van de vulkaan verspreidt. Ze gebruikten de structuur van as van de historische uitbarsting van een onderzeeër om de dynamiek ervan te reconstrueren. Hieruit bleek dat de hoeveelheid energie die nodig was om as over de waargenomen afstanden te transporteren extreem hoog was – vergelijkbaar met het stroomverbruik van de hele Verenigde Staten.
Papier
Technologie gemaakt in Japan door Sonywekt elektriciteit op door versnipperd papier om te zetten in suiker, die op zijn beurt als brandstof wordt gebruikt. Het team achter het project zei dat dergelijke biobatterijen milieuvriendelijk zijn omdat ze geen schadelijke chemicaliën of metalen gebruiken.
Het proces is gebaseerd op het gebruik van een enzymcellulasen voor de afbraak van materialen tot glucosesuiker. Ze combineren vervolgens met zuurstof en andere enzymen die het materiaal omzetten in elektronen en waterstofionen. In het project werden elektronen gebruikt door een batterij om elektriciteit op te wekken. Water en zure gluconolacton, dat veel in cosmetica wordt gebruikt, zijn ontstaan als bijproducten.
De onderzoekers die bij het project betrokken waren, vergelekendit is een proces met een mechanisme dat termieten gebruiken om hout te verteren en om te zetten in energie. Hun werk bouwt voort op een eerder project waarin ze vruchtensap gebruikten om hun Walkman-muziekspeler van stroom te voorzien.
De ketting wordt verbroken door enzymen, ende resulterende glucose wordt verwerkt door een andere groep enzymen, met behulp waarvan waterstofionen en vrije elektronen vrijkomen. Elektronen worden door een extern circuit geleid om elektriciteit op te wekken. Aangenomen wordt dat een dergelijke plant tijdens de verwerking van één vel papier van 210 x 297 mm ongeveer 18 watt per uur kan genereren (ongeveer dezelfde hoeveelheid energie wordt opgewekt door 6 AA-batterijen).
De methode is milieuvriendelijk:een belangrijk voordeel van zo'n "batterij" is de afwezigheid van metalen en schadelijke chemische verbindingen. Er zijn vele jaren verstreken sinds de presentatie van het project, maar de technologie is nog ver verwijderd van commercialisering: er wordt vrij weinig elektriciteit opgewekt - het is alleen voldoende om kleine draagbare gadgets van stroom te voorzien.
Waar komt het op neer?
Mensen gebruiken fossielen als hun belangrijkste bronenergie. Het probleem is dat ze in theorie vroeg of laat kunnen eindigen. Maar mensen zullen tot dit moment misschien niet overleven vanwege de opwarming van de aarde en klimaatverandering. Wetenschappers en enthousiastelingen zijn elke dag op zoek naar nieuwe energiebronnen. Ze liggen niet allemaal voor de hand en zullen onmiddellijk commercieel succesvol worden, maar in deze richting werken is al een vooruitgang die ons bestaan kan helpen. Tijd om een breed net uit te werpen.
Lees verder
De eerste nauwkeurige kaart van de wereld is gemaakt. Wat is er mis met de rest?
Zie stromen van Marsstof vanuit de Ingenuity-helikopter
Vindingrijkheidshelikopter stijgt met succes op op Mars
Cellulase - een enzym dat tot de klas behoorthydrolase dat de hydrolyse van β-glycosidebindingen in cellulose katalyseert onder vorming van glucose of cellobiose disaccharide. Het wordt aangetroffen in gekiemde granen, paddenstoelen, veel bacteriën en ook in een aantal dieren die zich voeden met hout.
Gluconolacton is een polyhydroxyzuur (PHA), dat wordt verkregen door oxidatie van glucose (een natuurlijke suiker die onder meer in het menselijk lichaam voorkomt).
Termieten of witte mieren, - infraordesociale insecten met onvolledige transformatie, gerelateerd aan kakkerlakken. Ondanks de naam "witte mieren", zijn het geen mieren, hoewel ze in veel opzichten op hen lijken in hun manier van leven.