33. Stroom van waterplanten


Een onverwachte bron van nieuwe en schone energie biedt de Plant-Microbiële Brandstofcel die elektriciteit genereert uit de wisselwerking tussen levende plantenwortels en bodembacteriën. De techniek is al toepasbaar op kleine schaal en straks in grote moerassen wereldwijd. Onderzoekster Marjolein Helder presenteerde november 2013 haar promotieonderzoek in Wageningen over elektriciteitsproductie via planten. Met collega David Strik richtte zij het spin-offbedrijf Plant-e op. 
De Plant-Microbiële Brandstofcel tapt elektriciteit af uit de bodem waar planten intussen gewoon doorgroeien. Planten produceren organisch materiaal via fotosynthese. Een groot deel hiervan, tot 70%, verdwijnt ongebruikt via de wortels in de bodem. Rondom de wortels breken bacteriën de organische resten af. Dit bacteriële afbraakproces is de bron van elektriciteit. Want tijdens de afbraak komen elektronen vrij. Marjolein Helder en collega’s maken daarvan gebruik door een elektrode nabij de bacteriën aan te brengen die de elektronen opvangt waarna het opgewekte spanningsverschil stroom genereert.
Plant-e plaatste eind 2014 proefopstellingen in een kunstwerk in Zaandam, met steun van de gemeenten Ede en Wageningen op een fietsviaduct boven de A12, met steun van de provincie Utrecht bij een WiFi-hotspot in Zeist en een verkeersmeetsysteem bij Kockengen.
De groep Milieutechnologie van Wageningen University heeft het principe van de Plant-Microbiële Brandstofcel gepatenteerd in 2007. Bedenker is Bert Hamelers. David Strik deed de eerste experimenten. Het proefschrift van Marjolein Helder heet: ‘Design criteria for the Plant-Microbial Fuel Cell: electricity generation with living plants – from lab to application’. Plant-e ontving in augustus 2015 de prijs van het World Economic Forum voor veelbelovende techpioniers. Het bedrijf treedt hiermee in de voetsporen van Google, Airbnb en Twitter. Zie filmpjes  plant-e.com, youtube.com/watch?v=BS5AzWvnoMM

Voorbeelden 

  • De provincie Zuid-Holland en het Hoogheemraadschap Delfland gaven eind augustus 2015 de techpionier Plant-e de opdracht om in het natte grasland bij de provinciale weg N470, tussen Delfgauw en Pijnacker, stroom op te wekken uit levende planten en bodembacteriën. Eind september 2015 ging de schop de grond in om een proefopstelling te installeren. Plant-e heeft vele buizen ingegraven. Het gras scheidt organisch materiaal uit via die wortels. In de buizen zitten bacteriën die het organisch materiaal opeten. Daarbij komen elektronen vrij, die worden opgevangen en zo wordt elektriciteit geproduceerd.
    Jonne Klaver projectleider provincie Zuid-Holland: “Samen met het Hoogheemraadschap zien wij veel potentie in de plantenbatterij. Bijna een kwart van Zuid-Holland is geschikt om via micro-organismen in de bodem stroom te leveren.” De N470 is een belangrijke schakel tussen de A4, A13 en A12. De brede bermen zorgen ervoor dat er veel ruimte is om technieken op het gebied van energiebesparing en -opwekking toe te passen. Klaver vervolgt: “Wie weet, komt in de nabije toekomst de elektriciteit voor straatverlichting, verkeerslichten en signalering uit het groen langs de weg.” Zie: n470geeftenergie.nl, n211geeftenergie.nl, provincie Zuid-Holland. 
    Een voordeel van stroomopwekking uit planten is dat het allemaal onder de grond plaatsvindt en je er dus weinig van ziet. "Bij deze proefopstelling steken de buisjes nog een stukje boven de grond uit, maar dat hoeft straks niet meer", zegt Pim De Jager van Plant-e. "Het gebruik van de grond hoeft niet te veranderen. Het blijft zoals het was, alleen produceert de grond stroom." Zie ook dit bericht en video v.d. NOS
  • De provincie Noord-Brabant subsidieert vanaf maart 2016 een veldproef in Budel. De veldmetingen nemen ruim een jaar in beslag. De energieproductie hangt af van de groeiactiviteit van planten: hoe natter en warmer, hoe beter. De veldproef wordt daarom uitgevoerd in een nat natuurgebied dat grenst aan zinkproducent Nyrstar in Budel. Plant-e biedt een verdienmodel dat op termijn een bijdrage kan leveren aan de financiering van Natuurnetwerk Brabant, schrijft de Brabantse provincie in een persbericht. De veldproef kost €452.000. Hiervan financiert de provincie Noord-Brabant 60% (€273.900).


34. Elektriciteit uit afvalwater 


Bacteriën die afvalwater schoon maken én energie opwekken. Aan die methode werkt Wageningen UR sinds september 2015.  “Afvalwater zuiveren is nu nog een energieverslindend proces”, verklaart Annemiek ter Heijne, onderzoeker bij de leerstoelgroep milieutechnologie van Wageningen University. “Die energie is nodig om zuurstof in het afvalwater te pompen. Wij onderzoeken een nieuwe methode waarbij we de energie die al in het afvalwater aanwezig is, aftappen.”
Ter Heijne en haar collega’s voegen koolstofkorreltjes toe aan het afvalwater. “Bacteriën hechten zich aan deze korreltjes en zetten het afvalwater om in CO2 en elektronen. Die elektronen worden in de koolstofkorreltjes opgeslagen. Door de korreltjes vervolgens te ontladen, ontstaat stroom.”
“Het principe werkt”, concludeert Ter Heijne. “We hebben gemeten dat we veel energie kunnen opslaan in de korrels. Nu is het de uitdaging om het principe op grotere schaal werkend te krijgen. Dan laten we bacteriën voortaan eindeloos hun reinigende werk doen en wekken we tegelijk elektriciteit op.” Bron: http://www.wur.nl/nl/nieuws/Bacterien-maken-afvalwater-schoon-en-wekken-energie-op-.htm