Wageningen start onderzoek naar duurzame zonnebrandstof

Algen maken van nature olie in hun cellen die omgezet kan worden tot brandstof. In het begin van deze eeuw werkten onderzoekers al aan zulke biobrandstoffen. Maar doordat die algen veel licht en extra voedingsstoffen nodig hebben om te groeien, kostte het proces te veel energie en geld. Wageningse wetenschappers werken nu aan nieuwe vorm van brandstof met algen die hun energie voornamelijk uit zonlicht halen. Ook willen de wetenschappers zonlicht efficiënter gebruiken. De duurzame brandstof die daaruit voortkomt heet zonnebrandstof en is zeer geschikt voor de scheep- en luchtvaart, aangezien die sectoren niet eenvoudig kunnen overschakelen op elektriciteit, zoals landvoertuigen.

Kwantumdots

Om algen efficiënter aan het werk te zetten om zonnebrandstof te produceren, proberen de onderzoekers allereerst meer licht beschikbaar maken te maken voor de algen. Zonlicht bestaat uit een breed spectrum aan kleuren; variërend van rood tot groen en uv-licht. “Maar algen gebruiken vooral rood licht voor fotosynthese en hun cellulaire processen”, vertelt Sarah D’Adamo, leider van het project en universitair hoofddocent Bioprocestechnologie. Andere kleuren, waaronder blauw en uv-licht, worden dus niet of nauwelijks benut. Zonde, vinden de Wageningse onderzoekers. Daarom willen zij in dit project nanotechnologie gebruiken om een deel van het niet gebruikte licht om te zetten naar voor algen bruikbaar rood licht.

Daarvoor gebruiken de wetenschappers een speciale, doorzichtige folie met daarin zogenoemde kwantumdots die een deel van uv-licht en blauw licht omzetten naar rood licht dat algen kunnen gebruiken. Dat folie plakken ze op de glazen reactievaten waarin algen groeien. “Je kunt het vergelijken met een rood plastic”, illustreert D’Adamo. “Plak je dat tegen een raam, werkt het als een filter en komt er alleen nog maar rood licht binnen.” In werkelijkheid werken kwamtumdots in het speciale folie niet als een filter, maar passen ze lichtdeeltjes (fotonen) juist actief aan. Met die technologie maakt de speciale folie straks meer licht beschikbaar waar algen energie uit halen.

Biologische batterij

Als de algen meer licht tot hun beschikking hebben, moeten ze dat wel kunnen gebruiken. Daarom proberen biologen een soort batterij in de algen in te bouwen waar ze de zonne-energie tijdelijk opslaan. “Dat is een biologisch eiwit waar de alg een fosfaatgroep opslaat om energiemoleculen mee te vormen.” Ook voegen ze een nieuw moleculair systeem toe waarmee algen meer koolstofdioxide (CO2) opnemen en efficiënter groeien. Voor dat deel van het onderzoek werken de bioprocestechnologen samen met de Wageningse microbioloog Nico Claasens. Tot slot herprogrammeren de wetenschappers het DNA van de algen op zo’n manier dat micro-organismen meer olie produceren dan normaal. Dat alles moet de groei en olieproductie van de algen een stuk efficiënter maken.

D’Adamo is verheugd dat het project van start gaat. “Fotosynthese verbeteren is een droom die bij biologen al lang bestaat”, vertelt ze. “Wat dit onderzoek zo bijzonder maakt is dat we synthetische biologie met nanotechnologie combineren en zo de grenzen van de natuur proberen te doorbreken. Het blijft een enorme opgave. Misschien lukt het niet in vier jaar, maar het consortium beschikt over uitgebreide expertise en samen we gaan in ieder geval ons uiterste best doen.” Om dat voor elkaar te krijgen zullen er de komende vier jaar twee promovendi en een postdoc aan het project werken bij WUR en daarnaast nog andere onderzoekers bij samenwerkingspartners.

Horizon Europe

Horizon Europe is het grootste financieringsprogramma van de EU voor onderzoek en innovatie. Tot 2027 is er 93,5 miljard euro beschikbaar voor klein- en grootschalige projecten met name op het gebied van klimaatverandering en de Duurzame Ontwikkelingsdoelen van de VN. Daarmee stimuleert de Europese Commissie wetenschap en innovatie in Europa. Daarmee wil de Europese Commissie het bedrijfsleven en de academische wereld uitdagen om samen oplossingen te bedenken voor maatschappelijke vraagstukken die in heel Europa spelen. Het project SUN-PERFORM ontving in totaal 4 miljoen euro subsidie, waarvan 1,5 miljoen voor WUR.

Consortium

In het SUN-PERFORM project werkt WUR samen met:

• Universitaet Bielefeld
• Politecnico Di Torino
• In Srl Impresa Sociale
• Universiteit van Amsterdam
• Solarfoil B.V.
• Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften EV