Biobrandstof zoekt draagvlak

Biobrandstoffen, zoals ethanol uit suikerriet en cellulose uit ‘afval’, zijn in principe duurzaam. Er komt bij verbranding ervan geen andere CO2 vrij dan die bij productie is opgenomen. Tegelijkertijd zijn ze controversieel, omdat ze voedselgewassen zouden verdringen of omdat er oerwoud voor gekapt wordt. Voor duurzame energievormen is het alle hens aan dek om klimaatverandering een halt toe te roepen.

Afgelopen zomer lanceerde de Commission on Global Security, Justice and Governance – een denktank onder leiding van de voormalige Amerikaanse minister van buitenlandse zaken Madeleine Albright – een rapport met aanbevelingen waarvan er één voortkomt uit Delfts onderzoek. Het betreft een onderzoek naar efficiënt landgebruik voor biobrandstoffen in ontwikkelingslanden. Een groot struikelblok blijkt een gebrek aan kennis en toegang tot gepatenteerde technologieën. Financier die kennis en patenten uit het Copenhagen Climate Fund, luidt het Delftse voorstel. Goed idee, aldus de commissie.

Dit is het soort onderzoek waar prof.dr. Patricia Osseweijer, hoogleraar wetenschapscommunicatie en hoofd van de onderzoeksgroep biotechnologie en samenleving, trots op is. Het koppelt namelijk technologische kennis aan maatschappelijke opgaven. “De taak van een universiteit gaat verder dan het verwerven van kennis”, zegt zij. “Het gaat ook om het brengen van die kennis naar waar ze nodig is. Sterker nog, ik denk dat wetenschappers bij uitstek in staat zijn om die koppeling te leggen.”

Sinds 1 september is Osseweijer voor een jaar Distinguished Lorentz Fellow bij het KNAW-instituut NIAS, dat onderzoek op het snijvlak van alfa-, beta- en gammawetenschappen stimuleert. Ze wil het jaar vooral gebruiken om de sense of urgency rondom biobased productie te verhogen. “De EU heeft klimaatdoelen gesteld voor het jaar 2030. Dat moment komt sneller dichterbij dan de doelen.”

Promovendus ir. Peter Mooij  neemt een algen-sample uit de sloot. Hij onderzoekt de mogelijkheden om biodiesel te winnen uit algen.

Promovendus ir. Peter Mooij neemt een algen-sample uit de sloot. Hij onderzoekt de mogelijkheden om biodiesel te winnen uit algen.

Suikerriet
Veel van de controverses rondom biobrandstoffen zijn onnodig, stelt Osseweijer: “Uit berekeningen blijkt dat het in beginsel mogelijk is om biomassa duurzaam te produceren, dus zonder dat het ten koste gaat van natuur en voedselproductie. De grootste hindernis vormen instabiele politiek en oorlog. Ook het op fossiele grondstoffen gebaseerde financiële systeem zit in de weg.”

Niet de minste hindernissen, erkent Osseweijer. Biobrandstoffen hebben een lange weg te gaan, maar er zijn goede voorbeelden. Ze noemt Brazilië, dat in veertig jaar een infrastructuur heeft opgebouwd voor ethanol uit suikerriet, dat tot een kwart van het volume wordt bijgemengd in benzine. “Dat suikerriet beslaat vier procent van het totale landbouwareaal, ver weg van de Amazone. De ethanol is bovendien goedkoper dan benzine.”

Cellulose
De potentie wordt verre van volledig benut, maar het lukt steeds beter om brandstof te maken uit cellulose, lange vezels die zich moeilijk laten afbreken. Wereldwijd staan er momenteel vijf fabrieken die cellulose omzetten in ethanol. Het Nederlandse DSM bezit een daarvan, in Emmetsburg, Iowa, waar de maisproductie veel restafval oplevert. De bijzondere gist die in staat is zowel C5- als C6-suikers af te breken, is van Delftse oorsprong.

De fabriek is een van de voorbeelden van fundamenteel TU-onderzoek aan micro-organismen dat het tot grootschalige productie geschopt heeft. Ook bij de tussenstadia is de universiteit regelmatig betrokken. Neem bijvoorbeeld de installatie bij de Bioprocess Pilot Facility in Delft, waarmee de universitaire spin-off Delft Advanced Biorenewables (DAB) bestudeert hoe de omzetting en scheiding van olie uit biomassa het best opgeschaald kunnen worden. “Ook dat is een mooi voorbeeld van hoe je kennis van fundamentele biotechnologie, processen en marktwerking bij elkaar brengt”, zegt prof.dr.ir. Luuk van der Wielen, hoogleraar biobased economy.

Mayonaise
Van der Wielen realiseerde zich tien jaar geleden, toen het eerste fundamentele onderzoek naar brandstof uit biomassa resultaten afwierp, dat het opschalen van de productie een grote uitdaging zou zijn. “In biomassa zit per definitie veel water, terwijl je wilt aansluiten bij bestaande brandstoffen en verbrandingsmotoren, die zich met water slecht verdragen”, legt hij uit. “Je zou denken dat olie vanzelf op het water drijft, maar in de praktijk krijg je vaak een soort mayonaise, waar je de olie uit moet halen.”

Om de concurrentie met aardolie aan te gaan zullen dergelijke processen realiseerbaar moeten zijn zonder de subsidies waarmee ze starten. Van der Wielen houdt zich dan ook bezig met de ontwikkeling van scenario’s: valt een proces binnen Nederland rendabel te krijgen, zo nee, kan het anders? Een voorbeeld: onlangs verscheen een boekje, ‘Redefinery’, dat aan de hand van een groot aantal studies aantoont dat het haalbaar is om in Nederland biokerosine te gaan gebruiken in de luchtvaart. Voorwaarde is alleen de beschikbaarheid van voldoende hoeveelheden duurzaam geproduceerde biomassa.
“Onze scenario’s voor de luchtvaart-sector worden door die sector zelf gedragen”, vertelt Van der Wielen.
“Ze hebben hun weg gevonden naar het energieakkoord en zijn door het kabinet omarmd. Als alles goed gaat zullen ze een plek krijgen in het regeringsbeleid.”

Vette algen
Terwijl Van der Wielen zich op het commercialiseren van processen richt, gaat het fundamentele onderzoek naar nieuwe brandstoffen door. Promovendus ir. Peter Mooij bijvoorbeeld, onderzoekt de mogelijkheden om biodiesel te winnen uit algen. Die kunnen namelijk groeien in zout water, zodat er geen kostbare landbouwgrond of zoet water voor hoeft te worden opgeofferd.

“Algen kunnen net als mensen energie op twee manieren opslaan: als zetmeel en als vet”, vertelt Mooij. “We zoeken naar een recept om de natuur de beste algen te laten selecteren. Door ze bijvoorbeeld regelmatig aan een koude nacht bloot te stellen, kun je algen aanmoedigen om energie op te slaan. We hebben inmiddels een stabiele methode, maar de algen slaan de energie vooral op in de vorm van zetmeel.”

Mooij zoekt verder naar algen die vooral vet opslaan. Een mogelijkheid daarvoor zou zijn ze te selecteren op gewicht. Olie is lichter dan zetmeel: schep telkens de bovenste laag uit een vat en kweek daarmee verder. Naast die praktische insteek buigt Mooij zich over de vraag waarom algen überhaupt vet aanmaken. Die vraag is lastiger te beantwoorden, maar leidt wel naar kennis die algen trefzekerder in de richting van oliefabriekjes stuurt.

Draagvlak
Aan technologische mogelijkheden, van plausibele scenario’s tot vette algen, is dus geen gebrek. “Maar uiteindelijk gaat het erom dat het maatschappelijke draagvlak sterker wordt”, zegt Osseweijer. “Mensen geloven het niet zomaar als je zegt dat iets een goede ontwikkeling is. Je moet de waarden waarop ze hun mening baseren kennen en erkennen. Vervolgens moet je laten zien dat een technologie aan die waarden kan bijdragen. Ik wil graag onderzoeken hoe dit voor biobased producten  uitpakt, onder meer door in januari een workshop te organiseren met experts uit diverse velden.”

Zij kijkt daarbij nadrukkelijk verder dan Nederland. De TU Delft werkt onder meer samen met enkele Braziliaanse universiteiten en het bedrijfsleven om de mogelijkheden van biomassa (niet alleen voor biobrandstof) verder te verkennen. Onlangs nog werd een overeenkomst getekend die in de komende jaren tot honderd extra promotieplaatsen leidt. Dat is een aanzienlijke, maar broodnodige uitbreiding van de onderzoekscapaciteit.

Osseweijer verwijst naar een onlangs uitgebracht rapport van de Scientific Committee of Problems on the Environment (SCOPE), dat de onderzoeksbehoefte in kaart brengt: “Het huidige wereldwijde biomassagebruik staat voor circa tien procent van het mondiale energiegebruik. Daarvan wordt ongeveer tweederde opgestookt in arme gebieden, voornamelijk voor houtvuur om op te koken. Het is een erg inefficiënte en ongezonde manier van gebruik, waar wel degelijk alternatieven voor bestaat, maar die raken nauwelijks ingebed. In principe is het mogelijk om op het bestaande land zowel een hogere voedselproductie als duurzame energievoorziening te realiseren, maar er zijn nog veel gaten in onze kennis te dichten voor we zover zijn.”

 

th_BioFuels_BPF_1761_SITE

Bij de Bioprocess Pilot Facility in Delft bestudeert TU-spin-off Delft Advanced Biorenewables (DAB) hoe de omzetting en scheiding van olie uit biomassa het best opgeschaald kunnen worden.

 

Blijf op de hoogte van het onderzoek

Ontvang de Delft Integraal nieuwsbrief 4 keer per jaar