Algen: groene drab of de energiebron van de toekomst?
Aan de basis van fotosynthese ligt zonlicht. Het zorgt ervoor dat water en koolstofdioxide in glucose en zuurstof worden omgezet. Op land zorgt het ervoor dat planten groeien en in de zee doet het net hetzelfde bij algen of wieren. Bomen en landbiomassa worden al massaal in energie omgezet, maar nu gaat er ook steeds meer aandacht naar de aquatische biomassa.
De biomassa die al eens vergeten wordt
Bij algen denken we natuurlijk aan de vieze groene drab waar kikkers in te vinden zijn of die het zwembad helemaal verpest. Een opperbest imago heeft het dus niet, maar het is wel cruciaal voor het leven op aarde. Het ligt aan de basis van alle voedselketens. Het zijn de uitvinders van de fotosynthese – je kleine bonsai of al het groen buiten stamt ervan af – en het is verantwoordelijk voor ruim een derde van de zuurstofvoorraad in de lucht.
De meeste algen komen in waterige milieus voor, maar ze zijn ook elders te vinden. Sommige algensoorten komen namelijk ook op boomschors en op stenen voor of leven in symbiose met schimmels. De meeste algensoorten halen hun energie uit zonlicht, maar sommige soorten zijn ook mixotroof (ze halen ook koolstof uit organisch materiaal) of heterotroof (ze zijn de fotosynthese verleerd en zijn volledig afhankelijk van organisch materiaal). Algen worden tot de oudste organismen op aarde gerekend. Er zijn namelijk fossielen gevonden van algen die tot 1,7 miljard jaar oud zijn.
Van groene algen naar groene brandstof
Uit algen kan olie worden gewonnen die als biobrandstof kan worden gebruikt. Een vereiste is wel dat men kiest voor algen die rijk zijn aan lipiden. Onder meer sargassum, gracilaria en chlorella zijn geschikt voor het maken van biobrandstof. De opbrengst wordt geschat op 15 tot 20 ton biodiesel per hectare per jaar.
Een vervuilende energiecentrale
Een energiecentrale als een gascentrale wekt energie op. Deze energie wordt op het net geplaatst en levert grijze energie op. Deze gascentrale stoot namelijk ook CO2 uit.
De CO2 afvangen
Deze CO2 wordt via de post-combustiontechniek afgevangen en naar een algenreactor of algenvijver geleid. Hier gebruiken de algen de CO2 als voedingsstof, waarna ze zich vermeerderen. Dit doen ze relatief snel. Sommige algensoorten nemen per dag vier keer in massa toe.
Oogsten en omzetten tot biobrandstof
Via de toepassing van flocculatie, een proces dat ook wordt gebruikt bij waterzuivering, klonteren de algen samen. Dit maakt het mogelijk om de algen eenvoudiger te oogsten. Na de oogst worden de algen in biobrandstof omgezet. Dit doet men door via transesterificatie de lipiden uit de algen te halen.
Onderzoek naar het gebruik van algen als biobrandstof
Dat algen als biobrandstof kunnen worden gebruikt, is al veelvuldig bewezen. Zo deed het Nederlandse AlgaeLink samen met KLM onderzoek naar algenkerosine. Er werd zelfs een akkoord gesloten om de duurzame productie van vliegtuigbrandstof uit algen te onderzoeken. Voorts heeft een Boeing 737-800 wel degelijk al eens twee uur op algenbrandstof gevlogen. De techniek is er en technisch gezien is het perfect mogelijk.
De Wageningen University heeft dan weer het AlgaePARC gebouwd. In dit kenniscentrum verzamelt men alle kennis over het gebruik van algen als biobrandstof. Er zijn ook opstellingen te vinden om te experimenteren met de algenkweek. Men wil er de productiviteit van microalgen verhogen, de energiebalans van de teelt verbeteren en de energiebehoefte van algen verminderen. Dit wil men bereiken door onder meer de algendichtheid te veranderen, algenstammen te selecteren die het meest geschikt zijn voor massaproductie en door het reactorontwerp te optimaliseren.
Ook ExxonMobile voert uitgebreid onderzoek naar het gebruik van algen als biobrandstof. Ze willen het tegen 2025 technisch mogelijk maken om 10.000 vaten algenbiobrandstof per dag te produceren. Ter vergelijking: we verbruiken per dag meer dan 90 miljoen vaten olie. Om hun doel te bereiken, hebben ze alvast een algenstam aangepast. Dankzij de aanpassing is het oliegehalte van de algen meer dan verdubbeld. Hiervoor pasten ze de genetische schakelaar aan die verantwoordelijk is voor de transformatie van koolstof in olie.
Voor- en nadelen van het gebruik van algen als biobrandstof
Omdat algen snel vermeerderen, ligt de opbrengst per hectare veel hoger. In vergelijking met maïs kan men per hectare tot vijf keer meer brandstof halen. Daarnaast zijn er geen traditionele meststoffen nodig. Bovendien concurreren algen niet met voedsel – nog vaak gewonnen op plaatsen waar voorheen bossen te vinden waren – en stoten ze net als andere biobrandstoffen minder CO2 uit dan fossiele brandstoffen. Omdat algen ook zelf CO2 uit de lucht halen, is het hoofddoel om ervoor te zorgen dat de uitgestoten CO2 niet groter is dan de uit de lucht gehaalde CO2. Verder hebben algen veel water nodig, maar dit hoeft geen drinkwater te zijn. Zeewater en zelfs afvalwater kunnen volstaan. Ten slotte kan er, door het gebruik in combinatie met een energiecentrale, een gesloten koolstofkringloop ontstaan.
In de praktijk zijn er ook nadelen verbonden aan het gebruik van algen als biobrandstof. Vooral het prijskaartje spreekt in het nadeel van algen: klassieke energiebronnen zijn veel goedkoper. Een liter algenolie kan tot €5 kosten en dat is vele malen hoger dan het prijskaartje van diesel. Experts willen dit echter wel relativeren: in de prijs van een liter algenolie zit alvast een CO2-reductie verwerkt, terwijl dit bij fossiele brandstoffen niet het geval is.
Daarnaast is het kweken arbeidsintensief en gaat het om grote installaties die onderhouden moeten worden. Bovendien zorgen algen wel voor een veel kleinere CO2-uitstoot ten opzichte van fossiele brandstoffen, maar blijft er wel sprake van een stikstofoxiden- en fijnstofuitstoot. Hierdoor blijft brandstof uit algen nog steeds negatieve gezondheidsgevolgen hebben. Hoe dan ook heeft biobrandstof tegenwoordig een te duchten concurrent gekregen: elektrisch rijden. Het ziet ernaar uit dat die laatste het pleit zal beslechten. Desondanks kunnen algen wel nuttig zijn voor onder meer vliegtuigen die niet zomaar op elektriciteit kunnen overstappen.
Conclusie
Hoewel algen wel degelijk een veelbelovend alternatief zijn voor klassieke brandstoffen, blijft het kostenplaatje te hoog om het commercieel interessant te maken. Bijkomstig onderzoek blijft noodzakelijk. In de tussentijd evolueert de technologie achter accu’s en elektrische auto’s snel, waardoor de kans groter is dat zij op korte termijn het straatbeeld domineren. Als brandstof voor onder meer vliegtuigen blijven algen wel veel potentieel hebben.