Elektriciteit uit het moeras

Een onverwachte bron van nieuwe en schone energie: Dat is de Plant-Microbiële Brandstofcel die elektriciteit genereert uit de natuurlijke wisselwerking tussen levende plantenwortels en bodembacteriën. De techniek is al toepasbaar op kleine schaal en straks in grote moerassen wereldwijd.
De Plant-Microbiële Brandstofcel tapt elektriciteit af uit de bodem waar planten intussen gewoon doorgroeien. De plant produceert organisch materiaal via fotosynthese. Een groot deel hiervan (tot 70 procent) wordt ongebruikt uitgescheiden via de wortels in de bodem. Rondom de wortels breken bacteriën de organische resten af. Dit bacteriële afbraakproces is de bron van de elektriciteit. Tijdens de afbraak komen elektronen vrij. Marjolein Helder en collega’s maakten daarvan gebruik door een elektrode nabij de bacteriën aan te brengen die de elektronen opvangt waardoor het opgewekte spanningsverschil de elektriciteit genereert.
De Plant-Microbiële Brandstofcel levert inmiddels 0,4 Watt per vierkante meter begroeiing. Dat is al meer dan elektriciteit maken via vergisting van biomassa. Bio-elektriciteit uit planten kan in de toekomst wel 3,2 Watt per vierkante meter groene beplanting opleveren. Daarmee zou een huishouden (met een gemiddeld verbruik van 2800 kWh/jaar) voldoende hebben aan een geschikt dak van 100 m2. De beplanting kan bestaan uit diverse plantensoorten, waaronder verschillende grasachtigen, zoals Engels slijkgras en in warme landen, rijst.
Plant-Microbiële Brandstofcellen zijn op verschillende schalen toe te passen. Aanvankelijk op platte begroeide daken, of in afgelegen gebieden in ontwikkelingslanden, later kan het werkzame oppervlak groter worden en zijn centraal elektriciteitssystemen in grote moerassen mogelijk. De onderzoekster voorziet groene elektriciteit leverende daken reeds over enkele jaren, de toekomst voor grootschalige productie is ook niet ver weg, na 2015. De techniek is veelbelovend, maar nog niet uitontwikkeld. Verbeteringen zijn nog nodig aan het volledig hernieuwbaar en duurzaam maken van het systeem en door het materiaalgebruik voor de elektroden verder te beperken. Door de elektroden slim rondom de plant te plaatsen steeg de elektrische opbrengst reeds en daalde het materiaalverbruik met ongeveer 2/3. Het huidige vermogen van de Plant-Microbiële Brandstofcel kan in afgelegen gebieden al economisch concurreren met zonnepanelen.
In haar promotieonderzoek concentreerde Marjolein Helder zich niet alleen op de technische aspecten van de Plant-Microbiële Brandstofcel, maar ook op de maatschappelijke inpasbaarheid van de technologie. Daaruit komt naar voren dat deze hernieuwbare bron van energie economisch haalbaar is, de milieubelasting beperkt en het systeem sociaal gemakkelijker geaccepteerd wordt. Er is geen ‘horizonvervuiling’ zoals bij windmolens of ontsieringen zoals bij zonnepanelen, en ook hoeft er geen natuur te wijken zoals bij stuwdammen en concurreert het systeem niet met landbouwgrond in de discussie over voedsel en biobrandstoffen.
Het principe van de plant-Microbiële Brandstofcel werd ontdekt en gepatenteerd in 2007 door groep Milieutechnologie van Wageningen University. Bedenker is Bert Hamelers. De eerste proefjes werden door David Strik uitgevoerd, waarna grote projecten van start gingen, zoals het EU-project PlantPower.