Skip to main content

Onderzoekers ontwerpen synthetische bomen om algenbiobrandstoffen en water te produceren

In de wereldwijde inspanning om ons te onttrekken aan fossiele brandstoffen, hebben wetenschappers naar algenbiobrandstoffen gekeken als hernieuwbare energiebronnen. Microalgen kunnen zonlicht en koolstofdioxide gebruiken om energierijke moleculen te produceren, bioplastics te creëren en als vervanging voor aardolie te fungeren. De meeste huidige methoden voor het kweken van de kleine planten zijn inefficiënt vanwege de grote hoeveelheden water en energie die nodig is, maar Dr. Hail Berberoglu en Thomas Murphy van de Universiteit van Texas in Austin hebben een systeem ontwikkeld dat de structuur van bomen nabootst, de Surface Adhering. Bioreactor (SABR). Door het imiteren van de manier waarop vasculaire planten water en voedingsstoffen transporteren, konden ze de efficiëntie van het kweekproces aanzienlijk verhogen.

In het SABR worden algencellen gekweekt als fotosynthetische biofilms die zich bevinden op poreuze oppervlakken die ze gehydrateerd houden en van voedingsstoffen voorzien. Zodra de biofilms volwassen zijn geworden, worden voedingsstoffen weggenomen en de groei gestopt. De algen krijgen dan de nodige input om fotosynthetiseren en creëren de moleculen gewenst door de onderzoekers, zoals vetzuren voor brandstofproductie. De met energie beladen moleculen worden vervolgens weg van de cellen getransporteerd op een manier die vergelijkbaar is met hoe de aderen van planten verdamping gebruiken om stroom te genereren. Nadat de biofilm binnen een paar maanden het einde van hun levensduur heeft bereikt, vervangen nieuwe films ze en gaat de cyclus opnieuw door. Hierdoor kunnen zonne-energie, water en voedingsstoffen zich concentreren op het genereren van brandstof en minder op de algemene algengroei.

In verschillende experimenten waarbij de SABR werd vergeleken met een traditionele zwevende groei-bioreactor, ontdekten de wetenschappers dat de SABR 25 keer minder water nodig had. De gesuspendeerde groeireactor had 40 watt vermogen per kubieke meter nodig om de vloeibare algenkweek te mengen terwijl de SABR er geen nodig had. In bepaalde delen van de SABR was de groeisnelheid van de cellen vier keer groter. De onderzoekers werken echter nog steeds aan het minimaliseren van waterverlies uit de reactor, een uitdaging waarmee zelfs echte bomen worden geconfronteerd. Verdamping is verantwoordelijk voor veel van het transport van voedingsstoffen en water en de snellere verdamping zorgt ervoor dat de snellere voedingsstoffen kunnen worden gefietst. Ze hopen de reactor te ontwerpen om water beter vast te houden en tegelijkertijd de productiviteit te maximaliseren.