Duurzame energie uit fotosynthese: ‘Europa mag niet achterblijven’
Planten, algen en bacteriën zetten zonlicht om in chemische energie. In een workshop van het Lorentz Center inventariseren onderzoekers de mogelijkheden om dit proces van fotosynthese te benutten en imiteren, met het oog op een duurzame brandstofvoorziening. De vrijdagmiddagsessie is openbaar.
Solar Biofuels from Microorganisms
Workshop Lorentz Center 30 maart – 3 april
Openbare lezingen vrijdagmiddag 3 april:
The transition to green energy
13:30 – 14:15 EwaldBreunesse (Shell): Shell energy scenarios 2050
14:15 – 15:00 Lucia van Geuns (Clingendael): Energy and Sustainable Development
15:00 – 16:00 CarelCallenbach (Ingrepro): Algae specialties and biofuels
Plaats: Lorentz Center, Oortgebouw, Niels Bohrweg 2 te Leiden
Energieminister VS
‘We moeten zorgen dat Europa niet achterblijft’, zegt Huub de Groot, hoogleraar biofysische organische chemie. ‘In Amerika zal het nu hard gaan. De nieuwe Amerikaanse minister van energie is Nobelprijswinnaar Steven Chu, die aan de wieg stond van het Helios Energy Research Initiative in Berkeley. Ook in Japan, China en Australië wordt veel geld gestoken in R&D voor de omzetting van de energie uit zonlicht naar brandstof. Maar veel Europese overheden zijn nog huiverig.’
Waterstof en methanol
Planten, algen en bacteriën absorberen zonlicht met speciale antennes. Ze transporteren de zonne-energie naar een reactiecentrum waar hij omgezet wordt in chemische energie. Vaak zijn dit koolhydraten, maar in het geval van algen en sommige bacteriën ook waterstof, of andere chemicaliën zoals olie. Het is een ingewikkeld en ingenieus proces op nanometerniveau, dat pas de laatste jaren beter wordt doorgrond, met behulp van steeds beter ontwikkelde technieken als kernmagnetische resonantie, laser-spectroscopie, röntgenkristallografie, of microscopen die eiwitten kunnen aftasten.
Kunstmatige bladeren
De Groot en zijn collega Thijs Aartsma, hoogleraar biofysica, bestuderen met hun onderzoeksgroepen het mechanisme van fotosynthese, bijvoorbeeld de werking van enzymen die als natuurlijke katalysator fungeren of het transport van elektronen. Het is fundamentele kost, maar met een zeer maatschappelijk doel: een directe, efficiënte, productie van schone energie. Het Leidse onderzoek werkt aan twee manieren daarvoor: het verbeteren van fotosynthese in gemodificeerde levende organismen, en het nabootsen ervan in zogenoemde kunstmatige bladeren.
Workshop Solar Biofuels
Onderzoek gericht op een grootschalige omslag naar duurzame energie met behulp van fotosynthese kan alleen maar in internationaal verband worden gedaan. Samen met collega’s uit Wageningen en Amsterdam organiseerden Aartsma en De Groot daarom de workshop Solar Biofuels from Microorganisms, die van maandag 30 maart tot en met vrijdag 3 april duurt.
European Science Foundation
Europese onderzoekers hebben de handen al ineen geslagen in consortia in het Zesde en Zevende Kaderprogramma van de EU. De Groot en Aartsma zijn medeauteurs van de in de herfst van 2008 uitgekomen Science Policy Briefing van de European Science Foundation, getiteld 'Harnessing Solar Energy for the Production of Clean Fuel'. Dit document zet uiteen waar – mits gefinancierd – de komende jaren fundamentele doorbraken te verwachten zijn in het begrip van het mechanisme van fotosynthese, en hoe deze doorbraken hun beslag moeten krijgen in een nieuwe, duurzame en schaalbare energievoorziening.
Nationale overheden
Geld voor onderzoek en ontwikkeling moet komen van nationale overheden. In Nederland is daarom het consortium “Towards BioSolar Cells” gestart. Het zal een proces van decennia worden, waarbij economische offers onvermijdelijk zijn, en dat belangrijke maatschappelijke en ethische kanten heeft. De Groot: ‘Niet alleen kost het veel geld en moeten economie en maatschappij anders georganiseerd worden, maar overheden en publiek moeten zich er ook van bewust zijn dat veel onderzoek aanvankelijk niet het gewenste resultaat zal opleveren. Maar zo werkt het nu eenmaal in een bottom-up proces; graceful failure, daar leren we van.’
CO2-neutraal
‘Maar een keus hebben we eigenlijk niet’, zegt De Groot. ‘We mogen geen tijd meer verliezen. In 2050 zal het energiegebruik wereldwijd verdubbeld zijn. Fossiele brandstoffen raken op en zijn bovendien vervuilend. Biobrandstoffen zoals maïs en palmolie gaan ten koste van voedingsgewassen en leiden tot monoculturen. Wind- en kernenergie zullen de behoefte bij lange na niet kunnen dekken. Natuurlijke fotosynthese biedt wel perspectief op een duurzame en CO2-neutrale energiebron.’
Honours Class
Workshops van het Lorentz Center brengen onderzoekers van over de hele wereld samen om op het hoogste niveau van gedachten te wisselen over specifieke onderzoeksthema’s. In de workshop over biobrandstoffen op basis van zonne-energie draaien ook de bachelor studenten mee van de Honours Class From Solar to Fuel. De Groot houdt ervan studenten in het diepe te gooien, en hen in aanraking te brengen met het neusje van de wetenschappelijke zalm. ‘Het zal niet meevallen. Zeker niet voor de rechtenstudent die meedoet aan deze vrij technische honours class. Maar ze zijn goed en gemotiveerd en ze hebben een voorbereidende sessie gehad.’
Mensen uit de praktijk
Een ander motief om studenten bij het onderzoek te betrekken is de maatschappelijke urgentie van het onderzoek. ‘Juist de jeugd moet daarvan doordrongen zijn. Daarom is de vrijdagmiddagsessie ook open voor het publiek. Wij zijn de hele week bezig met wat er op moleculair niveau gebeurt, maar dat moet je niet loskoppelen van de praktijk. Vrijdag komen dan ook mensen uit de praktijk om hun visie te geven: Ewald Breunesse van Shell, Lucia van Geuns van het Clingendael International Energy Programme en Carel Callenbach van Ingrepro, een algenproducerend bedrijf.’
Witboek
Op de webpagina van Huub de Groot staat het Witboek (pdf) dat hij schreef met dr. Anjali Panjit, eveneens uit Leiden, en professor Alfred Holzwarth uit Mülheim. Ook hierin de boodschap ‘we kunnen het ons niet veroorloven tijd te verliezen’. Daarnaast een vijftiental hoofdstukken waarin de onderzoeksproblemen worden uitgelegd die met prioriteit aangepakt moeten worden. Van ‘hoe wordt water opgebroken in waterstof en zuurstof’ – een zeer ingewikkelde chemische reactie - tot ‘hoe modelleren we op de computer de complexiteit van biologische systemen en evolutionaire mechanismen.’
Meer info
Eerder in de Nieuwsbrief
(31 maart 2009/HP)