Gaan zeep en zonlicht het energieprobleem oplossen?
Een consortium van internationale wetenschappers komen met een unieke oplossing voor het energieprobleem. Door fotosynthese na te bootsen hopen ze duurzame brandstoffen te maken uit zonlicht, water en CO2. Hun geheim? ‘Zeepbellen’, zegt Leidse chemicus Sylvestre Bonnet, die deel uitmaakt van het consortium.
Geïnspireerd door de natuur
Fotosynthese is een proces waarbij planten koolstofdioxide, zonlicht en water omzetten in glucose en moleculair zuurstof. Veel wetenschappers proberen dit proces na te bootsen, om zo duurzame energie te maken. Zo ook het internationale consortium SoFiA, dat zich richt op de productie van zonnebrandstoffen door middel van kunstmatige fotosynthese. De energiedichtheid van brandstoffen is 1-2 orden van grootte groter dan de beste batterijen, waardoor ze de beste manier zijn om zonne-energie op te slaan.
Zeepvliezen
SoFiA komt met een innovatie aanpak die gebruikt maakt van zeepvliezen. De onderzoekers willen het lichtgevoelige deel van bladeren namaken, het zogenaamde thylakoïdemembraan. De zeepvliezen zullen gedoopt worden in lichtgevoelige verbindingen en katalysatoren: moleculen die, wanneer ze dicht op elkaar zitten op het zeepvlies, koolstofdioxide met zonlicht omzetten in brandstof. Zeepvliezen zijn eenvoudig te maken en eenvoudig te functionaliseren met lichtgevoelige moleculen. Bovendien kunnen ze gerecycled worden, simpelweg omdat ze zichzelf vormen. In tegenstelling tot andere concepten van kunstmatige bladeren is het bij zeepfilms niet nodig om moeilijke chemische synthese uit te voeren om functionele moleculen aan elkaar en aan de zeep te hechten. En omdat zeepvliezen zo dun zijn, absorberen ze slechts een deel van de zonne-energie die erop aankomt en laten ze – net als bladeren in een boom – het overtollige licht doorstromen naar het volgende vlies.
Project SoFiA
Vanwege de gekozen cookie-instellingen kunnen we deze video hier niet tonen.
Bekijk de video op de oorspronkelijke website ofLeiden betrokken
Universitair hoofddocent Sylvestre Bonnet is met twee postdocplekken onderdeel van het project van 3,2 miljoen euro. ‘Mijn nieuwe postdoc Andrea Pannwitz is gestart op 1 maart. Ze is een Duitse onderzoeker, die haar PhD in Zwitserland heeft gedaan over fotochemie. Later zal nog een tweede postdoc volgen’, aldus Bonnet. Maar Bonnet is niet de enige partner uit Leiden. ‘De Fijn Mechanische Dienst (FMD) hier in Leiden is een essentiële partner in het project, aangezien ze hier vrijwel alles kunnen bouwen.’ Voordat het project gefinancierd werd, werkte het FMD samen met Bonnet en ontwierpen ze een experimentele opstelling, die ze in staat stelt om zeepvliezen te bestuderen die gedoopt zijn in lichtgevoelige verbindingen. ‘Deze opstelling heeft de basis gelegd voor de start van het project; de FMD maakt nu een aantal identieke opstellingen die naar de andere Europese partners worden verscheept, zodat we gegevens uit verschillende laboratoria kunnen vergelijken.’
Grenzen verleggen
De SoFiA-projectmanager Indraneel Sen wijst erop wat dit project bijzonder maakt: 'SoFiA slaat een brug tussen verre wetenschappelijke disciplines en bedrijfsmanagement, milieu- en sociaal-politieke wetenschappen en beeldende kunst.’ Volgens het persbericht van de Universiteit van Uppsala ‘overschrijdt SoFiA intrinsiek de traditionele samenwerkingsgrenzen. Voor het eerst slaat het een brug tussen disciplines die elkaar uitsluiten op het gebied van oppervlakte-actieve stoffen, zonnebrandstoffen en fundamentele waterwetenschap op nanoschaal – met als gevolgd wederzijds leren, kruisbestuiving en synergetische vooruitgang.
Vici-subsidie
Eerder dit jaar ontving fotochemicus Bonnet een Vici-subsidie. Met deze beurs wil hij kankereiwitten remmen met metaalhoudende medicijnen en licht, waardoor de bijwerkingen van kankerbehandelingen mogelijk sterk verminderen. Daarnaast is Bonnet betrokken bij het project LogicLab. Dit recent gestarte project richt zich op het diagnosticeren van ziekten met moleculaire schakelaars in het lichaam.
Het project SoFiA, officieel 'Soap Film based Artificial Photosynthesis' genoemd, wordt gefinancierd uit de FET OPEN 2018 call binnen het Horizon 2020 programma. Het consortium wordt gecoördineerd door professor Leif Hammarström van de Universiteit van Uppsala in Zweden. Het bestaat uit acht partnerinstellingen uit zes verschillende landen, waaronder het Nederlandse instituut AMOLF. SoFiA is op 1 januari 2019 van start gegaan en heeft een looptijd van vier jaar.