OneWorld presenteert:

Voordat je verder leest:

Onafhankelijke journalistiek voor een eerlijke en duurzame wereld kost tijd en geld. Als Vriend van OneWorld steun je voor € 4 per maand onze missie, lees je dagelijks bijzondere verhalen, ontvang je ons magazine en meer!

Ja, ik word Vriend Ik lees eerst verder

Het gaat lekker met zonne-energie, schreef energiecommissaris Ruud Koornstra vorige week in zijn blog op PowerSwitch. Maar behalve energie opwekken met zonnecellen kunnen we veel meer met de zon. Wat valt er op energiegebied nog meer uit onze eigen ster te halen? Wetenschappers in onder andere Eindhoven buigen zich over die vraag. Zo heb je solar fuel, waarbij zonne-energie wordt gebruikt om waterstofgas, brandstoffen of chemicaliën te maken. En kernfusie creëert energie door bij de zon af te kijken. De zon kan zelfs gebruikt worden om medicijnen te maken; een proces waarvoor nu nog veel (fossiele) energie nodig is.

Solar fuels: van zon naar materie

Hernieuwbare energiebronnen winnen momenteel vooral terrein in de productie van elektriciteit. Om ook sectoren zoals transport en (zware) industrie te verduurzamen, is groene energie nodig die gemakkelijk kan worden opgeslagen en vervoerd.

Waterstofgas is wellicht het bekendste voorbeeld van zo’n groene energiedrager. Het wordt verkregen via elektrolyse uit water, waarbij de elektriciteit idealiter uit hernieuwbare energiebronnen komt. Wanneer die stroom wordt opgewekt met zonnepanelen, wordt zulk waterstofgas ook wel solar fuel genoemd. Dat kan dienen om elders industriële processen aan te drijven, of worden gebruikt in waterstofauto’s of vervoermiddelen die rijden op brandstofcellen.

DIFFER-Solar-Fuels
Beeld door: Differ

Waterstof leent zich uitstekend voor een gedecentraliseerde productie, bijvoorbeeld in de buurt van grote zonneparken. Op zonnige dagen kunnen stroomoverschotten dan meteen tot waterstof worden verwerkt. Dankzij deze power-to-gas-benadering hoeven er geen overschotten tegen bodemprijzen te worden gedumpt. De producent kan gewoon op een later tijdstip – wanneer de beschikbare elektriciteit schaarser is – het waterstof weer omzetten naar stroom. Of hij kan het goedje natuurlijk verkopen als solar fuel.

Zonlicht kan rechtstreeks worden gebruikt om conventionele brandstoffen te produceren

Maar zonlicht kan ook rechtstreeks worden gebruikt om conventionele brandstoffen te produceren, of zelfs chemicaliën die aan de basis liggen van de plasticindustrie. In microreactors kan het broeikasgas CO2 onder invloed van zonlicht en met behulp van allerlei katalysators worden omgezet tot koolstofmonoxide (CO). Uit dat gas kan, na toevoeging van waterstof, synthetische brandstof worden gemaakt (syngas). Maar CO is ook een belangrijke basisgrondstof van de chemische industrie, die er bulkproducten zoals polymeren van maakt. Op dit moment krijgen solar fuels zoals CO dan ook de volle aandacht van de industrie om de chemie te helpen vergroenen.

Verschillende kennisinstellingen in Nederland werken momenteel aan solar fuels. Enkele voorbeelden zijn DIFFER in Eindhoven en MESA+ in Enschede.

Kernfusie: de zon na-apen

Het grote voordeel van kernfusie is dat het een vrijwel onuitputtelijke energiebron is. De brandstof (waterstof en deuterium) haal je gewoon uit zeewater. Bovendien is er geen nucleair afval. De enige radioactieve stof die wordt geproduceerd (tritium) blijft immers in de reactor achter.

Terwijl in een conventionele kernreactor atomen worden geplitst, worden in een fusiereactor juist atoomkernen samengevoegd. De processen die zich in een fusiereactor afspelen, zijn een miniversie van wat de zon al miljarden jaren brandend houdt. Bij temperaturen van ettelijke miljoenen graden smelten waterstofkernen samen en vormen ze helium en een overvloed aan neutronen. Door die neutronen te ‘oogsten’ haal je energie uit een kernfusiereactor.

De experimentele kernfusiereactor ITER, die momenteel wordt gebouwd in de Provence in Zuid-Frankrijk, wordt wel het meest ambitieuze wetenschappelijke project van de mensheid genoemd. Als de gigantische reactor klaar is, zo rond 2025, zal de ‘fusiemachine’ het kernplasma – bestaande uit volledig geïoniseerd waterstof en deuterium – gedurende een tiental minuten kunnen vasthouden. Dat is genoeg om voor elke toegevoegde megawatt aan thermisch vermogen (nodig om het plasma te verhitten) er tien terug te krijgen.

ITER-Kernfusiereactor-in-Frankrijk
De ITER-kernfusiereactor in Frankrijk. Beeld door: ITER

Fusiewetenschappers willen met ITER aantonen dat energie uit kernfusie geen onrealistische droom is, en dat ze het ontzettend hete plasma gedurende lange tijd kunnen beheersen. Inmiddels liggen er al plannen voor een opvolger, een kernfusiecentrale die ook effectief stroom zal opwekken. Waar deze DEMO-centrale zal worden gebouwd, is nog onbekend.

Ook Nederlandse wetenschappers, waaronder die van DIFFER in Eindhoven, werken mee aan het ITER-project.

Chemische reactortechnologie: medicijnen uit de zon

Met zonlicht kun je niet alleen brandstoffen en basischemicaliën maken, maar ook complexe moleculen die als medicijn kunnen dienen. Normaal geeft daglicht – zeker in Nederland – te weinig energie af om een chemische reactie op gang te helpen. Maar schijnt bedriegt: wat de mens niet kan, kan de natuur wél. Planten vangen met hun bladeren immers zonlicht op, waaruit ze de energie halen om voedingsstoffen aan te maken, en CO2 om te zetten in zuurstof.

De moleculaire machinerie achter het natuurlijke fotosyntheseproces van planten (en van sommige micro-organismen) is uitermate complex. Wat wetenschappers wel weten, is dat planten speciale antennemoleculen bezitten waarmee ze zoveel mogelijk invallend zonlicht opvangen. De energie van dit zonlicht sturen ze vervolgens door naar de dieper gelegen reactiecentra.

De ‘mini-fabriekjes’ voor medicijnen kunnen nuttig zijn op plaatsen waar geen stroom of andere energie voorhanden is

Dat bracht wetenschappers van de Technische Universiteit Eindhoven (Tu/e) enkele jaren geleden op het idee om iets vergelijkbaars te doen, maar dan met kunststoffen. Ze vonden een materiaal dat zonlicht omzet naar een kleur, om het vervolgens naar alle binnen- en buitenranden te geleiden. Dit type materiaal – luminescent solar concentrater (LSC) – is spotgoedkoop en bestaat al sinds de jaren zeventig.

Ze maakten talloze capillaire buisjes – ‘nerven’ – in het materiaal, dat ze de vorm van een blad gaven. Door de buisjes kunnen vloeistoffen worden gepompt, die onder invloed van het licht chemisch reageren tot complexe eindproducten. Die eindproducten zijn vooral interessant voor de farmaceutische industrie, want in de huidige chemische reactors worden nu nog voornamelijk giftige moleculen gebruikt en bovendien veel (fossiele) energie.

TU-e-medicijnen-uit-de-zon
Materiaal in de vorm van een blad met capillaire buisjes (‘nerven’). Beeld door: TU Eindhoven

De ‘mini-fabriekjes’ voor medicijnen zouden ook nuttig kunnen zijn op plaatsen waar geen stroom of andere energie voorhanden is. Het enige wat je nodig hebt, is zonlicht. De Eindhovenaars dromen daarom al hardop van medicijnproductie in de ruimte, of eventueel zelfs op Mars.

Voor het maken van verhalen hebben we jouw steun nodig.

Ja, ik word vriend (€4 per maand)
Senne-Starckx

Senne Starckx

Freelance journalist

Senne Starckx schrijft voor kranten, tijdschriften en vakbladen in Vlaanderen en Nederland. Zijn focus ligt op wetenschap, (duurzame) …
Profielpagina

Advertentie

banneralleppo