Die goede oude plant, zonnecel avant la lettre. Willen wij energie opwekken, dan trekken we haar maar wat vaak oneerbiedig uit de grond. Plempen een vervuilende kolencentrale neer en gooien het geruimde groen misschien nog net in de vuilverbrander. Dat kan ook anders, weet WUR onderzoeker David Strik. In zijn lab wekt hij elektriciteit op met planten, levend en wel.
David Strik. Foto: Pjotr Heller
Hoe baanbrekend zou het zijn: een letterlijk groene elektriciteitscentrale die geen CO2 uitstoot, maar juist bindt? Laat dat nu net zijn wat planten doen. “Fotosynthese, daarmee zijn de meeste mensen wel bekend. Koolstofdioxide, water en zonne-energie: dat is alles wat een plant nodig heeft om te groeien. Maar daarbij gebruikt ze niet alle stofjes die ze aanmaakt”, legt Strik uit. “Tot wel 40 procent komt via de wortels in de bodem terecht.” In 2006 wist hij de energie besloten in die stofjes voor het eerst als elektriciteit te oogsten.
Voilà, klaar is je biologische batterij
Het groen bewees de afgelopen acht jaar vrolijk verder te groeien. “In principe hoeven de planten alleen maar afvalstoffen uit te scheiden, zoals ze altijd hebben gedaan. In de bodem leven bacteriën die de afvalstoffen op hun beurt afbreken. Daarbij komen elektronen vrij. Simpel gesteld plaats je een elektrode tussen het wortelstelsel om die op te vangen en voilà, klaar is je biologische batterij.”
Een kind kan de was doen. Plant-e, het bedrijf dat Strik in 2009 met compagnon Marjolein Helder oprichtte, verkoopt dan ook educatieve DIY-pakketten voor schoolklassen. Maar ja, laat pakweg 25 leerlingen hun eigen plantenbatterijtje bouwen en je verzamelt net genoeg energie om een LED lampje te laten branden. Hele huishoudens op deze – letterlijk – groene energie laten draaien, daar zal nog heel wat baanbrekend onderzoek aan vooraf gaan.
Groendak én Wifi-hotspot
“Het is moeilijk te voorspellen wanneer deze technologie elektriciteit kan leveren tegen een competitieve stroomprijs”, benadrukt Strik. Toch verlichten de elektriciteitstuintjes van Plant-e, verkocht per 100 m2, al de A12 tussen Ede en Wageningen. Binnenkort zullen ze, geplaatst op het dak en tegen de muur van het Christelijk College Zeist, de eerste plant powered Wifi hotspot ter wereld aandrijven.
Plant-e levert meer dan elektriciteit
“Tot nu toe kunnen we met zo’n 100 m2 tuin niet meer dan 24 watt opwekken. Ter vergelijking: een grote windmolen genereert ongeveer 100.000 keer zoveel. Maar Plant-e trekt early adopters door meer te leveren dan alleen elektriciteit. Een groendak draagt bij aan de biodiversiteit, kan water bergen, heeft een aanzienlijke isolatiewaarde. Tegelijkertijd bieden Plant-e’s pilotprojecten ons labaratoriumonderzoekers weer inzicht in de effectiviteit van de technologie onder ‘echte’ omstandigheden.”
De groenste elektriciteitscentrale ter wereld
In theorie kunnen Strik en zijn collega’s de opbrengst van Plant-e nog doorontwikkelen tot 160 watt per 100 m2 begroeiing. Maar zelfs dan resteert de vraag of de benodigde lap grond voor zo’n beetje stroomproductie niet efficiënter valt te gebruiken. Een andere beperkende factor is dat de grond nat moet zijn. Strik ziet zelf mogelijkheden in grootschalige drassige gebieden die toch al een functie hebben. “Rijstvelden bijvoorbeeld. Uit onderzoek van mijn Gentse collega Jan Arends, blijkt dat we hiermee zelfs de methaanuitstoot van de rijstbouw kunnen inperken.” Niet zomaar een bijkomstigheid; methaan is een broeikasgas 28 keer zo sterk als CO2 en de rijstbouw een van de voornaamste bronnen.
Elektriciteitsopwekking kan drassige natuurgebieden economische waarde geven, en zo beschermen
Daarnaast ziet hij vooral potentie in drassige natuurgebieden. “Elektriciteitsopwekking kan deze een stukje economische waarde geven en zo bescherming bieden tegen destructieve ontwikkelingsprojecten. Stel dat je Plant-e in het Markermeer (waar Rijkswaterstaat toch al moerassige natuur creëert, red.) zou implementeren. Dan hebben we het over 700 km2. Volgens de huidige inzichten kunnen we met zo’n groot oppervlakte 700.000 huishoudens voorzien van de groenste stroom ter wereld. Stroom waarvoor geen waardevol natuurgebied heeft moeten wijken, omdat de natuur zelf de elektriciteitscentrale is.”
De ingewikkeldste elektriciteitscentrale ter wereld
Maar gaat zulke technische poespas nu echt samen met weelderige natuur? Strik geeft toe dat niet alle planten het evengoed kunnen vinden met elektrodes. “Die onttrekken zuurstof en dat levert menig plantenwortel stress op. Vooral grassen kunnen daarvoor compenseren, omdat zij relatief veel zuurstof aan de bodem uitscheiden. Om verstoring van andere soorten te voorkomen, werken we nu aan een zo compact mogelijk systeem dat we gericht onder geschikte begroeiing kunnen aanbrengen.”
Niet alle planten kunnen het even goed vinden met elektrodes
In een klimaatgecontroleerde kast heeft Strik samen met twee PhD studenten alvast een minimoeras van slijkgras aangelegd. Tientallen draadjes tussen het wortelstelsel meten waar en wanneer er precies elektronen vrijkomen. “We proberen op steeds kleinere schaal vast te stellen waar we de elektrodes zo efficiënt mogelijk kunnen plaatsen, experimenteren met verschillende materialen en monitoren hoe de planten en het ecosysteem reageren.”
De kracht van dit ogenschijnlijk simpel idee is dat het werkt met de natuur. Maar het zijn juist de natuur en haar oneindig complexe, innig vervlochten processen die de uitwerking zo ingewikkeld maken. “Er zijn nog zoveel vraagtekens. Hoe produceren bacteriën precies elektronen en hoe kun je dat beïnvloeden? Hoeveel energie kun je aan een plant onttrekken zonder haar te beschadigen? Wat zijn de ecologische effecten op lange termijn? Ontelbare onzekerheden maken het moeilijk om stellige voorspellingen te doen. Wat wil je horen: een utopie, of een reële toekomstvisie?”
David Strik (1975) is onderzoeker en universitair docent Milieutechniek aan de Wageningen Universiteit. Nadat hij in 2006 de eerste succesvolle experimenten naar elektriciteit-opwekking met levende planten uitvoerde, zette hij samen met Marjolein Helder het bedrijf Plant-e op. Terwijl Helder de vermarkting van toepassingen voortzet, richt Strik zich tegenwoordig op fundamenteel en toepassingsgericht onderzoek.
Toekomstdromen
In ieder geval zal er de komende tijd een wereld voor ons open gaan. “Het lukte de Engelse botanicus Michael Potter al in 1911 om stroom op te wekken met behulp van bacteriën, maar tot het begin van deze eeuw dacht men nog dat daar giftige stoffen aan te pas moesten komen. Nu we weten dat dit helemaal niet nodig is, zijn er opeens allerhande praktische toepassingen denkbaar. Zo kunnen bacteriën niet alleen energie voor ons vrijmaken uit planten, maar ook uit afvalwater.”
Strik mag de toekomst niet kunnen voorspellen, dromen kan hij wel: “Het mooie aan bacteriën is dat ze 24 uur per dag doorwerken. In tegenstelling tot wind- en zonne-energie, hoef je plant power dus niet op te slaan voor een constante stroomtoevoer. Dat maakt het ideaal voor ontwikkelingsgebieden zonder toegang tot een centraal elektriciteitsnetwerk. Ik zie een soort tuinslang voor me, die mensen kunnen uitrollen in hun rijstveld om een mobieltje op te laden of een lampje te branden in het donker. Het geeft mij enorm veel voldoening om deze technologie verder te mogen ontwikkelen, maar zoiets meemaken, dat zou helemaal fantastisch zijn.”
