Gebruik zonlicht voor duurzame en goedkope productie van, bijvoorbeeld, medicijnen. De 'minifabriek' in de vorm van een blad die chemisch ingenieurs van de Technische Universiteit Eindhoven in 2016 presenteerden, toonden aan dat het kan. Nu zijn de onderzoekers met een verbeterde versie gekomen:hun 'minifabriek' kan de productie nu op hetzelfde niveau houden, ongeacht de variatie in zonlicht als gevolg van bewolking of het tijdstip van de dag. Als resultaat, dit verhoogt de gemiddelde opbrengst met ongeveer 20%. Dat komt door een slim feedbacksysteem van nog geen 50 euro dat de productie automatisch vertraagt ​​of versnelt. Hiermee is een belangrijke praktische barrière weggenomen voor groene reactoren die puur op zonlicht werken.

Met hun 'kunstmatige blad'-onderzoekers, onder leiding van de Eindhovense scheikundig ingenieur Timothy Noël, anderhalf jaar geleden veel bewondering oogstte. Eerst slaagden ze erin chemische reacties mogelijk te maken met zonlicht - iets dat voorheen bijna onmogelijk leek. Chemici droomden al eeuwen van deze mogelijkheid, maar het probleem was dat de hoeveelheid zonlicht niet voldoende was.

Hun doorbraak kan deels worden toegeschreven aan het gebruik van relatief nieuwe materialen (zogenaamde luminescent solar concentrators) die een specifiek deel van het zonlicht binnenin afdichten, op een vergelijkbare manier als planten die dit doen met speciale antennemoleculen in hun bladeren. De tweede ontdekking was het aanbrengen van zeer dunne kanalen in deze materialen, waardoor vloeistoffen worden gepompt waardoor de vloeistoffen worden blootgesteld aan voldoende zonlicht om chemische reacties te laten plaatsvinden. De eindproducten stromen vervolgens uit aan de uiteinden van de kanalen.

Probleem:niet altijd evenveel zon

Een van de grootste praktische problemen om dit op grote schaal toe te passen is dat er niet altijd dezelfde intensiteit van zonlicht is. Omdat, bijvoorbeeld, de lucht is bewolkt of het zonlicht varieert in intensiteit en samenstelling gedurende de dag. "Als er te veel licht is, je krijgt ongewenste bijproducten en als er te weinig licht is, de reacties vinden niet of te langzaam plaats, " legt Noël uit. "Idealiter het systeem moet zich automatisch aanpassen aan de hoeveelheid invallend zonlicht."

Het ontwikkelde feedbacksysteem doet precies dat. Het bestaat uit slechts drie relatief eenvoudige elementen. Een lichtsensor meet de hoeveelheid licht die de kanalen bereikt. Een microcontroller vertaalt dit signaal naar een pompsnelheid. En de pomp drijft de vloeistoffen met die snelheid door de kanalen. Dit alles kost nog geen 50 euro. Experimenten om de benodigde pompsnelheid voor een specifieke lichtintensiteit te bepalen, stelden de onderzoekers in staat de feedbacklus te optimaliseren.

Test op het dak

Naast laboratoriumtests onder kunstlicht, ze hebben hun systeem ook buiten getest in natuurlijk zonlicht, bovenop het dak van een van de gebouwen op de TU/e-campus. Bij een opbrengstinstelling van 90%, het systeem hield de productie een uur stabiel tussen 86% en 93%. Hetzelfde systeem zonder feedbackloop varieerde significant tussen 55% en 97%. De gemiddelde opbrengst werd dankzij de feedbackloop met ongeveer 20% verhoogd.

Volgens Noël, dit brengt een goedkope en duurzame reactor een stuk dichter bij het op grote schaal kunnen produceren van chemische producten, waar je maar wilt, met alleen zonlicht als energiebron. "Het is onvermijdelijk dat de energieprijzen stijgen. En met een energiebron als de zon die gratis en beschikbaar is, dit soort technologische oplossingen kunnen het verschil maken."