Moderne biobrandstoffen worden sinds het begin van de twintigste eeuw aangeprezen als een groener alternatief voor benzine en diesel. Op papier lijkt het een goed idee, en ze werken – maar het gebruik en de productie ervan verloopt niet zonder problemen.

De eerste generatie biobrandstoffen – voornamelijk ethanol uit plantaardige gewassen – en de tweede generatie, afgeleid van plantaardige en dierlijke afvalstromen, bij beide waren milieuactivisten en anderen bezorgd over de concurrentie om land en nutriënten tussen de productie van biobrandstoffen en voedselproductie.

Het was met veel hoop, en hype, dat de productie van de derde generatie biobrandstoffen is gestart. In tegenstelling tot hun voorgangers, deze biobrandstoffen zijn afgeleid van algen, en zo zou in theorie het voedsel versus brandstof dilemma van op gewassen gebaseerde biobrandstoffen worden opgelost.

Fossiele stookolie en gas zijn grotendeels afkomstig van oude algen, dus het concept hier is om de essentie van de creatie van fossiele brandstoffen na te bootsen, zij het versneld en geoptimaliseerd met moderne chemische technologie. Er werd beweerd dat het gebruik van algen veel efficiënter zou zijn dan het maken van biobrandstoffen uit terrestrische planten en dat de technologie gebruik zou maken van land van slechte kwaliteit waarop geen andere gewassen kunnen worden verbouwd.

Miljoenen dollars, euro's en andere valuta's zijn uitgegeven om het wonder van de algen aan het werk te krijgen. Een groot deel van het geld is besteed aan het verfijnen van het engineeringproces, het elektrisch aansteken van het gewas – dat in een vloeibare suspensie groeit – oogsten en aftappen. De oplossing voor optimalisatie werd gezien als primair technologisch niet-biologisch, hoewel soortenselectie en groeiomstandigheden ook als belangrijke factoren werden erkend.

Vochtige squib

Echter, het blijkt dat de hype misplaatst is. Ons onderzoek heeft uitgewezen dat de productie van biobrandstoffen uit algen commercieel noch ecologisch duurzaam is. De haalbare productieniveaus zijn een fractie van wat werd beweerd. De hoeveelheid biobrandstof die wordt geproduceerd door langdurige algencultuur in systemen op proefschaal verschilt niet veel van die van terrestrische planten:ongeveer 5, 000 tot 10, 000 liter per hectare per jaar.

In feite, de productiesnelheid van algen die groeien in de uitgestrekte vijvers die nodig zijn voor echt massale productie is, voor een bepaald stuk land, vergelijkbaar met die in de meest productieve gebieden van de oceaan. Dat komt neer op ongeveer 4 gram koolstof per vierkante meter uit CO₂ die dagelijks in biomassa wordt vastgelegd.

Wat is het probleem? Waarom zijn biobrandstoffen uit algen niet zo goed als gehoopt? heel eenvoudig, het is biologie.

De droom is niet gebroken door tekortkomingen in de techniek, maar door de inefficiëntie van de biochemie. Simulaties van de productie van biobrandstoffen met microalgen laten zien dat om de 10% van de transportbrandstoffen in de EU die naar verwachting door biobrandstoffen zal worden geleverd te benaderen, vijvers die drie keer zo groot zijn als België nodig zouden zijn. En voor de algen in deze vijvers om biobrandstof te produceren, er zou een meststof nodig zijn die gelijk is aan 50% van de huidige totale jaarlijkse behoefte aan gewassen in de EU. Ironisch, dergelijke vijvers zouden ook in de buurt van zware industrie moeten worden geplaatst die CO₂ produceert om het niveau te bieden dat de microalgen nodig hebben voor fotosynthese.

Problemen van schaal

Het probleem met biobrandstoffen van de derde generatie is altijd geweest om de productiesnelheden, gemeten in kleine kweekkolven, op te schalen naar groei in duizenden kubieke meters. In de grotere culturen de biomassadichtheid van de algen - nodig om de kweek- en oogstprocessen economisch te maken - verslaat de gewenste groeisnelheid omdat de organismen het licht van elkaar afschermen. Dit betekent dat ze niet het zonlicht krijgen dat nodig is voor fotosynthese en de koolstofrijke verbindingen produceren die nodig zijn om de biobrandstof snel genoeg te maken.

Er zijn ook misverstanden over hoe de algen reageren op hun omgeving. belangrijk, die vitale koolstofrijke verbindingen hopen zich pas echt op in cellen die stikstofbeperkt zijn en dus langzaam groeien. Vroege productieschattingen gingen uit van een hoog koolstofrijk gehalte in snelgroeiende cellen, maar dit is niet het geval gebleken.

Kunnen we een oplossing voor de inherente biologische inefficiëntie niet genetisch modificeren? Misschien, maar moeten we echt knoeien met factoren die zo fundamenteel zijn voor het leven op aarde en het risico lopen onstuitbare schadelijke algensoorten te genereren die de visserij kunnen vernietigen en de drinkwatervoorziening kunnen schaden? Zelfs als we de perfecte algen hebben gemaakt voor de productie van biobrandstoffen, de behoefte aan al die kunstmest en CO₂ zou blijven bestaan.

Uiteindelijk heeft het publiek betaald voor deze mislukte visie - maar hun geld is niet verspild. Als er iets is dat mensen meer nodig hebben dan brandstof, dan is het wel voedsel – en dit werk kan ons helpen begrijpen hoe we microalgen beter kunnen kweken om de kweek van vis en schaaldieren te ondersteunen. en voedingssupplementen produceren, zoals Omega-3. Massaproductie van microalgen zou ook voedsel kunnen opleveren dat omega-vetzuren bevat voor gekweekte vis, bijvoorbeeld, wat betekent dat we niet langer in rivieren en oceanen hoeven te vissen om vismeel voor hen te maken.

De toekomst voor massale microalgenteelt is nog steeds letterlijk en figuurlijk groen, het ligt gewoon niet bij de productie van biobrandstoffen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.