Algen kunnen energieprobleem oplossen

De huidige plannen voor het gebruik van biomassa om tot een volledig hernieuwbare energieproductie te komen zijn onrealistisch, maar nieuwe technologie kan een oplossing bieden.

Biomassa lijkt een essentieel onderdeel te zijn van vele plannen om over te schakelen naar volledig hernieuwbare energieproductie. Het grootste probleem is de lage energieopbrengst per oppervlakte-eenheid voor biomassa. Hierdoor eist zelfs een relatief klein aandeel van biomassa in de energiemix een zeer groot oppervlakte landbouwgrond op. Nieuwe technologie die de opbrengst verhoogt of de productie van biomassa op zee mogelijk maakt, kan een oplossing bieden.

Voedsel of energie

In een recente studie voor de Belgische overheid — Towards 100 % renewable energy in Belgium by 2050 — worden vijf scenario’s en een referentiescenario beschreven om België uitsluitend te bevoorraden met hernieuwbare energie. In elk scenario is er meer dan 50 procent van de oppervlakte van België nodig om de benodigde biomassa te produceren. Bij het scenario dat hoofdzakelijk inzet op biomassa is dat zelfs meer dan 100 procent.

Als we alleen de binnenlandse productie van biomassa in rekening brengen, is dus geen enkel scenario mogelijk. In de studie gaat men er daarom van uit dat biomassa onbeperkt uit het buitenland ingevoerd kan worden, maar daarbij stellen zich drie problemen.

Ten eerste moeten we ons afvragen of het niet kortzichtig is zo veel grond te reserveren voor elektriciteitsproductie. Voor biomassateelt — waar het grootste deel van biomassa vandaan komt — wordt immers beslag gelegd op vruchtbare grond. Met het oog op de groeiende wereldpopulatie lijkt het verstandiger alle vruchtbare grond voor landbouwdoeleinden te gebruiken.

Een tweede probleem is dat het invoeren van biomassa voor België misschien een oplossing kan bieden, maar als alle landen volop inzetten op zo’n scenario, zijn enkel de landen met een lage bevolkingsdichtheid in staat genoeg biomassa te produceren (zie grafiek). Van die landen kunnen enkel degene met een laag energieverbruik nog een aanzienlijke hoeveelheid biomassa exporteren. Dat zijn meestal ontwikkelingslanden die daarvoor niet over de nodige infrastructuur en kapitaal beschikken.

De laatste bedenking bij het invoeren van biomassa uit het buitenland zijn de grote transportafstanden. De landen die potentieel hebben om biomassa te exporteren, liggen niet direct naast de deur. Het transport zal onvermijdelijk gepaard gaan met CO2-uitstoot en extra energieverbruik, waardoor de ingevoerde biomassa minder rendabel wordt.

Twee mogelijkheden

Een studie van het International Energy Agency en studies in onder meer Nederland en de Verenigde Staten kwamen eveneens tot de conclusie dat een behoorlijk aandeel biomassa noodzakelijk is in de toekomst. Hoe kunnen we die plannen dan toch uitvoeren?

Er zijn verschillende antwoorden mogelijk en het is niet duidelijk welke oplossing zowel sociaalconomisch als technisch de beste zal zijn. Hierna volgen twee mogelijkheden: een recente nieuwe technologie en een in een vergevorderd stadium die dicht bij een doorbraak staat.

De laatstgenoemde omzeilt het probleem van de kostbare landbouwgrond door biomassa in de vorm van algen op zee te telen. In plaats van te concurreren om grond kan biomassateelt zo complementair zijn met de klassieke landbouw. Naast biobrandstof zijn de algen immers ook geschikt als voedsel. Bovendien zorgen ze voor een betere waterkwaliteit en kunnen ze gebruikt worden voor de productie van grondstoffen voor de chemische industrie.

Het grootste nadeel van algenkweek is dat open zee een zeer agressieve omgeving is om in te werken. Er wordt echter volop onderzoek gedaan om dit mogelijk te maken. Zo bestaat er al een systeem om algen in een continu proces op zee te oogsten. Experts schatten dat algen al tegen 2020 de prijsconcurrentie met fossiele brandstoffen kunnen aangaan.

Men kan anderzijds ook proberen de opbrengst per oppervlak te vergroten. We concentreren ons op een recente vondst van de Virginia Tech-onderzoeksgroep van professor Zhang. Die ontdekte een manier om drie keer zoveel waterstofgas (H2) te halen uit planten als met bestaande methodes. Een unieke enzymencocktail zet xylose (de op één na meest voorkomende suiker in planten, die in bijna alle planten aanwezig is) bij relatief lage temperatuur om in H2.

De opbrengst van vele landbouwpercelen daalt door bodemziektes of uitputting van vruchtbare stoffen wanneer er jaar na jaar hetzelfde gewas op geteeld wordt. Doordat xylose in alle planten aanwezig is, kan er een optimale combinatie van biomassagewassen en landbouwgewassen gekozen worden om dat te voorkomen. Daardoor zorgt de biomassateelt voor ondersteuning van de voedselproductie. Als men die techniek zo kan ontwikkelen dat ze op grote schaal toegepast kan worden, kan H2 weleens de biobrandstof van de toekomst worden.

Zowel de algenteelt als de productie van H2 uit planten lijkt veelbelovend dankzij de unieke voordelen. Er zijn natuurlijk nog vele andere technieken die proberen het gebruik van biomassa op grote schaal concurrentieel te maken met fossiele brandstoffen en hernieuwbare energiebronnen. Het is belangrijk die ontwikkelingen te volgen, omdat ze grotendeels bepalen hoe de economie in de toekomst in haar energiebehoeften zal voorzien.

VINCENT GRARÉ