Elektrisch vliegtuig breekt wereldrecord

De E-Genius

De E-Genius

E-Genius, het elektrische vliegtuig van de vliegtuigbouwers van de universiteit van Stuttgart, heeft een nieuw wereldrecord gevestigd voor elektrische vliegtuigen: 405 km in twee uur en 40 minuten. Dat gebeurde in de Green Speed Cup-wedstrijd, een competitie tussen ‘groene’ vliegtuigen. De conventionele (gemotoriseerde) deelnemers aan de wedstrijd hadden, volgens de bouwers van de e-Genius, geen schijn van kans. Bij eenzelfde kruissnelheid had het elektrische tweepersoonsvliegtuig maar eenvijfde van de energie nodig. Rudolf Voit-Nitschmann van het IFB hoopt dat in de toekomst grotere elektrische vliegtuigen kunnen worden gebouwd. “We hebben laten zien dat elektrische aandrijving in vliegtuigen betrouwbaar is, met een minimum aan geluid en met een uitstekend energetisch rendement.” Hij denkt dat elektrische vliegtuigen een deel van de toekomst zijn in de luchtvaart. De e-Genius werd in 2001 gebouwd. Volgens het IFB is het vliegtuig het efficiëntste elektrische vliegtuig ter wereld en weegt, met een spanwijdte van 16,85 m, zo’n 900 kg, waarvan eenderde voor de accu’s is.

Bron: Alpha Galileo

Zonnecel met opbrengst van 44,7% gemaakt

Multizonnecellen

Rendementen van de verschillende typen zonnecellen. De recordcel behoort tot de multicellen (paarse lijn). (foto: Wikicommons)

Een Frans/Duitse onderzoeksgroep heeft een nieuw voorlopig record voor zonnecellen gevestigd van 44,7%. De rendabele zonnecel is gebouwd volgens een nieuwe techniek, waarbij de cel bestaat uit vier subcellen. Eerder dit jaar kondigden de deelnemende instituten en bedrijven (Fraunhofer ISE, Soitec, CEA-Leti en het Helmholtzinstituut) al een cel aan met een rendement van 43,6%. Op naar de 50%, is de gedachte van de betrokkenen. Lees verder

Schone energie het goedkoopst

Extreem weer (foto: Spits)Als je de kosten voor het neutraliseren van de kooldioxideuitstoot en gezondheidseffecten in beschouwing neemt, dan is het goedkoper om energie duurzaam op te wekken dan met kolenstook, zo valt in het wetenschapsblad Journal of Environmental Studies and Sciences te lezen.  Uitgaande van de officiële Amerikaanse schattingen van de gezondheids- en milieukosten, zou het nu al goedkoper zijn kolencentrales te vervangen door windturbines dan die centrales te laten doordraaien. En windenergie zou ook rendabeler kunnen zijn dan aardgasgestookte centrales. Lees verder

Van kooldioxide weer naar brandstof?

Prof. He

Prof. Liang-Nian He van de Chinese Nankai-universiteit

Per jaar komt er wereldwijd door verbranding van fossiele brandstoffen miljarden tonnen kooldioxide vrij (2011: 34 miljard ton). Wat te doen met die overmaat aan een, in normaal gebruik, onschuldig gas, dat in dergelijke hoeveelheden ons klimaat danig verstoord? Kooldioxide krijgt op het jongste congres van de Amerikaanse vereniging van chemici (ACS) dan ook grote aandacht.  Kooldioxide afvangen is een manier om te voorkomen dat dat broeikasgas in de atmosfeer terecht komt, maar veel mooier is het natuurlijk om van kooldioxide weer iets bruikbaars te maken: brandstof, bijvoorbeeld. Op het congres zijn verschillende lezingen die dit onderwerp als thema hebben.
Zo heeft Chem-Hooi Lim van de universiteit van Colorado met zijn medewerkers de omzetting bestudeerd van mierenzuur naar methanol, een manier om kooldioxide om te zetten in een brandstof of basischemicalie. De omzetting naar mierenzuur lukt wel, maar de tweede stap bleef een probleem. Lim en zijn collega’s schijnen die hobbel genomen te hebben met behulp van de stof pyridine. 
Liang-Nian He van de Chinese Nankai-universiteit en zijn medewerkers richten zich op het eerste stuk: de omzetting van kooldioxide. Ze noemen kooldioxide zelfs een uiterst aantrekkelijke en milieuvriendelijke grondstof voor de productie van brandstoffen en chemicaliën. Het is dan zaak dat de omzettingsprocessen onder milde omstandigheden te laten plaatsvinden, zoals lage druk (liefst 1 atmosfeer) bij katalytische omzetting van kooldioxide.  He werkt in deze studie vooral aan combinaties met stikstofverbindingen voor de productie van, onder veel meer, de kunststof polyurethaan. De vraag is natuurlijk of de energiebalans van al die mooie voorstellen positief is, want als er meer energie in de omzetting gestopt moet worden dan er, in de vorm van het eindproduct, uitkomt, dan raken we van de regen in de drup.

Bron: Eurekalert

Ecologische last van productie veel groter dan aangenomen

De haven van Yangsjan in China

De haven van Yangsjan in China

De huidige methoden om de ‘materiaalkosten’ van goederen te berekenen zitten er ver naast, zo blijkt uit een studie van een onderzoeksgroep aan de Australische universiteit van New-South Wales. De onderzoekers vonden dat er zo’n drie keer meer grondstoffen werden gebruikt in andere processen dan de productie. Landen die denken dat ze op weg zijn naar een duurzame economie, hebben dan ook een vals beeld, zo stellen de onderzoekers.
Meestal wordt de ‘vergroening’ van de economie afgemeten aan de groei van de economie bij een afnemend grondstofverbruik. Waar niet naar wordt gekeken is het gebruik van materiaal dat nooit uit het land van oorsprong weg is geweest. Zo werden in 2008 70 miljard ton grondstoffen aan de aarde onttrokken, terwijl maar 10 miljard ton werd verhandeld, zo meldt de BBC. Meer dan 40% van het totaal werd gebruikt voor de verwerking en export van deze goederen. De indicatoren die gebruikt worden voor materiaalvoetafdruk negeren dat, waardoor er een verkeerd beeld ontstaat over het werkelijke materiaalgebruik, is de stelling van de Australiërs.
Tommy Wiedmann van de universiteit van New South Wales: “De cijfers gaan over de hoeveelheden verhandeld materiaal, maar laten het gebruik van materialen om die te produceren buiten beschouwing. Als je kunstmest wilt hebben, dan heb je, bijvoorbeeld, fosfaaterts nodig. Die moet je winnen, daar heb je machines voor nodig enzovoort en dus heb je weer extra grondstoffen nodig.”
Volgens die Australische studie heeft de Chinese economie de grootste materiaalvoetafdruk: twee keer die van de VS en vier keer die van Japan en India. De VS is verreweg de grootste importeur van deze grondstoffen. Volgens de toerekening die de Australische onderzoekers gebruiken is Zuid-Afrika het enige land ter wereld dat groei heeft gerealiseerd bij een werkelijke verlaging van het grondstoffenverbruik. Nooit eerder werd er in de wereld op zo’n grote schaal grondstoffen gebruikt, betogen de onderzoekers, met grote gevolgen voor het milieu.

Bron: BBC

Micro-organismen maken samen biobrandstoffen uit oogstafval

BiobrandstofcombiAl heel vaak – en ook in dit geval geef ik geen garantie – is dé doorbraak aangekondigd bij de productie van biobrandstoffen. Biobrandstoffen worden gezien als ‘groen’ alternatief voor fossiele brandstoffen, maar de huidige productiewijze van biobrandstoffen concurreert met de voedselproductie. Dé oplossing zou natuurlijk zijn om biobrandstoffen te maken uit landbouwafval: overschietende biomassa. Tot nu toe is het niet erg goed gelukt, omdat die resten veel houtachtige stoffen bevatten als cellulose en lignine die zich lastig met behulp van bacteriën laten omzetten tot biobrandstoffen, op een wijze die niet vreet aan de voedselvoorziening. Onderzoekers van de Amerikaanse universiteit van Michigan zijn op het idee gekomen bacteriën en schimmels te laten samenwerken om biobrandstoffen te maken, met, volgens bild der wissenschaft verbazingwekkend (goed) resultaat.

“De biosynthese van brandstoffen uit biomassa is een veelbelovend en duurzaam alternatief voor fossiele brandstoffen”, stelt onderzoeker Jeremy Minty. “Het probleem is alleen dat die plantenresten veel lignocellulose bevatten, die de planten hard en robuust maakt, maar ook de afbraak bemoeilijkt.” Voor de afbraak van de vertakte lignocellusosemoleculen is een keten van reacties nodig om ze om te zetten in suikers, die op hun beurt weer makkelijk zijn om te zetten in ethanol of andere energierijke verbindingen. Tot nu toe is steeds geprobeerd die omzetting door een, genetisch gemodificeerde, bacterie te laten doen, maar met beperkt succes, zo stelt Minty. Hij heeft toen met zijn medewerkers de kaarten op samenwerking gezet.
Ze ontwikkelden een systeem bestaand uit een schimmel (Trichoderma reesei) en de E. coli, het erkende werkpaard van de biotechnologie. De schimmel zorgt van de afbraak van de lignocelluloseketens in suikers. De E. coli neemt de stap van suikers naar biobrandstof voor zijn rekening. Er bestond al een genetisch gemanipuleerde E. coli-stam, die uit de suikers isobutanol maakt. Die verbinding levert bij verbranding veel meer energie dan ethanol en maar 18% minder dan benzine en is daarmee een effectievere brandstof dan ethanol (je rijdt verder op een volle tank isobutanol dan op dezelfde tank vol met ethanol)
Deze oefeningen in het lab zijn altijd leuk en veelbelovend, maar waar het uiteindelijk om gaat is dat het proces ook op grote schaal werkt en voldoende oplevert (in termen van product, maar uiteindelijk ook in termen van geld). De onderzoekers vulden een reactor met schimmel en bacteriën en voegden maïsstengels en -bladeren toe (zie afb.). Zonder toevoeging van andere stoffen leverde de proef 1,88 g isobutanol per liter reactorvloeistof op, volgens de onderzoekers de tot nu toe hoogste opbrengst bij de omzetting van plantenresten in biobrandstoffen. Samen zetten schimmel en bacterie tweederde van het plantaardig materiaal om in winbare energie. Doordat isobutanol prima met water mengt moet de brandstof wel eerst uit de reactievloeistof worden gedestilleerd.
Schimmel en bacterie bleken elkaar niet in de weg te zitten. Geen van beide micro-organismen nam de overhand of stoorde de ‘partner’ in de omzetting, terwijl de samenwerking toch tamelijk ongelijkwaardig is. De schimmel levert de bacterie zijn voedsel (de suikers), maar geeft daar niks voor terug. Dat zou normaal gesproken betekenen dat de bacterie de schimmel rap zou overvleugelen, maar dat voorkomt de schimmel door de suiker alleen vlak bij de eigen celwand af te leveren, zodat de schimmel zelf ook voldoende aan zijn trekken komt. Dat leidt tot een stabiel evenwicht, stellen de onderzoekers. Doordat de hele afbraak en omzetting in biobrandstof in een reactor plaatsvindt, wordt het proces ook economisch aantrekkelijk.
De onderzoekers werken nu een een verbetering van de opbrengst van de microbiële samenwerking. Dat willen ze, onder meer, bewerkstelligen door de tolerantie van de micro-organismen voor isobutanol (voor de E. coli  tenslotte een afbraakproduct) te vergroten. Door een anders ‘gedresseerde’ E. coli  te nemen, zijn met dit systeem ook andere biobrandstoffen zoals ethanol te produceren.

Bron: bild der wissenschaft

Roofvis verandert in vegetariër

Cobia ('zwarte zalm') Cobia’s zijn slanke, sterke vissen, die ook wel zwarte zalmen worden genoemd. Het zijn roofvissen die garnalen, krab en kleinere vissen op hun menu hebben staan. Drie Amerikaanse onderzoekers zijn er in geslaagd de vleeseters tot vegatarisme te ‘bekeren’. Om het leegvissen van de oceanen en zeeën te voorkomen wordt tegenwoordig veel vis gekweekt. Het vervelende is alleen dat die kweekvissen, onder meer de zalm, vaak roofvissen zijn en dat de wateren worden leeggevist van kleinere vissen zoals sardientjes en ansjovissen om die kweekvis tot voer te dienen. Viskweek is niet bepaald een duurzame manier om de zeeën en oceanen te beheren.

De drie onderzoekers – Aaron Watson, Frederic Barrows en Allen Place  – zijn vier jaar bezig geweest om een plantaardig dieet uit te vissen dat de goedkeuring van de cobia’s kon wegdragen. Het vegetarische voedsel bestaat uit plantaardige eiwitten, vetzuren en aminozuren. “Alle vissen, of ze nu vleesetend, plantetend of allesetend zijn, hebben zo’n 40 voedingsstoffen nodig in de juiste verhouding”, zegt Michael Rust van de financierende instelling NOAA, onderdeel van het Amerikaanse ministerie van landbouw. “Het maakt voor de gezondheid van de vis niet uit waar die voedingsstoffen vandaan komen; van planten, resten van de visindustrie of zeealgen.”

Maak van de nood een deugd: zet kooldioxide om in energie

Energie uit een broeikasgas? Maak van de nood een deugd en zet het broeikasgas CO2 om in energie. Jaarlijks stoten elektriciteitscentrales miljarden tonnen kooldioxide in de atmosfeer (12 miljard), huishoudens voegen daar nog eens 11 miljard ton aan toe. Uit de schoorsteen van een krachtcentrale ligt het aandeel van kooldioxide in het afgas op zo’n 10% (ruim 12% voor kolen- en 7,5% voor gascentrales). Daar valt wat mee te doen, bedachten Bert Hamelers en medewerkers van het Friese onderzoeksinstituut Wetsus. Hun idee is CO2 te laten reageren met water of andere vloeistoffen. Daarmee zou wereldwijd 1570 TWh aan energie kunnen worden opgewekt becijferen de onderzoekers, ruim 400 keer wat de Hooverdam in Amerika aan witte energie oplevert. Het artikel van de Nederlandse onderzoekers is gepresenteerd  in het nieuwe tijdschrift Environmental Science & Technology Letters van de Amerikaanse chemievereniging ACS.
Het principe van het idee berust op het vrijkomen van mengenergie als twee vloeistoffen of gassen worden gemengd. Die energie wordt ‘geoogst’ door het met lucht gemengde kooldioxide te leiden door een waterige oplossing waarin twee elektroden staan, elk omhuld door een, verschillend, ionselectief membraan (AEM en CEM in het plaatje). Daardoor ontstaat er een spanningsverschil tussen beide elektrodes en, voilá, je hebt elektrische energie. Het rendement van die omzetting is afhankelijk van de gebruikte vloeistof: gedeïoniseerd water komt tot 24%, water met een scheutje monoethanolamine (MEA) 32%.
Meteen doen, zou je zeggen, maar er zit wel een addertje onder het gras. De energie die het kost om het gas te mengen met de elektrolyt (=water al of niet met toevoeging) kost meer dan het systeem aan warmte oplevert, vertellen de auteurs in hun artikel. Af door zijdeur? Niet dus, laat Wetsus weten. Een is het (h)erkennen van een mogelijke energiebron, twee is laten zien dat het werkt en drie is een methode te zoeken om het idee om te zetten in de praktijk. Er zijn al ideetjes om dat laatste te verwezenlijken, zoals het gebruik van andere type membranen. Er wordt al energie gewonnen uit de menging van zout en zoet water. De energiedichtheid van de kooldioxide-route is veel groter dan die van de zoet-/zoutwatermenging, betogen de auteurs in hun artikel en het zou zonde zijn die potentie te verwaarlozen. Misschien valt er nog voordeel te doen met de methoden als RED en PRO die bij de watermenging worden gebruikt, stellen ze.

Bron: Eurekalert