Onderzoekers oogsten elektrische stroom uit zeewier

  Zeelandbouw 2022 EU
Elektrische stroom uit zeewierkaart

Een simulatie van het proces om elektrische stroom uit zeewier te oogsten: het zeewier laat moleculen vrij die elektronen naar een roestvrijstalen elektrode (de anode) transporteren. De elektronen worden overgebracht naar de tweede elektrode (een platinakathode) die protonen in de zeewaterelektrolytoplossing kan reduceren tot waterstofgas. De stroom kan ofwel direct worden gebruikt, of als waterstof wordt geproduceerd, kan het gas worden gebruikt als toekomstige schone brandstof.

Re-zoekers uit de Israëlisch Instituut voor Technologie (Technion) hebben een nieuwe methode ontwikkeld die op een milieuvriendelijke en efficiënte manier een elektrische stroom direct uit zeewier haalt. Het idee, dat tijdens het zwemmen op het strand bij de promovendus Yaniv Shlosberg opkwam, is ontwikkeld door een consortium van onderzoekers van drie Technion-faculteiten die lid zijn van het Grand Technion Energy Program (GTEP), samen met een onderzoeker van de Israel Oceanographic en Limnologisch Onderzoeksinstituut (IOLR).

De problematiek van fossiele brandstoffen is de drijvende kracht achter onderzoek naar methoden voor alternatieve, schone en hernieuwbare energiebronnen. Een daarvan is het gebruik van levende organismen als bron van elektrische stromen in microbiële brandstofcellen (MFC). Bepaalde bacteriën kunnen elektronen overbrengen naar elektrochemische cellen om elektrische stroom te produceren. De bacteriën moeten constant worden gevoed en sommige zijn pathogeen.

Een vergelijkbare technologie zijn biofoto-elektrochemische cellen (BPEC). Wat betreft de MFC, de bron van elektronen kan afkomstig zijn van fotosynthetische bacteriën, met name cyanobacteriën. Cyanobacteriën maken hun eigen voedsel van koolstofdioxide, water en zonlicht, en in de meeste gevallen zijn ze goedaardig.

De onderzoeksgroepen van Prof. Noam Adir, en de promovendus Yaniv Shlosberg, ontwikkelden eerder technologieën die cyanobacteriën gebruikten voor het verkrijgen van elektrische stroom en waterstofbrandstof, zoals gepubliceerd in Natuurcommunicatie en wetenschap.

Cyanobacteriën hebben echter enkele nadelen. Ze produceren minder stroom in het donker, omdat er geen fotosynthese plaatsvindt. Ook is de hoeveelheid stroom die wordt verkregen nog steeds minder dan die verkregen uit zonneceltechnologieën, zodat de BPEC, hoewel milieuvriendelijker, commercieel minder aantrekkelijk is.

Overstappen van cyanobacteriën naar Ulva

In deze studie besloten de onderzoekers van Technion en IOLR om dit probleem op te lossen met behulp van een nieuwe fotosynthetische bron: zeewier. Veel verschillende soorten zeewier groeien van nature aan de Middellandse Zeekust van Israël, vooral Ulva (ook gekend als zeesla) die bij IOLR in grote hoeveelheden wordt verbouwd voor onderzoeksdoeleinden.

Het onderzoek werd geleid door Prof. Noam Adir en Yaniv Shlosberg, van de Schulich Faculteit Scheikunde en GTEP. Ze werkten samen met andere onderzoekers van het Technion: Dr. Tunde Toth (Faculteit Scheikunde van Schulich), Prof. Gadi Schuster, Dr. David Meiri, Nimrod Krupnik en Benjamin Eichenbaum (Faculteit Biologie), Dr. Omer Yehezkeli en Matan Meirovich (Faculteit of Biotechnology and Food Engineering) en Dr. Alvaro Israel van IOLR in Haifa.

De Technion/IOLR-onderzoekers bouwden een prototype-apparaat dat de stroom direct in de Ulva groei btw. Na het ontwikkelen van nieuwe methoden om Ulva en BPEC met elkaar te verbinden, werden stromen verkregen die duizend keer groter waren dan die van cyanobacteriën - stromen die op het niveau liggen van die van standaard zonnecellen. Prof. Adir merkt op dat deze verhoogde stroming te wijten is aan de hoge snelheid van de fotosynthese van zeewier en het vermogen om het zeewier in hun natuurlijke zeewater te gebruiken als de BPEC-elektrolyt - de oplossing die de elektronenoverdracht in de BPEC bevordert.

Bovendien zorgt het zeewier voor stroming in het donker, ongeveer 50% van die in het licht. De bron van de donkere stroom is van de ademhaling - waar suikers gemaakt door het fotosyntheseproces worden gebruikt als een interne bron van voedingsstoffen. Op een manier die vergelijkbaar is met de cyanobacteriële BPEC, zijn er geen extra chemicaliën nodig om de stroom te verkrijgen. De Ulva produceert bemiddelende elektronenoverdrachtsmoleculen die door de cellen worden uitgescheiden en brengen de elektronen over naar de BPEC-elektrode.

De nieuwe technologie is COXNUMX-negatief. Het zeewier absorbeert overdag koolstof uit de atmosfeer terwijl het groeit en zuurstof afgeeft. Tijdens het oogsten van de stromingen gedurende de dag komt er geen koolstof vrij. Tijdens de nacht geeft het zeewier de normale hoeveelheid koolstof af uit de ademhaling.

"Door ons prototype-apparaat te presenteren, laten we zien dat aanzienlijke stromingen uit het zeewier kunnen worden geoogst", zei prof. Adir. "Wij geloven dat de technologie verder kan worden verbeterd, wat leidt tot toekomstige groene energietechnologieën."

De onderzoekers presenteerden hun nieuwe methode om een ​​elektrische stroom rechtstreeks uit zeewier te verzamelen in het tijdschrift Biosensoren en Bio-elektronica. Het artikel beschrijft resultaten die zijn verkregen van onderzoekers van de Schulich-faculteit Scheikunde, de Faculteit Biologie, de Faculteit Biotechnologie en Levensmiddelentechniek, GTEP en IOLR.

Alle rechten voorbehouden. Toestemming vereist om artikelen in hun geheel te herdrukken. Moet copyrightverklaring en live hyperlinks bevatten. Contact david@algaeplanet.com. Algae Planet accepteert ongevraagde manuscripten ter overweging en neemt geen verantwoordelijkheid voor de geldigheid van claims in ingediende redactionele artikelen.

Zeelandbouw VS 2022
Algametrische advertentie

Vrouwen van algen

Aanmelden

Vacaturebank voor zeewierindustrie

Archief

Een beginnershandleiding

Abonneer je op Algae Planet

Word lid van onze abonneelijst om het laatste nieuws en updates van Algae Planet te ontvangen.

Je bent met succes geabboneerd!