Categorie archieven: duurzaamheid

Ecologische last van productie veel groter dan aangenomen

Geplaatst op door
Beantwoorden
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

Geplaatst op door
Beantwoorden

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

Geplaatst op door
Beantwoorden

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

Geplaatst op door
Beantwoorden

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

Kooldioxide-uitstoot 2012 op recordhoogte

Geplaatst op door
Beantwoorden

Het vorig jaar is wereldwijd zo’n 31,6 miljard ton kooldioxide in de aardatmosfeer terechtgekomen (+ 1,4%), zo heeft het Internationale Energie-agentschap (IEA) becijferd. “Daarmee wordt ons doel, de aarde niet meer dan twee graden te laten opwarmen, steeds moeilijker te realiseren”, zei IEA’s hoofdeconoom Fatih Birol. Als er geen omslag komt, dan stevenen we af op een opwarming van 4 graden in 2100. Volgens de IEA is de industrie verantwoordelijk voor tweederde van de uitstoot van broeikasgassen.
Deze sombere berichten worden enigszins gemilderd door lichtpuntjes uit China en de VS, ’s werelds grootste economieën. Door de overstap van kolen op gas is de uitstoot van de VS weer op het niveau van de jaren ’90. De uitstoot van China steeg minder dan in de voorgaande jaren.
Daarentegen baart Europa zorgen. In Duitsland is de kooldioxide-uitstoot met 2,2 % gestegen en in Groot-Brittannië met 4,5 %. Dat heeft alles te maken met de lage kolenprijzen. In Japan laten zich de gevolgen van de kernramp in Fukusjima voelen. Als gevolg van de minder florissante economie, ligt het niveau van geheel Europa nog wel 1,4 % lager dan in 2011. De investeringen in duurzame energie zijn echter ook teruggelopen.
Er zouden, als het aan de IEA lag, geen nieuwe kolencentrales meer mogen worden gebouwd en de minst rendabele centrales zouden uit bedrijf genomen moeten worden. Er zou al 18% van de beoogde reductie van broeikasgassen worden gehaald als oliebedrijven zouden voorkomen dat bij de winning van olie en gas methaan in de atmosfeer terecht zou komen. Methaan (aardgas) is een ‘sterker’ broeikasgas dan kooldioxide. Nog eens 12% van die reductiedoelstelling zou worden gehaald als overheden ophielden het verbruik van fossiele brandstoffen te subsidiëren. “Dat kan allemaal met bestaande technologieën en met maatregelen die in sommige landen al worden getroffen”, zei Birol.

Bron: Der Spiegel

Spinozaprijzen toegekend

Geplaatst op door
Beantwoorden

Toekenning Spinozaprijzen 2013NWO-Spinozalaureaten Bert Weckhuysen, Piek Vossen en Michail Katsnelson met NWO-voorzitter Jos Engelen na de bekendmaking van de NWO-Spinozapremies 2013. (Foto: NWO/Arie Wapenaar)

Vandaag heeft de Nederlandse organisatie voor wetenschappelijk onderzoek NWO aan drie in Nederland werkende onderzoekers de Spinozaprijs toegekend. De gelukkigen zijn: de natuurkundige Michail Katsnelson (Rusland), chemicus Bert Weckhuysen (België) en taalwetenschapper Piek Vossen (Nederland). Dat maakte Jos Engelen, de voorzitter van NWO,  bekend tijdens de jaarlijkse Bessensap-bijeenkomst. De prijzen, elk € 2,5 miljoen, zullen in het najaar worden uitgereikt. De onderzoekers mogen dat geld geheel naar eigen inzicht voor eigen onderzoek gebruiken.
Natuurkundige Michail Katsnelson (1957) van de Radboud Universiteit in Nijmegen, hoogleraar theoretische natuurkunde, is wereldwijd de meest geciteerde en invloedrijkste theoreticus op het gebied van grafeen. Zijn publicaties over dit onderwerp zijn 12.000 keer geciteerd. André Geim, die in 2010 de Nobelprijs voor de natuurkunde ontving voor de ontdekking van grafeen, noemde het werk van Katsnelson onmisbaar. Het onderzoek van Katsnelson ligt ten grondslag aan vrijwel alle ontdekkingen en voorspellingen over grafeen. Hij voorspelde onder andere Klein-tunneling in grafeen en het veranderen van de elektrische eigenschappen van grafeen als het materiaal wordt opgerekt. Grafeen heeft vele opzienbarende eigenschappen, die nog lang niet alle ontdekt zijn.
Piek Vossen (1960) is hoogleraar computationele lexicologie aan de Vrije Universiteit Amsterdam. Hij combineert taalwetenschap en informatica om taalkundige verschijnselen te analyseren met de hulp van computermodellen. Hij maakte voor de Europese Unie ‘wordnets’ in acht talen. Wordnets zijn spinnenwebben van alle woorden van een taal, met elkaar verbonden op basis van betekenis. Door de wordnets onderling te koppelen legde Vossen de basis voor systematisch onderzoek naar de verschillen en overeenkomsten en naar betekenis en cultuur in talen. Wordnets maken het bovendien mogelijk dat taal beter begrepen wordt door machines.
Vossen breidde het project vervolgens uit en richtte samen met andere wetenschappers in 2000 de Global WordNet Association op, waarvan hij nu voorzitter is. Inmiddels zijn er van ruim 100 talen wordnets die onderling verbonden zijn. Vossen voegde een fundamenteel element toe aan de wordnets door ze te koppelen aan ontologieën: logische definities van concepten die computers in staat stellen te ‘redeneren’. Zijn recentste project is de Geschiedenisrecorder. Dat is een computersysteem dat nieuwsberichten verzamelt, die van vandaag aan die van gisteren koppelt en verder terug in de tijd. Zo verbindt het systeem gebeurtenissen en ‘schrijft’ daarmee geschiedenis.
De derde prijswinnaar is de scheikundige Bert Weckhuysen (1968), hoogleraar anorganische chemie en katalyse aan de Universiteit Utrecht. Hij richt zich op het beter begrijpen van de werking van katalysatoren om met die kennis gewapende nieuwe of verbeterde katalysatoren te (kunnen) ontwikkelen. Katalysatoren zijn stoffen die chemische reacties mogelijk maken en/of versnellen. Het overgrote deel van de chemische producten die we gebruiken zijn gemaakt met behulp van katalysatoren.
De onderzoeksgroep van Weckhuysen zorgde voor doorbraken met het driedimensionaal in beeld brengen van actieve katalysatoren en heeft laten zien wat er gebeurt als deze materialen in de loop van de tijd minder goed gaan werken. Mede op basis van deze experimenten was hij in staat duurzamere chemische processen te ontwikkelen. Hij richt zich, onder meer, op het ontwikkelen van katalysatoren die houtachtige biomassa kunnen omzetten in brandstof en materialen, op het verbeteren van katalysatoren om efficiënter aardolie en aardgas te kunnen omzetten en op de ontwikkeling van ‘zonnebrandstoffen’, waarbij zonne-energie gebruikt wordt om brandstoffen te maken.

Bron: NWO

Algenproef mislukt

Geplaatst op door
Beantwoorden

Het Nederlandse chemische bedrijf Akzo Nobel heeft proef met algen in het chemiepark Delfzijl stopgezet, waarbij het de bedoeling was er achter te komen of algen geschikt zijn als grondstof voor verven of biobrandstoffen. Het bleek dat technisch gezien de algen niet ’teleurstelden’, maar dat de kosten niet opwogen tegen de opbrengsten .
Het bedrijf zegt dat de kennis die de proef heeft opgeleverd over het gebruik van algen in verven en chemische producten zeer waardevol is. Het bedrijf verwacht in de toekomst wel algen te gaan gebruiken. Wat is dan duister want Akzo mikte wel degelijk op algen als uitgangsstof voor coatings (zie op blz 13 van dit Akzo-document).

Bron: Rtv-Noord

‘Kunstboom’ produceert een beetje waterstof

Geplaatst op door
Beantwoorden

De 'kunstboom' bootst de natuurlijke fotosynthese in planten na (foro ScienceDaily)
Of het nou de doorbraak is die al zo vaak is beloofd op het gebied van de omzetting van zonne-energie in voor ons arme mensen bruikbare vorm is nog maar de vraag, maar het lijkt de goede kant op te gaan. In de VS heeft Peidong Yang van het onderzoeksinstituut Lawrence Berkeley National Lab samen met enkele andere onderzoekers een kunstmatige boom ontwikkeld die zonne-energie, direct omzet in waterstof. Daarbij is de natuurlijke fotosynthese in chloroplasten in plantencellen min of meer nagebootst. Het kunstmatige fotosynthesesysteem bestaat uit twee lagen halfgeleiders (titaanoxide en silicium) die licht absorberen, een tussenlaag voor het ladingtransport en ruimtelijk gescheiden katalysatoren. “Om de splitsing van water in waterstof en zuurstof te vergemakkelijken hebben we structuren gemaakt van nanodraden met stammen van silicium en takken van titaanoxide. Dat ziet er heel erg uit als een kunstmatig bos”, zegt Yang in ScienceDaily. “In de natuurlijke fotosynthese wordt de energie uit het zonlicht gebruikt om allerlei reacties in het chloroplast te doen plaatsvinden. Wij hebben de nanoheterostructuur geïntegreerd op een manier die daarop lijkt, waarmee we een hoger rendement in de omzetting van zonne-energie naar brandstof kunnen verwezenlijken in de toekomst.” In een plant wordt met behulp van licht (=energie) kooldioxide omgezet in koolwaterstoffen zoals suikers. Dat gaat via wat genoemd wordt een Z-schema: de elektronen die bij de reacties betrokken zijn maken een beweging als een Z op zijn kant. Yang en zijn collega’s imiteerden in hun ‘kunstboom’ dat patroon. Het silicium is er voor de waterstofproductie (fotokatode). Bij titaanoxide ontstaat zuurstof (anode).
De structuur moet de opbrengst van de ‘kunstboom’ maximaliseren. Door de fijne nanodraden (nano staat voor 1 miljoenste millimeter) is het effectieve oppervlak groot, waardoor de ‘boom’ een relatief hoog rendement heeft, al zal niemand met zijn ogen knipperen als ie hoort dat dat maar een heel bescheiden 0,12% is. Dat is vergelijkbaar met wat planten presteren, maar dat moet voor menselijk gebruik toch drastisch omhoog. Yang is optimistisch: “We hebben goede ideeën om stabiele fotoanodes te ontwikkelen die beter presteren dan titaanoxide. Ik ben er van overtuigd dat we het rendement kunnen opschroeven tot in de hele procenten.”

Bron: ScienceDaily

Algen ‘revolutionair’ aangepast voor brandstofproductie

Geplaatst op door
Beantwoorden

R.Malcolm Brown, universiteit van TexasAmerikanen zijn zelden in hun eerste overdrijving gestikt. Het edele ambacht van gebakkenluchtverkoper heeft zijn oorsprong in De ‘Nieuwe’ Wereld. Als er dan in een congres een heel stel van die gebakkenluchtverkopers bij elkaar zitten, dan is de kans op gebakken lucht erg groot. Geen garantie. Misschien heeft Malcolm Brown Jr. (dat ook nog) wel gelijk als hij op het 245ste jaarcongres van de Amerikaanse Vereniging van Chemici (ACS) een van de, waarschijnlijk, grootste omwentelingen op het gebied land- en tuinbouw aankondigt: algen die nanocellulose produceren. Nanocellulose wordt gezien als zeer bruikbare en goedkope grondstof voor de productie van biobrandstoffen en vele andere producten, vertelde Brown, terwijl de algen die het nanocellulose produceren kooldioxide verbruiken.
Cellulose is een grondstof die ruim voorhanden, maar voor mensen is het niet verteerbaar. Herkauwers kunnen er wel wat mee, maar cellulose is een ’taai goedje’. In principe is uit cellulose ook biobrandstof te maken, maar dat is nogal lastig. Met nanocellulose, een slijmerig materiaal dat door bepaalde bacteriën wordt geproduceerd, zou dat veel simpeler zijn (dat nano staat voor de lengte van de cellulosevezeltjes; we hebben het dan over 1 miljardste meter). Die kleine vezeltjes zijn chemisch veel hanteerbaarder dan volwassen cellulose. Daarbij komt dat nanocellulose eigenschappen heeft die de stof bruikbaar maken als supermateriaal. Zo zou het sterker zijn dan staal en stijver dan kevlar.
Zoals gesteld produceren sommige fotosynthetische bacteriën het (bacteriën met bladgroen, zogeheten cyanobacteriën of blauwgroene algen), maar dat doen ze in, voor de mens, te geringe hoeveelheden. ‘Slachtoffer’ van Brown en zijn medewerkers is een bacterie die azijnzuur produceert, naast nanocellulose, de Acetobacter xylinem, maar deze bacterie bood vanwege zijn voedingsgewoontes te weinig perspectief op een rendabele opbrengst. Dus bracht Brown de nanocellulosegenen van de azijnzuurbacterie over op een blauwgroene alg. Blauwgroene algen waren een stuk minder lastig als nanocelluloseproducent, omdat die bacteriën leven op water, kooldioxide en zonlicht. Net als de azijnzuurbacterie scheidt de cyanobacterie het nanocellulose af aan zijn omgeving dat daardoor vrij simpel te oogsten is.
Een van de grootste drempels om deze ‘revolutie’ de wereld in te schoppen zou niet zo zeer de wetenschap als de politiek zijn. “Biobrandstoffen zullen tientallen jaren last hebben van het goedkopere schaliegas”, zei Brown op het eerste Internationale congres over nanocellulose, onderdeel van het ACS-jaarcongres. “Op de duur zal Amerika toch duurzame biobrandstoffen nodig hebben.” Mmmm, dat klinkt toch een stuk minder spectaculair dan revolutie….

Bron: Eurekalert