Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van...

18
Resultaten en bevindingen van project Planten maken elektriciteit & biofuels Dit rapport is onderdeel van de projectencatalogus energie-innovatie. Tussen 2005 en 2011 kregen ruim 1000 innovatieve onderzoeks- en praktijkprojecten subsidie. Ze delen hun resultaten en bevindingen, ter inspiratie voor nieuwe onderzoeks- en productideeën. De subsidies werden verleend door de energie-innovatieprogramma's Energie Onderzoek Subsidie (EOS) en Innovatie Agenda Energie (IAE). Datum Juni 2011 Status Definitief Wageningen Universiteit in opdracht van Agentschap NL Resultaten en bevindingen van project Planten maken elektriciteit & biofuels Dit rapport is onderdeel van de projectencatalogus energie-innovatie. Tussen 2005 en 2011 kregen ruim 1000 innovatieve onderzoeks- en praktijkprojecten subsidie. Ze delen hun resultaten en bevindingen, ter inspiratie voor nieuwe onderzoeks- en productideeën. De subsidies werden verleend door de energie-innovatieprogramma's Energie Onderzoek Subsidie (EOS) en Innovatie Agenda Energie (IAE). Datum Juni 2011 Status Definitief Wageningen Universiteit in opdracht van Agentschap NL

Transcript of Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van...

Page 1: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

Resultaten en bevindingen van project

Planten maken elektriciteit & biofuels

Dit rapport is onderdeel van de projectencatalogus energie-innovatie. Tussen 2005 en 2011 kregen ruim 1000 innovatieve onderzoeks- en praktijkprojecten subsidie. Ze delen hun resultaten en bevindingen, ter inspiratie voor nieuwe onderzoeks- en productideeën. De subsidies werden verleend door de energie-innovatieprogramma's Energie Onderzoek Subsidie (EOS) en Innovatie Agenda Energie (IAE).

Datum Juni 2011 Status Definitief Wageningen Universiteit in opdracht van Agentschap NL

Resultaten en bevindingen van project

Planten maken elektriciteit & biofuels

Dit rapport is onderdeel van de projectencatalogus energie-innovatie. Tussen 2005 en 2011 kregen ruim 1000 innovatieve onderzoeks- en praktijkprojecten subsidie. Ze delen hun resultaten en bevindingen, ter inspiratie voor nieuwe onderzoeks- en productideeën. De subsidies werden verleend door de energie-innovatieprogramma's Energie Onderzoek Subsidie (EOS) en Innovatie Agenda Energie (IAE).

Datum Juni 2011 Status Definitief Wageningen Universiteit in opdracht van Agentschap NL

Page 2: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie
Page 3: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

Colofon

Projectnaam Planten maken elektriciteit & biofuels Programma Energie Onderzoek Subsidie Regeling Lange Termijn Projectnummer EOSLT06020 Contactpersoon Wageningen Universiteit Hoewel dit rapport met de grootst mogelijke zorg is samengesteld kan Agentschap NL geen enkele aansprakelijkheid aanvaarden voor eventuele fouten.

Page 4: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

Planten maken

elektriciteit & biofuels

- niet-conventionele bioraffinage -

openbare eindrapport

“Het project is uitgevoerd met subsidie van het Ministerie van

Economische Zaken, Landbouw en Innovatie, regeling EOS: Lange

Termijn uitgevoerd door Agentschap NL.”

EOS: Lange Termijn onderzoeksproject Wageningen Universiteit – Sectie Milieutechnologie Plant Research International Wageningen - Juni, 2011

Page 5: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

2

Inhoudsopgave

1 Gegevens project 3

2 Samenvatting 4

3 Beschrijving van de behaalde resultaten, de knelpunten en het

perspectief voor toepassing 5

3.1 Plant Microbial Fuel Cell 5

3.2 Resultaten en knelpunten 7

3.3 Perspectief voor toepassing 9

4 Beschrijving van de bijdrage van het project aan de doelstellingen van

de regeling 10

4.1 De bijdrage aan een duurzame energiehuishouding 10

4.2 De versterking van de kennispositie van Nederland 12

5 Spin off binnen en buiten de sector 13

6 Overzicht van openbare publicaties 14

7 Referenties 15

Page 6: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

1 Gegevens project

Projectnummer: EOSLT06020

Projecttitel: Planten maken elektriciteit & biofuels Penvoerder en medeaanvragers: Wageningen Universiteit – Sectie

Milieutechnologie

Stichting DLO PPO-PRI

Projectperiode: 1 september 2008 tot 1 december 2011

Dit openbare eindrapport is bedoeld voor een breder publiek. Dit rapport is zonder kosten digitaal verkrijgbaar via bovengenoemde contactpersonen.

Contactpersonen voor meer informatie:

Wageningen Universiteit – Sectie Milieutechnologie Dr.ir. David P.B.T.B. Strik

[email protected] www.ete.wur.nl

Wageningen UR Greenhouse Horticulture (Stichting DLO PPO-PRI)

Dr Jan F.H. Snel

[email protected]

www.glastuinbouw.wur.nl

Page 7: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

4

2 Samenvatting

De Plant Microbial Fuel Cell (Plant-MFC) is een technologie die op basis van

een nieuw principe het mogelijk maakt direct elektriciteit of biofuels (H2, CH4 of

ethanol) te ontrekken aan een plant, zonder dat deze geoogst hoeft te worden.

De kern van de Plant-MFC technologie is de combinatie van een plant die

organisch stof produceert en een MFC die deze uitgescheiden organische stof

verwerkt tot de gewenste energiedrager.

De doelstelling van dit project is: “Het realiseren van een opschaalbaar

prototype van de Plant Microbial Fuel Cell met een netto energieopbrengst van

160 GJ per hectare per jaar. De potentie van het systeem ligt nog veel hoger.

Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie

instraling in Nederland), een 70% exudaat productie en een MFC efficiëntie van

60% kom je op 500 GJ per hectare per jaar.

Het onderzoek richt zich op 4 thema’s te weten: 1. Productie van de organische

stof door de plant; 2. Omzetting van de organische stof door de MFC; 3

Integratie van productie en consumptie in een interface; 4. prototype ontwerp en

evaluatie. In het project wordt eerst breed ingezet op een aantal alternatieven

en vervolgens wordt getrapt gezocht naar het beste alternatief voor het

prototype.

De samen werkende partijen zijn Wageningen Universiteit – Sectie

Milieutechnologie & Wageningen UR Glastuinbouw (onderdeel van de Stichting

DLO). Het onderzoek wordt uitgevoerd door Wageningen UR Greenhouse

Horticulture, een toonaangevend instituut op het gebied van plantenonderzoek

en de Sectie Milieutechnologie van Wageningen Universiteit en Researchcentrum

een leidende groep op het gebied van de MFC. Beide groepen hebben een

bewezen talent om innovatieve technologie naar de markt te brengen.

Spin-off uit dit project is Plant-e B.V. ([email protected])

De belangrijkste conclusies en aanbevelingen vanuit dit project worden in

dit rapport gegeven. De Plant-MFC levert in het laboratorium gelijkwaardige

hoeveelheid stroom als bestaande biomassa elektriciteit systemen. Verder

onderzoek en ontwikkeling is nodig voor grootschalige toepassing in de praktijk

mogelijk is. Details betreft de experimenten zijn terug te vinden via openbaar

toegankelijke publicaties zoals aangegeven in hoofdstuk 6.

Page 8: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

3 Beschrijving van de behaalde resultaten, de

knelpunten en het perspectief voor toepassing

3.1 Plant Microbial Fuel Cell

De Plant Microbial Fuel Cell (Plant-MFC) is een technologie die op basis van

een nieuw principe het mogelijk maakt direct elektriciteit of biofuels (H2, CH4 of

ethanol) te ontrekken aan een plant, zonder dat deze geoogst hoeft te worden.

De technologie heeft de potentie om per oppervlakte eenheid grond een 8x

hogere netto energie opbrengst te realiseren dan conventionele bio-energie

systemen.

De basis van de Plant-MFC technologie is de combinatie van een plant die

organisch stof produceert en een MFC die deze uitgescheiden organische stof

verwerkt tot de gewenste energiedrager.

De Plant-MFC technologie heeft een aantal karakteristieken dat het mogelijk

maakt om op een duurzame en efficiënte manier energie te produceren. De

volgende karakteristieken zijn van belang:

1. De technologie is gebaseerd op een planten groei systeem met

significant lagere input van energie voor bewerking en transport.

Doordat de planten niet geoogst hoeven te worden kunnen nutriënten

ter plaatse hergebruikt worden. Door het lage verbruik van energie en

nutriënten kan dit systeem een significant hogere netto meeropbrengst

en CO2 reductie realiseren;

2. De technologie heeft een hoge landschappelijk inpasbaarheid vanwege

het gebruik van planten;

3. De technologie produceert 24 uur per dag energie en kan tevens als

een batterij functioneren;

4. De technologie zal niet direct concurreren met voedsel landbouw omdat

de technologie toegepast kan worden in gebieden die niet geschikt zijn

voor voedsel landbouw, bv. moerassen of brakke delta’s;

5. Doordat gebruik wordt gemaakt van een MFC is de technologie efficiënt

en flexibel in zijn producten, zowel elektriciteit, H2, CH4 en ethanol

horen tot de mogelijkheden;

6. Productie is in-situ en gedecentraliseerd;

7. De technologie is een aanvulling op de huidige duurzame energie

systemen en concurreert niet met conventionele biomassa-energie

doordat ondergronds de exudaten worden gebruikt en gewassen

behouden blijven.

De technologie is dus een volledig geïntegreerde in-situ bioraffinage keten, die

door zijn hoge mate van integratie een zeer hoge opbrengst bereikt. Het systeem

Page 9: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

6

(Figuur 1) is gebaseerd op het feit dat levende planten door fotosynthese zonne-

energie omzetten in energetische biomassa zoals eiwitten, suikers, zetmeel

celllulose en lignine. Van de netto vastgelegde koolstof (CO2 uit de lucht) wordt

doorgaans een fractie van 40 tot 60 % naar de wortels getransporteerd (Lynch,

1990).

Figuur 1. Model van de Plant-MFC met elektriciteit productie.

Page 10: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

3.2 Resultaten en knelpunten

Dit onderzoek werd uitgevoerd door Wageningen UR business unit Glastuinbouw

een toonaangevend instituut op het gebied van plantenonderzoek en de Sectie

Milieutechnologie van Wageningen Universiteit en Researchcentrum een leidende

groep op het gebied van de MFC. Beide groepen hebben een bewezen talent om

innovatieve technologie naar de markt te brengen.

Hieronder volgt een opsomming van de belangrijkste resultaten en knelpunten.

Details betreft de experimenten zijn terug te vinden via openbaar toegangkelijke

publicaties.

De gemiddelde Plant-MFC stroomopbrengst is mede door dit project

toegenomen van 1,3 GJ/ha/jaar naar 70 GJ/ha/jaar (1, 2)

Dit project heeft niet geheel de technische doelstelling behaald om een

opschaalbaar prototype van de Plant Microbial Fuel Cell te realiseren met een

netto energieopbrengst van 160 GJ per hectare per jaar. De prototypes die zijn

gerealiseerd zijn opschaalbaar. De hoogste stroom opbrengsten in het

laboratorium van Wageningen Universiteit was gemiddeld 70 GJ/ha/jaar en

maximaal 126 GJ/ha/jaar (3). Dit is bijna de technische doelstelling.

Theoretisch is er op verschillende vlakken verbetering mogelijk om een hogere

stroom productie te realiseren. Een opbrengst van 500 GJ/ha/jaar is theoretisch

haalbaar(4). Verder onderzoek moet aantonen welke opbrengst in de praktijk

haalbaar is.

Exudaten kunnen significant bijdragen aan stroomproductie in Plant-

MFCs (5)

Berekeningen tonen aan dat de maximale exudatenstroom onder optimale

condities maximaal dus 2-3% bedragen; een voorzichtiger schatting komt uit op

0.1-1%. Dit komt neer op ca. 30 – 300 GJ per ha. per jaar. Hiermee wordt

aangetoond dat exudaten een significante bijdrage kunnen leveren aan de

stroomproductie.

Stroomproductie met tomaten- en kommkommerplanten in kassen is

mogelijk (6)

Experimenten hebben aangetoond dat tomaten planten in een bovengronds

Plant-MFC systeem stroom produceren. De stroom productie is gelimiteerd door

substraat beschikbaarheid. Het lage rendement maakt commerciële toepassingen

op korte termijn niet interessant.

Page 11: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

8

Elektrochemisch actieve micro-organismen hebben concurrentie van

andere micro-organismen; deze concurrentie is in theorie deels te

reduceren (7).

In de Plant-MFC zijn naast de anode verschillende alternatieve elektronen

acceptoren aanwezig. Dat zijn zuurstof, nitraat, sulfaat, CO2 welke

(bio)chemische kunnen worden gereduceerd. Microbiologische karakterisatie

gecombineerd met thermodynamische groei opbrengst berekeningen geven

aan dat sulfaat reduceerders en deels de methanogen kunnen worden

beconcurreerd. Met aerobe organismen kan niet worden geconcurreerd.

Denitrificatie kan worden beconcurreerd door het wegnemen van nitraat in

het groeimedium (7). Welk deel van de beschikbare electron donoren wordt

geoogst is onbekend. Middels koolstof labellen i.s.m. modeleren is hier verder

inzicht in te krijgen.

Dode wortels zijn waarschijnlijk een belangrijk substraat voor de

elektrochemisch actieve micro-organismen in de Plant-MFC (7)

Levende planten verliezen zuurstof via de wortels in de anode van de Plant-

MFC. Door zuurstofmetingen en een Plant-MFC model te combineren is

voorspeld dat alle exudaten kunnen worden geconsumeerd door biologische

of chemische zuurstof reductie. Stroom productie is daarom wellicht

afhankelijk van de aanwezigheid van dode wortels die worden afgebroken

door (mogelijk o.a. electrochemische actieve) bacteriën (8). Verder

gedetailleerd onderzoek moet uitwijzen waar de stroom door wie wordt

geproduceerd en geconsumeerd.

De interne weerstand van de Plant-MFC bestaat voornamelijk uit

anode en membraan weerstand (7)

De interne weerstand van de anode en cathode zijn het gevolg van massa

transport verschijnselen in het systeem. Bij hogere stroomdichtheden neemt

de interne weerstand toe. Door gebruik te maken van alternerende cathodes

kan de interne weerstand worden beperkt (8). Daarbij moeten anodes en

cathodes zo goed mogelijk worden geïntegreerd om zo laag mogelijke

weerstanden te realiseren. De anode weerstand is wellicht het resultaat van

lokale proton ophoping en/of substraat limitatie.

De ondergrondse Plant-MFC is heden de meest belovende Plant-MFC

technologie (2, 4)

Laboratorium resultaten en berekeningen geven aan de dat de Plant-MFC het

meest belovende Plant-MFC systeem is. Deze Plant-MFCs hebben nu de

hoogste stroomopbrengst (3) en Plant-MFCs hebben in theorie een hogere

stroomopbrengst dan algen-MFC systemen (4).

Page 12: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

Plant-MFC prototypes produceren in de pilot situatie een mobiele

telefoon deels opladen (9)

Plant-MFCs zijn in principe opschaalbaar. Zowel modules als buis systemen

kunnen in theorie worden opgeschaald. De Plant-MFC modules die nu door Plant-

e worden doorontwikkeld en opgeschaald kunnen een mobiele telefoon opladen.

EOS-LT project Planten maken elektriciteit & biofuels is succesvol

Door de behaalde resultaten aan stroomoutput, wetenschappelijke kennis en

valorisatie via de spin-off Plant-e spreken wij van een succesvol project.

3.3 Perspectief voor toepassing

Perspectief

Indien de Plant-MFC met de huidige stroomproductie in het Markermeer is

geïmplementeerd, dan kan voldoende stroom gegeneerd worden voor 390,000

huishoudens. Amsterdam kent ruim 400,000 huishoudens; dus met een wat

zuiniger stroomverbruik in de toekomst, dan kan het Markermeer voorzien in het

stroomverbruik van Amsterdam. De Plant-MFC is daarmee een serieuze

technologie die daadwerkelijk een grote bijdrage aan schone groene stroom kan

leveren.

Fundamenteel onderzoek naar de mechanismes in Plant-MFC vereist (4)

Dit EOS-LT onderzoek heeft aangetoond dat de stroomopbrengst van de Plant-

MFC serieus is. De stroom productie efficiëntie is reeds gelijkwaardig aan de

huidige groene stroom productie uit houtsnippers of biomassa vergisting. Door

fundamenteel onderzoek naar de onderliggende principes en aansluitende

technologische ontwikkeling en procescontrole kan de stroomproductie verder

worden verhoogd.

Duurzaamheid en economische analyse nodig

De Plant-MFC is een duurzaam concept. Het is schoon en er zijn geen toxische

catalysatoren nodig. Eerste kosten berekeningen tonen aan dat de plant-MFC nu

reeds aantrekkelijk is voor sensor en/of LED technologie (7). Verdere

duurzaamheid en economische analyses zijn nodig. Hiermee kan worden

vastgesteld welke materialen geschikt zijn en kan getoetst worden wanneer de

technologie economisch haalbaar is.

Page 13: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

10

4 Beschrijving van de bijdrage van het project aan de

doelstellingen van de regeling

4.1 De bijdrage aan een duurzame energiehuishouding

De Plant-MFC technologie is een volledig geïntegreerde in-situ bioraffinage keten,

die door zijn hoge mate van integratie een zeer hoge opbrengst bereikt. De

conventionele bioraffinage waarin na winning via verschillende ontsluitingen en

conversie stappen het product wordt gemaakt, wordt hier gecombineerd in één

technologie. Onze technologie noemen wij daarom niet-conventionele

bioraffinage, een nieuw gebied dat éénduidig gepositioneerd kan worden binnen

het EOS-Biomassa onderzoeksterrein. De Plant-MFC technologie geeft een

oplossing voor de centrale vraagstelling; hoe kan bioraffinage significant

efficiënter.

Onderstaande figuur (overgenomen uit het onderzoeksvoorstel) geeft een

vergelijking van onze doelstellingen en conventionele biomassa electriciteits

systemen. De Plant-MFC behaald nu over langere periodes overeenkomstige

stroom opbrengsten als conventionele methodes. Daarmee is in een kort

tijdsbestek een grote stap gemaakt in verbetering alsook kennis realisatie.

Indien de kosten en duurzaamheid van de Plant-MFC ook aantrekkelijk zijn dan

kan de Plant-MFC op lange termijn een bijdrage gaan leveren aan een duurzame

energiehuishouding in Nederland. Bijvoorbeeld, indien het markermeer (700

km2) wordt ingericht met Plant-MFC technologie met de huidige stroom

opbrengst van 70 GJ/ha/jaar, dan is dat voldoende voor 390,000 huishoudens

(3,500 kWh/huishouden per jaar).

Vergelijking van netto energie opbrengsten van Plant MFC met conventionele bio-energie systemen voor Noordwest-Europa.

76

160

500

Vergisting - Verbranding -

Vergassing (67 - 85)

Plant MFC - Lange Termijn

Doelstelling

Plant MFC - Theoretisch haalbaar

Netto energie

opbrengst [GJ / ha . jaar]

Page 14: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

De Plant-MFC is een nieuwe technologie die wereldwijd (nog) nergens

geïmplementeerd is in de praktijk. Dit project was gericht op een technologische

doorbraak van de Plant-MFC voor elektriciteit & biofuels productie. De innovatie

ligt zowel in de integratie van Plantenwetenschappen en Milieutechnologie als in

de toepassing van de MFC technologie, een innovatieve technologie op zichzelf.

Voor Nederland is dit onderwerp interessant, zowel op het gebied van de

Plantenwetenschappen, en de Milieutechnologie is ons land vooraanstaand. Ons

land heeft op deze gebieden vooraanstaande bedrijven. Een prototype is

noodzakelijk voor verdere investeringsprojecten in samenwerking met het

bedrijfsleven.

Dit project heeft wereldwijd het eerste proefschrift opgeleverd geheel toegewijd

aan de Plant-MFC (7). Het explorerende onderzoek heeft geleid tot verschillende

doorbraken die o.a. i.s.m. het Europese onderzoeksproject PlantPower zijn

gerealiseerd. Zo is de lange termijn (minimaal 2 weken) stroomproductie 50 keer

zo hoog dan tijdens de eerste proof-of-principle is gemeten. De opbrengst is nu

0,222 W/m2 oftewel 70 GJ/ha/jaar (3). Korte termijn (10 minuten) maximale

stroom productie is 0,4 W/m2 oftewel 126 GJ/ha/jaar (3). De doorbraken zijn

met name gerealiseerd door de electrochemische en technologische kennis

opgedaan in dit project.

De behoefte aan duurzame biomassa energie is aanwezig; en waar behoefte is

komt aanbod. Bij toepassing van de Plant-MFC blijft het landschap behouden.

Doordat de Plant-MFC ondergronds gesitueerd is kunnen bovengrondse functies

grotendeels blijven bestaan. Voorzien was dat de technologie Plant-MFC eerst

decentraal worden geïmplementeerd. Dit lijkt ook uit te komen. Op dit moment

wordt aan de eerste pilot gewerkt van het groen elektriciteitsdak.

dan de basis voor verdere kennis ontwikkeling en overdracht worden

gewaarborgd. Verder fundamenteel wetenschappelijk onderzoek is nodig om de

volledig potentieel aan stroom productie middels Plant-MFC te gebruiken.

Page 15: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

12

4.2 De versterking van de kennispositie van Nederland

Vanuit internationaal perspectief zijn beide onderzoekspartners tezamen met de

spin-off Plant-e nu wereldwijd toonaangevend op het gebied van Plant-MFC

onderzoek en valorisatie. Wageningen Universiteit – Sectie Milieutechnologie

heeft nu de meest peer reviewde papers gepubliceerd op het gebied van de

Plant-MFC.

Hiermee hebben we in Nederland een sterke kennispositie opgebouwd en kunnen

we o.a. i.s.m. Europese partijen de technologie verder ontwikkelen en

valoriseren.

De opgedane kennis van dit project wordt verspreid via zowel wetenschappelijke

als reguliere media. Kennis wordt verspreid via symposia, papers, presentatie en

een proefschrift. Deze kennis is merendeels vrij toegankelijk via het internet. Oa.

De website www.plantpower.eu verzorgd verspreiding van kennis.

Ook heeft dit project en het Europese PlantPower project veel aandacht in de

media. Nationale kranten (FH, AD, Trouw, Volkskrant, NRC next, ect), populaire

wetenschappelijke bladen (o.a. Kijk, New Scientist) en radio (BNR,

Wereldomroep) hebben over de technologie gepubliceerd. Dit heeft geleid tot

vele reacties en bekendheid bij zowel het bedrijfsleven, de onderzoekswereld als

mede de gewone consument.

Page 16: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

5 Spin off binnen en buiten de sector

Tijdens dit project is spin-off bedrijf Plant-e opgericht. Plant-e werkt aan de

wereldwijde implementatie van de Plant-MFC technologie. De technologie bestaat

uit de plant die organische stof uitscheidt in de bodem, die vervolgens door

natuurlijk voorkomende bacteriën wordt omgezet in elektriciteit. Plant-e

ontwikkelt deze vinding in opschaalbare modules van 1 m2 en heeft in 2011 een

25 m2 groot pilotproject gebouwd op het groene dak van het NIOO (Nederlands

instituut voor ecologisch onderzoek) te Wageningen. Mede op basis van deze

pilot zal Plant-e, tezamen met strategische partners, deze unieke bron van

energie commercialiseren. Het pilot-project zal bovendien dienen als een

demonstratie-site voor deze schone groene stroom technologie.

Meer info op: www.plant-e.com of [email protected]

Page 17: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

14

6 Overzicht van openbare publicaties

Timmers R.A. PhD thesis 2012 Living plants generate electricity in plant

microbial fuel cells: http://edepot.wur.nl/209871

Annemiek ter Heijne. PhD thesis 2010. Improving the cathode of a

Microbial Fuel Cell for efficient electricity production

http://edepot.wur.nl/156877

Proceedings of 1st PlantPower symposium in Gent:

www.plantpower.eu/index.php?option=com_docman&task=doc_download

&gid=31&Itemid=26

Strik, D.P.B.T.B., Hamelers, H.V.M., Buisman, C.J.N. Solar energy powered

microbial fuel cell with a reversible bioelectrode (2010) Environmental

Science and Technology, 44 (1), pp. 532-537

http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/es902435v (niet gratis beschikbaar).

Strik, D.P.B.T.B., Ter Heijne, A., Hamelers, H.V.M., Saakes, M., Buisman,

C.J.N. Feasibility study on electrochemical impedance spectroscopy for

microbial fuel cells: Measurement modes & data validation (2008) ECS

Transactions, 13 (21), pp. 27-41.

http://www.microbialfuelcell.org/Publications/WUR/Strik%20etal.%20EIS

%20MFC%202008.pdf

Strik, D.P.B.T.B., Terlouw, H., Hamelers, H.V.M., Buisman, C.J.N.

Renewable sustainable biocatalyzed electricity production in a

photosynthetic algal microbial fuel cell (PAMFC) (2008) Applied

Microbiology and Biotechnology, 81 (4), pp. 659-668.

http://www.microbialfuelcell.org/Publications/WUR/Strik_PAMFC_2008.pdf

Meer info via:

www.plant-e.com

www.plantpower.eu

Page 18: Planten maken elektriciteit & biofuels · 2014. 5. 22. · Bij een fotosynthese efficiëntie van 2,5 % (van 150 MW/km2 zonne-energie instraling in Nederland), een 70% exudaat productie

7 Referenties

1. D. P. B. T. B. Strik, H. V. M. Hamelers, J. F. H. Snel, C. J. N. Buisman, Green electricity production with living plants and bacteria in a fuel cell. International Journal of Energy Research 32, 870 (2008).

2. B. Hamelers, The PlantPower project. Communications in agricultural and applied biological sciences 76, x (2011).

3. M. Helder, D. P. Strik, H. V. Hamelers, C. J. Buisman, Year round performance of the flat-plate plant-microbial fuel cell. Communications in agricultural and applied biological sciences 76, 55 (2011).

4. D. P. B. T. B. Strik et al., Microbial solar cells: applying photosynthetic and electrochemically active organisms. Trends in Biotechnology 29, 41 (2011).

5. G. Neumann, Rhizodeposition--an overview. Communications in agricultural and applied biological sciences 76, 3 (2011).

6. R. Khodabaks, C. Blok, C. van den Berg, J. Snel, Plant - Microbiele Brandstofcel (MFC): exudate productie : het optimaliseren van wortelexudatie met een split-root systeem. (Wageningen UR

Greenhouse Horticulture, Bleiswijk, 2009). 7. R. A. Timmers, Wageningen University (2012). 8. R. A. Timmers, D. P. Strik, C. Arampatzoglou, H. V. Hamelers, C. J. Buisman, Radial oxygen loss

decreases available substrate for electrochemically active bacteria in a PMFC. Communications in agricultural and applied biological sciences 76, 79 (2011).

9. C. Williams, “Power plants: Grow your own electricity,” New Scientist, 2012.

Foto van Dr. Ruud Timmers gedurende zijn Plant-MFC onderzoek.

“Het project is uitgevoerd met subsidie van het Ministerie van Economische

Zaken, Landbouw en Innovatie, regeling EOS: Lange Termijn uitgevoerd door

Agentschap NL.”