11 Oktober 2011 - Betere biobrandstof dank zij enzymen

Als we efficiënter biobrandstoffen willen maken, ligt het antwoord, zoals wel vaker, in de manier waarop de natuur de dingen aanpakt. Maar zal er ooit genoeg biobrandstof zijn om de honger naar olie te stillen, en is dat wel een goed idee?

Panda's eten de hele dag grote hoeveelheden planten. Om die goed te verteren en in voedingsstoffen om te zetten, leeft er wellicht een populatie bacteriën in hun ingewanden die op uiterst efficiënte wijze cellulose in voedingsstoffen converteert. Bacteriën die mogelijk de mens zouden kunnen helpen bij het verwerken van niet-voedingsgewassen als vingergras, houtsnippers en maïsstelen tot biobrandstof. Dat waren de uitgangspunten die wetenschappers van de Mississippi State University ertoe aanzetten om een jaar lang panda-uitwerpselen te verzamelen in de plaatselijke zoo om ze verder te analyseren. Daaruit bleek dat de darmbacteriën van de panda erin slagen om maar liefst 95% van de biomassa van de planten om te zetten in suikers. De enzymen die de bacteriën produceren zijn zo krachtig dat er noch grote hitte, bijtende zuren of hoge druk nodig zijn om biobrandstof te produceren. Andere studies wijzen in dezelfde richting, maar het komt er nu nog wel op aan om de meest krachtige enzymen te onderscheiden en ze op grote schaal te produceren zodat de hele biobrandstofindustrie er profijt uit kan trekken.

Kan ethanol olie vervangen?
Het Nederlandse bedrijf DSM houdt zich bezig met tweede generatie biobrandstoffen, afkomstig van landbouwafval en niet-eetbare planten. Met behulp van haar nieuwe enzymen- en fermenteringstechnologie kan het bedrijf naar eigen zeggen meer dan 90% rendement aan suikers genereren uit cellulose. De micro-organismen zetten de fermenteerbare suikers om in ethanol.

De grote vraag blijft of ethanol olie ooit zal kunnen vervangen, en of er genoeg van zal kunnen worden geproduceerd zonder dat er mensen honger voor moeten lijden en het milieu er schade van ondervindt. Een studie van een tweetal jaar gelden, weliswaar uit niet geheel onverdachte bron, stelt van wel. Sandia National Laboratories en de R&D-afdeling van autofabrikant General Motors concludeerden toen dat het mogelijk moet zijn om tegen 2030 340 miljard liter bio-ethanol te produceren, het equivalent van 227 miljard liter conventionele brandstof. Die hoeveelheid stemt grosso modo overeen met wat de VS per jaar aan olie verbruiken (239 miljard liter in 2007, 220 miljard l in 2008 en 199 miljard l in 2009).

Investering van 192 miljard euro
De studie focuste uiteindelijk op een scenario voor de productie van 227 miljard liter ethanol.

Ongeveer 170 miljard liter daarvan zou geproduceerd worden op basis van cellulose, de resterende 57 miljard liter zou afkomstig zijn van maïs – dus toch een voedingsgewas. Voor die cellulose is 480 miljoen ton biomassa nodig, voor meer dan de helft bestaande uit afval, en 215 miljoen ton afkomstig van energiegewassen, die zouden worden geteeld op 19,4 miljoen ha land dat nu braak ligt. Om tegen 2030 een dergelijke hoeveelheid ethanol te kunnen produceren, is een investering nodig van 250 miljard dollar (192 miljard euro aan de toenmalige koers), een groot bedrag, maar volgens de studie in dezelfde grootte-orde als het investeren in conventionele olieproductie in de VS om 150 miljard liter olie per jaar blijven op te pompen. Het rapport mikt duidelijk op business as usual voor autobouwers, die nog steeds brandstofslikkers kunnen blijven bouwen, waarbij bovendien ten dele gebruik gemaakt wordt van voedingsgewassen. Maar met een aantal aanpassingen naar tweede generatie biobrandstofgewassen blijft het fascinerend dat het binnen minder dan twintig jaar mogelijk kan zijn de oliebehoefte van de VS door hernieuwbare bronnen te vervangen.