Elektriciteit maken met behulp van micro-organismen

⌂ » Werk & ondernemen » Nijmegen innoveert

Bacteriën zijn bijzondere beestjes. Aan de Radboud Universiteit Nijmegen ontdekte de onderzoeksgroep van ecologisch microbioloog Cornelia Welte dat er zo’n micro-organisme is dat methaan ‘eet’ en elektriciteit kan opwekken.

Vanuit het idee bij te willen dragen aan praktische oplossingen voor maatschappelijke problemen ging Cornelia Welte microbiologie studeren aan de Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn. Daar promoveerde ze. Ze kwam in 2013 naar de Radboud Universiteit Nijmegen, waar ze nu als universitair hoofddocent Ecologische Microbiologie leidinggeeft aan een onderzoeksgroep van tien wetenschappers.

Ecologische microbiologie

‘Ecologische microbiologie houdt zich bezig met onderzoek naar micro-organismen, denk aan bacteriën, schimmels en virussen’, vertelt Cornelia Welte. ‘We kijken vooral naar: Hoe zien ze uit? Waar leven ze van? Wat doen ze en hoe doen ze dat? Kunnen wij gebruik maken van wat ze kunnen? Op welke manier?’

Bacterie haalt nitraat uit stikstof

‘Onze groep doet onderzoek naar de zoetwaterarchaebacterie Candidatus Methanoperedens. Het beestje voelt zich thuis in stikstofrijk en zuurstofarm water. In die omgeving haalt de archaebacterie nitraat uit stikstof om methaan af te breken. Het bijzondere is dat deze archaebacterie ook in het lab, waarbij geen nitraat wordt gebruikt, elektriciteit kan opwekken.’

Afbreken schadelijk broeikasgas

‘We doen hier fundamenteel onderzoek naar micro-organismen. Mijn onderzoeksgroep zoekt naar micro-organismen, die nuttig kunnen zijn bij het oplossen van milieuvervuiling. De Candidatus Methanoperedens blijkt elektriciteit op te wekken bij het afbreken van methaan, het op een na schadelijkste broeikasgas dat bijdraagt aan de opwarming van de aarde.’

De micro-organismen waarmee Cornelia Welte werkt, komen uit de Ooijpolder bij Nijmegen en een rijstveld in Italië. ‘Allebei plekken waar landbouw plaatsvindt in een waterrijke en zuurstofarme omgeving’.

_{^{©Erik van 't Hullenaar}}

Op zoek naar bedrijven

‘Wat we nu hebben bewezen is een proof of concept: de eerste stap. Onze volgende uitdaging is het proces optimaliseren en stabiliseren, zodat de archaebacteriën over een langere periode een constante activiteit laten zien bij het maken van elektriciteit.’ Lukt dat, dan gaat Cornelia Welte met haar onderzoeksgroep op zoek naar bedrijven, die kunnen helpen bij het bedenken van mogelijkheden om deze micro-organismen in te zetten als een commercieel en werkbaar product.

Opwekken biogas verbeteren

Cornelia Welte denkt zelf in de richting van de energiesector, waar de bacterie behulpzaam zou kunnen zijn bij het verbeteren van opwekking van biogas. ‘Biogas, wordt gemaakt door slib uit installaties voor afvalwaterzuivering te vergisten. Biogasinstallaties zetten minder dan de helft van het biogas om in stroom. Wij onderzoeken of met het inzetten van Candidatus Methanoperedens betere resultaten mogelijk zijn. In theorie zou dan de stroomopwekking door de bacteriën de biogasinstallatie draaiende houden. Een zichzelf voedend energiesysteem.’

Zuiveren van afvalwater

Een andere denkrichting is om bij het zuiveren van afvalwater de bacteriën samen met de ammoniak etende Anammox in te zetten, want ook die kan elektriciteit maken. ‘Commerciële en grootschalige toepassingen zijn verre toekomst, maar zo werkt wetenschap. Je start vanuit een idee en probeersels op kleine schaal. Je deelt resultaten met andere onderzoekers en onderzoekscentra en in het beste geval levert het een toepassing op die bijdraagt aan het oplossen van maatschappelijke problemen, zoals milieuvervuiling en opwarming van het klimaat.’

Dit artikel verscheen eerder op Tech Gelderland.