Terwijl de eerste generatie biobrandstoffen het milieu
vernielt en de voedselprijzen de hoogte injaagt, staat de tweede generatie
klaar om het allemaal nog erger te maken.
Sinds het duidelijk is geworden dat ethanol en biodiesel gemaakt
uit voedingsgewassen meer kwaad dan goed doen, is de hoop voor het vinden van
een substituut voor olie verschoven naar algen en cellulose-ethanol. Als we de
voorstanders van deze “tweede generatie” mogen geloven, zullen
deze brandstoffen veel meer energie leveren zonder dat ze een gevaar vormen
voor de voedsel- en watervoorraden op aarde. Maar dat is moeilijk te geloven.
Het ziet er zelfs naar uit dat brandstof uit algen en cellulose nog grotere
problemen zal veroorzaken dan de eerste generatie “groene” brandstoffen.
Misschien kunnen we dat dit keer uitklaren voor
de schade wordt aangericht?
——————————————————————————————————–
——————————————————————————————————–
Biobrandstoffen: een fiasco
Een goed jaar geleden werden biodiesel en ethanol nog door
zowat iedereen toegejuicht als een groen alternatief voor olie. Vandaag
realiseert bijna iedereen dat het een dwaas idee is. Verschillende studies
hebben intussen bevestigd dat het evenveel of meer energie kost om
biobrandstoffen te produceren dan dat ze opleveren. Dat komt omdat de gewassen
moeten worden geplant, bemest, geoogst, getransporteerd en naar brandstof
worden omgezet – allemaal processen die fossiele brandstof vragen.
Als we bovendien
ook de ontbossing in rekening brengen die ontstaat door het vrijmaken van land
voor het planten van energiegewassen, dan zorgen biobrandstoffen zelfs voor een
(aanzienlijke) extra uitstoot van broeikasgassen. Biobrandstoffen doen ook de
voedselprijzen stijgen omdat het voor landbouwers financiëel interessanter kan
zijn om energiegewassen aan te planten in plaats van voedingsgewassen. Recent
kwam ook aan het licht dat de productie van ethanol en biodiesel het water in rivieren en zeeën vergiftigt.
Ondanks deze verschrikkelijke resultaten – meer
en meer wetenschappers noemen biobrandstoffen de grootste dwaasheid die de mens
recent heeft uitgehaald – blijven zowel de Europese Unie als de Verenigde
Staten ethanol en biodiesel aanmoedigen, voornamelijk met het excuus dat er een
tweede generatie biobrandstoffen op komst is, die al deze schadelijke effecten
niet heeft. Helaas: dat dreigt opnieuw een gevaarlijke illusie te zijn.
Cellulose-ethanol
Het is te vroeg om te zeggen of cellulose-ethanol ooit kan
geproduceerd worden met een netto energieopbrengst. Op dit moment is het
onmogelijk. We kunnen alleen maar hopen dat wetenschappers er nooit in zullen
slagen, want wat wel vaststaat, is dat cellulose-ethanol een nog grotere
bedreiging is voor de voedselvoorziening dan de eerste generatie
biobrandstoffen.
Cellulose-ethanol wordt niet gemaakt van de eetbare delen van
planten, maar van hun stengels, takken, wortels en bladeren.
Het kan ook uit
niet-eetbare planten gemaakt worden, zoals olifantengras, of uit bomen. Daarom
lijkt het op het eerste gezicht onwaarschijnlijk dat het naar brandstof
omzetten van cellulose een gevaar vormt voor de voedselproductie.
Er is evenwel
een – letterlijk onzichtbaar – probleem: de bodem.
Afval bestaat niet
In de natuur bestaat het concept “afval” niet. Het zogezegde
afval dat wij in brandstof willen omzetten, is essentieel om de grond
productief te houden. Dode bladeren, twijgjes en wortels wordt afgebroken door
ondergrondse organismen, die het omzetten in humus die een volgende generatie
planten kan voeden. Als je dit materiaal wegneemt, dan wordt de bodem minder en
minder vruchtbaar tot er uiteindelijk niets meer dan een woestijn overblijft.
Kunstmest
Dit proces kan worden afgeremd met kunstmest. Maar dat is tegelijk het
probleem: kunstmest wordt gemaakt uit fossiele brandstoffen. Bijna dertig
procent van het energieverbruik in de landbouw is het gevolg van de productie
van kunstmest (zowel het productieproces als de ingrediënten). Dat betekent dat
hoe meer energie we produceren uit cellulose, hoe meer energie we nodig zullen
hebben om de bodem vruchtbaar te houden. Samengevat: dit houdt geen steek.
De eerste generatie biobrandstoffen mag dan de
wereldvoedselproductie bedreigen, dat proces is omkeerbaar. We kunnen elk
moment besluiten om opnieuw voedselgewassen te telen in plaats van
energiegewassen. Maar een gelijkaardige ontplooing van cellulose-ethanol zou onze
landbouwgronden vernietigen zonder enige kans om ze achteraf weer te
herstellen. We zullen de bodem hebben “ontmijnd”, en dat proces is
onomkeerbaar: als de bodem te zeer is uitgeput, kan ook kunstmest daar niets
meer aan veranderen. Niettemin werd afgelopen week aangekondigd dat de eerste
cellulose ethanol in 2009 online zal gaan (ondanks het feit dat wetenschappers het
er over eens zijn dat het proces meer energie kost dan dat het oplevert)
Brandstof uit algen
Eerder deze week ging ook de eerste producent van
“algenbrandstof” van start, en dat veroorzaakte heel wat opwinding in de internationale media. Als we de
hype mogen geloven, zal het niet lang duren eer we onze auto’s en vliegtuigen
aandrijven met brandstof gemaakt uit eencellige organismen. De cijfers zijn
indrukwekkend. Algen zouden meer dan 100.000 liter brandstof per hectare per
jaar leveren (sommigen zeggen 200.000 liter), tegenover 700 7.000 liter per hectare
per jaar voor palmolie en minder dan 100 1.000 liter per hectare per jaar voor andere
biobrandstoffen. Algen zouden ook als vliegtuigbrandstof en als een bron voor
plastic en detergenten kunnen worden ingezet. Bovendien kan dat allemaal gebeuren
met niets meer dan zonlicht en CO2. Als algenkwekerijen vlak naast
energiecentrales worden geplaatst, zoals sommige bedrijven van plan zijn, kan
de productie van algen zelfs de CO2-uitstoot van de elektriciteitscentrales
benutten.
Eenzijdige informatie
Dit klinkt te mooi om waar te zijn. Als je de claims van
deze bedrijven iets nader onder de loep neemt, blijkt er essentiële informatie
te ontbreken. Ze presenteren zeer gedetailleerde cijfers over de hoeveelheid
energie die het proces zal opleveren, maar het is zo goed als onmogelijk om
informatie te vinden over de energie die nodig is om dit waar te maken. Maar als
algen niet meer energie produceren dan het kost om ze te kweken, dan heeft het
weinig zin om auto’s met algenbrandstof aan te drijven. En als ze ook
grondstoffen gebruiken die nodig zijn voor de voedselproductie, dan is het sop
de kool niet waard. Dit zijn belangrijke vragen, zoals de eerste generatie
biobrandstoffen aantoont, maar niemand schijnt de antwoorden af te wachten. Een
twintigtal bedrijven plant fabrieken om brandstof uit algen te maken, daarbij vaak
gesteund door petroleumbedrijven en overheidssubsidies (zie hier en hier voor een overzicht).
Zeewater in de woestijn
Algen hebben een hoger fotosynthetisch rendement dan de
meeste planten, en ze groeien veel sneller. Tot 50 procent van hun gewicht is
olie, tegenover slechts 20 procent in het geval van palmolie. Ze hebben geen
vruchtbare grond nodig, zodat ze gekweekt kunnen worden op grond die niet
geschikt is voor de landbouw. Dat klinkt allemaal zeer goed, maar algen hebben
ook een paar dingen nodig: veel zonneschijn en een massale hoeveelheid water. Om
algen te kweken heb je ook fosfor nodig, een element dat de landbouw heel erg
nodig heeft.
Design van een algenkwekerij in de woestijn : waar komt het zeewater vandaan?
De meeste algen worden gekweekt in brak of zout water. Dat
klinkt alsof waterverbruik geen rol speelt, want onze planeet heeft geen
gebrek aan zout water. Maar net als zonnecentrales worden algenkwekerijen best
in zonnige gebieden neergezet, woestijnen bijvoorbeeld. Maar in erg zonnige
gebieden, en zeker in de woestijn, is er meestal niet veel water te vinden. Dat
is geen probleem voor zonnecentrales, want die hebben geen water nodig. Maar
hoe ga je al dat zeewater tot bij je algenfabriek in de woestijn krijgen? Geen
woord daarover op de websites van al deze bedrijven.
Zonnekloppers
Er zijn niet zoveel mogelijkheden. Je kan zeewater
transporteren naar de woestijn, maar dat gaat je enorm veel energie kosten,
waarschijnlijk meer dan wat er door de algen geproduceerd kan worden. Je kan
ook zoet water van dichterbij gelegen regios of ondergrondse waterlagen
gebruiken, en die vervolgens omzetten naar kunstmatig zeewater. Maar je had
beloofd dat algenbrandstof niet zou concurreren met de voedselproductie. Een
derde optie is dat je je algenkwekerij vlak bij de zee neerpoot.
Er bestaan natuurlijk plaatsen dicht bij de zee waar veel
zon is. Maar de kans is klein dat de grond daar even goedkoop is als in de
woestijn. Bovendien zijn zonnige kustplaatsen dikwijls al bezet door hotels en
toeristen, om maar een voorbeeld te geven. Je zou dus wel eens gedwongen kunnen
worden om een plek te kiezen die minder zonnig is – wat onvermijdelijk betekent
dat de energie-efficiëntie naar beneden gaat. Wat opnieuw de vraag oproept:
leveren algen wel meer brandstof op dan er nodig is om ze te maken?
Hoeveel water is er nodig voor de productie van
algenbrandstof? Die informatie is nergens te vinden. “Heel wat” is
waarschijnlijk een goede gok als antwoord, want het volstaat niet om de vijvers
of de containers één keer vol te gooien. Het water moet regelmatig worden bijgevuld.
Dat algen 100.000 liter brandstof per hectare per jaar kunnen leveren, mag dan
indrukwekkend klinken, wat echt telt is hoe veel liter brandstof je kan produceren met
een bepaalde hoeveelheid water.
Vijvers
Water is niet het enige element dat de energie-efficiëntie
van algenbrandstof bedreigt. Vergeleken met andere planten is het
fotosynthetisch rendement van algen hoog – bijna drie keer dat van suikerriet
bijvoorbeeld. Vergeleken met zonnecentrales is de energie-efficientie van algen
echter bijzonder laag – rond de één procent, terwijl zonnepanelen een
efficientie hebben van tenminste tien procent. Thermische zonnecentrales halen
twintig pocent en meer. Waarom zouden we dan algen verkiezen boven
zonne-energie? Eén mogelijke reden is dat algen in een open vijver kunnen
worden gekweekt met niets anders dan zonneschijn en CO2, die de organismen uit
de atmosfeer kunnen opnemen, terwijl de productie van zonnecentrales wel wat
energie kost. Je hebt nog altijd energie nodig om de algen in een vloeibare
brandstof om te zetten, maar dat is het dan ook.
Bioreactors
Deze lowtech aanpak (vergelijkbaar met het kweken van graan
of koolzaad op een veld) wordt echter steeds vaker verlaten ten voordele van
meer efficiënte methoden die gebruik maken van gesloten, glazen of
polycarbonaat containers en een waaier aan high-tech materiaal om de algen in
optimale condities te doen groeien. Hoewel sommige bedrijven nog altijd open
vijvers verkiezen (zoals de kwekerij van PetroSun die afgelopen week gestart
werd), heeft deze methode serieuze nadelen. Het belangrijkste probleem is
besmetting door andere algen en organismen, die in een mum van tijd de plaats
van de energie-producerende algen kunnen innemen. Vijvers hebben ook veel plaats
nodig, omdat zonlicht alleen in de bovenste lagen van water doordringt. De
oppervlakte van het water is belangrijk, niet de diepte.
Doorschijnende bioreactors lossen de problemen van open
vijvers op. Deze transparante containers kunnen schuin geplaatst worden of
opgehangen aan het dak van een tuinbouwkas zodat ze meer zon opvangen op een
kleinere oppervlakte. En omdat ze zijn afgesloten, kunnen er geen andere
organismen binnendringen. Maar bioreactors verbruiken ook aanzienlijk meer
energie. Eerst en vooral moet je allerlei structuren gaan bouwen; de glazen of
polycarbonaat containers zelf, de metalen geraamtes, de tuinbouwkassen.
De wetten van de fysica
De productie
van al dit materiaal zal per vierkante meter minder energie (en geld) kosten
dan zonnepanelen, maar je hebt er meer van nodig omdat algen minder efficient
zijn dan zonnecentrales. Bovendien moet in gesloten bioreactors de CO2
kunstmatig worden toegevoegd. Dat gebeurt door lucht door het water te
borrelen, met behulp van gaspompen. De containers moeten ook geregeld worden
leeggemaakt en gereinigd, ze moeten gesteriliseerd worden, het water moet op
een bepaalde temperatuur worden gehouden, en er moeten continu mineralen worden
toegevoegd (omdat net zoals bij cellulose-ethanol ook hier het “afval”materiaal
wordt verwijderd). Al deze processen vragen extra energie.
Brengen de algenkwekerijen deze factoren in rekening als ze
opbrengsten claimen die 100 keer hoger liggen dan die van biodiesel en ethanol?
Dat weten zij alleen. Het zou kunnen dat deze bedrijven de energieopbrengst overschatten
om kapitaal aan te trekken. Een van de weinige critici van algenbrandstof, de
Australiër Krassen Dimitrov, berekende dat de cijfers van een van de bedrijven,
Green Fuel Technologies, de wetten van de fysica overtreden. Het bedrijf stelt
dat hij fout zit, maar zijn berekeningen ogen in elk geval overtuigender uit
dan de vrijwel onbestaande informatie op de website van het bedrijf.
Voedsel uit de schoorsteen
Verschillende algenkwekerijen hebben plannen om hun
productiefaciliteiten aan een elektriciteitscentrale vast te haken, om zo de uitstoot
van CO2 en stikstof af te vangen als “voedsel” voor de algen. Die methode wordt
beschouwd als een manier om de uitstoot van broeikasgassen door steenkool- en
gascentrales te verminderen, maar dat is een foute redenering. Het is zeer bizar
dat het afvangen van broeikasgassen wordt bekritiseerd door groene jongens wanneer
ze gebruikt wordt in de context van “schone steenkoolcentrales”, maar door
diezelfde mensen wordt toegejuicht wanneer het wordt ingezet voor het kweken
van algen. Want in beide gevallen verhoogt het afvangen van de CO2 het
energieverbruik van de energiecentrale met tenminste 20 procent.
Dat maakt de technologie niet alleen erg duur, het betekent
ook dat er meer steenkool of gas moet worden ontmijnd, getransporteerd en
verbrand. Niet bepaald milieuvriendelijk. Brandstof produceren uit algen is zelfs
een slechter idee dan het afvangen van CO2 bij steenkoolcentrales, want in dat
laatste geval worden die gassen tenminste verzameld met de bedoeling om ze
ondergronds op te slaan. In het geval van algenkwekerijen worden ze afvangen
met de bedoeling om ze iets later evengoed de lucht in te blazen, zij het dan
via de uitlaat van een auto en niet via de schoorsteen van een
elektriceitscentrale. Deze methode maakt de productie van biobrandstof ook afhankelijk
van fossiele energie. Waar gaan de kwekerijen hun CO2 vandaan halen als de olie
en steenkool op zijn?
Waar komt de suiker vandaan?
Opnieuw stelt zich de vraag: brengen de producenten van
algen het extra energieverbruik in rekening dat onstaat door het afvangen van
de CO2, wanneer ze beweren dat algen
honderd keer meer brandstof kunnen leveren dan de eerste generatie
biobrandstoffen? Dat lijkt weinig waarschijnlijk. Liever focussen ze de
aandacht op slechts een deel van de totale energieketen.
Een zeer goed
voorbeeld is het verhaal van Solazyme, een bedrijf dat (genetisch gewijzigde)
algen in ondoorschijnende stalen containers kweekt, vergelijkbaar met die van
brouwerijen. De algen halen in dit geval hun energie niet uit het zonlicht,
maar uit suiker die ze krijgen toegediend. Deze methode, zegt het bedrijf, doet
de organismen duizend keer meer olie produceren dan wanneer ze groeien door
middel van zonlicht, omdat suiker een veel geconcentreerder vorm van energie
is.
Maar waar komt de suiker vandaan? Het bedrijf laat dat deel van
het proces simpelweg uit de berekening, en daar schijnt niemand zich druk om
te maken. Het kweken van suikerriet kost grote hoeveelheden energie, land en
water. Door de fotosynthese uit te schakelen, elimineren de onderzoekers zelfs
het enige voordeel dat algen hebben tegenover andere planten: hun hogere
energie-efficiëntie. Het fotosynthetische rendement van suikerriet bedraagt
niet eens de helft van dat van algen, wat betekent dat als de gehele
energieketen beschouwd zou worden, dit proces alleen maar minder efficiënt kan
zijn dan dat van algen geproduceerd in transparante bioreactors.
Stop de waanzin
Terwijl de eerste generatie biodbrandstoffen het milieu vernielt en de voedselprijzen de hoogte injaagt, staat de tweede generatie
klaar om het allemaal nog erger te maken. Achter de schermen werken
wetenschappers intussen aan een derde generatie biobrandstoffen, wat dat ook
mag zijn. Over vijf jaar, wanneer het iedereen duidelijk is geworden dat
brandstof uit algen onze watervoorraad en energiebronnen opvreet en dat cellulose-ethanol
de landbouwbodems uitput, zal er ons beloofd worden dat de derde generatie
biobrandstoffen opnieuw de problemen van de vorige generatie zal oplossen.
Het zou geen kwaad kunnen om het hele idee van
biobrandstoffen hier en nu te begraven en ons te concentreren op de echte
problemen. Het probleem van biobrandstoffen is niet de technologie, het zijn
onze onrealistische verwachtingen. Het produceren van brandstof uit voedingsgewassen
zou een nuttige en duurzame oplossing kunnen zijn als onze energieconsumptie
niet zo belachelijk hoog was. Al onze gewoonten, machines en hebbedingen zijn
gebaseerd op een extreem geconcentreerde vorm van energie, fossiele olie, en
die brandstof proberen te vervangen door een veel minder geconcentreerde vorm zonder het energieverbruik aan te passen,
is simpelweg onrealistisch.
Rookgordijn
Het probleem is de vraag, niet het aanbod. In 2003
berekende Jeffrey Dukes dat er 25 ton prehistorisch plantaardig materiaal (het
merendeel algen) nodig was om één liter benzine te vormen. Wij verbranden deze
hoeveelheid planten om heen en weer naar de supermarkt te rijden. Het probleem
dat we moeten aanpakken is ons energieverbruik. De ontwikkeling van
biobrandstoffen is een rookgordijn om dat vooral niet onder ogen te moeten
zien.
© Kris De Decker
——————————————————————————————————–
Houtgasauto’s : rijden op brandhout
Biobrandstoffen schadelijker dan benzine : de remedie is erger dan de kwaal
Rijden of eten? : waarom biobrandstoffen ons zullen uithongeren
Olie te duur? Stook de bossen op : pellets
Trolleybussen en trolleytrucks : elektrisch transport voor een koopje
Snelheid vreet
energie : als we de gemiddelde snelheid van alle vervoersmiddelen halveren,
zou het globale brandstofverbruik met 75 procent dalen
Vrachtwagens met trappers : een nieuwe generatie vrachtfietsen
Waarom de elektrische auto geen toekomst heeft : Snelle oplaadtijden voor elektrische auto’s worden enthousiast
onthaald, maar ze leiden tot enorme pieken in het
elektriciteitsverbruik.
Maak alles zelf : meer dan 1.000 online handleidingen voor doe-het-zelvers
Blijf op de hoogte via nieuwe berichten via e-mail, feed, twitter of facebook.
www.lowtechmagazine.be 
Geef een reactie op PeterC Reactie annuleren