Planten halen energie uit zonlicht door middel van het proces dat we kennen als fotosynthese. Wetenschappers van de Universiteit van Cambridge is het gelukt op dezelfde manier energie op te wekken. Daarvoor gebruiken ze drijvende kunstmatige bladeren. Het oorspronkelijke model dateert uit 2019. Dat was een veel dikker exemplaar, met dikkere anti-vocht coatings. Het nieuwe energieblad is 15 keer dunner en kan daardoor ook drijven.
“We werden geïnspireerd door de vooruitgang in de elektronica-industrie en probeerden een soortgelijke aanpak toe te passen op ons gebied. Daarom schakelden we over op lichtgewicht oplossingen die ons hielpen een apparaat te maken dat niet alleen werkt maar er ook uitziet als een echt blad,” legt Dr. Virgil Andrei uit. Hij werkt aan de Yusuf Hamied-afdeling Scheikunde van de Universiteit van Cambridge en is co-auteur van de studie.
Het werkzame deel van het kunstmatige blad is een vierkantje. De lichtgevoelige cellen -onder andere van perovskiet dat ook gebruikt wordt in zonnepanelen – zetten CO2 om in synthetisch gas; syngas. Het gas wordt opgevangen in een plastic zak. Ook kan het blad water splitsen in zuurstof en waterstof. Syngas wordt gezien als een alternatief voor de huidige brandstoffen.
Sleutelelement
Syngas is een verbinding van waterstof, koolmonoxide en kooldioxide. Sinds het begin van dit onderzoeksproject richtten de onderzoekers zich op dit gas, omdat het op korte termijn de grootste impact kan hebben. In feite werkt het vooral als tussenproduct voor de productie van andere brandstoffen, zoals methanol en vloeibare brandstoffen. Het is ook goed te gebruiken bij de vervaardiging van kunststoffen en farmaceutische producten.
Andrei: “Syngas is een sleutelelement. Het zit bijvoorbeeld achter de synthese van vloeibare autobrandstoffen. Aangezien we nog steeds afhankelijk zijn van verbrandingsmotoren, zijn er brandstoffen nodig om die te laten werken. Met onze technologie kan groen syngas worden geproduceerd, dat ook een duurzaam alternatief voor benzine kan zijn.”
Dr. Virgil Andrei
Co-auteur van de studie
Hoewel waterstof gemakkelijker te maken is, kan het op dit moment nog zeker niet dienen als vervanger van de huidige brandstoffen voor motoren. Voor het zover is moeten er voor de tussenliggende periode andere alternatieven worden gevonden .
Drijvende parken
De technologie is schaalbaar. Er zijn in principe geen grenzen aan opwekking van energie door middel van deze drijvende kunstmatige bladeren. De wetenschappers zien vooral toepassingen daar waar zonne- en windparken niet haalbaar zijn. “De ruimte op land voor zonne-energiecengrales is beperkt. Deze bladeren kun je ook in zee leggen. Je zou boven zo’n serie op zee drijvende blaadjes koepels kunnen bouwen voor de opslag van gas,” suggereert Andrei. Naarmate de technologie op grotere schaal wordt toegepast, zullen er meer oplossingen komen om de gasproductie te beheren.
Bovendien hebben de Cambridge-bladeren nog een ander voordeel: ze verminderen de waterverdamping. “Door het bedekken van het wateroppervlak met panelen zou de verdamping kunnen verminderen. Dit kan echter ook wel weer gevolgen hebben voor planten die in het water groeien. Maar als je de bladeren over een oppervlakte verspreidt dat groot genoeg is, dan is dat geen probleem meer. In het geval van irrigatiekanalen – waar minder biodiversiteit is – kunnen drijvende bladeren zelfs helpen om een deel van het water te behouden,” benadrukt Andrei.
Knabbelende eenden
De kunstmatige bladeren zien er grappig genoeg voor dieren uit alsof ze echt zijn. De wetenschappers waren het systeem aan het testen in de rivier de Cam. “De eenden die daar zwommen, dachten dat we ze gingen voeren. Ze kwamen erop af en we moesten ze een beetje afhouden. Een steviger extern plastic moet voorkomen dat wilde dieren aan het blad gaan knabbelen”, aldus Andrei.
Het is nog te vroeg om te zeggen wanneer het eerste drijvende park van kunstmatige bladeren wordt gerealiseerd. “We weten nu dat de technologie compatibel is met schaalbare fabricagemethoden. Maar we hebben nog niet gekeken naar schaalvergroting. Dat kost tijd. Omdat het een modulaire technologie is, hoeven we geen grote bladeren te maken. We moeten er alleen grotere aantallen van maken en die aan elkaar koppelen. Het verbeteren van de stabiliteit en de prestaties staat ook op ons verlanglijstje,” zegt Andrei.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
