211service.com
Microbe Kracht
Laat organische sedimenten 80 miljoen jaar op de zeebodem achter en ze kunnen in ruwe olie veranderen. Maar sommige microbiologen en geobiologen zijn niet bereid zo lang te wachten om de latente energie van de sedimenten te benutten. Ze ontwikkelen een eenvoudige, goedkope brandstofcel - slechts twee schijfvormige elektroden en een verbindingscircuit - die elektriciteit opwekt wanneer deze in de bodem van de oceaan wordt geplant. De zeebodem vormt een kant-en-klare batterij, zegt Leonard Tender van het Naval Research Laboratory, die het apparaat samen met Clare Reimers van de Oregon State University heeft uitgevonden.
Het mariene sediment langs continentale kusten bestaat voor ongeveer twee procent uit organische koolstof, voornamelijk uit dood plankton. Microben nemen de koolstof op en oxideren deze, waarbij afgeschoven elektronen worden overgedragen aan chemicaliën in het sediment. De overdracht creëert een spanning tussen de oceaanbodem en het bovenliggende zeewater, een potentiaalverschil dat een stroom genereert wanneer een elektrode die in de modder is geplaatst, wordt samengevoegd met een andere erboven. Dergelijke apparaten, getest voor de kusten van New Jersey en Oregon, hebben negen maanden lang een stabiel laag vermogen gegenereerd. Alles wijst erop dat ze voor altijd zouden hebben gelopen, zegt Tender.
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van december 2002
- Zie de rest van het nummer
- Abonneren
Een onverwachte bevinding was dat een groot deel van de kracht afkomstig is van de biologische activiteit van bacteriën, Geobacter genaamd, die de elektroden koloniseren. Deze bacteriën brengen elektronen rechtstreeks over naar de begraven elektrode in plaats van het omringende sediment, volgens recente studies van Derek Lovley, een microbioloog aan de Universiteit van Massachusetts, Amherst.
De brandstofcellen kunnen nu ongeveer één watt elektriciteit opwekken, genoeg om oceanografische instrumenten zoals temperatuursensoren van stroom te voorzien. Dat vermogen is opmerkelijk, zegt microbioloog Greg Zeikus van de Michigan State University, die werkt aan vergelijkbare microbiële brandstofcellen voor het opwekken van elektriciteit uit gemeentelijk afvalwater. Dat is het doel dat we allemaal willen bereiken. Het aandrijven van militaire bewakingsapparatuur is een mogelijke toepassing. Het opruimen van havenvervuiling is een andere omdat, zegt Tender, de brandstofcellen de microbiële afbraak van organische gifstoffen versnellen.
Tender speculeert dat zeewaterbrandstofcellen zelfs kunnen bijdragen aan schone, overvloedige energie aan het elektriciteitsnet van het land. Het plaatsen van honderden van de apparaten op afzettingen van bevroren methaan die in sommige kustbodemsedimenten worden aangetroffen, zou in theorie grote elektrische stromen moeten opleveren. Op dit moment zitten we op het niveau van één watt, zegt Tender. Maar er is geen reden waarom dit niet kan worden opgeschaald naar de megawattregio in de juiste omgeving.