211service.com
Van restjes naar energie
Genesteld in de landbouwgrond rond de campus van de Universiteit van Californië in Davis (UC Davis) is een reeks gigantische vaten gevuld met hongerige microben. De insecten verslinden restjes van cafetaria's en grasmaaisel en zetten ze om in biogas - meestal methaan - dat kan worden verbrand om elektriciteit op te wekken of tot vloeistof kan worden samengeperst om gespecialiseerde voertuigen aan te drijven. Wetenschappers weten echter weinig over de gasproducerende microben die in de reactoren leven. Maar een nieuw project om de genomen van de microben te sequensen zou dat kunnen veranderen, waardoor onderzoekers kunnen achterhalen hoe de insecten hun spijsverteringstaken uitvoeren en nieuwe manieren kunnen voorstellen om productievere bioreactoren te maken.
Door deze organismen op volgorde te zetten, krijgen we een beter idee van wie de spelers zijn, zodat we de omstandigheden beter kunnen beheersen of het ontwerp kunnen verbeteren om de omzetting van afval in biogas verder te verbeteren, zegt Ruihong Zhang , de bio-ingenieur van UC Davis die het systeem heeft ontwikkeld.
Soortgelijke bioreactoren, ook wel anaërobe vergisters genoemd, worden vaak gebruikt in afvalwaterzuiveringsinstallaties. De bioreactor van Zhang is echter anders omdat hij is ontworpen om te werken aan vaste stoffen, zoals voedsel en tuinafval. Het werkt 30 tot 50 procent sneller dan conventionele systemen en biedt een veelbelovende nieuwe manier om te bezuinigen op afval op de stortplaats, waarbij schoon brandend gas wordt geproduceerd. (Aardgas, dat voornamelijk uit methaan bestaat, brengt minder giftige stoffen in de lucht dan benzine of diesel.)
Sinds oktober vorig jaar draait er een industriële demonstratie-eenheid bij UC Davis, die acht ton restaurantafval, cafetariaresten en grasmaaisel omzet in 300.000 tot 600.000 liter biogas per dag - genoeg om ongeveer 80 huishoudens van stroom te voorzien. (In Davis wordt het gas gebruikt voor elektriciteit en drijft het de nabijgelegen afvalwaterzuiveringsinstallatie aan.)
Toch weten wetenschappers weinig over de microben die het afval omzetten in gas. In de natuur bestaan de microben die de afbraak van organisch afval en de productie van methaan uitvoeren in een zeer complexe anaërobe gemeenschap, en individuele isolaten uit de gemeenschap zijn moeilijk te kweken, zegt Jim Bristow , hoofd van het community sequencing-programma bij het Joint Genome Institute van het Department of Energy, in Walnut Creek, CA. Maar in de afgelopen twee jaar hebben microbiologen dankzij snellere en goedkopere methoden voor het sequensen van genen een nieuw hulpmiddel geboden om microbiële gemeenschappen te bestuderen. Wetenschappers kunnen DNA isoleren uit een druppel bioreactorslib en de gensequentie genereren voor de hele microbiële gemeenschap. Het Joint Genome Institute zal deze aanpak volgend jaar gebruiken om de genomen van de microben in de vergister van Zhang te sequensen.
De resultaten moeten licht werpen op de soorten microben die in de bioreactor leven en de soorten genen die overheersen. Onderzoekers zullen ook kunnen onderzoeken hoe de gemeenschap verandert onder verschillende temperaturen en zuren, wat de efficiëntie van het systeem drastisch kan veranderen. We willen vergelijken wat voor soort microben er zijn onder verschillende omstandigheden en proberen erachter te komen waarom de ene [set van omstandigheden] beter werkt dan de andere, zegt Martin Wu , een geneticus aan UC Davis die het genomics-gedeelte van het project zal leiden.
Zhang is een samenwerking aangegaan met: Onsight-biosystemen , een in Davis gevestigde startup, om het systeem te commercialiseren. Ze zegt dat de technologie interesse heeft gewekt bij voedselproducenten en gemeenten.