Methode ontdekt om waterstof door bacteriën te laten maken

Onderzoekers bij de universiteit van Penn State hebben het voor elkaar gekregen om de omzetting van organische afvalstoffen naar waterstofgas door bacteriën te verviervoudigen. Bij een normaal rottingsproces breken de micro-organismen de biomassa af waarbij waterstof, azijnzuur en butaanzuur worden gevormd. Door extra energie toe te dienen door middel van een elektrisch stroompje van 0,25V, breken ze ook de azijnzuur af tot waterstof en koolstofdioxide. Dit stroompje is een tiende van wat normaal gesproken nodig is om water te hydroliseren tot waterstof en zuurstof. De wetenschappers kwamen achter deze reactie toen ze een microbiële waterzuiveringscel afsloten van zuurstof. Hoewel ze toegeven dat er onvoldoende biomassa is om landen volledig over te laten schakelen op waterstof als brandstof, kan dit soort zuiveringscellen wel een goede bijdrage leveren aan de energievoorraad.

Reacties (71)

[Quarks]

Leuk hoor maar een stroompje van/bij 0,25 V vindt ik een beetje raar, lijkt me eerder dat je er een spanning op zet van 0,25V, maar wat voor stroom gaat er dan lopen? paar 100 Ampere (hoewel me dat heel sterk lijkt). Zou namelijk niet weten hoeveel dat je normaal gesproken nodig hebt om het te maken. Maar goed dan gelden er natuurlijk ook andere factoren, wat wordt er als begin product gebruikt? in beide gevallen water?

[ram.con]

UIt bron:

When the bacteria eat biomass, they transfer electrons to the anode. The bacteria also release protons or hydrogen ions, which go into solution. The electrons on the anode migrate via a wire to the cathode, where they are electrochemically assisted to combine with the protons and produce hydrogen gas.

Dit dus denk ik... Biomassa bezit waarschijnlijk water...
edit op reacties: ik bedoelde dat biomassa de bouwstenen voor water(stof) bezit, is al goed..

[kidde]

Biomassa bezit waarschijnlijk water...

Nee, ik bedoel, daar komt de waterstof niet vandaan. Want dan zou men gewoon water uit de kraan gebruiken.Volgens het artikel komt waterstof van acetaat, en dat is een soort azijnzuur.
Acetaat is een koolwaterstof, met ongeveer de formule CxHyOz, waarbij y het aantal waterstofatomen aangeeft, en xyz de indexen zijn. (C=koolstof, H waterstof, O=zuurstof).

[Anoniem: 88129]

Bacteriën (zoals mitochondien dat doen in een eukaryote cel) pompen met behulp van de chemische energie die vrijkomt bij het omzetten van organische stoffen, zoals bv suikers, een proton over hun celmembraan. Hierdoor ontstaat er een spanningsverschil over het celmembraan. Vervolgens wordt het proton via een eiwitcomplex (ATPase) terug naar binnen getransporteerd (energie komt van het ontstane membraanpotentiaal) reageert met zuurstof tot water en de afgegeven energie wordt gebruikt voor het maken van ATP (= de energiedrager voor levende organismen).
Ik denk dat het spanningsverschil over de Anode en Kathode nodig is om dit te voorkomen zodat de protonen worden weggevangen en daar tot waterstof kunnen reageren.
Zal ook wel de reden zijn dat het allemaal beter werkt zonder extra zuurstof.

[Countess]

waterstof vind je in nog veel meer dingen
zoals bv in biomassa,
oil en gas(gemaakt van biomassa) bv zijn vormen van koolstof en waterstoff in verschillende samenstellingen.

[resink]

Ik vind dat er erg lauw wordt gereageerd door de posters in deze thread: volgens mij is deze vinding een mogelijke revolutie!
Tot op heden had waterstof slechts als voordeel dat dat het motors slechts water laat uitstoten, terwijl de waterstof zelf op een centrale plek kan worden opgewekt. Dit opwekken gaat dan energie-INefficient en levert wanneer het met fossiele brandstoffen gebeurt ook nog altijd een toename van atmosferisch CO2. Effectief is dan het enige voordeel het wegkrijgen van verstikkende uitlaatgassen uit de stad.
Met deze vinding lijkt waterstof dus een stuk interessanter te worden als brandstof.
Ik kan niet anders zeggen dan dat ik hier erg optimistisch van raak!

[Anoniem: 123059]

Kun je mij uitleggen waarom dit "energie-INefficient" is? Mij lijkt dat als je dit op een centrale plek doet, dit veel efficienter is dan dat iedere auto/motor zijn eigen uitlaatgassen moet filteren. laat staan de hoeveelheid warmte verlies.

[Nivado]

Wat Resink volgens mij bedoelde is dat het milieu technisch gezien nauwelijks voordelen heeft om een auto op waterstof te laten rijden omdat waterstof eerst opgewekt dient te worden met elektriciteit, wat weer opgewekt moet worden met fossile brandstoffen.
Doordat er meer energie omzettingen plaats vinden (fossiel>elektrisch>chemisch>elektrisch>beweging ipv Fossiel>beweging) is dit minder efficient. Doordat er zo véél minder energie nodig is om waterstof te maken dan op de conventionele manier, heb je ineens wel energie en dus millieu winst.

[Anoniem: 81936]

Wat Resink volgens mij bedoelde is dat het milieu technisch gezien nauwelijks voordelen heeft om een auto op waterstof te laten rijden omdat waterstof eerst opgewekt dient te worden met elektriciteit, wat weer opgewekt moet worden met fossile brandstoffen.

De elektriciteit die je nodig hebt om water om te zetten in waterstof hoeft natuurlijk niet met fossiele brandstoffen opgewekt te worden. Dat kan ook op andere manieren waardoor er wel een milieuvoordeel is.

[OddesE]

De elektriciteit die je nodig hebt om water om te zetten in waterstof hoeft natuurlijk niet met fossiele brandstoffen opgewekt te worden. Dat kan ook op andere manieren waardoor er wel een milieuvoordeel is.

Ok...maar het probleem is dat we nog steeds geen serieuze kandidaten hiervoor hebben. Windmolens en zonneenergie zijn (nog) geen realistische opties.

Maar er zijn ook andere voordelen. Zo heeft waterstof een hoge energiedichtheid, waardoor de actieradius en het vermogen van een voertuig vergroot kunnen worden. Ook zijn fuelcells i.c.m electromotoren veel stiller dan verbrandingsmotoren, toch ook niet onbelangrijk!

[Dark_man]

Ik had hierover gelezen in een wetenschappelijk blad en daar stond dat centraal opwekken van waterstof 30% efficienter is.

Dit hoef je trouwens niet in een wetenschappelijk blad te lezen om te weten, want alles wat op grote schaal in een centraal plek wordt gecreeerd is efficienter dan individuele plekken die dat doen.

Dat is gewoon logisch.

[resink]

Waterstof maken 'oude stijl' is tweeledig wat betreft energiekosten:
- centraal opwekken heeft inderdaad energievoordelen. Je kunt restwarmte benutten, om er een te noemen.
- aan de andere kant is het omzetten van de ene vorm van chemische energie in de andere niet 'gratis' in de zin van energiekosten. Ookal ga je optimaal efficient door het omzettingsproces, dan nog zal de entropie toenemen. (Wet van Gibbs, als ik me niet vergis)

[kidde]

Ja, je hebt gelijk.
Uit een andere bron:

by using certain industrial wastewater as feedstock, the approach offers an abundant, "green," local source for hydrogen and potentially makes it a cheaper fuel than gasoline.

Kortom, je kan gratis afval(water) gebruiken om brandstof te maken! (Kost alleen wat extra energie, maar minder dan het oplevert).

@ikodiko

Kun je mij uitleggen waarom dit "energie-INefficient"

Ik neem aan dat resink bedoelt dat de huidige methoden inefficient waren? Je hebt er denk ik gelijk in dat centrale opwerking altijd efficienter is.

[Arcane Apex]

Dit zou wel eens een oplossing kunnen zijn om de mestoverschotten in Nederland en Westerse landen in het algemeen op te lossen.
Mest opslagkelders onder boerderijen in Nederland zitten tot de nok gevuld met mest van vee.
De boeren weten niet waar ze het kwijt kunnen en dumpen is verboden vanwege de amoniak die erinzit.
Als deze mest(biomassa) grotendeels omgezet kan worden tot waterstof slaat men 2 vliegen in 1 klap, men produceert een schone energiedrager(waterstof) en men kan hiermee de mestoverschotten oplossen, wat ook weer beter voor het mileu is en de ozonlaag.
Tevens zijn de boeren dan eindelijk van al dat mest af.

[Anoniem: 38034]

Nee hoor, je zit nog steeds met de ammoniak, dat is namelijk anorganisch (NH3).

[Anoniem: 64623]

Uit het artikel:
Dit stroompje is een tiende van wat normaal gesproken nodig is om water te hydroliseren tot waterstof en zuurstof.

Waterstof zal in de toekomst steeds vaker gebruikt worden als vervanging van benzine bijvoorbeeld.

[n4m3l355]

eentiende van wat normaal nodig is wilt nog steeds niet zeggen dat men minder energie toedient dan wat eruit komt. voor mij is het eeuwen geleden om te berekenen hoeveel eV er vrij komt bij het ontstaan van carbondioxide echter wat me bij staat is dat tov het aantal eletrodeeltjes beduidend lager dan 0.25 joules/s maw moet men meer energie toedienen dan dat er vrijkomt.

[nhimf]

Ze hebben het over een stroompje van 0.25 volt, niets over amperage, dus weet je niet hoeveel j/s (lees watt) je nodig hebt.
Het is wel zo dat het dus blijkbaar 10x zuiniger is dan normale electrolyse, dus altijd goed.
Dat waterstof geen energie winner is, moet algemeen bekend zijn.

[RetepV]

Dat waterstof geen energie winner is, moet algemeen bekend zijn

Het is zelfs een dooddoener. Geen enkele brandstof is een energie winner. Er is altijd evenveel energie in gegaan als er uit gehaald wordt (wet van behoud van energie ).

Maar waar het om gaat is WIE die energie er in stopt. Idealerwijs moet dat niet een mens zijn . Er moeten slaven komen (wie was dat ook al weer die zei dat geen enkele samenleving zonder slaven kan?). Bacterieen zijn hele goede slaven, zo lang je maar oplet dat ze niet gaan muteren in iets gevaarlijks.

Dat spanningkje kan heel makkelijk met zonne-energie verzorgd worden. Hoeveel ampere er nodig was staat er jammer genoeg niet bij. Maar er is azijnzuur bij betrokken en dat kan wel eens een aardige geleider zijn (geen Binas bij de hand).

Bacterieen kun je trouwens makkelijk kweken, dus die zijn het probleem niet. Dat er te weinig biomassa zou zijn, dat vraag ik me dus af. Misschien dat niet alle biomassa geschikt is.

Op zich dus wel een doorbraak, maar echt een grote is het nog niet.

Maar bedenk dat als je je kolencentrales vervangt voor kernfusiecentrales, je alleen nog maar brandstof nodig hebt voor voertuigen. Het zal niet voldoende zijn voor de totale energiebehoefte, maar misschien wel voor dat deel dat gebruikt wordt voor mobiliteit.

[mjtdevries]

Hoezo 10x zuiniger dan normale electrolyse dus altijd goed???

Naast die 10x zuiniger produceert deze methode nml ook CO2.

Misschien is het dan uiteindelijk wel verstandiger om die 10x meer windenergie/zonnenergie etc te stoppen in electrolyse om zodoende geen CO2 uitstoot te krijgen.

[35MHz OC]

Deze methode gebruikt biomassa en geen fossiele brandstoffen. M.a.w. er wordt gebruik gemaakt van in omloop zijnde CO2. Deze methode verhoogt de uitstoot dus niet.

Als je eerst planten kweekt die de CO2 binden en dan deze met bacterien fermenteert tot o.a. CO2 en H2 voegt dit niet extra CO2 toe.

[theartinc]

Nou, ze winnen dus 90% in verhouding tot het normaal proces ("Dit stroompje is een tiende..."). Dus ik zie de energiewinst wel!

* Sorry, ik had de eerste reactie niet gezien op de post!

[Anoniem: 141611]

Precies...
echter:

ze toegeven dat er onvoldoende biomassa is om landen volledig over te laten schakelen op waterstof als brandstof

Nou, ik zou zeggen maak er een groot project van, pas dit soort technologie toe bij bio-afval en geef subsidie aan bedrijven die dat toepassen, kan het alsnog nuttig worden.

[Morax]

Doordat men nu biomassa om kan zetten tot waterstof, kan men met behulp van vele malen minder energie waterstof genereren. Deze waterstof kan dan gebruikt worden in de ontwikkelde waterstofmotors.

Het probleem is alleen op het moment dat er te weinig waterstof is, en het te veel energie kost om genoeg te maken. Deze ontdekking kan bijdragen in het ontwikkelen van methoden om grote hoeveelheden waterstof te maken.

Edit:
Spuit 111111111

[Gogar]

Net zoals die back-to-the-future auto? :-D *gooit een banaan in m'n tank*

[mae-t.net]

Echter wel een extra probleem... hoe wordt er dan verdiend aan brandstof?

Dat interesseert toch bijna niemand? Alleen maar die paar mensen die denken dat geld verdienen een doel op zich is.

Ehm? De overheid misschien? Mogelijk in veel grotere mate nog dan de oliemaatschappijen.

[BruT@LysT]

Daar moest ik bij deze post dus ook gelijk aan denken, aan die witte 'afval' tank achter op de Delorean. Het zal me echt niet verbazen als we in de toekomst op deze manier aan onze brandstof kunnen komen. Echter wel een extra probleem... hoe wordt er dan verdient aan brandstof?

[RetepV]

Echter wel een extra probleem... hoe wordt er dan verdient aan brandstof?

Dat interesseert toch bijna niemand? Alleen maar die paar mensen die denken dat geld verdienen een doel op zich is.

[Guus Leeuwis]

Echter wel een extra probleem... hoe wordt er dan verdiend aan brandstof?

Dat interesseert toch bijna niemand? Alleen maar die paar mensen die denken dat geld verdienen een doel op zich is.

Ehm? De overheid misschien? Mogelijk in veel grotere mate nog dan de oliemaatschappijen.

Ehm? Misschien wel de HELE wereld! De hele wereldeconomie loopt op het zwarte goud. Dat het zo slecht gaat met de economie, ligt deels aan de hoge grondstofprijzen.

[ram.con]

Nou, als je met weinig stroom waterstof kunt maken, en er vervolgens meer stroom (of andere energie) uit kunt trekken (met brandstofcel gedoe, waterstof als energie-opslag), laat je wel die beestjes werken voor jouw stroom! Hebbie dus winst!

[WinL]

Maar onthoudt allen:

E1 = E2 wet van behoud van energie.
Voor de bateriën is ook energie nodig. Uiteindelijk heb je dus evenveel energie nodig als voorheen. Echter is deze omzetting efficienter, omdat je wel de beschikking hebt over biologisch afvel en niet over stroom.

[caipirinha]

We kunnen die suikerberg beter in alcohol omzetten hoeven we de automotoren en het distributiesysteem ook niet om te bouwen.

[grashopper|IA]

die CO2 die in die suiker-riet berg zit is eerst opgenomen uit de atmosfeer door de suikerbietplanten (of wat voor dingen dat dan ook mogen zijn, ben geen bioloog),
bij omzetten komt er dan dus niet MEER CO2 in de lucht, dus geen extra CO2 die niet "thuishoord" in de kringloop zoals bij de verbranding van fossiele brandstoffen...

[kidde]

Dan heb je nog steeds CO2 en inefficiente verbranding.

[Rob_G]

Er is niets mis met het uitstoten van CO2. Sterker nog; zonder CO2 in de lucht is het leven op aarde zoals we dat nu kennen niet mogelijk. Je moet er alleen voor zorgen dat je niet meer uitstoot dan dat je opneemt.

Planten gebruiken CO2 uit de lucht als veruit de grootste tot de enigste koolstofbron. Dus er kan nooit meer CO2 vrijkomen door een plant te verbranden dan dat die plant aan koolstof gefixeerd heeft voor zijn eigen groei. Het verbranden van planten zorgt dus nooit voor een stijging van het atmosferische CO2 zolang je er maar voor zorgt dat je niet meer verbrand dan je laat groeien.

Deze methode zorgt voor een 4x zo efficiënte omzetting. Zoals anderen al gezegt hebben is het te hopen dat het nu eindelijk efficiënter is waterstof te produceren dan om fossiele brandstoffen te gebruiken

[pe1pme]

Planten gebruiken CO2 uit de lucht als veruit de grootste tot de enigste koolstofbron. Dus er kan nooit meer CO2 vrijkomen door een plant te verbranden dan dat die plant aan koolstof gefixeerd heeft voor zijn eigen groei. Het verbranden van planten zorgt dus nooit voor een stijging van het atmosferische CO2 zolang je er maar voor zorgt dat je niet meer verbrand dan je laat groeien.

Klopt, alleen het grote probleem is en dat vergeten de meesten, wat moeder aarde de afgelopen 4 miljard jaar aan CO2 onder de grond gestopt heeft aan fossiele brandstoffen, stoken wij er voor een fors gedeelte in, pak 'm beet 300 jaar, weer uit. Op dit moment is de hoeveelheid CO2 die vrijkomt iets groter dan dat al het groen op aarde er mbv fotosyhthese weer uit kan halen. En dan kappen we in hoog tempo nog eens onze oerwouden om......

[OddesE]

Ik denk dat hij het had over biomassa, niet over kolen/gas/olie....

[Anoniem: 38034]

Hij had het over CO2, en we stoten dóór de verbranding van onze fossiele brandstoffen nu inderdaad meer uit dan dat we opnemen, en dát is niet goed. Zouden we die fossiele brandstoffen niet gebruiken is de opname van CO2 gelijk aan de uitstoot van CO2, is er niks aan de hand.

[Get!em]

ook bij dit proces van de bacterien komt kooldioxide vrij, dus de vergelijking met alcohol kan wel opgaan.

Door extra energie toe te dienen door middel van een elektrisch stroompje van 0,25V, breken ze ook de azijnzuur af tot waterstof en koolstofdioxide.

[Scheppie]

"een elektrisch stroompje van 0,25V"
Volten zijn toch nog steeds spanning

Edit: te laaaaat

[NBK]

Gezien ze het hier hebben over energie zou het ook best een stroompje van 0,25(m)A geweest kunnen zijn. 2,5V is namelijk wel erg weinig voor elektrolyse.

[Anoniem: 62011]

Het gaat hier niet om electrolyse, de toegevoegde electriciteit is om de bacteriën te stimuleren.

[Anoniem: 123059]

Lees bron:
With a small power injection, around 0.25 volts or about one tenth of that required for electrolysis, the bacteria will break acetic acid down further, releasing more hydrogen and some carbon dioxide.

Oftewel voor elektrolyse is 2,5 V nodig en de bacteriën hebben daar maar 0.25 V voor nodig. Over de stroom word niks gezegd.

En ja op tweakers worden stroom en spanning wel vaker door elkaar gehaald net als:
voltage ipv. spanning
wattage ipv. vermogen
condensators ipv. condensatoren
transistors ipv. transistoren

[kidde]

Kleine aanvulling op Ikodiko: Zoals ik het lees genereren de bacterien al een bepaald potentiaal, en als dit potentiaal met 0.25V verhoogd wordt, dan lukt het.

0.25 volt is hier dus een eenheid van potentiaal, niet van spanning.

edit: bron

[Nivado]

Spanning = Potentiaalverschil. M.a.w. op beide polen staat potentiaal (vaak eentje negatief) en het verschil tussen de beide potentialen is de spanning.

[Anoniem: 130582]

Dit is iig een leuke stap in de goede richting. Deze methode zou, zoals ook vermeld, erg handig kunnen zijn in de afbraak van 'afval'stoffen met het voordeel dat hierbij direct waterstofgas gewonnen kan worden, al is het op kleine schaal. Er zal dan zeker nog het een en ander moeten gebeuren, waaronder het uitzoeken van ideale omstandigheden zoals temperatuur, goede voedingsbodems, goede stroomvoorziening, etc.

Maar goed, iig een stap in de goede richting. Wellicht dat er trouwens nog wat aan de bacterie gesleuteld kan worden om het processes optimaler te maken, of misschien is een andere stam geschikter.

[RetepV]

Wat je eigenlijk zegt is dat deze methode de recycling-cyclus van bruikbare stoffen tot afval tot bruikbare stoffen met tientallen keren zou kunnen versnellen. In dat licht is dit waarschijnlijk een GROTE doorbraak. Het ligt er een beetje aan wat voor afval allemaal bruikbaar is.

Kijk, wat veel mensen vergeten is dat je alleen maar energie aan het verplaatsen bent. De wet van behoud van energie. Het natuurlijke verval van afvalstoffen is in feite een heel langzaam verval van energie dat in een onbruikbare vorm is naar een energie die beter bruikbaar is (lees: beter opnieuw te gebruiken). Bijvoorbeeld groene afval naar compost.

Maar compost is beperkt bruikbaar. Door de biomassa om te zetten in waterstof wordt de energie een heel stuk bruikbaarder. Met compost kun je plantjes laten groeien, met waterstof kun je veel meer dingen doen. Als het proces dus sneller kan op een goedkope manier, dan heb je toch winst. Je hebt energie in een vorm die veel bruikbaarder is, veel makkelijker inzetbaar.

Daarnaast win je nog eens een heleboel tijd. Natuurlijk verval kost wel eventjes wat tijd. Biomassa geforceerd omzetten in waterstof met wat andere afvalstoffen levert je dus tijdwinst op. Je hoeft niet een paar jaar te wachten.

En ruimtewinst, want de afvalbergen kunnen hierdoor kleiner worden.

Je verliest natuurlijk ook wat. Bacterieen geven warmte af. Maar dat zou je toch nog in een voordeel om kunnen zetten door het als verwarming te gebruiken. Maar genoeg warmte om een turbine aan te drijven en electriciteit te genereren, dat zal wel niet .

Tja, en natuurlijk het afval. Je gaat wel een hoop butaanzuur overhouden, en toch ook nog een boel azijnzuur. Wat ga je daar mee doen? Azijnzuur is nog wel handig voor van alles en nog wat. Maar als je te veel hebt, dan komt het gegarandeerd in de natuur terecht. En dan gaat je land al snel op Mordor lijken .

[Anoniem: 5018]

@ six10again

Omdat er waterstof geproduceerd wordt tijdens de reiniging van afval (afvalwater) door biomassa die in dat afvalwater groeit is er wel degelijk sprake van gratis energie. Dit alles zonder de wet van behoud van energie te overtreden. Overigens kan dit truukje ook op plantenbiomassa worden toegepast ipv industrieel afvalwater.

De verwarring komt mischien door het woord afvalwater; wat voor de een afval is is voor de ander soms een nuttige grondstof. Het probleem is vaak om de grondstoffen uit afval te halen en dat doen de bacterien in dit geval

[Anoniem: 100910]

Als er maar weinig energie nodig is om waterstof op te wekken, zou dit ook kunnen plaatsvinden met een zonnecel (die slechts een beperkte energie kan produceren). Dan is het hele proces gratis en echt interessant

[Anoniem: 121054]

Dit nieuwsbericht heeft iets weg van het nieuwsbericht, enkele jaren geleden, dat men methode voor koude kernfusie had ontdekt. Hetgeen uiteindelijk niet op waarheid bleek te berusten.
Ik vind dit bericht even moeiljk te geloven als indertijd het bericht van de koude kernfusie. Als het WEL op waarheid berust, maakt dat het gebruik van waterstof als brandstof wel economisch rendabeler. Vooralsnog moet wel eerst worden aangetoond dat de resultaten reproduceerbaar zijn door anderen.