1 tot 2 watt per m 2

Is grootschalige teelt van algen de oplossing van het energieprobleem? Dat is op dit moment de centrale vraag in de algenteelt. Op het algencongres in Dronten presenteerde Eugène Roebroeck, directeur van LGem, een berekening die alle hoop wegnam.

Op Nederlandse bodem belandt volgens het KNMI per tijdseenheid een hoeveelheid zonne-energie ter waarde van 110 watt/m2. Dat is gemiddeld over een jaar, dus met inbegrip van seizoenen, nachten en bewolking. Nog geen 45 procent, misschien maar 42 procent, van deze zonnestraling bestaat uit de fotosynthetisch actieve straling (PAR) die algen kunnen gebruiken. Biochemisch en biofysisch onderzoek toonde aan dat de thans bekende algen hooguit 20 of 21 procent van deze PAR-energie kunnen omzetten in biomassa. Dat is de zogenoemde fotosynthetische efficiëntie. Het betekent dat in Nederland hooguit 10 watt/m2 aan gedroogde algenmassa is te winnen. Omdat een gram droge alg nog geen 25 kilojoule energie bevat kan hier nooit meer dan 135 ton algenmassa per hectare worden geoogst. Dit is het theoretisch maximum.

In de praktijk ligt de fotosynthetische efficiency een stuk beneden het maximum: in geconcentreerde algencultures krijgen veel algen te weinig licht omdat ze elkaar overschaduwen en andere juist te veel omdat ze in de felle zon belanden (met bijbehorende lichtremming). Het praktisch maximum zal niet makkelijk boven de 5 watt/m2 te brengen zijn. Dat is 70 ton gedroogde alg per hectare.

temperatuur

Er komt nog eens bij dat het vaak niet zal lukken de groeiomstandigheden van de algen optimaal te houden. Er is te weinig CO2, teveel zuurstof, de pH deugt niet of de temperatuur is niet helemaal goed. Bovendien moet niet vergeten worden dat de kweekinstallatie van tijd tot tijd buiten gebruik wordt gesteld voor onderhoud en dat een algenkwekerij bij lange na niet zo’n gunstig gebruik maakt van het grondoppervlak als de landbouw doet.

Roebroeck schat dat in open bassins op z’n best 1 tot 2 watt/m2 (15 tot 30 ton droge stof per ha) en in gesloten systemen 2 tot 3 watt/m2 (25 tot 40 ton) te winnen zijn. Navraag leerde dat Nederlandse onderzoekers hem daarin niet tegenspreken. IngrePro in Borculo komt met een hybride cultuur (zie kader) op 40 ton per hectare.

Het lijkt veel, vergeleken met de opbrengst van het vermaarde Amerikaanse prairiegras ‘switchgrass’ (op dit moment 11 droge ton per ha, Bioresource Technology, maart 2007) maar het energieverbruik in de switchgrass-teelt ligt natuurlijk veel lager. Diverse aanwezigen op het algencongres wisten bovendien te melden dat in de Nederlandse suikerbietenteelt wel 22 tot 25 ton droge stof per hectare per jaar wordt geproduceerd (dat is inclusief loof, melasse, enz.) In de rozenkwekerij en de tomatenteelt zou de productie van droge stof nog hoger zijn.

De genadeslag kwam van Roebroecks opgave dat hij voor het bedrijven van een gesloten algenkweek ongeveer 4 watt/m2 aan energie kwijt is aan het rondpompen, beluchten en oogsten (met behulp van centrifuges). Roebroeck: “Dan heb ik het energieverbruik van de logistiek en van de koeling nog niet eens meegerekend, 9 maanden per jaar moet ik mijn algen koelen, daar hoor je bijna niemand over.” Roebroeck bracht ook de grote hoeveelheid energie die nodig is voor productie van stikstofkunstmest niet in rekening.

koeling

Kortom: in Nederland kost het kweken van algen meer energie dan het oplevert. In Zuid Europa en verder in de subtropen waar de instraling 200 tot 300 watt/m2 kan zijn ligt de situatie gunstiger, maar daar is de koeling vaak weer een probleem.

In Trends in Biotechnology (maart 2008) houdt de Nieuw Zeelandse onderzoeker Yusuf Chisti vol dat de productie van olie uit algen aantrekkelijker is dan het winnen van alcohol uit suikerriet. Maar hij gaat uit van een algenopbrengst van maar liefst 295 ton per ha per jaar (met een oliegehalte van 30 procent) en negeert volkomen het formidabele energieverbruik van het kweekproces.

Lucas Reijnders, hoogleraar in Amsterdam, corrigeert Chisti in het komende juli-nummer van Trends in Biotechnology. In een reactie (in het zelfde nummer) komt Chisti prompt met gematigder getallen, maar nu voert hij grote energiewinst op uit het vergisten van de algenmassa die overblijft na het onttrekken van de olie. René Wijffels, hoogleraar in Wageningen, had er in het januarinummer van het zelfde tijdschrift al op gewezen: veel bedrijven komen met volstrekt onrealistische opgaven over de opbrengsten van hun algenteelt. Daardoor blijven de verwachtingen te hoog. Wel noteert Wijffels dat uit algen meer olie per hectare is te winnen dan uit oliepalmen maar ook hij negeert dan vervolgens in zijn artikel het hoge energieverbruik van de algenteelt.