Milieutechnologie Stroom uit planten

Een stadspark verlicht door de natuur: wordt het toch nog wat met stroom uit planten?

De levende lampen van Van Oers halen hun elektriciteit uit de natuur zelf. Beeld Valentina Vos

Groene planten die lampjes laten branden, moerassen die woonwijken voorzien van stroom, rijstvelden die in plaats van broeikasgassen elektriciteit afgeven. Stroom uit planten, het is spannend maar blijft ook al vele jaren bij een belofte. Een kleine, maar vasthoudende groep wetenschappers houdt vertrouwen. 

In een loods vol startende bedrijfjes, nabij de Rotterdamse Keilehaven, frunnikt productontwerper Ermi van Oers wat in een glazen kom gevuld met aarde – en trekt opeens een snoertje uit de potgrond. ‘Kijk’, zegt ze, een beetje verbaasd. ‘Ik kom ineens een los draadje tegen. Maar gelukkig doet-ie het nog wel.’

Laat je ogen rondglijden door Van Oers’ werkruimte en je ziet een wonderlijk samenspel van contrasten. Aan de muren hangen onderscheidingen voor vernieuwend ondernemerschap, maar ook een paar nerf guns – ‘de jongens moeten af en toe even hun energie kwijt’, zegt Van Oers, moederlijk haast. Er is een 3D-printer, maar ook gewoon een tafel met snoertjes en soldeerspullen.

En natuurlijk zijn er de planten, werkpaard van het ‘Living Light’ waaraan Van Oers hier werkt. Lepelplanten, dwergpalmen, een enkele aspergekamerplant. Zet zo’n dwergpalm in de glazen kom en sluit de snoertjes aan, en je krijgt iets wonderlijks: een plant die oplicht als je hem aanraakt. Het product waar Van Oers in 2016 op afstudeerde aan de Willem de Kooning Academie, en waarvan ze eind dit jaar de eerste exemplaren op de markt hoopt te brengen.

Daarnaast werkt ze aan dat andere: ’s werelds eerste stadspark dat door de techniek wordt verlicht, en dat eind volgende maand in Rotterdam Reyeroord aan zal gaan. Of nou ja, verlicht. Je kunt er geen boek bij lezen, zegt ontwerper Van Oers erbij. ‘Maar een betoverende ervaring wordt het denk ik wel. Je moet denken aan allemaal kleine, twinkelende lichtjes, die je als je langsloopt achtervolgen als vuurvliegjes.’

Die vuurvliegjes zijn eigenlijk oplichtende glasvezels, net zoals de lichtgevende plant oplicht dankzij drie ledmapjes ingebouwd in de plantenkom, vertelt ze, met de gezonde tegenzin van een goochelaar die zijn trucs prijsgeeft. Maar de echte magie, die zit onder de grond. De levende lampen van Van Oers halen hun elektriciteit namelijk niet uit het stopcontact – maar uit de natuur zelf. Van microben die rondom de wortels leven en daar energierijke elektronen aanmaken. Elektronen die Van Oers vervolgens aftapt en samenperst tot een miniem beetje stroom, net genoeg om glasvezelpuntjes te laten gloeien en ledlampjes even te laten branden.

De ogen van de 27-jarige productontwerper beginnen zelf haast te gloeien als ze erover vertelt. ‘We zijn echt op avontuur’, vertelt ze. ‘Dit staat voor zoveel meer dan een ademend ledje. Wie weet dat deze technologie in de toekomst misschien wel het nieuwe zonnepaneel wordt. Mijn grote toekomstdroom is dat we ooit de Amazone stroom kunnen laten opwekken; dat de natuur door deze technologie meer economische waarde krijgt. Ik zie enorme potentie in deze techniek.’

Productontwerper Ermi van Oers. Beeld Valentina Vos

Marjolein Helder zegt altijd maar zo: ‘Waar je een zonnepaneel neerlegt, kun je niet ook nog iets anders doen. Onze techniek kun je toepassen in een veenweidegebied, of op een rijstveld. Ons energielandschap ziet er heel anders uit dan een landschap vol windmolens of zonnepanelen. Ons energielandschap ziet er namelijk uit als natuur.’

Helder mag dan gepromoveerd milieutechnoloog zijn, het hoofdkwartier van haar bedrijf Plant-e, in een oud gebouw tegenover de universiteitscampus van Wageningen, vertoont opvallende overeenkomsten met dat van Van Oers. Ook hier: overal planten en lampjes en rondslingerende onderdelen. In de tuin struikelt de verslaggever haast over een snoer. Net als de koningin, die vorig jaar bij haar op bezoek was, vertelt Helder.

Voor Helder, een kordate dertiger met een onverzettelijkheid waaraan je proeft dat ze in haar vrije tijd rugby speelt, viel het kwartje toen ze als student op stage was in Brazilië. Midden in het oerwoud zag ze een enorm zonnepaneel, geplaatst voor plaatselijke dorpelingen. Helemaal overwoekerd. ‘Hij had het even gedaan, maar nu wist niemand wat je er nog mee moest’, vertelt ze. Kwam elektriciteit nu maar uit planten. ‘Deze mensen hebben wel enorm veel verstand van de natuur. Als ze voor hun elektriciteit planten moesten telen, zou dat echt iets veranderen.’

Stroom uit planten, het is precies wat Plant-e beoogt. Het bedrijf (spreek uit als ‘plenty’, Engels voor ‘overvloedig’) maakt bakken, ondergrondse slangen en tegenwoordig zelfs drijvende eilandjes die de bodemelektronen aftappen. In minieme beetjes, maar Helders ambities reiken ver: ‘Eén hectare grond is in theorie voldoende om tien huishoudens van stroom te voorzien. Dat betekent dat je op den duur best een woonwijk kunt laten draaien op de natte graslanden rondom zo’n wijk.’

Living Light in het donker. Beeld Ermi van Oers

Sterker nog, ‘in theorie kan deze techniek het stroomverbruik van de hele wereld voorzien’, zegt later ook universitair hoofddocent David Strik, ooit medeoprichter van Plant-e, maar tegenwoordig weer fulltime wetenschapper aan de vakgroep milieutechnologie van de Universiteit Wageningen. ‘Zó groot is dit in potentie.’

Zo’n twaalf jaar geleden is het alweer dat Strik zijn eerste elektrische stroompje aan de natuur wist te onttrekken. Dat er rondom plantenwortels bacteriën leven die wegsijpelende suikers uit de wortels afbreken tot onder meer CO2, was al bekend. Dat er ergens bij dat proces elektronen vrijkomen ook.

Wat zou het mooi zijn als je het systeem kon hacken en de elektronen aftappen, bedacht Bert Hamelers, destijds universitair docent milieutechnologie. ‘Ik wist dat het om best veel energie ging. Dus ik dacht: wie weet, laten we het gewoon eens proberen’, zegt Hamelers, aan de telefoon vanuit wateronderzoeksinstituut Wetsus, waarvan hij tegenwoordig directeur is.

Maar de elektronen vangen, dat bleek toch een ander verhaal – laat staan om ze bij elkaar in een draadje te krijgen. Maanden waren Hamelers en Strik in de weer. De planten moeten in drassige, zuurstofloze grond staan, begreep het duo, anders gaat zuurstof met de elektronen aan de haal. Maar wat ze ook probeerden: geen vonkje stroom te detecteren.

Tot die dag dat Strik terugkwam van vakantie en hij het tot dan toe vlakke lijntje van zijn meetopstelling zowaar op en neer zag wiebelen. Een klein beetje, maar toch. ‘Het systeem had zo’n vijftig dagen nodig gehad om op gang te komen’, zegt Strik. ‘Je hebt te maken met een levend systeem hè? Die bacteriën moeten zich aanpassen, hebben tijd nodig.’

Vanaf dat moment was Wageningen een paradepaardje rijker. ‘Het ziet er mooi uit. En iedereen snapt het meteen. De educatieve waarde is enorm’, zegt Strik. De opstelling mocht mee naar Lowlands, figureerde op open dagen, kwam op televisie en werd getest op het begroeide dak van het Nederlands ecologisch onderzoeksinstituut NIOO. Komt dat zien! Stroom uit planten!

Maar nu, precies tien jaar na dato, is er van de beloofde stroomopwekkende wetlands nog niet veel terechtgekomen, moeten Strik en Helder toegeven. Want hoe spannend en beloftevol de lichtgevende ledjes en glasvezels ook zijn, het wil maar niet lukken om de elektrische opbrengst écht op te krikken.

Terwijl het in het lab lukte om het vermogen te vervijftigvoudigen, tot zo’n 0,24 watt per vierkante meter grond, weigeren de bacteriën in de vrije natuur domweg meer prijs te geven dan een milliwatt of vijf. ‘Dat is een factor of honderd lager dan de halve watt per vierkante meter die we als theoretisch maximum zien’, zegt Strik. Een heel voetbalveld zou je nodig hebben om één 40-wattsgloeilamp aan te houden. ‘Je Tesla laad je er in elk geval niet mee op.’

En die impasse duurt nu al jaren. Waar het stokt? Niemand die het weet. Misschien worden de elektronen afgepakt door zuurstof dat de plantenwortels zelf afscheiden, vermoedt Strik, en is het een kwestie van zoeken naar betere planten. Of misschien lekt de stroom gewoon weg in de bodem, en zijn er meer elektroden nodig. Maar dat heeft weer zo zijn nadelen: ‘Je kunt natuurlijk niet met een tractor dwars door bestaand natuurgebied gaan om dit systeem overal in de grond te stoppen. Ik zie de toepassing tegenwoordig meer in nieuw aan te leggen gebieden.’

Maar begin over de gedroomde halve watt per vierkante meter bij Plant-e, en Helder zegt strijdvaardig: ‘Daar gaan we naartoe.’ De techniek is immers slijtvast, produceert dag en nacht stroom, en is op te schalen door steeds meer modules aan elkaar te koppelen, legt ze uit. ‘En het draait steeds stabieler, naarmate de bacteriën zich beter vestigen.’

Helders optimisme wordt mede gevoed door zakelijk succes. De afgelopen jaren zag ze de plantenlampjes van Plant-e op steeds meer plekken verrijzen: bij een vangrail in Ede, bij het Rijksvastgoedbedrijf in Zaandam, in de hal van Interpolis, een binnentuin bij Economische Zaken, en zelfs in het buitenland, bij een informatiebord in Londen en in een rij plantenbakken in Luxemburg. Toegegeven, de vangrail werd gesloopt door vandalen en de opstelling in Zaandam moest weer weg omdat het vastgoedbedrijf het terrein verkocht. Maar meer is op komst. Zoals het stadspark in Rotterdam: de tot dusver opvallendste, meest aaibare toepassing, in een samenwerking van Plant-e met Van Oers.

Ermi van Oers met haar Living Lights. Beeld Valentina Vos

Helder onderbreekt even het gesprek met de Volkskrant: er moeten wat zoenen op wangen worden gedrukt. Twee studenten vertrekken naar Bangkok om de slangen en de drijvers van Plant-e ook daar te testen. Want de techniek heeft Helder, idealistisch bevlogen als ze is, vrij van patentrecht gehouden voor toepassingen in ontwikkelingslanden.

Toepassingen, in meervoud. Want kijk voorbij de kunstzinnige levende lampen van Van Oers en de olijk knipperende lichtjes in de proefopstellingen van Plant-e, en de techniek heeft nog een heel ander gezicht: dat van klimaatredder. Door de stroom af te tappen ontneemt Plant-e de microben de energie die ze anders zouden gebruiken om methaan te maken, dat vervaarlijke, krachtige broeikasgas dat massaal opborrelt uit moerassen, rijstvelden, rottende sloten en dooiende permafrost.

Maar dan dus niet. ‘In plaats van methaan maken we elektriciteit en water’, zegt Helder. Dat is wat minder sexy dan de blingbling van een zwerm vuurvliegjes, maar, zegt ze: ‘Eigenlijk is dat methaanverhaal interessanter. We kunnen de helft van de methaanemissies voorkomen. We produceren CO2-negatieve elektriciteit, zoals dat heet: stroom waarbij je broeikasgassen verwijdert, in plaats van produceert.’

En dat vindt de voorzichtige wetenschapper Strik ook. Neem de rijstvelden van Azië: de methaanuitstoot neemt af, terwijl de boer stroom opwekt. ‘Dit zou best eens iets kunnen worden. We hebben een proef lopen in een rijstveld in Indonesië.’

Strik broedt intussen op nog een toepassing: elektriciteit als middel om vervuilde grond te reinigen. Want de truc heeft een bijkomstig voordeel: je kweekt er hele legers zeer gedisciplineerde afbraakmicroben mee. Laboratoriumexperimenten van Striks groep laten zien dat die ook goed zijn in het wegwerken van andere vervuilende stoffen – en dus zuurstofloze poelen en rivierbodems kunnen schoonmaken.

En de stroom die je opwekt? O ja, da’s waar ook, Strik zou het haast vergeten. ‘Die kun je niet oogsten. Ik denk dat elektriciteit niet per se het waardevolste eindproduct is. Stroom kun je nu beter opwekken met een zonnepaneel.’

‘Op dit moment zie ik vooral nichetoepassingen voor me’, zegt geestelijk vader Hamelers. ‘Aan ons aanvankelijk enthousiasme blijken toch wat meer haken en ogen te zitten dan we dachten. Maar aan de andere kant, je weet het niet, hè? Ik ben een optimistisch mens. Je moet blijven zoeken en hopen.’

In Rotterdam loopt Ermi van Oers zich intussen warm om de wereld te veroveren met haar lichtgevende planten. Eind dit jaar hoopt ze het eerste ‘levende licht’, na jaren experimenteren met verschillende planten en elektronica, dan toch klaar te hebben voor de verkoop. Liefst tweeduizend bestellingen heeft ze op de wachtlijst, uit landen uiteenlopend van Tsjechië tot Brazilië. Het zal een tijd duren voor ze die allemaal heeft weggewerkt.

‘Het gaat ons vooral om het overdragen van het verhaal’, zegt Van Oers. ‘Er zit zoveel meer in de natuur dan de meeste mensen weten.’

Schokkende blaadjes

Tik tegen een plantenblad, en heel even ontstaat er in het blad een miniem beetje elektrisch vermogen, als het vetlaagje op het blad de schok absorbeert – een proces waarbij elektronen vrijkomen. Italiaanse ingenieurs onder leiding van Barbara Mazzolai van techniekinstituut IIT in Pisa slaagden erin die stroompjes af te tappen, meldden ze afgelopen najaar. ‘Dat laat zien dat planten een van de elektriciteitsbronnen van de toekomst zijn, overal ter wereld toegankelijk’, tamboereert het team.

Je hebt dan ‘hybride bomen’ nodig: half plant, half apparaat. Boven elk blaadje monteren de Italianen een dun stukje folie, dat er als een soort castagnetten tegenaan kleppert, als de wind het blad in beweging brengt. Bij elk tikje tegen het blad tapt de elektrode de stroom af: ‘Genoeg om, per blad, meer dan 150 volt te genereren, genoeg om honderd ledlampjes tegelijk van stroom te voorzien.’

Maar spanning is wat anders dan vermogen – het uittrekken van een trui kan al een spanning van duizenden volt opleveren – en op dat front komt Mazzolai voorlopig niet verder dan 0,15 watt vermogen per vierkante meter blad. ‘En dat zijn de pieken. Onduidelijk is hoelang die aanhouden’, tekent ook milieutechnoloog David Strik (Wageningen) aan.

In feite is de Italiaanse techniek een nieuwe manier om windenergie te oogsten, merkt Strik op. ‘Wellicht is dit handig om levende bladeren te onderzoeken en te kijken hoe elektrische signalen in de plant worden beïnvloed door bijvoorbeeld zonlicht. Maar of dit een serieuze vorm van energieopwekking kan worden vind ik twijfelachtig.’

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden