artikel afdrukken
bionieuws 9, 23-05-2015

achtergrond
Biobrandstof blijft splijtzwam

De kloof tussen voor- en tegenstanders van biobrandstoffen lijkt onoverbrugbaar. ‘Planten opbranden is gekkenwerk’ versus ‘niks doen is tijd verspillen’.

Door Gert van Maanen
© bionieuws


‘Wellicht kan een berekening op de achterkant van een sigarendoos helpen’, begint David MacKay zijn betoog. ‘Stel je een file auto’s voor op een snelweg, die je allemaal wilt laten rijden op biobrandstof. Je wil alle benodigde brandstof oogsten uit de wegberm, met de best presterende energiegewassen. Hoe breed denk je dat die berm dan moet zijn?’ MacKay is techniekhoogleraar in Cambridge en was van 2009 tot 2014 wetenschappelijk adviseur van het Britse ministerie van Energie en klimaatverandering. Na een korte berekening komt hij met het antwoord op zijn eigen vraag: de wegberm moet 8 kilometer breed zijn. ‘Dat wil niet zeggen dat biobrandstoffen slecht zijn , maar wel dat we er even goed over moeten nadenken’, aldus MacKay. In de zaal knikt een deel van het aanwezigen instemmend, terwijl een ander deel het hoofd schudt.

Het decor is het symposium Biofuel and Wood as Energy Sources, dat de KNAW op 10 april in Amsterdam organiseerde. Directe aanleiding voor het debat is het visiedocument dat KNAW-leden Louise Vet, Rudy Rabbinge en Martijn Katan op 12 januari uitbrachten, daags voor een Kamerdebat over energie. ‘Verbranden van biomassa in elektriciteitscentrales en gebruik van bio-ethanol en biodiesel in auto’s vermindert de CO2-uitstoot niet of nauwelijks’, stellen de ecoloog, landbouwkundige en voedingsexpert in hun visiedocument. Biobrandstoffen helpen daarom niet bij de overgang naar een duurzame energievoorziening. De drie bevelen daarom aan de verplichte bijmenging van biobrandstoffen en meestooksubsidie voor hout in energiecentrales af te bouwen, uitstoot van broeikasgassen extra te belasten, gebruik van biomassa voor hoogwaardige toepassingen te bevorderen en in te zetten op energiebesparing en direct gebruik van zonne-energie.

Vooral de Groningse hoogleraar energiesysteemanalyse Andre Faaij, tevens wetenschappelijk directeur van Energy Academy Europe, reageerde ongekend fel in de media. Hij noemde het visiedocument een wetenschappelijk onacceptabel, politiek pamflet.

‘Fotosynthese sucks’
Het debat in Amsterdam heeft als doel de discussie weer in de wetenschappelijke arena te brengen, zo houdt KNAW-president en inleider Hans Clevers de aanwezigen voor. ‘Ik reken op een vruchtvolle en verhitte discussie.’

Als eerste spreker wijst Tim Searchinger van Princeton University en het World Resources Institute op het fundamentele probleem van biobrandstoffen. ‘Fotosynthese is extreem inefficiënt, it sucks. Suikerriet benut hooguit 0,2 procent van de zonnestraling en zelfs het biomassagewas vingergras haalt hooguit 0,35 procent. Terwijl fotovoltaïsche zonnecellen op een efficiëntie zitten van 11 tot 16 procent. Je krijgt met zonnecellen minstens vijftig keer zoveel energie van hetzelfde oppervlak. Zonne-energie is gewoon veel efficiënter dan bio-energie’, aldus Searchinger. ‘Planten opbranden is gekkenwerk.’

Daar komt volgens hem bij dat plantengroei en de resulterende biomassa hard nodig zijn om de groeiende wereldbevolking te voeden. ‘We hebben 70 procent meer voedingsgewassen nodig, 90 procent meer vlees en 80 procent meer melk. Als we daar ook nog energiegewassen aan toevoegen, hebben we de hele wereld nodig en zullen we al het andere gebruik van hout moeten stopzetten’, zegt Searchinger. Hij plaatst bovendien vraagtekens bij de stelling dat hernieuwbare grondstoffen altijd koolstofneutraal zijn. ‘Biobrandstoffen lossen één probleem op en verdubbelen het probleem voor anderen.’

‘Ik hou ook van zonne-energie’, stelt energie-expert Andre Faaij in zijn lezing, ‘maar het is niet geschikt voor vliegtuigen en schepen.’ Voor transport is brandstof nodig en aangezien fossiele brandstoffen niet duurzaam zijn, blijven alleen biobrandstoffen over als realistisch alternatief, meent Faaij. Hoewel hij het fundamentele bezwaar van de inefficiënte energetische omzettingen van zonlicht naar biobrandstof niet weerlegt, is er volgens hem eigenlijk geen andere keuze om aan de klimaatdoelstellingen te voldoen en CO2-uitstoot terug te dringen. Voor de bezwaren van ruimtebeslag en concurrentie met voedselproductie zijn volgens hem voldoende oplossingen beschikbaar. ‘Als de landbouw snel genoeg moderniseert, kunnen we de groeiende vraag naar voedsel zelfs produceren op minder oppervlak dan we nu in gebruik hebben’, stelt Faaij. De graaslanden voor vee worden volgens hem momenteel heel extensief gebruikt, waardoor nog ruimte beschikbaar is voor energiegewassen. Door meerdere gewassen na elkaar te verbouwen en de productiviteit van de landbouw verder op te schroeven, hoeven er geen regenwouden gekapt te worden om de teelt van biobrandstoffen mogelijk te maken.

Sleutel
‘Door in te zetten op synergie is veel winst te bereiken en de teelt van energiegewassen levert de plattelandsbevolking juist veel toegevoegde waarde. Niks doen is tijd verspillen’, aldus Faaij. ‘De sleutel is slim combineren, door bijvoorbeeld palmolie te verbouwen op gedegradeerde gronden en zo die sector te verduurzamen.’ In het publiek verbijten ecoloog Vet en landbouwkundige Rabbinge zich en schudden het hoofd. ‘Verbranden van kostbare grondstoffen is de meest laagwaardige toepassing die je kunt bedenken. Als je de 5,75 procent bijmenging van biobrandstof voor benzine en diesel in voertuigen hier wil realiseren, moet je half Nederland vol zetten met koolzaad. Energiebouw moet je gewoon niet willen’, zegt Rabbinge op gedempte toon. Vet vindt het betoog vooral getuigen van naïviteit en optimisme. ‘Natuurlijk bestaat er certificering op duurzaamheid en houtkap, maar als je op bezoek gaat bij een oliepalmplantage in de tropen zie je dat het in de praktijk altijd heel anders uitpakt’, aldus Vet.

Faaij onderbouwt zijn stellingen in de presentatie met tal van publicaties die snel langsflitsen. Een sleutelpublicatie is volgens hem het Scope Report on Bioenergy and Sustainability, enkele dagen na het symposium op 14 april gelanceerd door de Braziliaanse onderzoeksstichting FAPESP. De review van 137 experts uit 24 landen concludeert dat er genoeg land beschikbaar is om duurzaam bio-energie te produceren. Volgens het rapport is er 50 tot 200 miljoen hectare land nodig om in 2040 in 10 tot 20 procent van de primaire energiebehoefte te voorzien. Ook constateert het rapport dat er minstens 500 miljoen hectare geschikte grond beschikbaar is, en teelt van energiegewassen dus niet ten koste hoeft te gaan van de groeiende vraag naar voedsel, bestaande bossen en beschermde natuurgebieden.

Die conclusies staan haaks op het rapport dat de European Academies Scuience Advisory Councils (Easac) in 2013 uitbracht over de toekomst van biobrandstoffen in Europa. De eerste generatie biobrandstoffen leiden volgens de Easac niet tot voldoende terugdringing van CO2-uitstoot en voldoen niet aan biodiversiteitscriteria. Ze ziet de EU-doelstelling voor biobrandstoffen in 2020 als serieus probleem en ‘drijfveer voor koolstofinefficiënte en milieubeschadigende biobrandstofproductie’. Het argument dat investeringen in eerste generatie biobrandstoffen noodzakelijk zijn om tweede generatie biobrandstoffen mogelijk te maken, gaat volgens Easac niet op, doordat er andere bedrijven en technieken bij betrokken zijn. Het Visiedocument van de KNAW leunt sterk op dit Easac-rapport. Bridging the gaps, luidt de ondertitel van het Scope-rapport. Het lijkt onwaarschijnlijk dat deze profetisch is en de kloof tussen voor- en tegenstanders snel overbrugd zal zijn. Op 27 mei debatteert de vaste Commissie Economische Zaken over duurzame energie.


Kader: Eerste, tweede, derde & vierde generatie
Het is welhaast een vast onderdeel van de discussie over biobrandstoffen: over welke generatie biobrandstof gaat het eigenlijk? Belangrijk zijn steeds de herkomst en productiewijze van de biobrandstof; in chemisch opzicht zijn de verschillende generaties biobrandstoffen namelijk precies hetzelfde. Alle biobrandstoffen zijn gebaseerd op suiker, zetmeel, plantaardige olie of dierlijke vetten die op een of andere manier worden omgezet in een brandbare stof als methaan, ethanol of diesel.

De eerste generatie biobrandstoffen is afkomstig van gewassen die ook geschikt zijn voor voedselproductie, zoals maïs, suikerriet, koolzaad of palmolie. Hier wordt de olie uitgeperst of de suikers en zetmeel worden via conventionele processen als vergisting omgezet in brandstoffen. De eerste motor die Rudolph Diesel eind negentiende eeuw ontwierp en die later zijn naam zou krijgen, liep al op pindaolie.

Over tweede generatie biobrandstoffen spreken experts als de grondstoffen afkomstig zijn van afval of oneetbare resten van voedselgewassen of van speciale geteelde energiegewassen. Houtsnippers dus, of stro, resten frituurvet en wilgen, maar ook Jathropa-olie, afkomstig van de giftige purgeernoot uit de tropen.

De derde generatie biobrandstoffen is afkomstig van algen of zeewieren die niet direct concurreren met landgebruik en voedingsgewassen. Hun hogere klassering hebben de algen vooral te danken aan het feit ze een relatief hoge biomassaopbrengst hebben ten opzichte van andere gewassen.

Het label vierde generatie biobrandstoffen geven sommigen aan gemodificeerde micro-organismen die direct brandstoffen kunnen produceren. De oogst bestaat dus niet uit biomassa, maar wordt rechtstreeks afgetapt uit een bioreactor waarin de micro-organismen groeien. Een Nederlands voorbeeld is Photanol, waarbij Amsterdamse microbiologen een cyanobacterie genetisch zo hebben gemanipuleerd dat hij de door fotosynthese verkregen pyruvaat via fermentatie meteen omzet in ethanol of een ander gewenste organische verbinding (zie ook: ‘Blauwalgen inzetten als katalysator’, Bionieuws 1, 2013).

Omdat het onderscheid tussen de verschillende generaties niet altijd scherp is en soms tot verwarring leidt, zijn de termen conventioneel – voor de eerste generatie – en geavanceerd – voor tweede generatie of hoger – aan een opmars bezig. Critici van biobrandstoffen versimpelen die generatiekloof ook wel tot fout en minder fout.

Kader: Zonnebrandstoffen
Een brandstof bestaat uit moleculen waarin de energie op chemische wijze is vastgelegd, en vrijgemaakt kan worden op het moment dat er vraag naar is. Natuurlijke fotosynthese in planten is niet erg efficiënt: de hoeveelheid zonne-energie die uiteindelijk wordt vastgelegd ligt onder de 2 procent. Cyanobacteriën benutten al bijna 5 tot 10 procent van de zonne-energie, maar er zijn ook afgeleiden vormen van kunstmatige fotosynthese waarbij een efficiëntie van 18 tot 20 procent praktisch haalbaar lijkt, met een theoretische limiet van ongeveer 40 procent. Het Nederlandse onderzoeksprogramma BioSolar Cells experimenteert hier al vijf jaar mee en heeft hierover het boekje Kunstmatige fotosynthese uitgebracht (gratis te downloaden op http://www.groenegrondstoffen.nl ).

Bij kunstmatige fotosynthese (‘kunstmatige bladeren’) wordt zonlicht rechtstreeks omgezet in waterstof, zonder tussenkomst van biomassa of elektrolyse, zoals bij biobrandstoffen en zonnecellen. Aangezien er al auto’s op de markt zijn die middels een brandstofcel kunnen rijden op waterstof komt de ultieme kringloop in zicht: de waterstof wordt na verbranding met zuurstof omgezet in waterdamp.

Bioenergy & Sustainability: Bridging the Gaps
Glaudia Mendes Souza, Reynaldo L. Victoria, Carlo A. Jolly & Luciano M. Verdade (editors)
Report Scientific Committee on Problems of the Environment
ISBN 9782954555706, via bioenfapesp.org/scopebioenerg
Digitaal, 779 pagina’s, gratis

The Biobased Economy – Biofuels, Materials and Chemicals in the Post-oil Era
Hans Langeveld, Johan Sanders & Marieke Meeusen (editors)
Earthscan/Routledge
ISBN 978415631327
Paperback, 389 pagina’s, 46,50 euro

The current status of biofuels in the European Union, their environmental impacts and future prospects
European Academies Science Advisory Council
EASAC policy report 19
ISBN 9783804731189, via http://www.easac.eu
Digitaal, 47 pagina’s, gratis

Biofuel Cropping Systems – Carbon, Land and Food
Hans Langeveld, John Dixon & Herman van Keulen (editors)
Earthscan/Routledge
ISBN 9780415539531
Hardcover, 296 pagina’s, 98 euro

Kunstmatige fotosynthese – voor de omzetting van zonlicht naar brandstof
Robin Purchase, Huib de Vriend en Huub de Groot
Serie Groene Grondstoffen, via http://www.groenegrondstoffen.nl
Digitaal, 56 pagina’s, gratis