Sfeerverlichting met bacteriën

Geen stopcontact, geen batterij, geen zonnecellen, maar beestjes. De lamp van de toekomst werkt op bacteriën.

Ontwerpster Teresa van Dongen begeeft zich op het snijvlak van science fiction en science non-fiction. Ze maakte Spark of Life, een lamp die schijnt door de stofwisseling van bacteriën. De bacteriën in de vier compartimenten van de lamp zetten keukenazijn om in elektronen. Als je de elektronen afvoert via een koolstofelektrode- de zwarte buizen in de lamp - en ze aansluit op een Led-lampje, heb je licht. Met een theelepeltje acetaat (azijn in poedervorm) per week brandt Spark of Life dag en nacht.

In de jaren dat ze biologie studeerde, zag Van Dongen dat waardevolle inzichten op de plank van het lab bleven liggen omdat toepassingen te complex of te duur waren. Ze stapte over naar de Design Academy in Eindhoven om kunst en wetenschap te vermengen. "Alternatieve en natuurlijke vormen van licht en energie fascineren me enorm, zoals het principe van bioluminescentie. Vanaf ongeveer 90 meter onder de zeespiegel geeft de zee licht, voornamelijk door bacteriën. Octopussen communiceren met behulp van bacteriën. Voor mijn afstudeerproject in 2014 heb ik, in samenwerking met de Technische Universiteit Delft, lichtgevende bacteriën van een octopus geïsoleerd en in een installatie verwerkt."

Voor haar nieuwste project onderzocht Van Dongen een andere bacteriesoort, eentje die geen licht geeft maar wel energie kan opwekken. Hiervoor werkte ze samen met onderzoekers van het Center for Microbial Ecology and Technology (CMET) aan de Universiteit Gent en VITO, de Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek. Ze kreeg een (geld)prijs om Spark of Life verder te ontwikkelen.

De bacteriesoorten in de lamp komen voornamelijk voor in zuurstofloze bodems, zoals die in rivieren, kanalen of moerassen, zegt CMET-onderzoeker Jan Arends. "Elke bacteriënsoort heeft een eigen functie. Geobacter-bacteriën kunnen acetaat omzetten in elektriciteit. Dat doen ze door de elektronen van azijn af te geven aan de elektroden. Ze 'ademen' eigenlijk met de elektroden. Mensen en dieren ademen met zuurstof, de bacteriën ademen met vaste geleidbare materialen. In hun natuurlijke omgeving zijn dit geleidbare mineralen in zuurstofloze bodems."

Ook in de lamp zitten de bacteriën in een continue cyclus van leven en dood. Toch lijkt het Arends onwaarschijnlijk dat ze gaan woekeren bij een theelepeltje te veel acetaat. "Om te kunnen leven, hebben de Geobacter-bacteriën een voedingsbron en een plek op de elektrode nodig. De plek van afgestorven bacteriën wordt weer ingenomen door anderen. Zodra de elektrode bezet is, hebben nieuwe Geobacters dus geen kans meer om te groeien."

Spark of Life is een toepassing van de microbial fuel cell, een systeem waarin bepaalde bacteriën een elektrische stroom kunnen maken uit organisch materiaal als suiker, acetaat of zelfs afvalwater. Microbial fuel cells kunnen worden gebruikt op plekken waar het vervangen van batterijen duur of onhandig is, zoals meetapparatuur voor de kust, zegt Arends. "Het omgekeerde kan ook. Je kunt (duurzame) energie aan bepaalde bacteriënsoorten geven die er biogas of ethanol van maken. Zo kan een teveel aan elektrische energie op een andere manier worden opgeslagen dan in batterijen."

David Strik, universitair docent bij het subdepartement Milieutechnologie van de Wageningen Universiteit, ziet enorme potentie in dit onderzoeksveld. "We hebben pilotprojecten gedaan met het terugwinnen van stikstof en elektriciteit uit urine en het winnen van elektriciteit uit planten en moerassen."

Klaas Hellingwerf, hoogleraar Algemene microbiologie aan de Universiteit van Amsterdam, is juist sceptisch over de capaciteit van microbial fuel cells om stroom te leveren. "Bacteriën kunnen nooit energie 'maken', alleen maar omzetten. Geobacter-bacteriën katalyseren een oppervlaktereactie, die veel duurder is om op te schalen dan een proces dat in een waterige oplossing verloopt."

Mark van Loosdrecht, hoogleraar milieubiotechnologie en waterzuivering aan de Technische Universiteit Delft, bevestigt dat bacteriën ook biogas kunnen maken uit acetaat. Vanuit duurzaamheidsoogpunt lijkt het hem echter beter de organische verbindingen om te zetten in materialen dan in energie, omdat een materiaal hergebruikt kan worden. Ook vraagt hij zich af hoe efficiënt de bacteriën in Spark of Light zijn in het omzetten van azijnzuur naar elektriciteit en licht.

Voor Van Dongen is efficiëntie geen halszaak. Spark of Life hoeft geen leeslamp te worden, zegt ze. "Net als in mijn eerdere ontwerpen houd ik van het samenspel van glas, water en licht. In deze lamp heeft dat nu het effect van een nachtlampje, of sfeerverlichting. Dat vind ik mooi." Ze gaat van Spark of Life een consumentenproduct maken, al heeft de lamp nu nog geen schakelaar. "Als bacteriën hun energie niet kwijt kunnen, gaan ze niet meteen dood, maar leuk vinden ze het niet."

undefined

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw 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@trouw.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden