Wetenschappers zoeken naarstig naar manieren om fossiele brandstoffen te vervangen voor duurzamere alternatieven. En een kleine microbe zou zomaar eens het antwoord kunnen zijn.

Vliegtuigen zijn niet meer weg te denken. Ze vervoeren mensen, goederen en zijn een belangrijk onderdeel van onze defensie. Tegelijkertijd zijn vliegtuigen onwijs vervuilend. Alleen al de burgerluchtvaart is op dit moment verantwoordelijk voor 2 tot 3 procent van de wereldwijde uitstoot van CO2. Wetenschappers zoeken zich dan ook suf naar manieren om vliegtuigen milieuvriendelijker te maken. En mogelijk is dé oplossing nu gevonden.

Vervuilend
De reden dat vliegtuigen zo vervuilend zijn, is omdat de meeste nog altijd worden aangedreven door vervuilende kerosine. Maar met het oog op de toekomst kan dat niet altijd zo blijven. Dergelijke fossiele brandstoffen raken niet alleen op, tijdens de verbranding komen broeikasgassen vrij die schadelijk zijn voor het milieu. Dit draagt bij aan de opwarming van de aarde en leidt tevens tot gezondheidsklachten.

Energie
In de zoektocht naar een duurzaam alternatief, speurden onderzoekers in een nieuwe studie naar iets in de natuur dat veel energie voortbrengt. Wanneer fossiele brandstoffen namelijk worden verbrand, wordt er in grote hoeveelheden energie geproduceerd. Deze energie drijft vervolgens de motor van een vliegtuig aan. Wetenschappers veronderstelden dat er een manier moest zijn om dit op de één of andere manier milieuvriendelijk na te bootsen. En in hun zoektocht kwamen ze uit bij een opvallend driehoekig molecuul dat Jawsamycine heet – inderdaad, vernoemd naar de film Jaws. Waarom driehoekig? “Driehoekige koolstofketens zijn in staat de grootste hoeveelheden energie op te slaan,” vertelt onderzoeker Pablo Cruz-Morales in gesprek met Scientias.nl.

Bekende microbe
De onderzoekers ontdekten dat het energierijke, driehoekige molecuul Jawsamycine op natuurlijke wijze wordt geproduceerd door een bodemmicrobe dat tot het geslacht Streptomyces behoort. Dat gebeurt wanneer deze bacteriën zich voeden met suiker of aminozuren. “Als de microben suiker of aminozuren eten, breken ze deze af en zetten ze ze om in bouwstenen voor koolstofbindingen,” legt Cruz-Morales uit.

De bekende bacteriën uit het geslacht Streptomyces, die in staat zijn om driehoekige moleculen te produceren waar doeltreffend energierijke biobrandstof van gemaakt kan worden. Afbeelding: Pablo Morales-Cruz

Overigens hebben deze bodembacteriën een bekend gezicht. “Ze komen veelvuldig in de bodem voor,” gaat Cruz-Morales verder. “Bovendien worden ze gebruikt voor de productie van antibiotica en andere medicijnen. Chemici bestuderen deze bacteriën graag.” Waarom deze microbe zo’n vreemd, driehoekig molecuul aanmaakt, weten de onderzoekers niet. “Misschien voor de opslag van energie, of om zijn celmembraan bestand te maken tegen lage temperaturen,” oppert Cruz-Morales.

Molecuul
Het team besloot het trucje van de microbe af te kijken en de manier waarop deze het driehoekige molecuul produceert, na te bootsen. “We slaagden erin de genen die coderen voor het proces van de vorming van Jawsamycine te kopiëren,” legt Cruz-Morales uit. “Vervolgens plakten we dit in een laboratoriumbacterie. Op deze manier fabriceerden we moleculen die veel energie bevatten.”

Raket
Volgens de onderzoekers bevatten deze moleculen zelfs zoveel energie, dat ze in staat moeten zijn om de motoren van vliegtuigen aan te drijven. Bovendien blijken ze grotere hoeveelheden energie te kunnen opslaan dan andere biobrandstoffen die al voor vliegtuigen zijn voorgesteld. “Het is zelfs zo krachtig dat het een raket de ruimte in kan schieten,” aldus Cruz-Morales. Dit betekent dat de onderzoekers dus een veelbelovende manier hebben bedacht om vervuilende fossiele brandstoffen te vervangen voor een schoon en duurzaam alternatief. “Als het lukt om dit op te schalen, zijn er geen excuses meer om olie te gebruiken,” zegt Cruz-Morales. “Het opent de mogelijkheid om te verduurzamen.”

“Onze schone vliegtuigbrandstof is zelfs zo krachtig dat het een raket de ruimte in kan schieten”

Meerdere alternatieven
Overigens zijn de onderzoekers niet de eersten die een veelbelovend alternatief voor fossiele brandstoffen voorstellen. Al eerder bedachten wetenschappers een manier om vliegtuigen te laten vliegen op plasma, een groen mosterdplantje en zelfs op plastic afval (wat in één klap korte metten zou maken met twee grote milieuvervuilers). Ondanks dergelijke goede ideeën komt er in de praktijk nog niet veel van terecht. De meeste vliegtuigen worden nog steeds volgepompt met vervuilende fossiele brandstoffen.

Verandering
Of Cruz-Morales daar verandering in gaat te brengen? “Onwaarschijnlijk,” antwoordt hij desgevraagd. “Het grootste probleem is dat fossiele brandstoffen worden gesubsidieerd en dat de wereldeconomie er omheen is gebouwd.” Toch heeft de onderzoeker hoop. “Deze situatie zal niet lang meer duren,” zegt hij. “De publieke perceptie en het besef dat klimaatverandering zeer ontwrichtend is, lijkt een goede stimulans te zijn voor de grootste fossiele spelers en investeerders. En dus moeten we voorbereid zijn en alternatieve oplossingen paraat hebben.”

Beschikbaar
Overigens kan het nog wel even duren voordat de onderzoekers hun biobrandstof hebben opgeschaald en het op de markt wordt gebracht. “Ik denk dat we ons nog in de beginfase bevinden,” zegt Cruz-Morales. “Maar we hebben aangetoond dat we met behulp van de natuur zeer energierijke brandstoffen kunnen produceren. Nu moeten we een manier verzinnen waarop we op efficiënte wijze heel veel brandstof kunnen maken.”

Verwacht dus niet over enkele jaren al in een vliegtuig te stappen dat wordt aangedreven door deze schone biobrandstof. Maar dat er veranderingen aan zitten te komen, lijkt buiten kijf te staan. “Ik hoop dat ons onderzoek in ieder geval duidelijk heeft gemaakt dat onze ontwikkelde chemie levensvatbaar is,” zegt Cruz-Morales. “Bovendien hoop ik dat het investeerders en besluitvormers die zich zorgen maken over onze planeet enthousiast heeft gemaakt. Wij helpen graag!”