Interview

### **Interview met Pim de Jager**

Pim de Jager (MSc) is onderzoeker bij de Universiteit van Wageningen (WUR) en doet met name onderzoeken binnen de plant microbial fuel cell (PMFC). Daarnaast is hij ook werkzaam bij Plant-e, dit bedrijf ontwikkelt producten waarin levende planten elektriciteit opwekken. Zijn expertises liggen binnen de milieutechniek.

#### **Met welk onderzoek ben je op dit moment bezig?**

Pim: ‘We zien dat met bepaalde planten de PMFC minder goed presteert. De plant kan een probleem zijn, omdat het zuurstof kan uitscheiden via de wortels. Hierdoor worden de elektronen direct opgenomen door de zuurstof, in plaats van door de anode. Op die manier kan je niet of weinig elektriciteit opwekken.  In mijn onderzoek zijn we aan het kijken hoe groot dit effect is op de prestaties van de PMFC. We kijken op welke manier de PMFC toegepast kan worden en welke plant het minste zuurstof uitscheidt. Als je een plant hebt die heel erg goed groeit, dan wordt er ook veel zuurstof afgegeven. Dat wil je natuurlijk niet. Het meten van de zuurstofafgifte is erg lastig, omdat de zuurstof eigenlijk meteen wordt verbruikt door aërobe bacteriën. Het is ook lastig omdat je alle zuurstofafgifte op het moment zelf moet meten over het gehele worteloppervlak. Dat is iets waar we nu vooral mee bezig zijn, hoe we dit op een goede manier kunnen gaan meten.’

#### **Wat is de reden dat je de plant voor een PMFC wordt gebruikt, als  de plant eigenlijk een probleem kan zijn?**

Pim: ‘Het idee van de PMFC is om het in de natuur te kunnen ingraven, zodat je hem niet echt meer ziet. Zo wordt het een stukje wat bij de natuur hoort. Een MFC is een stuk duurder en zou binnen een “menselijk” gebied een veel betere toepassing hebben. Dit kan bijvoorbeeld in waterzuiveringsinstallaties of in een soort reactor bij fabrieken.’

#### **Wat is het grootste probleem waarom we de PMFC op grote schaal gebruiken?**

Pim: ‘Het ligt eraan op welke manier je de PMFC op grote schaal zou willen gebruiken. De PMFC zou niet als elektriciteitscentrale worden gebruikt. Dat was eerder wel het plan, maar de PMFC levert daar veel te weinig energie voor. Het is ook niet de moeite waard is om dit te gaan proberen, omdat het te veel tijd en geld kost. De PMFC zou beter gebruikt kunnen worden als data verzamelaar. Wanneer de PMFC op afgelegen plaatsen of in de landbouw wordt geplaatst, kan hij data verzamelen over de staat van de grond. In de landbouw kun je heel goedkoop veel PMFC’s neerleggen, om bijvoorbeeld te registreren of er verzilting plaatsvindt.’

#### **Is er veel verschil tussen een tropisch land als Indonesië en Nederland?**

Pim: ‘Wij hebben onderzoek gedaan in onder andere Thailand en Borneo (Indonesië). De temperaturen daar zijn vaak rond de 30 graden Celcius en het is er erg vochtig. Dit zijn veel betere omstandigheden dan in Nederland. In Nederland hebben we koude winters en tegenwoordig ook steeds drogere zomers. We hebben grote verschillen gezien in de elektriciteitsopbrengst.’ Pim laat ons een grafiek zien waarin af te lezen is dat de PMFC in Nederland 1.49 mW opleverde, terwijl de PMFC in Thailand 2.64 mW heeft opgeleverd. ‘In tropische landen heb je veel meer zekerheid, omdat het klimaat veel stabieler is. In Nederland hebben we pilots gedraaid in Brabant en Zeeland. In de winter, de drie koudste maanden, werkten de PMFC’s helemaal niet.’

#### **Van welke plant maken jullie gebruik?**

Pim: ‘Dit is een hele moeilijke vraag. De PMFC moet altijd nat zijn, dus hij moet vaak in een Wetlandgebied liggen. Als de PMFC in de natuur gelegd wordt, wordt er geen rekening gehouden met welke plant, er groeien namelijk verschillende soorten planten in een gebied. Er wordt vooral gekeken naar de condities van het gebieden waar de plant geplaatst wordt. Voor de PMFC moet de grond bijvoorbeeld anaeroob zijn. Dit kan heel makkelijk getest worden, als het ruikt naar sulfide (rotte eieren), dan weet je dat het systeem goed zou werken. Er wordt dus nooit naar specifiek één plant gekeken. Het is ook heel moeilijk om te kijken naar de optimale omstandigheden van één type plant. Planten gedragen zich in het lab namelijk anders dan in de natuur.’

#### **Werken jullie met één specifieke bacterie in de PMFC of met een gemengde cultuur?**

Pim: ‘Als wij in de praktijk proeven uitvoeren, voegen we geen bacteriën toe. In het lab moeten er natuurlijk wel bacteriën worden toegevoegd. Dit komt omdat je er zeker van wil zijn dat er bacteriën groeien en dat je proef dus werkt. In het lab wordt gebruikt gemaakt van een mengcultuur van wel een paar duizend soorten, deze cultuur wordt uit een MFC gehaald. Het gebruik van een monocultuur op een lab is erg lastig, je moet namelijk constant steriel werken. Het belangrijkste is, is dat er geen aërobe bacteriën in de cultuur zitten. Zodra er een aërobe bacterie aanwezig is, zal deze de anaërobe bacteriën wegconcurreren. Dit komt omdat de aërobe bacterie veel efficiënter en sneller kan groeien. We zien dat de samenstelling van bacteriën verandert als de omstandigheden in de PMFC veranderen.’

#### **In Nederland zit veel nitraat in de bodem, wat voor effect heeft dit op de PMFC?**

Pim: ‘Omdat nitraat als alternatieve elektronenacceptor kan worden gebruikt heeft dit dus een negatief invloed op de energie. Als er veel nitraat aanwezig is, zie je dat dan ook zeker terug. Als je de PMFC in de sloot legt naast een landbouwgrond, en er bijvoorbeeld 10% nitraat aanwezig is, maar 90% organische stoffen, kan de PMFC alsnog best wat elektriciteit opwekken. Je moet kijken of er meer energiewinst is voor de bacterie om de elektronen aan de anode of aan nitraat te geven. Als er weinig organische stof of veel zuurstof aanwezig is in de anode, geven de bacteriën waarschijnlijk eerder de elektronen aan nitraat in plaats van aan de anode.’