Elektriciteit speelt een essentiële rol bij de ontwikkeling van een land, vertelt Lindeboom, die het project leidt. “Wanneer mensen elektriciteit tot hun beschikking hebben, kunnen ze machines en apparaten inzetten voor complexe en arbeidsintensieve klussen. Dat is vaak beter voor hun gezondheid en zo houden ze meer tijd over voor andere dingen.” Daarnaast is het aantal gebruikers van mobiele telefoons in ontwikkelingslanden sterk toegenomen de laatste jaren. “En die moeten natuurlijk ook worden opgeladen.”

Van afval naar elektriciteit

De onderzoekers kijken hoe een biogas-brandstofcelsysteem kan worden ingezet voor het opwekken van stroom. Al sinds mensenheugenis wordt biogas, het gas dat vrijkomt na vergisting van keukenafval, mest of huishoudelijk afvalwater, gebruikt om bijvoorbeeld op te koken, legt Lindeboom uit.

“Het afval gaat in een gat in de grond of vergister die wordt afgesloten zodat er geen zuurstof bij komt. Bij afwezigheid van zuurstof zetten anaerobe micro-organismen het afval om in biogas. Door de vergister slim te integreren met hoge temperatuur brandstofcellen kan er veel efficiënter elektriciteit opgewekt worden met biogas en op een veel kleinere schaal dan nu het geval is.”

Voordelen brandstofcelsysteem

Het biogas-brandstofcelsysteem heeft verschillende voordelen als stroomvoorziening. Lindeboom: “Afval moet sowieso verwerkt worden, dus als dat extra energie kan genereren sla je twee vliegen in een klap.” Vaak wordt de technologie beschreven als concurrent van zonne-energie, maar Lindeboom ziet de technologie meer complementair.  

“Biogas kan efficiënt in elektriciteit worden omgezet, zodat het goed bruikbaar is in minder zonnige perioden. De opslagcapaciteit van zonne-energiesystemen kan hierdoor sterk verlaagd worden waardoor er minder lithium voor de batterijen nodig is. Het is zelfs mogelijk om zonnestroom in geval van nood om te zetten en op te slaan als biogas.”

Overeenkomst astronaut en boer

Lindeboom volgde onder meer een studie Natuurwetenschap en Innovatiemanagement, deed een master Milieutechnologie en werkte als onderzoeker industriële watertechnologie. Allemaal disciplines die bij dit project samenkomen. “Ik ben altijd geïnteresseerd in hoe je ingewikkelde technologie zo kunt inzetten dat mensen op afgelegen plekken het makkelijk kunnen gebruiken. In 2004 heb ik in Nepal meegewerkt aan de ontwikkeling van solar cookers en tijdens mijn postdoc in België ben ik bezig geweest met een waterzuiveringsconcept voor astronauten.”

Lindeboom realiseerde zich dat de situatie in de ruimte overeenkomsten vertoont met die van een afgelegen gebied in een ontwikkelingsland. “Voor zowel een astronaut als een boer in Afrika geldt: de techniek moet altijd functioneren en het gebruiksgemak moet groot zijn. Met een druk op de knop moet het werken. Er zijn nauwelijks middelen voorhanden om iets te repareren of de technische kennis ontbreekt.”

Iets ingewikkelds gebruiksvriendelijk maken

Het vertalen van complexe techniek naar het werkveld van boeren is niet eenvoudig, zegt Lindeboom. “Ik ken de context van ontwikkelingslanden en de mindset van de mensen, dat zit altijd wel in mijn achterhoofd. Maar daar kan ik niet de hele tijd aan denken als ik in het lab met een fundamenteel technisch vraagstuk bezig ben. Ik moet op het juiste moment de juiste pet opzetten.”

Hij noemt een aantal uitdagingen. “Je hebt te maken met een andere cultuur, zowel die van Oeganda als het platteland. Inwoners van rurale gebieden zijn onbekend met de techniek en je moet de juiste mensen overtuigen van het systeem. Als bijvoorbeeld het dorpshoofd zijn goedkeuring niet geeft, zal niemand in het dorp de technologie gebruiken, zelfs als de voordelen overduidelijk zijn. Bovendien moet het ter plekke reproduceerbaar en te onderhouden zijn. Het voordeel is wel dat de mensen daar Engels spreken.”

Oegandese PhD-student

Om die sociale context er goed bij te betrekken en mensen op te leiden, werken de onderzoekers dan ook samen met het Center for Frugal Innovations in Africa en een Oegandese PhD-student, Henry Wasajja. Wasajja heeft in Duitsland een master in energiesystemen gedaan en heeft in Oeganda een eigen bedrijfje voor groene energiesystemen. Zijn doel is om de vergister en de brandstofcel slim te integreren en daarbij gebruik te maken van kosteneffectieve middelen. Wasajja: “De technologie is veelbelovend, maar de grootste uitdaging is de kostprijs.”

Kosten laag houden

Om die kostprijs zo laag mogelijk te houden, is het belangrijk om naar de materialen voor de brandstofcellen te kijken, vervolgt Lindeboom. “In Oost-Afrika zitten verschillende mineralen in de bodem die bruikbaar zijn, zoals platina en yttrium. Sommige mineralen kunnen we ook halen uit gebruikte telefoons die op grote e-dumps liggen. In Oeganda zijn al bedrijfjes die verschillende metalen producten maak uit e-waste. Afrikanen zijn doorgaans veel handiger in het recyclen dan wij Nederlanders.”

Qua kosten ligt de elektriciteitswinning uit biobrandstofcellen momenteel nog vijf tot tien keer hoger dan de prijs van zonne-energie, schat Lindeboom. “Maar we denken die prijs snel omlaag te kunnen brengen. Arbeid is bijvoorbeeld een stuk goedkoper in Afrika. Bovendien wordt het een systeem voor een hele gemeenschap in plaats van voor een huishouden, dat maakt het qua kosten en onderhoud een stuk voordeliger.”

Ralph Lindeboom doet het onderzoek onder meer in samenwerking met dr. Aravind (ME)

Gepubliceerd: november 2018