Eigenlijk gaat er heel weinig energie om in de biosfeer. De omzetting van licht naar biomassa is relatief inefficiënt ook voor hout uit Rusland of zeewier uit de Sargasso zee. Er komt op aarde een vermogen aan zonne-energie binnen ter grootte van 160.000 TW; daarvan gaat minder dan 100 TW naar biomassa. Het totale menselijk energiegebruik ter wereld is 16 TW, waarschijnlijk gaat dat naar 30 TW over 20 jaar. De instraling van de zon kan ons met andere woorden ruimschoots van energie voorzien, maar als we ons energiegebruik alleen willen laten lopen via biomassa, lopen we snel tegen grenzen aan, en is het maar zeer de vraag of je een zinvolle bijdrage kunt leveren aan vermindering van de CO2 uitstoot. En biomassa is nodig voor voedsel.
Brandstoffen uit biozonnecellen
De instraling in Noordwest Europa is 1.000 kWh/m2/jr. Bij 20 ct/kWh is er dus een maximumwaarde van € 200/m2/jr. De vraag is dan: hoe kun we een deel daarvan terugzien in onze portemonnee. We kunnen huizen inmiddels energieneutraal maken; maar er met velen aan verdienen lukt alleen als we rendabel energie kunnen opslaan om vraag en aanbod op elkaar af te stemmen. Zonnecellen op ons dak produceren elektriciteit, en de opslag daarvan is een probleem. Met biozonnecellen kunnen we energie opslaan in de vorm van brandstof. Zulke cellen produceren elektriciteit zo lang deze in huis of in het net nuttig kan worden gebruikt; maar is er geen elektriciteitsvraag terwijl de zon toch schijnt, dan produceert de cel een brandstof of een grondstof voor de chemische industrie. Ieder wordt dan deeltijdproducent van brandstoffen. We worden allemaal ‘hobbyboeren’.
Biozonnecellen kunnen de CO2-uitstoot verminderen, omdat alle energie afkomstig is van de zon. Maar er is veel oppervlak nodig. Een auto met het huidige brandstofgebruik heeft een zonnepaneel nodig van 25 m2. Dat past op het dak van een huis of je kunt ergens grond pachten. Met het boekje ‘Sustainable energy without the hot air’ van McKay kun je dit soort berekeningen goed maken om de dimensies in de gaten te houden.
De ondergrond benutten
Soms hebben we energie nodig voor grootschalig gebruik, zoals in een vliegtuig of in de haven. Hoe kunnen we in een duurzame economie zulke geconcentreerde energiestromen mogelijk maken? Vliegen beslaat maar een klein deel van het wereldenergiegebruik, maar er is speciale brandstof voor nodig en in Westerse landen is het aandeel vliegen juist groot. We zouden genetisch geprogrammeerde algen en biozonnecellen kunnen gebruiken voor het maken van vliegtuigbrandstof, op zeer grote oppervlakken. Het beste zou zijn om daarbij niet beperkt te zijn door de hoeveelheid licht, maar door de beschikbare CO2, dan kun je het oppervlak beter benutten. Met algen die hun bestaan met ons te delen: wij geven ze voedsel, CO2, en energie, in de vorm van licht, restwarmte of zelfs elektriciteit, en zij leveren ons brandstoffen en andere nuttige producten. Desnoods kweken we ze dan ondergronds gekoppeld aan CO2 opslag. Waarschijnlijk zullen we sowieso voor grootschalig gebruik energie moeten oogsten onder de grond. Aardwarmte is letterlijk overal ruim voldoende aanwezig, en er is inmiddels veel kennis om te boren en stoom op grote diepte door de aarde te persen. Net als biosolar cells helpt aardwarmte om het onregelmatige karakter van zonne- en windenergie te compenseren.
Lokale kringlopen
Laten we ons in een duurzame economie zo veel mogelijk richten op het lokaal sluiten van kringlopen, dat geeft de minste energieverliezen. Bij 100% efficiency van biozonnecellen hebben we 1-3% van het oppervlak van Nederland nodig. Vergelijk: wegen beslaan grofweg 1% van het landoppervlak, en ongeveer 10% is bebouwd. Hiervan kan een aanzienlijk deel multi-purpose worden en bijdragen aan de basis van ons bestaan. Ik schrijf dit in een prachtige vallei in de Pyreneeën, waar energieopwekking al sinds meer dan 50 jaar door de hele vallei gebeurt, de natuur er veel mooier is dan een eeuw geleden, en de bewoners welvarender.
Met goede technologie komen we dus een heel eind. Daarvoor is wel een ambitieus ontwikkelingsprogramma nodig. Rotterdam is het Silicon Valley van de brandstof en het gaat hier om de grootste groeimarkt voor de komende decennia. De tijd dringt, in andere landen zitten ze niet stil.
Het hobbyboer model vs. het grote bedrijf
Met nieuwe technologie kunnen we gemakkelijker kringlopen sluiten. Recycling van organische stoffen kunnen we nu goed uitvoeren op de schaal van een groot gebouw. Maar bij het sluiten van kringlopen werken de economies of scale niet meer. We zullen een balans moeten vinden tussen farming en economy of scale. Dus bepalen welke processen we het beste kleinschalig duurzaam kunnen maken met kleine kringlopen en inzet van het individu, en welke grootschalig met teamwork, en dat alles met afval als voornaamste grondstof. We moeten bedenken dat we de kleinschalige farming component nu vaak nog niet goed onder de knie hebben, en dan lijkt het proces economisch niet uit te komen. Wat gaan we in de toekomst als hobbyboer doen? En wat als groot bedrijf?