Terug naar de vorige index
Magnetotactisme tegen de energie-crisis
door Bjorn Angerra
Eerder berichtte het Van Meegeren Genootschap over het perpetuum mobile van Ir. Bertold
Uhse (zie het artikel “Een eerste perpetuum mobile” door Dr. D. ten Zijl elders op deze site).
Niet lang na de publicatie van dit artikel werd het Genootschap gemaild door Prof. Dr.
Kalaallit Nunaat van de Technische Universiteit van Nuuk (Groenland). Professor Nunaat
schreef dat zijn Universiteit kortgeleden een revolutionair experiment is gestart, dat er
uiteindelijk toe zal leiden dat het wereldwijde energieprobleem voor een groot deel zal
verdwijnen. Net als bij het perpetuum mobile van Uhse wordt in dit experiment gebruik
gemaakt van magnetisme. Er wordt echter niet gebruik gemaakt van dure ijzeren balletjes en
disruptors, maar van een natuurlijke, dus gratis energiebron: magnetotactische bacteriën.
Magnetotactische bacteriën en het aardmagnetisch veld
Magnetotactische bacteriën maken gebruik van het magnetisch veld van de aarde. Zoals
bekend lopen er vele magnetische veldlijnen van de noord- naar de Zuidpool. En andersom
natuurlijk, omdat anders het magnetisch evenwicht op aarde verstoord zou raken. Dit veld is
waarschijnlijk ontstaan door de stroming van magnetische mineralen en elementen in de
aardkern. Postduiven gebruiken het veld om hun weg naar huis te vinden, door met behulp
van minuscule aluminiumpartikels in hun snavelpunt de veldlijnen te detecteren. Het kompas
is een menselijke vinding die op het aardmagnetisch veld is gebaseerd: het kleine stukje
metaal op de punt van het kompas wordt aangetrokken door de noord- danwel Zuidpool, en
de kompasnaald wijst dan ook constant naar één van deze polen. Al naar gelang de eigenaar
van het kompas zich op het noordelijk danwel zuidelijk halfrond bevindt, wijst de naald naar
het noorden of het zuiden.
Ook op kleinere schaal wordt gebruik gemaakt van het aardmagnetisch veld:
magnetotactische bacteriën profiteren ervan door zich via de veldlijnen richting de noord-
danwel de Zuidpool te laten (aan)trekken. Magnetotactische bacteriën zijn pas in 1975
ontdekt door de Amerikaanse onderzoeker Ritchie Blackmore. De reden voor deze late
ontdekking is dat magnetotactische bacteriën weliswaar in grote aantallen in de oceanen
voorkomen, maar zeer slecht te kweken zijn in een laboratorium.
Hoe doen ze het?
De eerste magnetotactische bacterie die in een laboratorium uit zeewater werd geïsoleerd,
werd Magnetosomonas ferro-oxydatus genoemd. Na de isolatie van M.ferro-oxydatus volgde
een lange periode van onderzoek aan het metabolisme (of in dit geval magnebolisme) van de
bacterie. Lang bleef onduidelijk hoe de bacterie gebruik kon maken van het aardmagnetisch
veld, maar in 1976 werd dit dan toch opgehelderd. M.ferro-oxydatus blijkt grote
hoeveelheden magnetiet, Fe3O4, op te slaan in zogenaamde magnetosomen. Dit zijn
gespecialiseerde opslagzakjes in de bacteriecel. De hoeveelheid magnetiet kan soms wel 178
% van de totale massa van de bacteriecel beslaan.
Zoals de chemische formule laat zien, bevat
magnetiet een groot percentage ijzer (chemisch symbool Fe) en daardoor reageert het op het
aardmagnetisch veld -eigenlijk net als de naald van een kompas. Hoe de bacteriën het
magnetiet kunnen aanmaken, is een raadsel dat nog geen enkele onderzoeker heeft kunnen
ontrafelen. De Fe3O4-kristallen moeten namelijk perfect symmetrisch worden gestapeld. Een
verkeerde stapeling leidt tot de vorming van F4Oe3, oftewel erroriet, dat helemaal geen ijzer
bevat en dus niet gevoelig is voor magnetische velden. Bovendien is er sprake van een zeer
delicaat massa-evenwicht: maakt de bacterie te weinig magnetiet dan is de aantrekking door
de pool te klein en komt hij (of zij) niet vooruit; als er teveel magnetiet wordt opgeslagen, dan
wordt de soortelijke dichtheid van de bacterie te groot. De bacterie zinkt dan.
Het Experiment: toepassing voor energie-opwekking
Ir. Siumut Kattusseqatigiit, een Groenlandse vrijdenker van Inuit-afkomst die losjes
verbonden is aan de TU van Nuuk, kwam een paar jaar geleden op het idee om
magnetotactische bacteriën te gebruiken voor energie-opwekking. Immers, beweging is een
vorm van energie –om precies te zijn kinetische energie- en beweging is om te zetten in
elektricteit (zie de windmolen). Is nu de beweging gratis, zoals in het geval van de
magnetotactische bacteriën, dan is in principe ook de elektriciteit gratis. Dit principe is door
Kattusseqatigiit vertaald in een experiment.
Eerst heeft hij een grote reincultuur gekweekt van M.ferro-oxydatus. Dit was in het begin zeer
tijdrovend, totdat werd ontdekt dat de groei kon worden versneld door spinazie-extract aan
het agar-medium toe te voegen (spinazie is zoals bekend een bron van ijzer, essentieel voor de
vorming van magnetiet). Dit resulteerde in een reincultuur met een volume van ca. 1000 liter,
met een celdichtheid van ongeveer 100 miljoen bacteriën per milliliter. Dit lijkt veel, maar in
de microbiologie is dat een zeer ‘bescheiden’ reincultuur. Door middel van centrifugeren kon
weliswaar een grotere celdichtheid worden verkregen, maar de g-krachten in de centrifuge
zorgden voor het openbreken van de tere magnetosomen. Dit ging ten koste van het aantal
actieve bacteriën.
Vervolgens werd de reincultuur overgegoten in een kunststof zak. Er is voor een zeer lichte
kunststofsoort gekozen, te weten ULDPE (Ultra Low Density Poly Ethylene). Een zware zak
zou het risico met zich meebrengen dat de bacteriën zouden zinken, en bovendien zou een
zware zak teveel energieverlies veroorzaken. De volgende stap in het experiment was
namelijk het in zee laten zakken van de ULDPE-zak. De bacteriën voelen zich onmiddellijk
zeer sterk aangetrokken door de dichtstbijzijnde pool, in dit geval de Noordpool. Doordat de
bacteriën zo sterk door de pool worden aangetrokken, duwen ze als het ware tegen de zak aan
waardoor deze zich met een zeer grote snelheid door het water richting de Noordpool gaat
bewegen. Naarmate de zak de Noordpool nadert, zal de aantrekkingskracht van de
magnetische pool steeds groter worden en dus zal de snelheid van de zak ook steeds groter
worden. De snelheid zal uiteindelijk zelfs zo groot worden, dat de zak onder de Noordpool
door zal schieten en deze zal passeren. Op dat moment ‘zien’ de magnetosomen aan de
voorkant van de bacteriën de Zuidpool voor zich, waarna de zak begint aan een lange reis van
noord naar zuid. Bij de Zuidpool herhaalt zich dit proces en reist de zak terug van zuid naar
noord, enzovoorts. Door de constante aanwezigheid van het aardmagnetisch veld kan deze
reis in principe eindeloos door blijven gaan. [NB Dit lijkt een perpetuum mobile, maar strikt
genomen is dat het niet. Er moet immers energie gestopt worden in het kweken van de
bacteriën, en in het fabriceren en te water laten van de zak. Het zou natuurlijk te mooi zijn om
waar te zijn –noot van de Weetnet-redactie]
Veelbelovende eerste resultaten
De eerste zak werd op 4 december 2008 officieel te water gelaten door kroonprins Frederik
van Denemarken, waar Groenland onderdeel van is. De zak van de prins is op dit moment
onderweg naar de Noordpool en wordt gevolgd door een speedboot vol met meetapparatuur
en het onderzoeksteam van prof. Nunaat en ir. Kattusseqatigiit.
Er is reeds geconstateerd dat de snelle voortbeweging van de zak zeer grote draaikolken
(eddies) veroorzaakt in het zakzog. Zoals gezegd is beweging om te zetten in elektriciteit. Het
is dan ook de verwachting dat grootschalige toepassing van dit principe het
wereldenergieprobleem sterk zal verminderen. De onderzoekers moeten nu alleen nog
uitzoeken hoe ze de kinetische energie in de draaikolken kunnen omzetten in elektriciteit.
---einde(12-05-2011)---
Terug naar de vorige index
|