Kunstmest voor de velden en brandstof voor landbouwvoertuigen zijn belangrijke kostenposten voor de landbouw. Kunstmest en dieselbrandstof zijn energie-intensieve producten en daarmee ook een belangrijke bron van CO2 emissies vanuit de landbouw. Technologie voor hernieuwbare energie zoals zonne- en wind energie wordt steeds goedkoper waardoor het rendabeler wordt deze technologie ook te gebruiken. Terug leveren van geproduceerde hernieuwbare elektriciteit aan het elektriciteitsnet is echter niet altijd voordelig. De hernieuwbare energie moet hier concurreren met gesubsidieerde fossiele elektriciteit opgewekt met kolen, gas en kerncentrales. Kleinschalige decentrale productie op het boerenbedrijf van zowel kunstmest als transportbrandstof met behulp van hernieuwbare energie levert de boer en zijn omgeving direct voordeel op:Inkoopkosten voor deze producten worden lagerVermindert de CO2-emissie van de landbouw aanzienlijk, de carbo-footprint wordt verminderdRendement op hernieuwbare energie technologie wordt hogerAmmoniak (NH3) is zowel grondstof voor kunstmest als brandstof voor motoren. Ammoniak kan diesel voor meer dan 90% vervangen in bestaande dieselmotoren. Daarmee is ammoniak een uitstekende vervanger voor diesel in het landbouw en wegverkeer. Ammoniak is ook grondstof voor waterstof (H2) in waterstofmotoren. De technologie om ammoniak te maken is gebaseerd op het Haber-Bosch proces uit het begin van de vorige eeuw. Deze technologie vraagt veel energie voor het creëren van de hoge druk en de hoge temperaturen. Daarom is het voordelig het Haber-Bosch proces in grote installaties uit te voeren.Nieuwe brandstofcel-technologie maakt het mogelijk het Haber-Bosch proces (elektro-katalytisch) op kleine schaal uit te voeren. Het Kiemkracht concept Greenfertilizer onderzoekt de mogelijkheden van deze technologie voor ammoniak productie en benutting op het eigen boerenbedrijf.Het onderzoek is uitgevoerd door TU-Delft en Hanzehogeschool. Het doel was een opgeschaald ammonia elektrolyse synthese proces te ontwikkelen waar een eerste schaal-sprong gemaakt zou worden.Het elektrochemisch ammonia synthese proces is gebaseerd op zuurstofgeleidende elektroden, (proces figuur3. zie onder). Het voordeel van deze zuurstofgeleidende electroden boven proton geleidende electroden is dat er met omgevingslucht gewerkt kan worden in plaats van met stoom. Stoom maakt technologische ontwikkeling van het proces gecompliceerder. Experimenteel en theoretisch onderzoek van TU-Delft laat zien dat met deze elektroden ammonia te produceren is. TU-Delft heeft met zuurstof geleidende electroden ammonia productiesnelheden behaald van 1,84x 10-10 mol s-1 cm-2 bij 650oC. Deze snelheden zijn een factor 100-1000 hoger dan tot nu toe gerapporteerd in literatuur (Kyriakou et al 2017). Simulatie-studies van TU-Delft laten zien dat het ammonia synthese proces met een factor 100-1000 versneld kan worden door het proces onder druk te brengen bij een temperatuur van 400-500C. Op basis van deze simulaties is een ontwerp gemaakt en uitgevoerd voor een “hoge-druk electrolyse reactor”. Technische complicaties met deze hoge druk elektrolyse reactor maakte het onmogelijk betrouwbare resultaten te verkrijgen. Met name gas lekkages bij hoge temperaturen maakten het onmogelijk ammonia massabalansen op te stellen. Bovendien was ammonia productie niet aan te tonen. Hiermee zijn de simulatie voorspellingen niet bevestigd en blijft het onduidelijk of de onderliggende hypothesen correct zijn. De Hanzehogeschool heeft onderzoek uitgevoerd naar het concentreren van ammonia voor toepassing als vloeibare kunstmest. Uitgangspunt hierbij waren de ammonia productieniveau van de experimentele opzet en de voorspelde gesimuleerde opzet. Met de juiste technologie is het mogelijk de ammonia te concentreren voor verdere verwerking als kunstmest. Echter dit proces is economisch rendabel bij een ammonia concentratie in de uitstroom van de elektrolyse reactor die een factor 1000 hoger is dan tot nu toe is gemeten. Het feit dat de TU-Delft er niet in is geslaagd een kleine schaalsprong (factor 10) te maken met de drukreactor betekent dat commerciële toepassing van dit proces voorlopig nog niet aan de orde is. Achteraf gezien was het wellicht beter geweest de keuze te maken voor de proton geleidende electroden die bij lagere temperaturen werkzaam zijn, hier is een schaalsprong van een factor 100 ten opzichte van de recent gerapporteerde ammonia synthese snelheden. Een recente review door Kyriakou et al 2017 geeft als aanbeveling onderzoek te verrichten naar verbeterde elektrodematerialen en geleidende elektrolyten in de reactorcellen. Uiteindelijk zal het elektrochemisch ammonia synthese proces er komen vanwege de vele voordelen die het beidt. Processen moeten met een factor 100-1000 verbeterd worden eer het proces economisch rendabel is. Op dit moment is het nog niet te voospellen wanneer dit moment er is.
DOCUMENT
This century, greenhouse gas emissions such as carbon dioxide, methane and nitrogen oxides must be significantly reduced. Greenhouse gases absorb and emit infrared radiation that contributes to global warming, which can lead to irreversible negative consequences for humans and the environment. Greenhouse gases are caused by the burning of fossil fuels such as crude oil, coal, and natural gas, but livestock farming, and agriculture are also to blame. In addition, deforestation contributes to more greenhouse gases. Of the natural greenhouse gases, water vapor is the main cause of the greenhouse effect, accounting for 90%. The remaining 10% is caused from high to low by carbon dioxide, methane, nitrogen oxides, chlorofluorocarbons, and ozone. In addition, there are industrial greenhouse gases such as fluorinated hydrocarbons, sulphurhexafluoride and nitrogen trifluoride that contribute to the greenhouse effect too. Greenhouse gases are a major cause of climate change, with far-reaching consequences for the welfare of humans and animals. In some regions, extreme weather events like rainfall are more common, while others are associated with more extreme heat waves and droughts. Sea level rise caused by melting ice and an increase in forest fires are undesirable effects of climate change. Countries in low lying areas fear that sea level rise will force their populations to move to the higher lying areas. Climate change is affecting the entire world. An estimated 30-40% o f the carbon dioxide released by the combustion of fossil fuels dissolves into the surface water resulting in an increased concentration of hydrogen ions. This causes the seawater to become more acidic, resulting in a decreasing of carbonate ions. Carbonate ions are an important building block for forming and maintaining calcium carbonate structures of organisms such as oysters, mussels, sea urchins, shallow water corals, deep sea corals and calcareous plankton.
MULTIFILE
pH-sensitive gels: By using a cyclohexane-based scaffold to which various amino acid based substituents can be connected, low-molecular-weight compounds were obtained that can gelate water at very low concentrations. Their modular design (see picture: AA = amino acid(s), X = hydrophilic substituent, dark purple = hydrophobic region, light purple = hydrophilic region), allows tuning of the thermally and pH-induced reversible gel-to-sol transition of their gels.
DOCUMENT
Wind and solar power generation will continue to grow in the energy supply of the future, but its inherent variability (intermittency) requires appropriate energy systems for storing and using power. Storage of possibly temporary excess of power as methane from hydrogen gas and carbon dioxide is a promising option. With electrolysis hydrogen gas can be generated from (renewable) power. The combination of such hydrogen with carbon dioxide results in the energy carrier methane that can be handled well and may may serve as carbon feedstock of the future. Biogas from biomass delivers both methane and carbon dioxide. Anaerobic microorganisms can make additional methane from hydrogen and carbon dioxide in a biomethanation process that compares favourably with its chemical counterpart. Biomethanation for renewable power storage and use makes appropriate use of the existing infrastructure and knowledge base for natural gas. Addition of hydrogen to a dedicated biogas reactor after fermentation optimizes the biomethanation conditions and gives maximum flexibility. The low water solubility of hydrogen gas limits the methane production rate. The use of hollow fibers, nano-bubbles or better-tailored methane-forming microorganisms may overcome this bottleneck. Analyses of patent applications on biomethanation suggest a lot of freedom to operate. Assessment of biomethanation for economic feasibility and environmental value is extremely challenging and will require future data and experiences. Currently biomethanation is not yet economically feasible, but this may be different in the energy systems of the near future.
DOCUMENT
The synthesis of total cellular proteins in Escherichia coli K12 was studied in batch culture following exposure of cells to low concentrations of monochlorophenol, pentachlorophenol and cadmium chloride. Changes in protein patterns were identified after pulse-chase labelling of proteins with [35S]methionine and subsequent two-dimensional gel electrophoresis (2D-PAGE). We demonstrated that besides the induction of some stress proteins, also a transient decrease in the rate of synthesis of other proteins occurred. Two of these proteins were identified as OmpF and aspartate transcarbamoylase (ATCase). Their transient repression appeared to be a general response to stress elicited by different pollutants and may therefore be used as a general and sensitive early warning system for pollutant stress.
DOCUMENT
Understanding taste is key for optimizing the palatability of seaweeds and other non-animal-based foods rich in protein. The lingual papillae in the mouth hold taste buds with taste receptors for the five gustatory taste qualities. Each taste bud contains three distinct cell types, of which Type II cells carry various G protein-coupled receptors that can detect sweet, bitter, or umami tastants, while type III cells detect sour, and likely salty stimuli. Upon ligand binding, receptor-linked intracellular heterotrimeric G proteins initiate a cascade of downstream events which activate the afferent nerve fibers for taste perception in the brain. The taste of amino acids depends on the hydrophobicity, size, charge, isoelectric point, chirality of the alpha carbon, and the functional groups on their side chains. The principal umami ingredient monosodium l-glutamate, broadly known as MSG, loses umami taste upon acetylation, esterification, or methylation, but is able to form flat configurations that bind well to the umami taste receptor. Ribonucleotides such as guanosine monophosphate and inosine monophosphate strongly enhance umami taste when l-glutamate is present. Ribonucleotides bind to the outer section of the venus flytrap domain of the receptor dimer and stabilize the closed conformation. Concentrations of glutamate, aspartate, arginate, and other compounds in food products may enhance saltiness and overall flavor. Umami ingredients may help to reduce the consumption of salts and fats in the general population and increase food consumption in the elderly.
MULTIFILE
The degradation of lactic acid under anoxic conditions was studied in several strains of Lactobacillus buchneri and in close relatives such as Lactobacillus parabuchneri, Lactobacillus kefir, and Lactobacillus hilgardii. Of these lactobacilli, L. buchneri and L. parabuchneri were able to degrade lactic acid under anoxic conditions, without requiring an external electron acceptor. Each mole of lactic acid was converted into approximately 0.5 mol of acetic acid, 0.5 mol of 1,2-propanediol, and traces of ethanol. Based on stoichiometry studies and the high levels of NAD-linked 1,2-propanediol-dependent oxidoreductase (530 to 790 nmol min−1 mg of protein−1), a novel pathway for anaerobic lactic acid degradation is proposed. The anaerobic degradation of lactic acid by L. buchneri does not support cell growth and is pH dependent. Acidic conditions are needed to induce the lactic-acid-degrading capacity of the cells and to maintain the lactic-acid-degrading activity. At a pH above 5.8 hardly any lactic acid degradation was observed. The exact function of anaerobic lactic acid degradation by L. buchneri is not certain, but some results indicate that it plays a role in maintaining cell viability.
DOCUMENT
