André Kuipers doet ruimte-experiment van twee studenten

Met de lancering van de Progress bevoorradingsraket op 29 januari is de Nederlandse DELTA missie eindelijk onderweg. De Progress bracht alvast de eerste lading experimenten omhoog. De lancering van de ESA-astronaut André Kuipers in april van dit jaar zal ook de overige experimenten voor de DELTA missie naar het internationale ruimtestation (ISS) brengen. Onder deze experimenten bevindt zich het BugNRG experiment, bedacht door twee eerstejaars studenten van de Universiteit Utrecht en de Technische Universiteit Delft.

Het onderzoeksvoorstel BugNRG (‘Bugenergy’) van Sebastiaan de Vet (TU Delft) en Renske Rutgers (UU) is een experimenteel onderzoek naar de effecten van gewichtloosheid op een bacteriële brandstofcel. Bacteriën zijn in staat onder bepaalde omstandigheden glucose (suiker) om te zetten in vrije elektronen, waardoor een soort bacteriële batterij ontstaat.

“Het klinkt futuristisch, maar bacteriële brandstofcellen zijn in de toekomst misschien werkelijk mogelijk,” vertellen De Vet en Rutgers, die met hun voorstel de eerste prijs wonnen in een wedstrijd die was uitgeschreven door het ministerie van OCW.

“Neem wat bacteriën, voeg een kopje suiker toe en je kunt telefoon er op aansluiten om op te laden. Bepaalde bacteriën zijn in staat om zonder de aanwezigheid van zuurstof suikers zoals glucose om te zetten in elektronen, koolstofdioxide en andere reactieproducten. Wat wij willen onderzoeken is hoe bacteriële brandstofcellen reageren op microzwaartekracht (‘gewichtloosheid’). Van bepaalde soorten bacteriën is namelijk bekend dat ze beïnvloed worden door gewichtloosheid. Zo bestaan er soorten die zich in de ruimte sneller gaan voorplanten. Daarnaast zijn er ook soorten bekend die een stuk productiever worden vergeleken met situaties op aarde. Ons onderzoek moet uitwijzen of dat ook het geval is voor bacteriën in de brandstofcel.”

In de jaren negentig werden aan boord van de Space Shuttle experimenten gedaan met antibiotica producerende bacteriën. Die bleken in microzwaartekracht tot 200% meer te produceren dan op aarde.

Met BugNRG wordt er gekeken of de reactie van bacteriën op gewichtloosheid zal leiden tot een toename in de output en efficiëntie van een bacteriële brandstofcel. Het begrijpen hoe zwaartekracht bacteriële brandstofcellen beïnvloedt is belangrijk voor de verdere ontwikkeling en de daadwerkelijke toepassing van dergelijke brandstofcellen.

In overleg met ESA/ESTEC wordt het experiment gebouwd bij de Delftse Faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek. Vervolgens worden in februari diverse testen uitgevoerd. Daarna volgt het transport naar de Russische lanceerbasis Baikonoer in Kazachstan, waar BugNRG in april 2004 gelanceerd wordt per Sojoez-capsule. Totaal wordt maximaal 750 gram voor het experiment omhoog gestuurd.

Om de astronauten aan boord van het ISS te beschermen tegen de bacteriën en de chemicaliën zijn de twee brandstofcellen in verschillende beschermende containers geplaatst. Deze passen in elkaar als een soort Russische matroshka-poppen. De opbrengst van de brandstofcellen en de temperatuur in de buitenste container worden met behulp van een datalogger (in feite een kleine harde schijf) vastgelegd. Aan het einde van de vlucht zal André Kuipers deze datalogger loskoppelen en meebrengen naar de aarde. De rest van het experiment blijft aan boord van de Progress capsule en wordt vernietigd als die later in de atmosfeer verbrandt. Het experiment wordt tegelijkertijd ook op aarde uitgevoerd om de vergelijking met de situatie in gewichtloosheid te kunnen maken. Dit zal mogelijk in de Faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek in Delft plaatsvinden.

Bacteriële brandstofcellen kunnen in de toekomst worden toegepast op plaatsen waar het vervangen of opladen van batterijen duur en moeilijk is. De Amerikaanse marine steunt al verschillende onderzoeken om uiteindelijk dergelijke brandstofcellen toe te kunnen passen in kleine elektrische systemen. Opmerkelijk is de mogelijke toepassing van bacteriële brandstofcellen in pacemakers. De bacteriën gebruiken in dit geval de glucose in het bloed voor de productie van elektriciteit voor de pacemaker.