Dammen en reservoirs over de hele wereld zijn een onderschatte bron van methaan. Nu willen start-ups dat gas opvangen als energiebron.

Het duurt slechts één seconde voordat vier olympische zwembaden vol water door de turbines van de Tucuruí-dam in Noord-Brazilië stromen. De waterstroom hier bij een van de grootste waterkrachtcentrales in het Amazonegebied is oorverdovend, maar het is wat de dam de vijfde grootste elektriciteitscentrale ter wereld maakt.

Terwijl het water door een reeks van 25 turbines en overlaten van de dam stroomt, gebeurt er echter nog iets anders: het stoot broeikasgassen uit.

Vaak beschouwd als een van de oudste vormen van hernieuwbare energie, zijn waterkrachtcentrales en hun reservoirs verantwoordelijk voor de uitstoot van het equivalent van bijna een miljard ton koolstofdioxide in de atmosfeer (met veel van deze broeikasgasemissies in de vorm van methaan) terwijl water de turbines nadert en er vervolgens doorheen tuimelt die elektriciteit opwekken. Methaan is een broeikasgas dat  meer dan 80 keer krachtiger is dan koolstofdioxide  over een levensduur van 20 jaar, maar het breekt ook sneller af in de atmosfeer dan CO2.

Deze verborgen emissies betekenen dat waterkrachtcentrales misschien niet zo schoon zijn als ze op het eerste gezicht lijken.

De reden is dat er niet alleen water door de turbines stroomt, maar ook veel opgeloste broeikasgassen. Net zoals koolstofdioxide oplost in ons bruisende water onder druk, zo lost methaangas ook op in grote watermassa's onder bepaalde omstandigheden.

Stel je nu voor dat je een fles bruisend water vasthoudt. Voordat je hem opent, zie je geen bubbels erin omdat het koolzuurgas opgelost blijft. Als je de dop opent, hoor je een bruisend geluid terwijl de druk wordt losgelaten en er koolzuurbelletjes omhoogkomen. Schud dat water eerst, en deze bruisende "ontgassing" zal hoogstwaarschijnlijk je koolzuurhoudende drankje overal laten ontploffen.

Iets soortgelijks gebeurt met het methaan dat in het water van meren is opgelost wanneer het wordt gekarnd.

Van de 51 miljard ton broeikasgassen die mensen elk jaar uitstoten, is drie miljard ton afkomstig van methaan dat uit water ontsnapt . Wanneer water wordt verstoord, komt methaan uit de oplossing en verandert in gasbellen. En een van de grootste bronnen van dit ontgassende methaan is enigszins verrassend: waterkrachtcentrales zoals Tucuruí.

Er bestaat nu hoop dat we dit methaan kunnen opvangen voordat het in de atmosfeer terechtkomt, en het kunnen gebruiken als energiebron.

Hoewel het verminderen van het gebruik van fossiele brandstoffen een deel van de oplossing is (40% van de methaanuitstoot komt uit de energiesector (d.w.z. olie en gas), is methaan afkomstig uit vele andere bronnen, waaronder vee : 32% is afkomstig van boerende en scheten latende herkauwers zoals koeien . (Lees meer over de zoektocht naar de verborgen bronnen van methaan .)

Minder bekend is de significante bijdrage van waterlichamen aan deze emissies. Methaan wordt ook geproduceerd in sedimenten van zoet water wanneer koolstofrijke organische materie wordt afgebroken door microben bij afwezigheid van zuurstof - dat omvat natuurlijk voorkomende tropische moerassen, veenmoerassen en drassige bodems . Met al deze natuurlijke bronnen kan hun status als bron of put van broeikasgassen zoals methaan een koorddans zijn, afhankelijk van landgebruikpraktijken en klimaatverandering.

Dan zijn er nog de door de mens gemaakte waterbronnen van methaan, waaronder afvalwaterzuiveringsinstallaties en rijstteelten . In al deze bronnen zijn bacteriën verantwoordelijk voor het afbreken van organisch materiaal en het vrijgeven van methaan.

En dan zijn er natuurlijk nog dammen en hun reservoirs . Reservoirs leveren 22 miljoen ton methaan per jaar op – iets minder dan tweederde van het methaan dat wordt geproduceerd door rijstproductie of afvalwaterzuivering (elk 35 miljoen ton). Het methaan komt van ontbindend organisch materiaal op de bodem van het waterlichaam. In reservoirs, zoals in rioolwaterzuiveringsinstallaties, ontsnapt dat water wanneer het wordt opgewoeld.

In een 20 voet lange (6m) roestrode container op Cranfield University, stort water door een reeks buizen en containers naar beneden onder invloed van zwaartekracht. Hier ontwikkelt Louise Parlons Bentata, CEO en medeoprichter van Bluemethane, technologie die methaan opvangt uit waterlichamen zoals reservoirs en rioolwaterzuiveringsinstallaties. Methaan is het primaire bestanddeel van fossiel aardgas en kan worden verbrand als energiebron.

Parlons Bentata hoopt dat ze met haar technologie methaanbellen kan opvangen terwijl ze naar de oppervlakte bewegen, en deze vervolgens kan afvoeren om te gebruiken als niet-fossiele bron van biogas.

De commercialisering van de Bluemethane-technologie wordt getest bij United Utilities, een waterbedrijf in het noordwesten van het Verenigd Koninkrijk: "Afvalwaterbedrijven gebruiken al anaërobe vergisting, ze nemen vast afval en draaien het rond zonder zuurstof om methaanbiogas te creëren, en aan het einde bevat de vloeistof nog steeds behoorlijk wat opgelost methaan", zegt ze. "Ze hebben al biogasgeneratoren en gebruiken energie voor stroom, dus we veranderen niets dramatisch."

Deze modulaire, octrooiaanvragende technologie zou daarom eenvoudig te installeren kunnen zijn binnen de bestaande infrastructuur, waardoor industrieën die een hoge organische belasting produceren, zoals rioolwaterzuiveringsinstallaties, brouwerijen en pulpfabrikanten, meer energie op locatie kunnen creëren en tegelijkertijd de emissies kunnen verminderen. En in plaats van dat water actief wordt opgepompt, laten de methoden van Parlons Bentata en haar medeoprichter Nestor Rueda-Vallejo de zwaartekracht het zware werk doen.

"Laag energieverbruik is onze primaire ontwerpvereiste geweest," zegt Parlons Bentata. "We willen de meeste methaan verwijderen met de minste hoeveelheid energie."