De Ingenieur februari 2018

T EC H N I E K M A A K T J E W E R E L D

DE INGENIEUR nummer 2 | jaargang 130 | februari 2018

Het voedsel van de toekomst • Op maat gemaakt • Duurzaam geproduceerd • Zonder verspilling

Wat gaan we eten?

PRINS FRISO INGENIEURSPRIJS BRENG TOT EN MET 18 MAART JOUW STEM UIT De kandidaten voor de PRINS FRISO INGENIEURSPRIJS ir.ing. Sander den Blanken RO

dr.ir. Jan Klok

dr.eng. Nima Tolou

Directeur Arup B.V.

Principal Technologist Paqell B.V.

Universitair Docent TU Delft

Je kunt vanaf 19 februari je stem uitbrengen via: www.kivi.nl/stem.nu

met medewerking van:

@PrinsFrisoPrijs #pfip2018

foto Bart van Overbeeke/TNO

12 TOEKOMSTVOEDSEL Onze voedselproductie is inefficiënt, we eten niet wat we zouden moeten eten en er wordt flink wat verspild. 3D-printers, chipkaarten, kweekcontainers en andere technologieën kunnen helpen die problemen aan te pakken.

24 OLYMPISCH VISITEKAARTJE Robots en 5G: daarmee wil Zuid-Korea zichzelf als techniek­ land profileren tijdens de Olympische Winterspelen in ­Pyeongchang.

34 CHEMIE OP WIND De chemische industrie moet meer duurzame energie gaan gebruiken. Nu windenergie goedkoper wordt, komt dat ­ideaal eindelijk binnen bereik.

48 REGENREGELING We krijgen steeds meer hoosbuien op ons dak, en dus steeds meer wateroverlast. Wat kunnen gemeenten daartegen ­ondernemen? En hoe zinnig is de stresstest die ze nu moeten doen?

T EC H N I E K M A A K T J E W E R E L D

DE INGENIEUR nummer 2 | jaargang 130 | februari 2018

Het voedsel van de toekomst

Lees het laatste technieknieuws op www.deingenieur.nl facebook.com/deingenieur.nl @de_ingenieur DeIngenieur

• Op maat gemaakt • Duurzaam geproduceerd • Zonder verspilling

Wat gaan we eten?

42 HEUPAIRBAG Beter voorkomen dan genezen: dat is het idee achter een nieuwe airbag die vallende ouderen moet beschermen tegen een gebroken heup.

Ook in Eureka: een hoofdband die ervoor zorgt dat de drager genoeg slaap krijgt, een overdekte scooter, een injectiespuit zonder naald en meer.

Voedsel-3D-printer van TNO. foto TNO, bewerking Mieke Roth

EUREKA

jaargang 130 nummer 2 februari 2018

Pulsvissen ligt enorm onder vuur. Hoe slecht is het nu echt om met stroomstootjes vis te vangen? En wat zijn de alternatieven?

illustratie Peter Welleman

INHOUD

28 NIET IN DE HAAK

2 Geknipt 3 Punt 4 Focus 5 Giesen 12 Voedseltechnologie 20 Möring 21 Tafelmodel synchrotron 24 Winterspelen Zuid-Korea 28 Pulsvissen 30 Ingenieur van het jaar 33 To do 34 Voltachem 38 Quote 41 Podium 41 To do 42 Eureka 47 Rolf zag een ding 48 Wateroverlast 54 Media 58 Voorwaarts 60 Kopstuk 62 Het nieuwe werken 64 Passie

COLOFON

GEKNIPT

ABONNEMENTEN Leden van het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs (KIVI) ontvangen De Ingenieur uit hoofde van hun lidmaatschap.

Abonnement voor niet-leden (inclusief btw): • magazine € 128,50 per jaar • digitaal € 69,- per jaar • losse nummers € 15,- (inclusief verzending) Abonnementen worden tot wederopzegging aangegaan en ten minste voor de vermelde periode. Het abonnement kan na deze periode per maand worden opgezegd. U kunt uw opzegging het beste via onze website doorgeven: www.deingenieur.nl/lezersservice ABONNEESERVICE DE INGENIEUR Ga voor (cadeau)abonnementen, adreswijzigingen en het laten nazenden van niet ontvangen nummers naar het webformulier op de site, te vinden onder het kopje ‘Abonneeservice’. www.deingenieur.nl adres Postbus 30424, 2500 GK Den Haag e-mail abonneeservice@ingenieur.nl tel. 070 39 19 850 (bereikbaar op maandag, ­dinsdag, donderdag en vrijdag van 9 tot 14 uur)

DE INGENIEUR ALS PDF Abonnees die De Ingenieur willen downloaden als pdf-bestand, ­kunnen daarvoor terecht op de website: www.deingenieur.nl/pdf

REDACTIE ir. Frank Biesboer (hoofdredacteur), ir. Jim Heirbaut, drs. Jean-Paul Keulen (eindredacteur), Maaike Lambers BSc ­(stagiaire), Marc Seijlhouwer MSc VORMGEVING Hannie van den Berg Grafische Vormgeving & DTP, Houten

ADVERTENTIES KIVI Barbara Gemen tel. 070 391 9875 e-mail barbara.gemen@kivi.nl Delia Appelman, tel. 070 391 9851 e-mail delia.appelman@kivi.nl

REDACTIEADRES Prinsessegracht 23 2514 AP Den Haag Postbus 30424 2500 GK Den Haag tel. 070 391 9885 e-mail redactie@ingenieur.nl website www.deingenieur.nl

DRUK Bariet Ten Brink, Meppel

De Ingenieur verschijnt 12 maal per jaar. © Copyright 2018 Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, via internet of op welke andere wijze dan ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Niet in alle gevallen is na te gaan of er op de illustraties in dit nummer nog copyright rust.

Waar er nog verplichtingen zijn tot het betalen van auteursrecht is de uitgever bereid daar alsnog aan te voldoen.

ISSN 0020-1146

LIDMAATSCHAP KONINKLIJK INSTITUUT VAN INGENIEURS Het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs (KIVI) is de beroepsvereniging voor hoger opgeleide technici in Nederland. Iedereen die hoger technisch onderwijs volgt, heeft gevolgd of een sterke affiniteit heeft met techniek, kan lid worden van KIVI. Leden ontvangen vanuit het lidmaatschap technologietijdschrift De Ingenieur. Kijk voor meer lidmaatschapsvoordeel op www.kivi.nl/lidmaatschap.

CONTRIBUTIE 2018 Regulier lidmaatschap: € 137,50 Afgestudeerd in 2017/2018: € 69,Studentlidmaatschap: € 44,Seniorlidmaatschap: € 108,De contributie voor leden in het buitenland is gelijk aan die voor leden woonachtig in Nederland.

Een lidmaatschapsjaar loopt van 1 januari tot en met 31 december.

Bij lidmaatschappen die in de loop van het jaar ingaan, wordt de ­contributie naar rato berekend. Aanmelden voor het lidmaatschap kan via www.kivi.nl/lidworden.

OPZEGGEN LIDMAATSCHAP Het lidmaatschap wordt jaarlijks automatisch verlengd. Beëindiging van het lidmaatschap kan per het einde van het kalenderjaar. Er geldt een opzegtermijn van ten minste één maand; een schriftelijke opzegging per brief of e-mail dient uiterlijk 1 december in ons bezit te zijn. Na ontvangst van de opzegging en eventueel verschuldigde contributie verstuurt de ledenadministratie een bevestiging.

CORRESPONDENTIEADRES Koninklijk Instituut Van Ingenieurs t.a.v. Ledenadministratie Postbus 30424 2500 GK Den Haag tel 070 391 98 80 ledenadministratie@kivi.nl

­

‘Je hebt heel veel mensen, tijd en geld nodig om een robot ­werkend te krijgen. Het engineeren kan tot wel twintig keer meer kosten dan de robot zelf.’

Masaru Takeuchi van het bedrijf Omron, gespecialiseerd in het controleren van fabrieksrobots, pleit voor een realistischer beeld van wat dit soort robots kunnen (Financial Times).

‘Landen waar techniek meer wordt omarmd, blijken succes­ voller bij het bereiken van duurzaamheids- en innovatiedoelen.’

Arno Smets, hoogleraar solar energy aan de TU Delft, signaleert dat Nederland te weinig techniek-minded is en mede daardoor slecht presteert op het gebied van duurzame energie (Fugro Info).

‘Ons toekomstdenken is verworden tot de moderne utopie van een geheel getechnologiseerde wereld, waar we het met een paar zonnepanelen, dijken en een Tesla wel zullen redden.’

De Franse techniekfilosoof Bruno Latour voorspelt het failliet van het modernisme omdat onze aarde het eruit voortvloeiende toekomstbeeld niet kan dragen (NRC Handelsblad).

‘Silicon Valley gelooft in methodes die gemakkelijk schaalbaar zijn, zonder een rol voor mensen, en veronderstelt dat alleen engineering oplossingen kan brengen.’

Harvard-hoogleraar Ben Edelman over de rol van Facebook bij het ­verspreiden van Russische advertenties tijdens de Amerikaanse presidentsverkiezingen (Financial Times).

‘Bij de nationale luchthaven wordt de geluidsoverlast van ­landende vliegtuigen berekend volgens het theoretische model: op één wiel en achterstevoren.’

Oud-milieuminister Pieter Winsemius hekelt het negeren van de ­ervaringsdeskundigheid van burgers bij de discussie over de toekomst van Schiphol (Het Financieele Dagblad).

‘Het mondiale gevecht om de productie wordt straks niet meer gewonnen door het land met de goedkoopste arbeid, maar door het land met de slimste robots.’

Econoom en publicist Mathijs Bouman over de nieuwe economische ­wedijver tussen de VS, Europa en China (Het Financieele Dagblad).

‘We gaan grotere veranderingen tegemoet dan we ooit hebben meegemaakt en toch houden we krampachtig vast aan hogere en sterkere dijken. We steken onze kop in het zand.’

Maarten Kleinhans, hoogleraar fysische geografie aan de Universiteit Utrecht, pleit met het oog op de klimaatverandering voor een uitgebreider waterbeleid (de Volkskrant).

In het regeerakkoord staat dat de energie-intensieve industrie zich vooral bezig moet gaan houden met de opslag van CO2. En die hebben we zeker nodig, stelt Hans Grünfeld van ­belangenvereniging VEMW. Maar het werken aan een industrie die koolstofarm produceert, zou prioriteit moeten krijgen.

‘OPSLAG CO2 BIEDT GEEN PERSPECTIEF’

Dr. Hans Grünfeld is algemeen directeur van de VEMW, de belangenvereniging van de zakelijke elektriciteit-, gas- en waterafnemers.

ge moet gebeuren op het gebied van techniek­ ontwikkeling, opschaling tot proeffabrieken en dergelijke. Het gaat al met al om een omvangrijk innovatie­programma waar industrie, overheid en onderzoeks­instellingen gezamenlijk aan moeten werken.

Minstens zo belangrijk is dat deze hele operatie is gebaseerd op CO2-vrije elektriciteit; die moet dan dus wel beschikbaar zijn. Voor onze industrie voorzien we een toename van het stroomgebruik met een factor twee tot drie. Er moet dus ook hard worden gewerkt aan voldoende opwekcapaciteit om in die duurzame stroombehoefte te kunnen voorzien.

De industrie staat voor een noodzakelijke verandering en heeft maatregelen nodig die daar perspectief op bieden. Louter opslag van CO2 doet dat niet.

illustratie Joost Stokhof

PUNT

Momenteel zijn de voorbereidingen in gang gezet om te komen tot een klimaat- en energieakkoord, waarin allerhande partijen en belanghebbenden aangeven wat ze op korte termijn gaan doen om de gewenste CO2-reductie van 49 % in 2030 tot stand te brengen. Voor de energie-intensieve industrie wordt verondersteld dat er 18 miljoen ton aan CO2 wordt opgeslagen; meer dan 80 % van wat de industrie uiteindelijk moet leveren.

Dat we die opslag nodig hebben, zeker op korte termijn, staat buiten kijf. Maar voor het bereiken van een wezenlijke structuurverandering van de industrie kan dat niet het enige zijn. De reductiedoelstelling voor 2030 is namelijk een stap om uiteindelijk in 2050 tot een CO2-arme economie te komen. Dat is de stip aan de horizon waar de energie-intensieve industrie ook aan wil werken. Dat betekent dat maatregelen die we nu treffen, moeten helpen om dat perspectief dichterbij te brengen.

Opslag van CO2 is echter geen brongerichte maatregel. Wat we nodig hebben, is een­ ­industrie die gebruikmaakt van CO2-arme energiebronnen en grondstoffen, en daar zijn processen op inricht.

Vorig jaar hebben we vanuit de Vereniging voor Energie, Milieu en Water (VEMW) aan McKinsey gevraagd uit te zoeken wat daarvoor nodig is. Dat leverde een reeks maatregelen op. Sommige zijn ­relatief snel in te voeren omdat de techniek al beschikbaar is. Denk aan het gebruik van industriële warmtepompen en de toepassing van besparingstechnieken. Bij een tweede categorie maatregelen is de techniek ook al beschikbaar, maar moet de stap naar opschaling en daardoor te bereiken kostenreductie nog worden gezet. Dat geldt bijvoorbeeld voor het gebruik van afvalplastic in de kunststofindustrie en voor biogebaseerde grondstoffen.

En voor sommige veelbelovende technieken, zoals het gebruik van waterstof, zijn nog belangrijke innovaties nodig om de kostprijs concurrerend te krijgen.

Dit zijn allemaal voorbeelden van de structuurverandering van onze industrie waarvoor nog het nodi-

februari 2018 | de ingenieur 2 | 3

Verdwijnende

banen

Kernafval

in

klei

Onze

gastoekomst

foto Oxford Nanopore Technologies

Lees het laatste ­technieknieuws op www.deingenieur.nl

Met dit handzame apparaatje is het hele menselijke genoom geanalyseerd.

FOCUS

ZAKAPPARAATJE LEEST DNA UIT Een team onderzoekers heeft het menselijke genoom uitgelezen met een draagbaar apparaatje van nog geen 1000 euro. Een paar jaar geleden kostte dergelijke ­apparatuur nog honderdduizenden euro’s.

Het internationale team, geleid door Britse onderzoekers, gebruikte voor de analyse een MinION-apparaatje van het Britse Oxford Nanopore Technologies (zie ook De Ingenieur nummer 2 van 2017). Dat kleine analyseapparaat trekt lange DNA-fragmenten door een nanogaatje waar ook een elektrisch stroompje over loopt. Uit de veranderingen in de stroomsterkte is af te leiden in welke volgorde de basen (de ‘letters’ van DNA) op de keten zitten.

Dit principe was al een paar jaar bekend. Het knappe van het nieuwe onderzoek is dat de wetenschappers erin zijn geslaagd om zo goed als het gehele menselijke DNA in kaart te brengen.

‘Dat kun je vergelijken met een gigantische legpuzzel’, legt bio-informaticus dr. Thomas Abeel van de TU Delft uit. ‘Cruciaal is dat je begint met een heleboel cellen, bijvoorbeeld cellen uit bloed, want je wilt meerdere exemplaren van de DNA-keten gebruiken. Die hak je in stukjes en stuur je door de MinION. Vervolgens moet je terugredeneren waar in de hele DNA-keten elk stukje past. Dat doe je door over al die losse stukjes te ­zoeken naar reeksen letters die overlappen.’

onder redactie van Marc Seijlhouwer MSc redactie@ingenieur.nl m.m.v. ir. Frank Biesboer en ir. Jim Heirbaut

4 | de ingenieur 2 | februari 2018

Grote gevolgen De verdienste van de onderzoekers is dat ze veel langere DNA­fragmenten hebben gebruikt, vervolgt Abeel. ‘Stel dat je het hebt over een legpuzzel van 1 bij 1 m die eerst was opgedeeld in stukjes van 1 mm groot, dan hebben de onderzoekers nu ­gewerkt met puzzelstukjes van 1 cm groot. Daardoor is de ­puzzel veel beter en sneller op te lossen.’

De Britten hebben met hun werk zelfs nieuwe delen van het

menselijke DNA ontdekt. Maar het hele genoom was toch al bekend? ‘Nee, nog steeds ontbreekt 5 tot 10 % van het DNA in ons overzicht’, zegt Abeel. ‘Dat zijn stukken die heel moeilijk in elkaar te puzzelen zijn doordat ze bestaan uit erg repetitief DNA. Die zijn lastig als uniek te herkennen bij het maken van de puzzel.

Toch hebben deze onderzoekers nieuwe delen van het DNA in kaart gebracht, ­zoals genen die iets zeggen over het ­immuunsysteem.’

Dat een apparaatje van nog geen duizend euro zo’n ingewikkelde analyse kan doen, gaat grote gevolgen hebben voor allerlei vakgebieden, schat Abeel in. ‘Het gaat meer begrip opleveren over hoe ons genoom werkt, maar ook onderzoek naar planten en gewassen kan in een stroomversnelling raken. Verder belooft de techniek veel voor de diagnose van ziektes. Een paar jaar terug zijn mensen uit dezelfde onderzoeksgroep naar Afrika geweest om met dit apparaatje het ebolavirus te gaan analyseren.’ Zelf werkt Abeel aan gisten: kleine organismen die een centrale rol spelen bij het maken van brood en bier, maar ook worden gebruikt bij het maken van biobrandstoffen. ‘Het gebruik van dit soort kleine sequencingapparaatjes komt nu echt van de grond, want bijna elke onderzoeksgroep kan ze nu betalen.’ (JH)

MEETSCHAATS VOOR SHORTTRACK

De meetschaats is een variant op de speciaal geprepareerde schaats die eerder aan de TU Delft werd ontwikkeld voor onderzoek naar langebaanschaatsen.

Vanuit de bondscoach van het Nederlands shorttrackteam kwam de vraag of zoiets ook voor het kortebaanschaatsen mogelijk was. ‘We hadden dit keer nauwelijks budget, dus het moest met minimale middelen’, vertelt dr.ir. Eline van der Kruk, die op 8 februari promoveerde op het meten en modelleren van de bewegingen van topschaatsers, vooral op de lange baan.

Bij een shorttrackschaats zitten tussen schoen en ijzer twee zogeheten ‘potjes’; metalen verbindingsstukjes.

Bij een rechterschaats verving Van der Kruk die, samen met ir. Jorine Koopman en studenten van de Haagse Hogeschool, door aangepaste potjes met krachtsensoren. Die leggen zowel de normaalkrachten op het ijs vast als de krachten die in de breedterichting op het blad komen te staan.

Vervolgens reden twaalf Nederlandse shorttrackers met de schaats een paar rondjes op verschillende snelheden. ‘Ons viel meteen op dat de schaatsers op verschillende momenten hard afzetten op het ijs, hoewel ze over een rondje ongeveer even lang doen. Dat suggereert dat er meerdere manieren zijn om snel te gaan. Maar ook dat sommige schaatsers wellicht nog harder kunnen als ze hun techniek verder optimaliseren’, vertelt Van der Kruk.

Nieuw camerasysteem Helaas zullen de Nederlandse shorttrackers hun voordeel daar niet mee kunnen doen op de Olympische Winterspelen in Pyeongchang; daarvoor komt de

DUURZAME BOUW IN DE PRIJZEN

Shorttrackdames op de Olympische Winter­ spelen van Sochi in 2014.

meetinnovatie te laat. De echt nieuwe inzichten gaan waarschijnlijk sowieso pas komen als de krachtendata worden gecombineerd met een nieuw aan te leggen camera­systeem, dat de kortebaanschaatsers van boven filmt. ‘Daarbij gaat beeldherkenning de helm volgen en zo denken we de snelheid van een schaatser op ieder moment te kunnen bepalen.

Door snelheid aan de manier van afzetten te koppelen, verwachten we veel kennis op te doen over een nog efficiëntere beweging’, denkt Van der Kruk. (JH)

GIESEN illustratie Matthias Giesen

Voor het eerst zijn direct de krachten gemeten die shorttrackers uitoefenen op het ijs. Dat gebeurde met een speciaal daarvoor gebouwde meetschaats. De eerste resultaten laten zien dat er grote verschillen zijn in krachtenverdeling zijn tussen ­Nederlandse topschaatsers.

Bij de Duurzaam Bouwen Awards 2018, begin deze maand uitgereikt, gingen de prijzen naar de gemeente Haarlemmermeer, waterschap Zuiderzeeland en woonstichting ‘thuis. Het publiek koos voor het houten ­flat­gebouw Patch22.

Haarlemmermeer kiest als gemeente voor een brede aanpak, van het zelf bouwen van zonneparken en windturbines tot het beter scheiden van afvalstromen voor een meer circulaire economie. Zuiderzeeland liet zijn waterschapshuis duurzaam renoveren, met veel hergebruik van materialen uit het oude gebouw. Woonstichting ‘thuis uit Eindhoven slaagde erin om op al haar huurwoningen gemiddeld energie­label B te scoren. Dat doet de stichting door veelal bestaande maatregelen zoals dubbel glas consequent toe te passen.

Publieksfavoriet Patch22 is een flat in Amsterdam-Noord met een houten draagconstructie. Verder zit in het gebouw een opvallende holle vloer van 30 cm hoog die ruimte biedt aan riolering, kabels en buizen. Is een andere indeling van het gebouw nodig, dan is de vloer eenvoudig te openen om nieuwe kabels aan te leggen. (JH) Video’s van alle genomineerden: deingenieur.nl/dubo februari 2018 | de ingenieur 2 | 5

Banen verdwijnen, komen en veranderen Automatisering heeft grote invloed op betaald werk. Het McKinsey Global Institute onderzocht hoe kunstmatige intelligentie en robots wereldwijd banen zullen vervangen of veranderen. Miljoenen mensen zullen hun vaardigheden moeten aanpassen of ander werk moeten zoeken.

Extra vraag naar banen tot 2030 dankzij ...

Impact van automatisering tot 2030 Het percentage arbeidsuren dat zich leent voor automatisering, per land: Verenigde Staten 23%

Duitsland 24%

stijgende inkomens

China 16%

meer zorg voor ouderen nieuwe infrastructuur

India 9%

bouw technologieontwikkeling

Wereldwijd 15%

energietransitie

Aantal werknemers met verlies van baan:

PotentiĂŤle vraag naar arbeidsplaatsen:

400 miljoen

555-890 miljoen

Banen van de toekomst te pr chn of isc es h sio ne el cre at ief

rw de on

gg din lei

uw bo

ijs

ev en

l ee zo rg

ion pr of es s

lic ar ham b vo eid el or , ijke sp nie elb t aa r kla nt co nt ac t

toename gelijk afname

lic ar ham b vo eid el or , ijke sp we elb l aa r ad m ini str at ief

Sommige beroepen nemen in aantal toe, andere af, en nieuwe zullen ontstaan.

In hoog ontwikkelde samenlevingen

Werk verandert

Aantal mensen dat van beroep zal moeten veranderen:

75-375 miljoen

Een nieuw beroep vereist andere vaardigheden ... toename

expertise toepassen

gelijk

... en een ander opleidingsniveau.

afname In hoogontwikkelde samenlevingen:

niet-voorspelbaar fysiek werk leidinggeven

voorspelbaar fysiek werk

data analyseren data verzamelen

interactie met stakeholders

6 | de ingenieur 2 | februari 2018

voorbereidend middelbaar

hoger

illustratie Ymke Pas

FOCUS

FOCUS

KERNAFVAL VEILIG OP TE BERGEN IN KLEI Berging van radioactief afval kan veilig in Boomse kleilagen, zo blijkt uit onderzoek. De stralingsdosis die uiteindelijk aan het oppervlak komt, blijft dan ver beneden de natuurlijke achtergrondstraling. tekst ir. Frank Biesboer illustraties OPERA

Eind januari werden de resultaten van het OPERA-onderzoek naar de eindberging van radioactief afval gepresenteerd.

‘Uiteindelijk gaat het om het winnen van tijd’, zegt dr.ir. Ewoud Verhoef daarover.

Hij is een van de samenstellers van de studie en plaatsvervangend directeur van Covra, de Nederlandse opslagfaciliteit voor radioactief afval. ‘Hoe zorg je dat je op een tijdschaal van honderdduizenden jaren het materiaal voldoende isoleert?’

Die lange termijn heeft vooral te maken met heel lang levende isotopen als ­seleen-79 en jodium-129 die bij een kernreactie worden geproduceerd.

De hoeveelheden waar het om gaat, zijn in vergelijking met de ons omringende kernenergielanden relatief gering: wij hebben nu circa 100 m3 hoogradioactief afval en een honderd keer zo grote ­hoeveelheid laag- en middelradioactief ­afval. Daarnaast is er een vergelijkbare hoeveelheid verarmd uranium van de opwerkingsfabriek Urenco.

Veilige berging betekent dat de eventuele stralingsdosis aan het oppervlak ver onder het natuurlijk aanwezige stralingsniveau moet blijven. Verhoef: ‘Je hebt dus een opbergsysteem nodig waarvan je weet dat het aan die eis kan voldoen,

en dat voor een periode van honderd­ duizenden jaren.’

Het nu uitgewerkte bergingssysteem heeft twee belangrijke componenten: de supercontainer en de Boomse klei, een geologische laag die zo’n 30 miljoen jaar geleden in delen van ons land is ­afgezet. ‘Die supercontainer is ontworpen om het afval voor minstens 35 000 jaar te kunnen insluiten. Uiteindelijk is degradatie door de inwerking van vocht en mineralen onvermijdelijk.’

Die supercontainer bestaat uit een ­opeenvolging van stalen en betonnen ­mantels. ‘Met het beton creëren we de condities die ervoor zorgen dat het staal voldoende lang intact blijft.’ Die relatief korte periode van 35 000 jaar is vooral van belang vanwege isotopen als ­cesium-139 en strontium-90. Die veroorzaken in het kernafval verreweg de meeste straling, maar hebben een ­vrij korte levensduur. ‘Na zo’n duizend jaar is het grootste gedeelte van hun straling wel verdwenen.’

De Boomse kleilaag moet zorgen dat de langlevende isotopen voldoende worden vertraagd wanneer ze vanuit de gedegradeerde container naar boven diffunderen. ‘De maximale stralingsdosis aan het aardoppervlak wordt bereikt na zo’n 200 000 jaar en ligt dan minstens een factor honderd onder de natuurlijk ­aanwezige stralingsdosis.’

Draagvlak Het OPERA-onderzoek had niet als opdracht een concrete locatie voor ondergrondse berging aan te wijzen. Dat moet

RVS buitencontainer

Artist’s impression van de ondergrondse berging voor kernafval die in het kader van het OPERAonderzoek werd uitgewerkt.

rond 2100 gaan gebeuren; pas dan is er voldoende geld en afval. Voor het kunnen vaststellen van die locatie vinden de onderzoekers maatschappelijk debat ­cruciaal. ‘Ondergrondse berging slaagt ­alleen als er draagvlak voor is.’

Deze lange termijn van besluitvorming is overigens omstreden, zo bleek tijdens de presentatie van de onderzoeksresultaten.

‘We moeten toekomstige generaties niet opzadelen met een probleem dat onze huidige generatie heeft veroorzaakt’, zo viel te horen.

onbekend 25-50 50-75 75-100 100-125 125-150 150-175 175-200 >200 breuklijn boorgat

Betonnen buffer Koolstofstalen mantel RVS vat Verglaasd afval

In het nieuwe bergingssysteem wordt kernafval opgeslagen in een supercontainer die het afval minstens 35 000 jaar lang kan insluiten.

De dikte van de Boomse kleilaag in Nederland, een 30 miljoen jaar oude geologische laag waarin kernafval veilig is op te bergen.

februari 2018 | de ingenieur 2 | 7

FOCUS

HEAVY FOR TAKEOFF De 27 gigantische uitlaten van de Falcon Heavy-raket, die op het moment van schrijven nog de lucht in moet gaan, ­maken meteen indruk. Dit is wel wat anders dan de bekende, kleinere Falcon 9, die al vele keren is gelanceerd. Commercieel ruimtevaartbedrijf SpaceX kan ­Falcon 9-raketten tegenwoorden zelfs veilig t­ erug laten keren naar aarde, om ze daarna op te lappen en te hergebruiken.

Maar Falcon 9 is met een maximaal laadvermogen van bijna 23 ton te klein voor wat Space-X-CEO en techgoeroe Elon Musk voor ogen heeft: bemande missies naar de maan of Mars. Dus bedacht het bedrijf de Falcon Heavy, die 63 ton kan meezeulen. De raket bestaat uit drie aan elkaar gebonden Falcon 9-raketmotoren, met een groter laadruim en wat extra versteviging.

Naar verluid heeft Musk zijn persoonlijke Tesla Roadster, een elektrische sport­ wagen, in de raket gestopt. Nu kan een miljardair als Musk waarschijnlijk wel een auto missen, maar het laat toch zien dat hij zekerder was van zijn zaak dan eerder: eind vorig jaar zei hij nog dat hij al blij zou zijn als de Falcon Heavy ver ­genoeg van de lanceer­installatie is ­voordat hij ontploft. Dat zou veel ­reparaties schelen.

Het idee om een auto de ruimte in te sturen, is natuurlijk een publiciteitsstunt.

Maar Musk kijkt er ook met een poëtische blik naar: ‘Ik houd van het idee dat een auto ­eindeloos door de ruimte zweeft, om misschien wel ontdekt te worden door aliens.’

Het ontwerp voor de Heavy stamt overigens al uit 2011. Daarna waren er allerlei problemen en werd de lancering keer op keer uitgesteld. Ook in januari was er nog een tegenvaller: door de drie dagen durende shutdown van de Amerikaanse overheid liepen de voorbereidingen ­vertraging op.

tekst Marc Seijlhouwer MSc foto SpaceX

8 | de ingenieur 2 | februari 2018

FOCUS

februari 2018 | de ingenieur 2 | 9

FOCUS

Luxepositie Gronings gas is definitief voorbij Nu de gasproductie uit het Groninger veld gehalveerd moet worden, is meer import van gas het snelste alternatief om huishoudens en bedrijven van hun energie te voorzien. Punt is alleen: het importgas is anders dan het Groningse gas. tekst ir. Frank Biesboer

D

e aardschok afgelopen maand in Zeerijp heeft niet alleen de Groningse bodem doen beven, maar ook het langgekoesterde Nederlandse gasideaal flink door elkaar geschud. Tot voor kort was leveringszekerheid het belangrijkste: alle gebruikers van het Groningse gas mochten niet in de kou komen te staan. Dat is nu losgelaten, wat een wezenlijke ommekeer betekent.

Voortaan gaat de veiligheid in Groningen vóór. Daar moet de gasproductie op ­worden afgestemd.

Wat betekent ‘veiligheid gaat voor’ concreet?

Er zijn twee verregaande maatregelen afgekondigd. Vrijwel direct na de aardschok liet minister Eric Wiebes van Economische Zaken en Klimaat zo’n tweehonderd grootverbruikers weten dat ze uiterlijk in 2022 van het Groningse gas af moeten. Deze bedrijven gebruiken samen zo’n 5,5 miljard m3 gas per jaar. Met een beperkt aantal gebruikers valt dus al veel te bereiken. Vervolgens adviseerde het Staatstoezicht op de Mijnen om de gasproductie uit het Groningerveld terug te brengen van de huidige 21,6 miljard m3 naar 12 miljard m3 per jaar. Wiebes heeft laten weten dat advies te zullen volgen.

De consequentie hiervan is dat de gas­ productie in Groningen de leveringszekerheid niet meer kan garanderen. Er moet dus een alternatief komen.

Wat is het alternatief?

Het ligt voor de hand om in eerste instantie te denken aan een duurzaam alternatief. Er is al veel over gesproken dat we van het gas af moeten; die operatie zouden we nu versneld kunnen door10 | de ingenieur 2 | februari 2018

zetten. Bij het bouwen van nieuwe woningen is dat direct mogelijk, maar voor de bestaande bouw ligt dat een stuk ingewikkelder. Zelfs om de doelstellingen voor 2030 te halen, moet het tempo waarmee woningen tot bijvoorbeeld nul-op-de-meter worden gemaakt fors omhoog – en Groningen kan niet tot 2030 wachten. Iets soortgelijks geldt voor industriële processen die van het Groningse gas afhankelijk zijn. Duurzaam geproduceerd groen gas en synthesegas gaan er beide komen, maar niet binnen een paar jaar.

Het snelste alternatief is het importeren van gas. Aanbod is er genoeg: uit Noorwegen, Rusland en Groot-Brittannië, en inmiddels ook vanuit verder weg gelegen landen in de vorm van liquefied natural gas (LNG) dat in schepen wordt aangevoerd. Daarvoor hebben we in Rotterdam de Gate-importterminal met een jaarcapaciteit van 12 miljard m3. Nederland zette het afgelopen decennium ook actief in op zijn rol als Europese gas­ impor­teur en -exporteur in het kader van de zogeheten Gasrotonde. De infrastructuur voor de import ligt er dus al.

Geïmporteerd gas is niet hetzelfde als Gronings gas. Wat betekent dit?

Het Groningse gas heeft een lagere verbrandingswaarde dan het meeste geïmporteerde gas en het gas dat de NAM wint uit bijvoorbeeld de Waddenzee of de Noordzee. Het Groningse gas wordt daarom laagcalorisch genoemd, het andere hoogcalorisch. Nu was de omvang van het Groninger veld zo groot dat er indertijd een complete laagcalorische gasmarkt is gecreëerd: in Nederland, maar ook in delen van de landen

om ons heen. Alle gastoestellen, verwarmingsketels, branders en installaties in dit gebied zijn op het laagcalorische gas ingesteld, dat bovendien een heel ­constante kwaliteit heeft.

Wat doen we nu met hoogcalorisch gas?

Inmiddels is het allang niet meer zo dat de Groningse gaskwaliteit alleen uit het Groninger veld komt. Sterker nog, er was de afgelopen decennia het zogeheten kleineveldenbeleid, waarbij het hoog­ calorische gas uit de Wadden- en Noordzee eerst moest worden aangesproken.

Dat gas werd op Groninger kwaliteit gebracht door stikstof bij te mengen.

Inmiddels gebeurt dat ook met geïmporteerd hoogcalorisch gas uit Noorwegen.

Verder beschikt ons land over een hoogcalorisch gasnet speciaal voor grootverbruikers als elektriciteitscentrales op gas.

Er is dus het nodige beschikbaar om van Gronings gas over te schakelen naar geïmporteerd gas: infrastructuur voor import en distributie van hoogcalorisch gas en installaties die hoogcalorisch gas omzetten naar laagcalorische Groningenkwaliteit. Het garanderen van leveringszekerheid is daardoor vooral een kwestie van ombouwen en capaciteit.

Moeten de huishoudens nu over­ schakelen naar hoogcalorisch gas?

Voor de huishoudens ligt het voor de hand om vast te houden aan het laag­ calorische gas. Het zou ook vreemd zijn om in een wijk die op termijn nul-op-demeter moet worden nu nog verwar­ mings­ketels te vervangen. Het is dan logischer om het uit te zingen met het gas dat is omgezet naar Groningenkwali-

foto NAM

FOCUS

Een van de installaties voor het winnen van het Groningse gas.

teit en ­later te verduurzamen. Voor eventueel benodigde extra capaciteit om geïmporteerd hoogcalorisch gas om te zetten, is wel een nieuwe installatie nodig. Er lagen al plannen om in Zuidbroek zo’n installatie te bouwen met een capaciteit van 5 tot 7 miljard m3 per jaar, maar die zijn eerder door het Ministerie van Economische Zaken op de lange baan geschoven.

Hoe zit het met de bedrijven?

Het overschakelen door bedrijven naar hoogcalorisch gas vergt geen technische revolutie. In Duitsland zijn er immers tienduizenden bedrijven die hoogcalorisch gas gebruiken. Aan het begin van dit decennium lagen er op het Ministerie van Economische Zaken ook allerhande rapporten waarin werd geadviseerd om meer bedrijven op hoogcalorisch gas te zetten. Daar is toen alleen nooit een ver-

volg aan gegeven. Wel speelt mee dat de kwaliteit van het hoogcalorische gas veel minder homogeen is dan dat van Groningen. Terwijl de calorische waarde van het Gronings gas nog geen 2 % varieert, kan dat bij hoogcalorisch gas wel 20 % zijn. Het gas uit Noorwegen is niet hetzelfde als dat uit Rusland, Algerije of Qatar. Wordt het gas alleen gebruikt om te verwarmen, dan maakt dat niet zo veel uit, maar er zijn ook processen die heel gevoelig zijn voor variaties.

Wie moet de kwaliteit van het ­hoogcalorische gas garanderen?

Er zijn twee mogelijkheden voor bedrijven die een contante gaskwaliteit nodig hebben: ze kunnen het zelf doen of de Gasunie kan de klus voor zijn rekening nemen. Dat laatste zou het voor bedrijven gemakkelijker maken om over te schakelen.

En hoe zit het met de rol die ­ ederland wil spelen als Europese N gasrotonde?

Het zou gek zijn om na het Groningse laagcalorische gaseiland nu een nieuw Nederlands hoogcalorisch gaseiland te creëren. Aangezien de meeste Europese landen allang draaien op hoogcalorisch gas, is het ook niet waarschijnlijk dat we die zullen meekrijgen voor een nieuwe hoogcalorische gasstandaard. Temeer daar we van onze directe buren al verlangen dat ook zij van het Groningse gas af gaan.

Hoe dan ook ontkomen we niet aan de conclusie dat onze luxepositie van het Groningse gas definitief voorbij is. We zullen ons erbij moeten neerleggen dat Nederland geen uitzondering meer is en dat we ons moeten aanpassen aan wat elders op de gasmarkt al tijden ­gebruikelijk is. februari 2018 | de ingenieur 2 | 11

VOEDINGSTECHNOLOGIE

12 | de ingenieur 2 | februari 2018

VOEDINGSTECHNOLOGIE

PERSOONLIJK EN LOKAAL VOEDSEL ZONDER VERSPILLING

VERANDERING VAN SPIJS

We moeten gezonder, duurzamer en lokaler gaan eten. Om dat te bereiken, ­moeten alle partijen die bij de voedselproductie en -consumptie betrokken zijn ­veranderen. En Nederland timmert al aardig aan de weg als het gaat om een betere ­voedseltoekomst. tekst Marc Seijlhouwer MSc

Ook voor de consument verandert er veel. Steeds vaker kan die precies eten wat en hoe hij of zij wil. Maar al die producten moeten ergens vandaan komen. Bovendien eet slechts 2 % van alle

Nederlanders volgens de richtlijnen voor gezonde voeding. Het aantal mensen met overgewicht en diabetes groeit. Is er een manier om dat tij te keren door anders tegen eten aan te gaan kijken? Het is al mogelijk om uitgekiende, persoonlijke voedingsmixen te maken, maar die hebben vaak de vorm van een puree of drinkmaaltijd. Daar zit niemand op te wachten.

Voedsel zorgt verder voor 20 tot 35 % van de broeikasgassen. Niet voor niets riep de in januari gepresenteerde Transitieagenda Biomassa en Voedsel op tot vergaande veranderingen in het voedingssysteem.

Daarmee zou 10 megaton CO2-equivalent te besparen zijn. Maar om reststromen beter te gebruiken, moet de hele industrie veranderen.

Boeren en tuinders zullen totaal anders moeten gaan denken. Is dat realistisch?

Er zijn, kortom, veel vragen over ons eten. De komende drie artikelen werpen een blik op hoe onze maaltijden in de toekomst gemaakt worden en hoe ze er mogelijk uitzien. Hoe gaan we verspilling tegen?

Hoe verandert techniek (in het bijzonder 3D-printen en wearables) ons eetgedrag? En kunnen we onze groenten dichter bij de mensen verbouwen?

foto Photka

I

ets ingewikkelders dan eten is er nauwelijks in onze maatschappij. Het vormt onze identiteit en onze cultuur, en het vult ook nog eens onze magen zodat we de dag door kunnen komen. Maar nu de wereldbevolking groeit en steeds meer mensen steeds luxer willen eten, staat er veel druk op het voedingssysteem, ook in Nederland. Hoewel onze voedselvoorziening tot de beste ter wereld behoort, zien we ook hier de invloed van schaalvergroting. Steeds grotere veehouderijen veroorzaken gezondheidsproblemen voor omwonenden, om nog maar te zwijgen van de invloed op het milieu. En de kassen vragen een grote hoeveelheid energie om genoeg warmte en licht op te wekken voor paprika’s, tomaten en andere gewassen.

februari 2018 | de ingenieur 2 | 13

VOEDINGSTECHNOLOGIE

De verspilling verslaan Wie een supermarkt binnenkomt, wordt toegelachen door een overdaad aan verse producten. Winkels verkopen die dan ook graag, want op vers voedsel zit de grootste marge. Maar er gaat wel een wereld van verspilling en milieulasten achter schuil.

V

an al het voedsel in ontwikkelde landen wordt 20 % verspild. Die verspilling zorgt voor zo’n 6 % van de totale CO2-emissie op de wereld. ‘Het is dus een enorm probleem’, vertelt voedsel­verspillingsexpert ir. Toine Timmermans van Wageningen University & Research (WUR), die al vijftien jaar onderzoek doet naar voedselverspilling. ‘Toen ik begon, zag niemand dat in. Of men wilde het in ieder geval niet erkennen. Terwijl de industrie er jaarlijks miljarden euro’s door verliest.’

foto Marc Seijlhouwer

Verspilling is volgens Timmermans een groter probleem voor het milieu dan transport of verpakking van voedsel. ‘Verpakkingen kunnen zelfs goed zijn, omdat ze verspilling tegen gaan.

En de transportketen is, in ieder geval bij trucks en boten, zo efficiënt geregeld dat hij maar een paar procent van de milieulast van voedsel vormt. Een grote bijdrage aan de uitstoot van

Voorbeelden van producten die met reststromen worden gemaakt: soep van tomatenresten (afkomstig van MacDonald’s), bier van aardappel­ schillen, bodemverbeteraar van insectenafval en eieren van kippen gevoed met restjesetende insecten. Voor de eieren ligt een chipkaart die de versheid van een product bijhoudt.

14 | de ingenieur 2 | februari 2018

broeikasgassen, namelijk zo’n 30 %, komt van productie van voedsel.

Dat maakt ook dat verspilling zo’n belangrijk issue is: gooi je eten weg, dan zijn die productiekosten voor niets gemaakt.

Het aankaarten van verspilling was lange tijd taboe; een blinde vlek voor de industrie. Maar langzaam komt er een beweging op gang, waar Timmermans zelf deel van uitmaakt. ‘Daarbij is het belangrijk dat iedereen meewerkt. De boeren, de transportbedrijven, de supermarkten en de consumenten.’ Hij zag de afgelopen jaren vaak kleinere initiatieven ontstaan. ‘Maar die zetten uiteindelijk geen zoden aan de dijk.

Als je dit structureel wil oplossen, moet je iedereen erbij betrekken.’

VEGETARISCH VEE Een probleem bij het tegengaan van verspilling vormen dieren. Die mogen namelijk niets eten wat (sporen van) dierlijke resten bevat.

Strenge Europese regelgeving, ontstaan ten tijde van de mond- en klauwzeercrisis (MKZ), zorgt ervoor dat een boel voedsel moet worden vernietigd als het niet is verkocht. Terwijl dierlijke producten juist een goede bron van eiwitten zijn voor de veesector.

In Japan, waar BSE, varkenspest en MKZ nooit op grote schaal voorkwamen, zijn ze minder krampachtig. Daar heeft een varkens­ boerderij een systeem opgezet waar dierlijk afval uit restaurants en de industrie wordt geregistreerd en opgeslagen in aparte vuilnis­bakken. Die bakken gaan naar de boerderij, de resten worden vermalen en gemengd met yoghurt (voor de smaak en houdbaarheid) en de varkens smullen ervan. De kosten voor het voedsel namen met de helft af en de varkens zijn minder vet, waardoor het vlees gezonder wordt.

Dat de wetgeving in Europa in de weg zit, begrijpt voedselverspillingsexpert Toine Timmermans wel. ‘Veiligheid moet voorop staan.

En mede dankzij de strenge wetgeving hebben we geen nieuwe MKZ-crises gehad. Maar als je verspilling tegen wilt gaan, vormen deze regels een probleem. Misschien dat een versoepeling ervan in de toekomst toch nodig is.’

foto US Department of Agriculture

VOEDINGSTECHNOLOGIE

Voedselverspilling tegengaan kan de milieu-impact van voedsel aanzienlijk verminderen.

Dat doet Timmermans, met voedselproducerende en -consumerende partijen, overheden en wetenschappers, onder andere in het REFRESH-project van de EU. De belangrijkste oorzaak van verspilling is onvoorspelbaarheid, zegt Timmermans. ‘Doordat we de kwaliteit en houdbaarheid van verse producten moeilijk in kunnen schatten, gaat er een boel goed voedsel verloren. Nu hanteren we een enorme veiligheidsmarge voor voedingsmiddelen en dan kijken we wat we met de restjes kunnen doen. Dat is de omgekeerde wereld: je moet vanaf het begin zo min mogelijk verspillen.’

Restjesetende insecten Technologie helpt bij het tegengaan van verspilling. Met halfgeleiderfabrikant NXP ontwikkelde WUR een chip die allerlei gegevens over de verse waren bijhoudt. De oogstomstandigheden, het groei­proces, de tijd in de vrachtwagen en de temperatuur tijdens de rit. Allemaal met een paar handige sensoren op de chip, die is verwerkt in een kaartje dat wel wat weg heeft van een OV-kaart. Met die data is de houdbaarheid te voorspellen. Trots laat Timmermans het kaartje zien op zijn werkkamer bij de WUR. ‘Hiermee weet je precies hoe lang je sla nog kunt bewaren. En dus hoef je die, als supermarkt of als consument, minder snel weg te gooien.’

De kaart is de technologie die het systeem kan helpen veranderen. Maar het is niet het enige wat moet gebeuren. ‘35 tot 45 % van de jaarlijkse verspilling van 110 tot 150 kg voedsel per persoon vindt plaats bij de consument. De beste manieren om die tegen te gaan, zijn eigenlijk

bekend en logisch: plan je maaltijden beter, weeg rijst en pasta af, eet kliekjes en ga minder krampachtig om met de houdbaarheidsdatum. En bij de supermarkten en de verwerkende industrie is ook nog veel te winnen. Neem voorgesneden groenten in zakjes. Bij het snijden gaat 10 % verloren. Daar kunnen mensen en dieren niets meer mee. ‘Maar insecten zijn er gek op. Vervolgens maak je van die insecten weer een eiwitpoeder voor alternatieve vleesvervangers of veevoeder voor kippen.’

In 2018 wordt het zogenoemde Oerei een hit, denkt Timmermans. Dit ei, dat nu alleen nog te koop is op een enkele plek in Zeeland, komt van kippen die worden grootgebracht met resten­ etende insecten. ‘Bovendien maken die insecten weer een bodemverbeteraar tijdens het verteren van de groenteresten. Die gebruik je dan om groenten te kweken en zo maak je voedsel­ productie ook een beetje circulair.’

Ook grote bedrijven maken stappen. Zo gebruikt McDonald’s resttomaten voor een restjessoep en ontwikkelde Unilever een instrument om het afvalbeheer in de professionele keuken in kaart te brengen en te stroomlijnen. En Albert Heijn biedt in zijn winkels ‘buitenbeentjes’ aan: minder mooie groenten die anders weggegooid zouden worden. februari 2018 | de ingenieur 2 | 15

VOEDINGSTECHNOLOGIE

Maaltijd op maat We zijn te dik, eten te veel zout en suiker en krijgen te weinig groenten en vezels binnen. Terwijl het goed mogelijk is om gezondere producten in huis te halen, doen veel mensen dat niet. De oplossing: eten dat voor elk individu verschillend is. Dankzij technieken als 3D-printen en draagbare gezondheidsmeters is dat binnenkort mogelijk.

T

e vet gegeten met kerst? Iets te vaak naar de snackbar geweest de afgelopen week?

Tijd om het wat gezonder aan te doen.

Maar diëten is lastig en heeft niet altijd een langdurig effect. Waarom is er niet gewoon een manier om precies het voedsel te krijgen dat u nodig hebt? Niet te veel zout, vet of suiker, maar wel met alle belangrijke voedingsstoffen.

Als het aan onderzoeksinstituut TNO ligt, is het in de toekomst wel mogelijk om perfect op maat te eten. In Eindhoven werkt ing. Daniel van der Linden met zijn team aan 3D-printers die voedsel printen. Voorlopig gaat het vooral om chocolade en deegwaren. Binnen 30 s draait zo’n printer een mooi chocoladetoefje. ‘En een hapklare snack met een of andere voedzame vulling is in een kwartier klaar’, zegt Van der Linden.

16 | de ingenieur 2 | februari 2018

Voedselprinten gebeurt al. Barilla maakt bijvoorbeeld pasta op maat, waarbij de klanten (vooral koks) zelf de vorm kunnen ontwerpen. ‘En de bekende kant-en-klare pannenkoeken in de supermarkt worden ook met een ‘printer’ gemaakt, die beslag op een lopende band deponeert’, aldus Van der Linden. ‘Maar dat is eigenlijk meer 2D-printen.’

TNO ontwikkelde zelf een machine die twintig tot zestig maaltijden per uur kan printen. Het voedsel bestaat onder andere uit groente­ puree die in de vorm van erwtjes en wortels wordt geprint. ‘Voor mensen die niet meer kunnen slikken, kan het uiterlijk van eten veel uitmaken. Altijd maar een uniforme puree is weinig aantrekkelijk.

Maar laat het eruitzien als vast voedsel en de mensen voelen zich er veel beter over.’

Om voedsel te kunnen printen, zijn wel eerst een flink aantal bewerkingen nodig. Verse producten koken en pureren om er daarna met toevoegingen weer structuur aan te geven bij het printen: is dat de moeite waard? Van der Linden: ‘Dankzij printen kun je meer verschil-

VOEDINGSTECHNOLOGIE

Koekjes produceren die niet onderdoen voor commercieel gebakken koekjes kan nu al met een printer. De toekomst is aan printers die echte 3D-sculpturen van eetbaar materiaal kunnen maken.

lende texturen maken met hetzelfde basis­ materiaal. Dan kun je bijvoorbeeld groenten krokant maken of koekjes bakken in een honingraatpatroon, wat een heel apart mond­ gevoel geeft. Die flexibiliteit maakt het zo’n ­nuttige techniek.’

Onverwacht gedrag foto Bart van Overbeeke/TNO

De printer levert de technologie om voedsel ­precies zo te maken als de consument het wil.

Maar hoe weten we waar die behoefte aan heeft? De bewuste eter van de toekomst heeft allerlei sensoren die bijhouden hoe gezond hij of zij is en wat het beste eten is op elk moment van de dag, stelt Nard Clabbers MSc van TNO. Hij denkt na over het voedselprofiel van de meetbare mens. ‘In de toekomst kan iedereen een heleboel data over zichzelf verzamelen.

Bloedwaardes en gewicht zijn straks continu te meten. Bovendien leren we steeds meer over het effect van voedsel op het individu. Iedereen reageert anders op eten. Die kennis is te gebruiken om een uniek voedings­profiel voor iemand op te bouwen.’

Het Amerikaanse bedrijf Habit biedt dat soort profielen al aan. ‘Die zijn echter nog erg duur. In

de toekomst gaat dat veranderen: sensoren worden goedkoper en dankzij big-data-analyse weten we steeds beter welk eetprofiel bij iemand past. Met een stappenteller en een bonuskaart heb je als het ware al genoeg data om een profiel te maken.’

Dat heeft vergaande gevolgen voor hoe we eten, zegt Clabbers.

‘Straks geeft je data antwoord op de vraag: ‘Wat eten we vanavond?’

Het zal mensen helpen gezondere keuzes te maken. Daarnaast kun je analyseren wat voor persoon iemand is en hoe je hem het best informatie kunt aanleveren over gezonde voeding.’

De printer speelt hierbij een essentiële rol. Want als behoeftes heel specifiek worden geanalyseerd, zal er niet altijd een product in de supermarkt liggen dat precies voldoet. Dus gebruik je de printer om ­bijvoorbeeld doperwtjes te maken met extra vitamine B. Of een koekje met minder suiker en extra calcium.

Van der Linden denkt dat voedselprinters al over een paar jaar in supermarkten zullen verschijnen. ‘In principe kunnen we nu al elk materiaal printen. Niet dat het altijd makkelijk is: voedsel verandert snel tijdens het printproces doordat je het verwarmt, afkoelt of mengt met andere stoffen. Dat zorgt vaak voor onverwacht gedrag.

Maar we leren snel bij.’

Van zout naar zoet Printen past goed bij een veranderende eetcultuur. Mensen proberen regelmatig bepaalde voedingsstoffen te vermijden. Suiker, gluten, ­lactose of koolhydraten zijn in verschillende modediëten taboe. Met een printer wordt het veel makkelijker om bepaalde ingrediënten te vermijden en toch een fijne structuur of smaak te krijgen.

Van der Linden laat een bijzonder stukje deeg zien dat lijkt op een stuk honingraat. Aan het begin zijn de zeshoekige gaten in het deeg klein en dicht op elkaar geprint, verderop zijn de gaten groter. ‘Dat zorgt voor een heel andere structuur aan het begin van het deeg dan aan het eind. Daar kun je mee spelen. Op dezelfde manier kunnen we bijvoorbeeld het begin zout maken en het einde zoet. Je maakt je eten helemaal op maat.’

foto TNO

Zo’n snackkoek past ook mooi in de trend dat minder mensen drie grote maaltijden nuttigen. ‘Als je vijf of zes kleinere maaltijden per dag hebt, is zo’n op maat gemaakte snack ideaal. En sporters kunnen hier ook profijt van hebben; dan vervangen de snacks de eiwitshakes, die vaak erg saai zijn en geen textuur hebben.’ Ten slotte is printen volgens Clabbers ook een uitstekende maatregel tegen verspilling.

‘Je maakt alles op maat, dus print je niet snel te veel.’

Op het eerste gezicht lijken dit normale worteltjes en doperwtjes. In werkelijkheid is het groentepuree die in een specifieke vorm is geprint.

februari 2018 | de ingenieur 2 | 17

VOEDINGSTECHNOLOGIE

Boeren tussen het beton Vlees trekt een zware wissel op het milieu, maar ook de productie van groenten en fruit kost veel water en energie. Bovendien is de kwaliteit van verse waren onvoorspelbaar en draagt het transport niet bij aan een duurzame toekomst. Stadsboerderijen bieden uitkomst.

E

r wordt nogal wat afgezeuld met voedingsmiddelen. In de supermarkt verschijnen groenten uit landen als Kenia, Brazilië of China. En de schappen liggen altijd vol met avocado’s, die nergens in de buurt van Nederland zijn te verbouwen. Bovendien zijn ze vaak keihard doordat ze te vroeg zijn geplukt om de vlieg- of bootreis naar Europa te overleven. En zelfs de teelt van groenten en fruit uit Nederland brengt milieukosten met zich mee. Kassen verbruiken een boel energie en water. Ook gaan de producten per vrachtwagen van kas of akker eerst naar distributiecentra en dan pas naar supermarkten.

Dat moet anders kunnen, denken steeds meer tuinbouwpioniers in Nederland en de rest van de wereld. Bijvoorbeeld met stadsboerderijen. In

Amerika haalden verschillende urban farms al miljoenen dollars op.

Bowery Farm in New Jersey kreeg vorig jaar 20 miljoen, mede doordat Google steun uitsprak voor het project. En in Den Haag is de bovenste verdieping van het oude kantoorgebouw De Schilde omgebouwd tot een hydroponics-boerderij. Zo’n boerderij gebruikt geen grond maar water om plantjes in op te kweken. Een beproefd concept inmiddels, maar kleinschalig en relatief duur.

Fel paars licht In Den Bosch is intussen een bedrijf in alle stilte bezig met een echte ‘kas in een gebouw’. Op het fabrieksterrein van ex-supermarktketen De Gruyter verbouwt stadsboerderij PlantLab in het magazijngebouw allerlei gewassen. Volgens CTO Leon van Duijn produceert PlantLab 200 ton groente per jaar in zogenoemde Plant Production Units (PPU’s) op locaties in Nederland, Duitsland en de VS. Maar tot nu toe hield het bedrijf zichzelf buiten de publiciteit. ‘Wij wilden eerst goed productie draaien voordat we in de openbaarheid traden.’

OPTIMAAL LANDGEBRUIK Het is een iconisch Nederlands beeld: de koe in de wei. Maar die koe laat wel een boel methaanrijke winden en boeren, met grote gevolgen voor het klimaat. Bovendien is het weinig efficiënt: zo’n groot stuk land met alleen maar gras en een handjevol dieren.

Er is echter een alternatief. Hannah van Zanten MSc (Wageningen University & Research) ontwierp een model dat onze blik op landgebruik totaal moet veranderen. ‘Decennialang gaan we al uit van het verhaal van de voedselproducenten. Zij bepalen van oudsher de manier waarop het land wordt gebruikt en vaak komt dat neer op koeien in de wei. Het a­ lternatief, helemaal geen dieren meer, is onrealistisch; mensen zullen altijd vlees willen hebben. Maar wat nou als er een t­ ussenweg is?’

Van Zanten ontwikkelde een model aan de hand van de in Nederland beschikbare landbouwgrond en kwam tot een opvallende conclusie: een milieubewuste voedselvoorziening hoeft niet per se alleen maar plantaardig te zijn. Door reststromen te ver-

18 | de ingenieur 2 | februari 2018

anderen in diervoeder zijn van laagwaardig afval hoogwaardige eiwitten te maken. ‘Alleen op de armste grond, waar echt niets is te verbouwen, laat je koeien of varkens lopen. En dieren krijgen geen ‘vers’ voedsel meer te eten; alleen maar gras en restproducten. ‘Nu gebruikt men 40 % van de akkergrond voor het verbouwen van veevoer. 30 % van al het verbouwde graan ter wereld gaat naar dieren. Terwijl mensen dat net zo goed kunnen eten.’

Als vee alleen maar reststromen te eten krijgt, is het mogelijk om 7 tot 27 g diereiwit per persoon per dag te kweken, rekende Van Santen uit; een derde van de eiwitbehoefte. De rest moet dan uit niet-dierlijke bronnen komen. Insecten, vleesvervangers en peulvruchten spelen dus een belangrijke rol in dit plan. Het vereist een totale herinrichting van het voedselsysteem, wat het op korte termijn niet realistisch maakt. Maar als milieu, mens en dier toekomstbestendig moeten worden, dan laat het plan van Van Zanten zien hoe dat zou kunnen.

foto PlantLab/Marjo van de Peppel

VOEDINGSTECHNOLOGIE

PlantLab uit Den Bosch kweekt in afgesloten, grote containerachtige ruimtes onder paars licht planten van zaadje tot bloem of vrucht. Doordat de omstandigheden in de kweekruimte perfect zijn te controleren, wordt de oogst voorspelbaar.

En dat productie draaien lukt volgens Van Duijn. In units van een paar meter lang en breed staan vele rijen plantjes. Een fel paars licht geeft ze precies de goede golflengte om optimaal te groeien. Een watersysteem zorgt ervoor dat ze de optimale mix van voedingsstoffen binnenkrijgen. Dat PlantLab zo goed weet wat de plantjes nodig hebben, komt door jaren onderzoek, aldus Van Duijn. ‘Met kennis van planten en techniek hebben we algoritmes ontwikkeld die precies voorspellen hoe een plant groeit aan de hand van de zaad­s oort, klimaatomstandigheden, het type voeding en de hoeveelheid licht. Zo kunnen we de smaak van basilicum beïnvloeden of de hoeveelheid werkzame stof in medi­ cinale planten bepalen.’

Die algoritmes maken groenten kweken bovendien voorspelbaar. ‘We weten precies hoeveel we kunnen oogsten en wanneer, waardoor onze klanten nooit voor verrassingen komen te staan.

Die voorspelbaarheid is een grote kracht.’ Niet alleen voor de stadsboerderij zelf, ook voor de wereld: hoe voorspelbaarder het groeiproces, hoe minder kans er is op over- of onderproductie.

De milieuvoordelen van deze stadsboerderij zijn indrukwekkend. Er zou 98 % minder water nodig

zijn dan voor traditionele kassen doordat de PPU’s het verdampte water opvangen en terugvoeren naar een tank. Het ledlicht kost natuurlijk wel meer energie dan zonlicht dat bij kassen naar binnen valt, maar is toch zuinig. ‘En de opbrengst ligt per m2 twee tot drie keer hoger dan bij gewone tuinbouw.’

Van ring naar centrum Als het om de toekomst van voedsel gaat, zijn die besparingen echter niet het belangrijkste aspect van de stadsboerderij. ‘Zo’n binnenboerderij aan de rand van de stad is in Nederland misschien minder urgent.

We hebben hier uitstekende versproductie en relatief kleine reistijden van kas naar stad. Maar in megasteden in bijvoorbeeld China, India of de VS hebben ze behoefte aan voedselvoorziening in of rondom de stad.’ Het kost bijvoorbeeld uren om van de ring van Moskou naar het centrum te komen. Voedselproductie in het centrum kan dan een betere aanlevering van groente en fruit opleveren met lagere (milieu) kosten en een betere kwaliteit.

Na lange tijd in stilte onderzoeken, experimenteren en uitbreiden wil PlantLab in 2018 steeds meer de markt betreden. Het bedrijf exporteert het idee en de techniek naar andere landen om in de hele wereld vergelijkbare stadsboerderijen op te zetten. ‘Concurreren met andere tuinbouw; dat willen we helemaal niet. We werken liever samen. In­door farming is een aanvulling om de almaar groter wordende steden op een duurzame manier van verse waar te voorzien.’ | februari 2018 | de ingenieur 2 | 19

AFVALSCHEIDING

M

MÖRING

ijn zoon kwam twee weken logeren om in de monastieke rust van mijn bos te werken aan zijn master. Op dag twee trof ik hem diep in gedachten aan in de hal. Zelfs mijn voet­ stappen had hij niet gehoord. Pas toen ik hem op zijn schouder tikte, keek hij op. Ik vroeg wat hij aan het doen was.

‘Blik en plastic’, zei hij. Ik keek hem blanco aan. Zijn master gaat over de Russisch-Europese betrekkingen aan het einde van de vorige eeuw. Ik zag niet zo snel wat blik en plastic daarmee te maken hebben. Maar ik heb nooit gestudeerd, dus daar kon het ook aan liggen. ‘Blik en …?’ ‘Plastic’, zei hij.

‘Rechts is papier. Dat zie je zo ook wel, maar welke van de twee andere is blik en plastic?’

Ah. Het ging over de afvalscheiding. Daar wist ik nou wel weer iets van. Waar hij woont, en ik woonde, doen ze niet aan afvalscheiding. Daar gaat alles in een grote grijze KOMO-zak en die wordt weer in een ondergrondse container gemikt. Een elegant systeem als je het mij vraagt, maar niemand vraagt mij wat en daarom ben ik nu de eigenaar van een felgeel vuilnissysteem met drie ingebouwde bakken: een voor rest, een voor blik en plastic, en de laatste voor papier. Zelfs nu, drie maanden na mijn verhuizing, moet ik geregeld nadenken voor ik weet wat ik waarin moet gooien. Het wil maar niet wennen.

Lang geleden bezocht ik een van de eerste recyclecentra in Nederland. Recyclecentrum was een groot woord, want het bleek vooral om een lopende band te gaan waarlangs mannen stonden die componenten uit de passerende stroom pikten.

Inmiddels zal het allemaal vast geavanceerder zijn. Vorige week vertelde iemand mij zelfs dat die hele afvalscheiding boter aan de galg is, want de moderne recyclefabrieken kunnen het best zelf af.

Of dat zo is, weet ik niet. Maar ik ben sceptisch. Zo ben ik ooit opgehouden met glas in verschillende kleuren te scheiden toen ik op het terrein van een glas­fabriek zag dat blank, groen en bruin gezellig op een grote hoop ging.

Marcel Möring is schrijver, bekend van romans als In Babylon (1997), Dis (2006), Louteringsberg (2011) en Eden (2017).

20 | de ingenieur 2 | februari 2018

‘Links is rest’, zei ik tegen mijn zoon, ‘midden is blik en plastic, rechts is papier.’ Hij knikte bedachtzaam.

‘Wat ís rest precies?’ Dat leek mij vooral een filosofische kwestie. Aangezien ik nauwelijks groente- en helemaal geen tuinafval produceer, is rest vooral alles waarvan ik niet weet waar het bij hoort. Het is

de poëzie van het afval: raadselachtig, ondefinieerbaar en toch aanwezig.

‘En wat doe je met iets waarvan je niet weet of het rest is, maar het is duidelijk ook geen blik en plastic of papier?’, zei mijn zoon. ‘Waar heb je het over?’, zei ik. ‘Nucleair materiaal? Ga aan je master werken en pieker niet over dit soort dingen.’

Een paar dagen later moest ik in de Randstad ­op­treden. Ik kwam pas de volgende dag terug.

Net toen ik parkeerde, kwam mijn zoon uit het bos lopen. ‘Ik ben in het dorp geweest’, zei hij. ‘Ik heb het glas ook weggebracht.’ Dat was een klusje dat ik de afgelopen maanden zo effectief voor mij uit had geschoven dat ik was vergeten dat het bestond.

‘Zijn wij hier op het platte­ land proefkonijnen voor het recyclewezen of bestaat hier nog een regime dat in de Randstad bij gebrek aan ­discipline is opgegeven?’

‘Wist je dat ze hier het glas per kleur sorteren?’ Dat wist ik niet. En waarom is dat trouwens zo? In de Randstad gaat al het glas in dezelfde container. Zijn er dan verschillende centra waar het glas heengaat? Een voor de buitengebieden, waar de mens zich helemaal gek recyclet, en een voor die lui in Rotterdam en Amsterdam, die alles maar gewoon op een grote hoop gooien? Zijn wij hier op het platteland proefkonijnen voor het recyclewezen of bestaat hier nog een regime dat in de Randstad bij gebrek aan discipline is opgegeven?

Mijn zoon vroeg hoe ik het had gevonden om weer even in Rotterdam te zijn. ‘Ik stond drie kwartier in de file op de Erasmusbrug’, zei ik. ‘Iedereen staat altijd drie kwartier in de file op de Erasmusbrug’, zei mijn zoon. ‘Dat is geen nieuws.’ ‘Ik heb in het hotel alle afval in één emmer gegooid’, zei ik.

‘Kijk’, zei mijn zoon, ‘now you’re talking.’

illustratie TU Eindhoven

Tekening van de beoogde compacte röntgenbron Smart*Light, die op een flinke tafel moet passen.

NEDERLANDS TAFELMODEL SYNCHROTRON OP KOMST

Röntgenapparaat voor gevorderden Kunsthistorici willen graag in schilderijen kunnen ‘kijken’, materiaalonderzoekers in metalen. Röntgenstraling van hoge energie maakt dat mogelijk, maar daarvoor moeten wetenschappers wel afreizen naar speciale faciliteiten. Het project Smart*Light, dat eind januari van start ging, wil daar verandering in brengen met een betaalbare, compacte röntgenbron. tekst ir. Jim Heirbaut

A

ls je wilt begrijpen waarom een materiaal zich op een bepaalde manier gedraagt, of het nu metaal is of verf op een oud schilderij, moet je erin kijken.

Dat kan met harde röntgenstraling, die wordt opgewekt in gigantische, dure apparaten, genaamd synchrotrons. In zo’n synchrotron – met een omtrek van honderden meters – worden elektronen versneld in een cirkelvormige

buis, waarbij röntgenstraling vrijkomt die geschikt is om materialen mee te analyseren.

Probleem is alleen dat er in heel Europa maar een paar synchrotrons zijn. In Grenoble, Frankrijk, staat bijvoorbeeld SOLEIL; ook zijn er exemplaren te vinden in Berlijn en in het Zwitserse Villigen. ‘Geen enkel museum of particuliere eigenaar wil daar een schilderij dat miljoenen heeft gekost

naartoe slepen’, zegt prof.dr.ir. Jom Luiten, hoogleraar Coherence and Quantum Technology aan de TU Eindhoven en mede-initiatiefnemer van project Smart*Light. ‘Dat gesleep met kunst naar een plek die daar qua omstandigheden helemaal niet voor geschikt is, dat wil je niet’, valt mede-initiatief­ nemer prof.dr. Joris Dik hem bij, kunsthistoricus en hoogleraar Materials in Art & Archaeology aan de TU Delft. februari 2018 | de ingenieur 2 | 21

Een van de toekomstige gebruikers van de Smart*Light-röntgenbron is ­Joris Dik. Hij is hoogleraar aan de TU Delft en doet onderzoek naar kunstvoorwerpen, waaronder schilderijen.

Bij een typisch onderzoek gaat röntgenstraling de verf binnen en kaatst terug in detectoren. De manier waarop de fotonen verstrooien, verraadt dan de kristalstructuur van pigmenten.

Met een andere röntgentechniek, röntgenfluorescentie (XRF), is direct na te gaan welke elementen er in de verf zitten.

‘Zoals een geoloog in de aardkorst kijkt, kijken wij in de ontstaans­

geschiedenis van een schilderij’, zegt Dik. Want ook bekende kunstenaars schilderden regelmatig over een eigen werk heen omdat ze niet helemaal ­tevreden waren. ‘Je moet het doek zien als het laboratorium van de schilder. Iemand als Picasso schilderde soms wel vier of vijf keer over een eerdere laag heen. Ga je naar de ­onderliggende lagen, dan kom je zo ongeveer zijn hele zoektocht naar het kubisme tegen.’

Dik gebruikt voor zijn kunstonderzoek onder meer apparaten waar gewone röntgenbuizen in zitten. ‘Dat zijn ­echter net waxinelichtjes als je ze

Er is dus behoefte aan een vergelijkbare straling, maar dan uit een veel compacter apparaat. Het idee van het Nederlands-Vlaamse project Smart*Light is om in drie, hooguit vier jaar een röntgenbron te bouwen die de kwaliteit van de röntgenstraling van een synchrotron benadert, maar past op een optische tafel. Met een beetje moeite moet de machine zelfs te transporteren zijn, zodat kunstonderzoekers of geologen in het veld hem ook kunnen gebruiken.

Nuttige spin-off

bron R. Gerritsen, J. Dik, www.rembrandt.ua.ac.be

In het apparaat van Luiten en collega’s zal een sterke laserstraal frontaal botsen op een bundel elektronen die met bijna de lichtsnelheid bewegen. Hierbij missen vrijwel alle fotonen en elektronen elkaar, maar met het kleine deel dat wél

22 | de ingenieur 2 | februari 2018

v­ er­gelijkt met een zichtbaar lichtbron.’

Daarom hebben hij en zijn collega’s behoefte aan een bron van hoogenergetische röntgenstraling die zich dicht bij huis bevindt en vaak beschikbaar is. Daarmee kunnen ze in schilderijen op zoek naar pigmenten die in de loop van de tijd zijn geoxideerd, waardoor de kleuren van een schilderij zijn veranderd, of naar faseovergangen in de materialen. ‘We willen graag het proces van veroudering beter begrijpen. Hoe meer onderzoek we hiernaar doen, hoe meer we erachter komen dat een schilderij een dynamisch ­geheel is.’

foto ESRF/A. Petricola

KIJKEN IN KUNST

op elkaar botst, gebeuren interessante dingen. Het laserlicht brengt de elektronen aan het trillen, die daardoor licht uitzenden in de richting waar het laserlicht vandaan kwam. Doordat de elektronen met bijna de lichtsnelheid bewegen, treden bovendien relativistische effecten op, waardoor het uitgezonden licht een tienduizend maal zo korte golflengte heeft als het inkomende laserlicht. Ook hebben de fotonen een navenant hogere energie: die kan oplopen tot 100 keV. (Ter vergelijking: de CT-scanner in het ziekenhuis zit rond de 30 keV.) Die straling dringt materialen binnen; uit de manier waarop fotonen door het materiaal worden verstrooid, is vervolgens veel af te leiden over defecten, de aanwezige elementen en de microscopische structuur van het materiaal.

De onderzoeksgroep van Luiten heeft veel ervaring met deeltjes­ versnellers, onder meer dankzij het cyclotron van de Eindhovense universiteit. De bundels deeltjes die daaruit komen, worden gebruikt voor materiaalonderzoek en voor het maken van isotopen voor medische beeldvorming. Uit een gesprek dat Luiten had met VDL-ETG kwam naar voren dat dit Nederlandse bedrijf voor CERN een nieuwe lineaire

Onderzoek met röntgenstraling liet zien dat zich onder dit door Rembrandt van Rijn geschilderde portret nog een portret bevindt.

Het synchrotron SOLEIL in Grenoble, Frankrijk, maakt harde röntgenstraling door elektronen te versnellen in een cirkelvormige pijp.

elektronenversneller had gemaakt voor de Compact Linear Collider (CLIC). Nu het erop lijkt dat dit project voorlopig niet doorgaat, wil VDL-ETG de technologie graag elders gebruiken om zo nuttige spin-offs te laten zien van haar werk.

Eenvoudig te bedienen Qua fysica is helemaal duidelijk hoe de röntgenbron gaat werken, maar er zijn nog wel technologische uitdagingen. Om te beginnen moet een elektronenbundel van slechts 10 mm breed precies frontaal gaan botsen op een al even smalle bundel laserlicht. Dit denken Luiten en collega’s voor elkaar te krijgen door de bundels eerst een stuk breder te maken, zodat de kans veel groter is dat ze elkaar raken. Is dit eenmaal het geval, dan kunnen de bundels langzaam smaller worden gemaakt totdat de juiste intensiteit is bereikt. Hier moet een geauto­ matiseerd meet-en-regelmechanisme voor gaan zorgen.

Als de ingenieurs in Eindhoven dit eenmaal voor elkaar hebben, moet hier een apparaat omheen worden gebouwd. ‘In zo’n apparaat gebeuren heel ingewikkelde dingen, maar het moet eenvoudig te

bedienen zijn’, zegt Luiten. ‘Vergelijk het met een elektronenmicroscoop; daarmee kunnen onderzoekers ook na een relatief eenvoudige instructie uit de voeten.’ De veiligheid van het apparaat krijgt eveneens aandacht, vanwege de intense laserbundels en röntgenstralen.

Het apparaat zal ongeveer 5 miljoen euro gaan kosten, schat Luiten. Een boel geld, maar vergelijkbaar met de prijs van een flinke elektronen­microscoop, een ander instrument voor het doen van materiaalonderzoek dat inmiddels onmisbaar is. En veel aantrekkelijker geprijsd dan een synchrotron van honderden miljoenen.

De Smart*Light-röntgenbron is in de eerste plaats geschikt voor het doen van allerhande onderzoek naar materialen, variërend van ­metalen (zie ‘Vermoeide metalen’ hieronder) tot bepaalde steenlagen waar geologen zich op richten. Wat de schilderijen betreft, is het plan om het röntgenapparaat te gebruiken bij onderzoek naar en de restauratie van enkele topwerken van Rubens, Vermeer, Bosch en Rembrandt. Met Smart*Light wordt het voor het eerst mogelijk om de chemische en fysische conditie van kunstvoorwerpen helemaal in kaart te brengen (zie ‘Kijken in kunst’ op pagina 22). Bovendien is het bij gebruik van röntgenstraling niet nodig om monsters te nemen. |

VERMOEIDE METALEN Intense röntgenstraling wordt veel gebruikt bij onderzoek naar metalen.

De straling dringt een metaal binnen en wordt op een bepaalde manier door de atomen verstrooid. Dat levert informatie op over onder meer het kristalrooster en de verschillende ­fasen in dat metaal. Zo leren materiaalonderzoekers meer over de interne structuur van een metaal, bijvoorbeeld hoe dat materiaal vervormt.

Met die kennis zijn weer betere materialen te ontwerpen.

‘Aan de TU Delft hebben wij voor dit type onderzoek een speciale röntgenafdeling waar we met standaard­ röntgenbuizen materialen bekijken’, vertelt materiaalwetenschapper dr.

Hessel Castricum van de TU Delft.

‘Maar als we echt diep in het materiaal willen kijken, moeten we met ­onze monsters naar een synchrotron,

zoals dat in Grenoble. Dat betekent dat we een onderzoeksvoorstel moeten indienen en maar moeten afwachten of het wordt toegekend. Gebeurt dat inderdaad, dan krijg je vaak niet meer dan een paar dagen meettijd, waarvan je soms al één dag kwijt bent aan het bouwen van je proef­opstelling. Het zou zoveel gemakkelijker zijn als we in-house een goede bron van hoge energie ­röntgenstraling hadden staan.’

Dit laatste is helemaal belangrijk als onderzoekers voor langere tijd de structuur van een metaal willen volgen, zoals bij verouderingsprocessen van staal. Dat duurt maanden en zo’n meting werkt niet als je alles steeds opnieuw moet opzetten. Hetzelfde geldt voor corrosie. ‘Daar proberen we iets tegen te doen door een coating aan te brengen. Cruciaal voor de

werking daarvan is wat er gebeurt op het grensvlak tussen coating en metaal. Dat kunnen we bekijken met ­intense röntgenstraling. Ook voor dit onderzoek geldt: we willen graag ­vaker kunnen meten, bijvoorbeeld om een nieuwe coating te vergelijken met een eerdere versie.’

En dan is er nog vermoeiing, in de volksmond metaalmoeheid, waarbij een brosse breuk optreedt op een moment dat de belasting nog vrij klein is. Zo’n breuk is het gevolg van het vaak opnieuw belasten van het materiaal en hangt samen met een proces op microscopisch niveau dat nog niet helemaal wordt begrepen.

Duidelijk is wel dat de (economische) gevolgen van vermoeiing gigantisch kunnen zijn; denk maar aan een brug of vrachtschip dat doormidden breekt.

februari 2018 | de ingenieur 2 | 23

ROBOTS EN 5G GEVEN SPORTEVEMENT TECH-TINTJE

Olympische showcase

Olympische Spelen zijn voor elk land een gelegenheid om zich van zijn beste kant te laten zien. Zuid-Korea wil graag bekendstaan als technologisch vooruitstrevend, dus geeft het ruim baan aan robots en 5G-telecom om zich te profileren in Pyeongchang. Het geheim: zo veel mogelijk zelf doen. tekst en foto’s dr.ir. Christian Jongeneel

E

r liggen twee cilindervormige voorwerpen op het bureau van prof.dr.ir. Jun-Ho Oh. Het zijn onderdelen van een motor die hij aan het ontwerpen is. ‘Mijn medewerkers moeten onderzoek doen waarover ze kunnen publiceren. Dus neem ik de basistechnologie voor mijn rekening’, lacht de hoogleraar. ‘Die hebben we namelijk ook nodig. De Europeanen, Amerikanen en Japan-

ners hebben die basis al lang. Maar wij zijn pas dertig jaar met techniek bezig en nog altijd aan het inhalen. Daarom moeten we het nu nog hebben van kleine stappen vooruit.’

Oh verwierf in 2015 wereldwijde faam door met zijn team van het Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST, ‘het MIT van Korea’) een wedstrijd te winnen van DARPA, de onderzoekstak van het

Pentagon. De uitdaging was een robot te bouwen die in zo min mogelijk tijd een parcours kon afleggen en onderweg een achttal taken kon volbrengen, waaronder in en uit een auto stappen, over een oneffen ondergrond lopen, een deur openen en een brandslang aansluiten. Bij een (nucleaire) ramp kunnen mensen dat soort taken niet altijd verrichten, dus een reddings­ robot zou soelaas kunnen bieden.

De overwinning van de Koreaanse robot Hubo was goeddeels te danken aan één slimmigheid: wielen op de knieën. Omvallen was de voornaamste faalreden van de robots. Hubo minimaliseerde dat risico door op een vlakke ondergrond door de knieën te gaan. Dankzij de wielen kon hij dan nog steeds vooruitkomen, wat bovendien tijdwinst opleverde.

Een Hubo-robot tijdens de DARPA Robotics Challenge van 2015, waarin hij opdrachten moest uitvoeren als het opendraaien van een klep.

24 | de ingenieur 2 | februari 2018

De Koreaanse robottechnicus Jun-Ho Oh in zijn laboratorium, met een van de Hubo-robots.

Al jaren staat Zuid-Korea bovenaan Bloombergs prestigieuze lijst van de meest innovatieve economieën ter wereld. Tijdens de Olympische ­Winterspelen van Pyeongchang moet dat eens te meer duidelijk worden, onder andere door de lancering van ’s werelds eerste 5G-telecomnetwerk. De Ingenieur ging op reportage en doet in drie afleveringen verslag.

‘Het geheim van Hubo was dat we alles zelf ontworpen hadden’, vertelt Oh. ‘Behalve de motoren. Die kwamen uit Japan. Daar willen we verandering in brengen. Hoe minder interfaces van verschillende fabrikanten je aan elkaar moet knopen, hoe beter.’

Reus van 300 kilogram Gezien Oh’s staat van dienst was het logisch dat hij werd benaderd om de robotinitiatieven rond de Olympische Winterspelen in Zuid-Korea te coördineren. Hij pakte de klus met frisse tegenzin aan, want als geen ander weet hij dat een robot bouwen geen sinecure is. Zelfs zijn Hubo valt nog regelmatig om.

‘Er is natuurlijk niets mis met een demonstratierobot’, zegt Oh. ‘Maar als je robots in een operationele omgeving brengt, moeten ze het goed doen. Het is gênant als mensen filmpjes gaan delen van robots die

voortdurend tegen dingen aan botsen of omvallen. Anderzijds: als we alleen bestaande robots tonen tijdens de spelen, heeft dat weinig impact. Dus ze moeten wel nieuw zijn. Ook moeten de robots echt zinvolle dingen doen voor het publiek. We hebben het tenslotte over de Olympische Spelen, niet over een robotbeurs.’

Met die eisen in het achterhoofd selecteerde Oh een handvol robots. Veiligheidsrobots, waar eerder mee werd geadverteerd, zitten daar niet bij. De technologie daarvoor is nog niet rijp.

Bovendien zijn er militaire redenen om niet al te veel te pronken met de mogelijkheden van dergelijke robots. Zuid-Korea test namelijk dit soort robots aan de grens met Noord-Korea.

Voor de spelen zijn vriendelijker apparaten uitgerold. Op de luchthaven Incheon worden reizigers begroet door een klein legertje robots met spraakherkenning van LG. Die kunnen de weg wijzen en meer informatie geven over het vliegveld. Daartussendoor bewegen zich schoonmaakrobots, zoals die ook voor de huismarkt worden geleverd, maar dan groter en in staat complexere omgevingen met meer mensen schoon te houden. Tijdens de Consumer Electronics Show in januari onthulde LG twee broertjes van de vliegveldrobot, die drankjes rondbrengen februari 2018 | de ingenieur 2 | 25

5G: NETWERK OP ZOEK NAAR EEN MISSIE Tijdens de winterspelen wil Zuid-­ Korea het eerste 5G-netwerk lanceren. Maar de toepassingen van deze nieuwe communicatiestandaard ­liggen nog niet voor het oprapen.

Met de nodige bombarie werd in september onder in het hoofdkwartier van SK Telecom, een van Zuid-Korea’s twee grote telecombedrijven, T.um geopend, een showcase voor 5G. Op de begane grond zien bezoekers een aantal impressies van een toekomst met razendsnelle dataoverdracht, zoals een auto met een futuristisch dashboard en een online winkel die producten drie­ dimensionaal in de huiskamer projecteert. Een verdieping hoger ervaren mensen in een soort achtbaanstoelen een virtual­-reality-reis.

Dezelfde stoelen zijn ook in trek bij de bezoekers van d.light, de tentoonstellingsruimte onder het hoofdkwartier van Samsung Electronics. Met een ­virtual-reality-bril op, ondersteund door een schuddende stoel, ondergaan ze een behoorlijk levensechte ervaring.

Net als bij T.um is de tentoonstelling prachtig vormgegeven, met royaal gebruik van grote, contrastrijke schermen.

Het ziet er dus cool uit, maar werkt

het ook? Pas in september 2017 slaagden Samsung en SK erin een functionerende 5G-verbinding te realiseren, tussen SK’s hoofdkwartier en een rijdende auto buiten. Een 360 ­­­­-graden­­-VR-video kwam heelhuids over. Knap, maar zo’n video valt met 4G ook te verzenden. Datzelfde geldt voor diverse toepassingen waarmee Korea Telecom, de concurrent van SK Telecom, goede sier hoopt te maken tijdens de winterspelen, zoals aug­ mented reality om toeschouwers naar hun plek in het stadion te leiden: zet de camera van je mobieltje aan en op het beeld geprojecteerde pijlen laten zien waar je moet zijn. Het is een knap samenspel van sensoren in het stadion, gps en realtime videoprojectie, maar 5G is er niet echt voor nodig.

Het voordeel van 5G boven 4G is ­namelijk niet in de eerste plaats de mogelijkheid om grote hoeveelheden data tussen twee punten te versturen.

Het is het tegelijkertijd en betrouwbaar versturen van een heleboel kleine beetjes data tussen ontzettend veel punten. Anders gezegd 5G: is nodig voor het Internet of Things, waarbij miljarden sensoren continu data willen doorgeven aan het thuishonk.

en koffers dragen. In de aanloop naar de spelen mocht Hubo de olympische vlam een eindje ­dragen, net als collega FX-2, een reus van 300 kg waar een menselijke bestuurder in past.

Skiënde robot Wat op de olympische werkvloer aan robots te zien zal zijn, is allemaal relatief eenvoudig. Van sommige, zoals de gidsrobot op Incheon, kun je je 26 | de ingenieur 2 | februari 2018

Futuristisch dashboard van SK Telecom in een auto die continu online is.

Die sensoren kunnen bovendien mobiel zijn; vandaar de test met rijdende auto’s.

Dat de toepassingen van 5G nog niet voor het oprapen liggen, tempert het enthousiasme bij de fabrikanten niet.

Ook bij 4G kwamen die vanzelf nadat de technologie eenmaal beschikbaar was. Naar de spelen toe is de 5G-race dan ook vooral een prestigestrijd.

Nu zal het met dat 5G-netwerk wel lukken, maar zijn de mobieltjes op tijd? Qualcomm en Intel, de grootste fabrikanten van mobiele chipsets, zijn nog niet zover. De afhankelijkheid van deze buitenlandse toeleveranciers heeft Samsung altijd dwars gezeten.

Daarom begon het bedrijf de ontwikkeling van een eigen lijn processoren: Exynos. Na een razendsnelle inhaalrace presenteerde Samsung in november de Exynos 9810, met vergelijkbare prestaties als de nieuwste chipsets van buitenlandse fabrikanten én ­ondersteuning voor 5G. Volgens de geruchtenmolen zou de Galaxy S9 net op tijd klaar kunnen zijn om te claimen dat tijdens de spelen een compleet 5G-netwerk beschikbaar was.

Landelijke uitrol in Zuid-Korea is ­voorzien voor 2019.

bovendien afvragen of ze veel toegevoegde waarde hebben. Mensen hebben tegenwoordig immers een gids in hun broekzak, in de vorm van hun smartphone.

In een nevenprogramma elders zullen wel verrassende robot­ applicaties te zien zijn. Tien teams werken op dit moment hard aan robots die een helling af kunnen skiën. Ook komt er een competitie met curlingrobots; misschien minder spectaculair om te zien, maar vanuit technologie-oogpunt wel zo uitdagend. De robots moeten niet alleen beheerst kunnen schuiven met de zware stenen, maar ook een

strategie hebben om het spel te winnen. Oh: ‘Dit bevindt zich allemaal op studentenniveau, maar leuk wordt het wel.’

Zelf kijkt de hoogleraar al lang voorbij de spelen. ‘Anders dan de meeste concurrenten werkt Hubo op een hoog niveau, met een goede gebruikersinterface. Daardoor is hij ook bruikbaar voor derden. We hebben er al een aantal verkocht.

Maar er moet nog veel verbeteren. In 10 % van de gevallen gaat het namelijk nog fout. Dan bevriest Hubo of valt hij om. Soms is het een softwarefout, soms heeft een kabel last van ruis, soms is er nog iets anders aan de hand. Dat moet veel beter.’

Een andere grote uitdaging is de integratie met kunstmatige intelligentie. ‘Liefst zou ik Hubo een spraakcommando kunnen geven: ‘Pak dat kopje van tafel.’ Dat lijkt simpel, maar het kan nog niet.

Ja, misschien als het een uur mag duren en er niets in de weg staat. Maar daar heb ik niets aan.

Onder­zoekers in de kunstmatige intelligentie denken vaak dat ze klaar zijn als ze het probleem in principe hebben opgelost, maar op dat moment is het praktisch nog verre van bruikbaar. En dat is wel wat mij het meest interesseert: praktische problemen oplossen.’ |

AirStar, een robot van LG die mensen de weg wijst op de luchthaven Incheon, spot een potentiële klant.

KOREA PAKT DOOR MET MAGLEV Wie op Incheon Airport aankomt en de trein naar Seoul pakt, ziet bovenin het station het perron van de maglev, ofwel de magneetzweeftrein. Een ritje is gratis en gaat via een handvol haltes naar een afgelegen parkeerterrein, zodat de toevallige bezoeker weinig anders kan doen dan de eerstvolgende terug te nemen.

Maar dan heeft hij wel in een futuristisch vervoermiddel gezeten.

Zuid-Korea was in 1993 niet het eerste land met een maglevtrein die toegankelijk was voor het publiek, maar zette wel als enige

door. De trein die nu in Incheon rijdt, is alweer de derde generatie. De bedoeling is het huidige traject van 6 km nog 36 km langer te maken. Dan zal de trein ook sneller gaan dan de top van 100 km/u die hij nu haalt.

De maglev is gebouwd door Hyundai, in samenwerking met de Korea University of Science and Technology. Het principe van de zweeftrein komt uit de Verenigde Staten, maar verder hebben de Koreanen alles zelf ontwikkeld.

Korea pioniert met magneet­zweefbaan­technologie

februari 2018 | de ingenieur 2 | 27

Voorbeeld van een pulskor. Twee van zulke korren hangen aan de zijkant van een vissersschip en slepen een paar uur langs de bodem van de zee. Vissen krijgen kleine schokjes, springen op uit de bodem en belanden in het net.

WELKE VISTECHNIEK IS HET MINST SCHADELIJK?

Vinger aan de puls

Het lijkt onvermijdelijk dat er een definitief verbod komt op de controversiële pulskor, die elektrische schokjes gebruikt om vis te vangen. Maar Nederlandse vissers willen ook niet terug naar de vangmethode die ze daarvoor gebruikten. Zijn er alternatieven? tekst Marc Seijlhouwer MSc

J

e zal maar een visser uit Nederland zijn. Jarenlang stimuleert de overheid een nieuwe vistechnologie in de vorm van de pulskor. Want hoewel het idee om te vissen met elektriciteit al decennia oud is, waren het de Nederlanders die het de afgelopen tijd tot wasdom brachten. De pulskor zorgt voor minder schade aan de bodem en de schepen gebruiken de helft minder brandstof. Natuurlijk: zo’n nieuw vissysteem vereist dure aanpassingen, maar die kosten haal je er binnen de kortste keren uit. En als kers op de taart blijkt de pulskor ook nog eens heel geschikt voor het vissen op tong, de vis waar je als Nederlandse visser het meest naar zoekt.

En dan dreigt er plotseling een definitief, volledig verbod op de elektrische kor. Te schadelijk voor het andere zeeleven, zo wordt geclaimd. Een Franse lobby zorgde ervoor dat de

28 | de ingenieur 2 | februari 2018

Nederlanders, die als enigen grootschalig met pulskorren voeren, kansloos waren. En dat net nu een flink aantal vissers om is. Daar sta je dan, met je moderne vistechniek.

Slurf met gaatjes Ir. Pieke Molenaar van Wageningen Marine Research in IJmuiden weet hoe de vissers zich voelen. Molenaar onderzoekt aan boord van schepen allerlei effecten die vissers hebben op de kwaliteit van de bodem, het gedrag en de gezondheid van de vissen enzovoort. Daarnaast ontwerpt hij samen met de vissers nieuwe netten die hij ook met ze uitprobeert.

Molenaar komt net terug van een week varen op zee met een pulskotter en zegt: ‘De vissers willen helemaal niet terug. De techniek werkt beter, kost minder en spaart het milieu.

Ook lijkt de kans op overleving van

de bijvangst groter. Alleen maar voor­ delen dus.’

De pulskor is echter niet zonder reden controversieel. Onderzoek liet zien dat een klein deel van de gevangen kabeljauwen door de spierverkrampingen hun rug brak. Maar weegt dat op tegen het aantal dieren­ levens dat het gebruik van de pulskor spaart? Want in tegenstelling tot de boomkor, die met zware kettingen de zeebodem omwoelt, gaat de pulskor met een lijn met platte rubberen schijven over de bodem. De platvissen die zich in de bodem verstoppen, krijgen een schokje en vliegen daardoor onvrijwillig een stukje omhoog. De rubberen schijven glijden onder ze door en de vis vliegt het net in. En dat brengt veel minder schade toe aan het andere leven in de bodem, zoals zee­ sterren, zee-egels en kleinere visjes.

Molenaar weet dat er alternatieven

foto Wageningen University & Research

zijn voor de pulskor. Maar hij kent ook de barrières maar al te goed. ‘Je moet voor elk experiment de bemanning enthousiasmeren. Want als die een tijdje een nieuw net uitprobeert, kost dat tijd en dus geld. Terwijl elk bemanningslid uiteindelijk betaald krijgt op basis van het aantal kilo’s gevangen vis.’ En dat economische plaatje is vaak de bottle­ neck waar menig innovatieve vistechniek tegenaan loopt.

In Nieuw-Zeeland ontwikkelde men een vissysteem dat radicaal anders is. Het heeft wat weg van een lange plastic slurf met gaatjes, die een variabele dikte heeft. ‘Verschillende vissoorten blijven op verschillende punten in die slurf zwemmen. De gaatjes zorgen ervoor dat kleine vissen kunnen ontsnappen en het plastic beschermt ze tegen beschadiging.’

Eigen schip Er is nog een andere aanvulling die vissen diervriendelijker kan maken: een stofzuiger aan het einde van een visnet. De vissen zwemmen naar binnen en worden meteen naar boven gezogen. Op die manier blijven ze geen twee uur in het net hangen, waar ze vaak optaters krijgen van het contact met het net en overige vangst, wat ertoe kan leiden dat ze het bewustzijn verliezen en mogelijk zelfs overlijden. ‘Maar hoe breed moet je zo’n stofzuigerslang maken om bijvoorbeeld ook tarbot op te vissen?

Hoe breder hij wordt, hoe meer energie hij kost en hoe minder aantrekkelijk hij wordt.’ Het maakt de inzet van zo’n stofzuiger ingewikkeld,

maar er is nog geen grootschalig onderzoek gedaan naar de haalbaarheid ervan.

Dat is het overkoepelende probleem: misschien zijn er wel degelijk goede alternatieven voor de puls- of boomkor. Maar het onderzoek naar dergelijke technologie moet in samenwerking met de industrie gebeuren en visbedrijven willen niet te lang stilliggen of al te grote in­­ grepen in hun systeem doen. ‘Het liefst heb je als onderzoeker een schip dat permanent voor onderzoek is te gebruiken. Maar dat kost veel geld. En de Nederlandse overheid is streng met het toekennen van subsidies na in het verleden op de vingers te zijn getikt voor het te ruimhartig uitgeven ervan. En dan moet je er ook nog op letten dat onderzoeksgeld niet stiekem wordt gebruikt voor commerciële visserij.’

Een snelle oplossing is er niet. Molenaar: ‘De vissers hopen dat het losloopt met het verbod.

Want ze willen niet terug naar de traditionele boomkorren. Maar er is geen andere techniek waar ze morgen mee aan de slag kunnen om dezelfde opbrengsten te halen. Helaas.’ | februari 2018 | de ingenieur 2 | 29

DE KANDIDATEN VOOR DE PRINS FRISO INGENIEURSPRIJS

Innoveren voor het grotere geheel Energieomzetters voor batterijloze sensoren, een duurzame methode om aardgas te ontdoen van zwavelverbindingen, kennis delen om stalen bruggen beter te herstellen: met hun werk gaan alle kandidaten voor de Ingenieur van het Jaar voor impact op de samenleving. Op 21 maart 2018 wint een van de drie kandi­ daten de Prins Friso Ingenieurs­prijs. Vanaf 19 februari kunt u stemmen op uw favoriet op www.kivi.nl/finalisten. tekst drs. Enith Vlooswijk

Duurzaam gas reinigen stofsulfide’, legt Klok uit. ‘Het is giftig, ruikt naar rotte eieren en is in concentraties van 10 tot 20 % dodelijk. Conventionele methoden om waterstofsulfide te verwijderen uit gas zijn echter niet erg duurzaam.’

Het kan ook anders, namelijk door gebruik te maken van bacteriën die de zwavelverbinding afbreken. Hoewel dat al sinds de jaren negentig op redelijk kosteneffectieve wijze mogelijk is, liep de energiesector er tot voor kort niet erg warm voor, vertelt Klok. ‘Het is een vrij conservatieve sector, die niet zo makkelijk nieuwe technologieën aanneemt. Bovendien ontstonden bij die biotechnologische zuive-

Dr.ir. Jan Klok (34) studeerde biotechnologie aan de Wageningen Universiteit en promoveerde op het verwijderen van zwavelverbindingen uit gas. Momenteel werkt hij als procestechnoloog bij Paqell en is hij projectmanager bij ­Wetsus, European Centre of Excellence for Sustainable Water Technology, in Leeuwarden. Bij Wageningen University & Research is hij gastonderzoeker.

30 | de ingenieur 2 | februari 2018

foto Marieke Wijntjes

H

ij had niet verwacht dat hij terecht zou komen in de olieen gasindustrie. Dr.ir. Jan Klok studeerde ooit biotechnologie in Wageningen om de wereld een beetje beter te maken. Dat de grote olie- en gasbedrijven zich daar uitstekend voor lenen, ontdekte hij pas later.

Als promovendus beet hij zich vast in een probleem waarmee de industrie al jaren kampte: het verwijderen van zwavelverbindingen uit aardgas. Zijn onderzoek leidde tot een nieuwe, duurzame zuiveringsmethode die nu op de markt wordt gebracht.

‘Gas bevat naast methaan andere verbindingen, waaronder water-

ringsmethode relatief veel bijproducten, waar­onder zwavelzuur. Dat is te verwijderen met loog, wat weer niet zo milieuvriendelijk is.’

Kloks onderzoek leverde een verbeterde zuiveringsmethode op. Ook hierbij doen bacteriën het werk, maar er komen veel minder bijproducten vrij. Bovendien zijn de bacteriën twee keer zo efficiënt, waardoor de installatie kleiner kan blijven.

Inmiddels rusten er twee patenten op de methode, in eigendom van Paqell, waar Klok nu werkt. Het bedrijf is een kleine joint venture van olie- en gasconcern Shell en leverancier van waterzuiveringsinstallaties Paques. ‘Er is nu veel

interesse in de technologie vanuit de industrie’, vertelt hij trots. ‘Ik kan geen namen noemen, maar die installaties gaan er zeker komen.’

Als procestechnoloog bij Paqell onderhoudt Klok niet alleen contacten met de industrie. Hij is ook projectmanager bij Wetsus, een onderzoekscentrum op het gebied van waterzuivering in Leeuwarden. ­Daarnaast is hij gastonderzoeker in Wageningen en onderhoudt hij contacten met andere universiteiten. ‘Om te komen tot innovatie moet je je begeven op het grensvlak van wetenschappelijk, experimenteel en technologisch multidisciplinair werk’, legt hij uit. ‘Bovendien kan ik zo samenwerken met jonge mensen die vaak nieuwe, goede ideeën hebben. Ik heb zelf ervaren hoe belangrijk het is dat anderen naar zulke ideeën luisteren. Alleen door ze de ruimte te geven, lossen we de duurzaamheidsproblemen op waar we in onze samenleving voor staan.’

H

oe meer onderdelen een mechaniek bevat, des te groter de kans op onnauwkeurigheden. Waarom, vroeg de Delftse onderzoeker dr.eng. Nima Tolou zich op een dag af, bevat het aandrijfmechaniek van een horloge dan zoveel losse onderdeeltjes? De vraag leidde tot een driejarig ontwerpproject in samenwerking met het horlogemerk Zenith. Het resultaat, het nauwkeurigste mechanische horloge ter wereld, trok vorig jaar behoorlijk wat aandacht.

Het zakuurwerk bevat een aandrijfmechaniek bestaande uit één enkel onderdeel; dertig onderdelen minder dan in andere Zenith-horloges.

Maar de nieuw ontworpen oscillator die het traditionele drijfveermechaniek in het horloge vervangt, is ook op andere manieren te gebruiken, vertelt Tolou. ‘In een horloge zet de oscillator energie om in bewegingen. Het tegenover­ gestelde, bewegingen omzetten in energie, is ­echter ook mogelijk.’ Met dat principe denkt de ingenieur de sleutel in handen te hebben voor batterijloze sensoren en andere microwattapparaten die hun energie uit de omgeving halen.

‘Het Internet of Things wordt wel de vierde technologische revolutie genoemd. Overal komen sensoren in te zitten, bijvoorbeeld om slijtage te voorspellen, om zeecontainers te volgen, en om allerlei processen duurzamer, veiliger en efficiënter te maken. Het probleem is dat al die sensoren batterijen nodig hebben.’ Wereldwijd gaat het al snel om vele miljarden die jaarlijks moeten worden verwisseld: niet echt het toppunt van duurzaamheid. Een energy harvester, zoals Tolou zijn vinding noemt, zou dit euvel verhelpen.

Er zijn al vaker pogingen gedaan om beweging om te zetten in energie. Het probleem van andere energieomzetters is dat die meestal een onnatuurlijk regelmatige beweging vereisen. De

foto Henriëtte Guest

Sensoren zonder batterijen

Dr.eng. Nima Tolou (35) promoveerde aan de faculteit Biomechanical Engineering van de TU Delft. Daarna werkte hij als fellow bij de Optical and Semiconductor Group aan Imperial College London.

Momenteel is hij universitair docent aan de afdeling Precision and Microsystems Engineering van de TU Delft.

Delftse oscillator heeft dit probleem volgens Tolou niet. ‘Je zou dus een pacemaker van energie kunnen voorzien met de beweging van het hart zelf. Nu moeten mensen met een pacemaker nog onder het mes als de batterij toe is aan vervanging.’

Met de nominatie voor de Prins Friso Ingenieursprijs hoopt de onderzoeker meer bekendheid te kunnen geven aan zijn vinding. Als meer industriële partners zich aansluiten, kan de ontwikkeling versneld plaatsvinden. ‘Dat horloge was leuk, maar is vooral een nichemarkt. Ik wil graag dat mijn uitvinding ten goede komt aan de hele samenleving.’ februari 2018 | de ingenieur 2 | 31

foto Jordi Huisman

Stalen bruggen renoveren

D

e civiele sector staat voor grote uitdagingen. Het toegenomen verkeer door de snelle economische groei van de afgelopen decennia trekt een wissel op de infrastructuur. Een groot deel van de bruggen die in de jaren vijftig zijn gebouwd, is daardoor toe aan renovatie of vervanging. ‘Vooral direct onder het wegdek van grote stalen overspanningen ontstaan vaak haarscheurtjes’, vertelt ir.ing.

Sander den Blanken, directeur van Arup. ‘Juist die grote bruggen vormen belangrijke verbindingen in het verkeersnetwerk. Dat maakt de reparatie zonder grote verkeershinder heel complex.’

Het robuust houden van onze infrastructuur vereist innovatieve oplossingen en nauw overleg tussen vele belanghebbenden binnen de sector.

Om te voorkomen dat bij elke brugreconstructie het wiel opnieuw wordt uitgevonden, is het van belang dat ingenieurs hun kennis delen. Voor partijen met commerciële belangen is dat vaak een dilemma, vertelt Den Blanken. ‘Kennis werd vaak gezien als macht, maar tegenwoordig zorgt niet zozeer de kennis, als wel de toepassings­ snelheid voor het competitieve voordeel, net als het bieden van meerdere, beter onderbouwde oplossingen.’

Om ingenieurs te stimuleren hun expertise te delen, zet Den Blanken zich onder andere in voor het Platform Stalen Bruggen, geïnitieerd door

32 | de ingenieur 2 | februari 2018

TNO en de TU Delft. ‘Dit platform nodigt alle partijen uit om input te geven. Dat is een goede start, maar we proberen het nu uit te bouwen tot een curriculum voor hogescholen en universiteiten. Zo geven we meer houvast aan constructeurs en opdrachtgevers van de volgende generatie, die deze uitdagingen ook moeten gaan aanpakken.’

Er valt nog wel meer te tackelen in de bouw. De snel oprukkende automatisering neemt steeds vaker het traditionele constructierekenwerk van ingenieursbureaus over. Dat dwingt ingenieurs ernstig na te denken over hun meerwaarde. Den Blanken denkt dat die digitalisering ook nieuwe businessmodellen kan opleveren. Zo investeerde Arup in parametrische ontwerpprogramma’s: software waarmee ­ontwerpbureaus hun 3D-modellen gemakkelijk kunnen wijzigen en optimaliseren door enkele parameters te veranderen. ‘Ons werk gaat meer richting het adviseren van de opdrachtgever bij het nemen van beslissingen’, vertelt Den Blanken. ‘Met die flexibiliteit kunnen we beter inspelen op marktontwikkelingen, de beschikbaarheid van materialen en de wensen van eindgebruikers.’ |

Ir.ing. Sander den Blanken (44) is civiel i­ngenieur en leidt als ­algemeen directeur van Arup Nederland complexe infrastructu­rele projecten. Onder zijn leiding won Arup onder meer de Nationale Staalprijs voor de Paleisbrug in Den Bosch (2016) en de B ­ etonprijs voor de Dafne Schippersbrug in Utrecht (2017). Met het Constructeursregister stimuleert Den Blanken bovendien de vakbekwaamheid en verantwoordelijkheid van constructeurs ter garantie van de constructieve veiligheid.

TO DO

foto Ministerie van Defensie

PHILIPS GOES AR | permanent

foto Philips Museum

De onderzeeboten van de Walrusklasse gaan alweer 25 jaar mee – en dus is het hoog tijd voor een upgrade. Sinds voorjaar 2013 voert het Marinebedrijf in Den Helder die uit, waarbij onder meer het command-management-systeem (dat stamt uit het begin van de jaren tachtig) plaats moet maken voor het nieuwe Guardion-systeem. Om opvarenden met dat systeem om te leren gaan, bouwde de Koninklijke Marine in Den Helder een simulator: de Guardion Submarine Trainer (GST). Wie die eens van dichtbij wil bekijken, kan op 7 maart meegaan met een door KIVI-afdeling Defensie en Veiligheid georganiseerde excursie. ’s Ochtends is er een presentatie over de bouw en bezoeken de deelnemers de GST terwijl die niet in gebruik is. ’s Middags volgt een presentatie over het gebruik van de simulator, waarna iedereen – in doodse stilte! – aan mag schuiven bij een daad­ werkelijke training in de GST. Excursie Guardion Submarine Trainer, Nederlands-Belgische Operationele School, Den Helder, wo 7 maart. Inschrijven t/m 1 maart via www.kivi.nl/gst

Een bezoek aan het Philips Museum heeft een nieuwe dimensie gekregen met de Philips Design Tour. Hierbij kunnen bezoekers voor 5 euro een tablet huren, die het museum over het Nederlandse elektronicaconcern voorziet van een augmentedreality­-laagje. Heeft een bezoeker bijvoorbeeld een reclameposter in het vizier, dan toont het scherm andere posters van dezelfde ­illustrator. Daarnaast kan hij of zij op diverse plekken in het museum aan de slag met challenges. Hierbij verschijnt er bijvoorbeeld op de grond een pop die zogenaamd een hartstilstand heeft. De bezoeker moet dan met een virtuele AED (automatische externe ­defibrillator) het hart van de pop weer aan de praat zien te krijgen.

Tentoonstelling Philips Design Tour, Philips Museum, Eindhoven, permanent

5G: WAT MOETEN WE ERMEE? | 20 februari Welke mogelijkheden biedt de nieuwste communicatiestandaard 5G gebruikers, bedrijven en hulpdiensten? Die vraag tackelen ir. Erik Brands (KPN), ir. Bram van den Ende en ir. Toon Norp (beiden TNO Networks) tijdens de thema-avond 5G-toepassingen, georganiseerd door de KIVI-afdelingen Telecommunicatie en Defensie en Veiligheid.

Allereerst is 5G nodig om de groei van ons mobiele datagebruik bij te houden, met meer bandbreedte, meer frequenties en

minder energieverbruik. Daarnaast speelt 5G een belangrijke rol bij allerlei specifiekere toepassingen, zoals het detecteren van aardbevingen, smart farming en de communicatie tussen zelfrijdende auto’s. ­Momenteel wordt binnen het project ­5Groningen een aantal van dit soort use ­cases onderzocht.

Ook diensten als politie, brandweer en spoedeisende medische hulp kunnen hun voordeel doen met 5G. Als er bijvoorbeeld ergens een groot ongeluk gebeurt, komen daar allerlei mensen op af die vervolgens hun mobiel gaan gebruiken. Hoe zorg je er in zo’n geval voor dat hulpdiensten met ­elkaar kunnen blijven communiceren?

Daarbij zullen hulpdiensten steeds vaker in realtime videobeelden willen doorsturen.

Dat komt neer op een boel geüploade data, ­terwijl zo’n netwerk vooral is ­gericht op data die de gebruikers down­loaden.

Een deel van de oplossing zit hem in de techniek slicing, die met 5G zijn intrede doet. Die biedt de mogelijkheid om verschillende virtuele netwerken op te zetten die allemaal gebruikmaken van dezelfde hardware. Er kan dan bijvoorbeeld een aparte slice van het netwerk zijn voor de hulpdiensten waarmee te allen tijde is te communiceren, terwijl de gewone gebruikers op een andere, mogelijk goedkopere slice zitten, die aan minder hoge eisen voldoet. Want, zoals spreker Toon Norp het formuleert: ‘Een gewone gebruiker gaat niet méér betalen om tijdens een orkaan zonder haperingen YouTube-filmpjes te kunnen blijven bekijken, ­terwijl voor hulpdiensten betrouwbare ­communicatie dan juist cruciaal is.’

Thema-avond 5G-toepassingen, KIVI, ­Prinsessegracht 23, Den Haag, dinsdag 20 februari. Inschrijven via www.kivi.nl/5g

tekst drs. Jean-Paul Keulen

februari 2018 | de ingenieur 2 | 33

CONSORTIUM JAAGT ENERGIETRANSITIE INDUSTRIE AAN

Chemie op spanning

Nederlandse chemische bedrijven stimuleren om hun energiebronnen zoveel mogelijk te vervangen door elektriciteit van wind en zon: dat is de missie van het consortium VoltaChem. Met slimme technieken valt namelijk veel energie en CO2-uitstoot te besparen. ‘We moeten vergroenen en tegelijkertijd zorgen dat onze banen niet verdwijnen.’ tekst drs. Timo Können

D

e chemische industrie in Europa zit in de tang. Van de ene kant wordt ze belaagd door de concurrentie van landen als de Verenigde Staten, die goedkoop schaliegas en -olie winnen, en door de snelle industrialisering in

Azië. Van de andere kant zijn er de oprukkende milieunormen, die strenger zullen blijven worden omdat anders de klimaatdoelen niet zijn te halen. Meer gebruik van duurzame energie ligt dan voor de hand, maar dat was vanwege de extra kosten en de

concurrentieverhoudingen altijd een moeilijk verhaal.

Door de dalende prijs van wind- en zonne-energie is dat obstakel aan het verdwijnen. Met goedkope duurzame stroom kan het haalbaar worden om proceswarmte elektrisch op te wek-

METHODE 1: STRAALKACHEL OF MAGNETRON Momenteel zorgen gasbranders voor het maken van de stoom die nodig is om de installaties in chemische fabrieken te verhitten. De breedst toepasbare manier om de rol van groene energie in de chemie te vergroten, is ook de simpelste: laat de rol van die branders overnemen door elek­trische verwarmingselementen (grote versies van die in de was­ machine of waterkoker) tijdens uren dat de stroomprijs laag is door een groot aanbod van windenergie. Onderzoek door Voltachem wijst uit dat dit bij veel processen van Nederlandse fabrieken mogelijk is.

Deze methode helpt echter niet tegen de transport- en restwarmteverliezen die het gebruik van stoom ook nu al met zich meebrengt. Rechtstreekse elektrische verhitting van de reagerende stoffen door middel van warmtestraling (de

34 | de ingenieur 2 | februari 2018

goochelen met warmte straalkachelmethode) of magnetronstraling doet dat wel. Niet a­ lle stoffen zijn echter geschikt voor die aanpak. Daar komt nog bij dat door het wijzigen van de warmtebron ook de verdeling van temperatuur, concentratie en andere variabelen in een reactievat veranderen.

Zeker bij een proces anders verhitten met veel stappen kan dat de omschakeling te ingewikkeld maken. Toch is warmtestraling bij sommige processen een optie. Bij Arkema kan het maken van plexiglas draaien op magnetronverwarming door de vloeistof methylmethacrylaat te laten polymeriseren in een mal. En de ethyleen­ productie bij Dow door ruwe olie bij 800 °C te kraken, werkt elektrochemie zowel met microgolven als stralingswarmte.

foto Covestro

Deze installatie van Covestro produceert purschuim op basis van onder meer CO2.

ken in plaats van met aardgas, of om bijvoorbeeld met elektrische energie een brandstof te maken. Die hoeft dan niet meer in een olieproducerend land te worden gekocht.

Door elektrificatie van de chemie, zo is de hoop, kunnen milieuen concurrentiebelangen hand in hand gaan. ‘We moeten vergroenen en tegelijkertijd zorgen dat onze banen niet verdwijnen’, zegt ir. Robert de Kler. Hij is Community Manager van VoltaChem, een consortium

Elektriciteit stimuleert moleculen om met elkaar te reageren van bedrijven, universiteiten en de onderzoeksinstituten TNO en ECN dat de mogelijkheden voor elektrificatie van de Nederlandse ­chemie onderzoekt.

Slimme verhitting Volgens De Kler zal deze omslag des te sneller op gang komen omdat de behoeften van de geëlektrificeerde chemie waarschijnlijk goed aansluiten bij die van de elektriciteitssector. Veel fabrieksprocessen zijn namelijk zo in te richten dat ze de stroom vooral afnemen wanneer die het goedkoopst is, dus op momenten van overproductie van

met name windenergie. Dat helpt de energie­ bedrijven om de grillige pieken en dalen van de windstroom in te passen zonder direct dure opslagsystemen te hoeven bouwen. ‘Vooral in Nederland is er sprake van een win-winsituatie.

De aangewezen locatie voor grote windparken is namelijk de Noordzee, dicht in de buurt van de zware industrie in steden als Rotterdam.’

Elektrificatie tikt vooral aan als het gaat om de gigantische warmtebehoefte van chemische fabrieken. In een jaar komt die uit op 243 peta­ joule, oftewel 8 % van het totale energieverbruik van heel Nederland (cijfers uit 2013). In die behoefte wordt nu in de meeste gevallen ­voorzien met hete stoom, geproduceerd door gasbranders.

VoltaChem inventariseerde de mogelijkheden voor elektrificatie bij de energie-intensieve chemische installaties van Dow, OCI Nitrogen, Arke­ ­ma en AkzoNobel. De meest directe aanpak blijkt het voeden van reacties met elektriciteit in plaats van met warmte. Door de oplossing of het gasmengsel loopt dan een stroom die de moleculen stimuleert om met elkaar te reageren (zie ‘Methode 2: elektrochemisch’ op pagina 36). februari 2018 | de ingenieur 2 | 35

METHODE 2: ELEKTRODENCHEMIE De meest directe manier om een chemisch proces op groene stroom te laten lopen, is door de elektriciteit rechtstreeks aan de reagerende moleculen te voeren. Dat kan door in een vloeistof of gas twee elektrodes te hangen: een negatieve die elektronen spuwt en een positieve die ze opslokt. Bij het oppervlak van de elektrodes stimuleren de migrerende elektronen de reacties tussen de moleculen.

De elektrochemische methode is vooral interessant voor brandstoffen, plastics en meststoffen. Vaak is CO2 uit ­fabrieksschoorstenen – dat daardoor niet de atmosfeer in gaat – een van de grondstoffen. Zo gebruikt het Duitse ­Covestro, een recente afsplitsing van BASF, de stof als in­ grediënt van purschuim voor matrassen. Verder heeft de Nederlandse start-up Coval Energy een proces om CO2 met water te laten reageren tot de brandstof mierenzuur. Als die later wordt verstookt, ontstaat evenveel CO2 als voor het maken is gebruikt. Zo’n CO2-neutrale brandstof is beter voor het milieu dan een identieke brandstof uit fossiele grondstoffen, die immers bij het verbranden nieuwe CO2 in de atmosfeer brengt. Ook het elektrochemisch splitsen van water om de energiedrager waterstof te krijgen, speelt voor veel toepassingen een belangrijke rol.

‘Het petrochemische complex in Rotterdam is bij uitstek

illustratie Hydrogenics

Algemener gebruikt en in een verder stadium van ontwikkeling zijn methodes voor ‘slimme’ verhitting, zoals met stralingswarmte (zie ‘Methode 1: straalkachel of magnetron’ op pagina 34).

Maar de elektrische warmtepomp, een al lang bestaande techniek die tot nu toe weinig is toegepast bij gebrek aan een economische prikkel,

elektrochemie

­ eschikt voor grootschalige toepasg sing van waterstof’, zegt ir. Robert de Kler van het consortium Voltachem enthousiast. ‘De electrolyzers voor het maken van de waterstof worden steeds efficiënter en goedkoper. Daardoor komt een interessant soort samenwerking steeds dichterbij: een waterstofproducent stelt ruimte in eigen huis beschikbaar aan een energiebedrijf om op basis van waterstof langs elektrochemische weg brandstoffen te maken. In ruil daarvoor krijgt de waterstofproducent goedkope stroom van het energiebedrijf. Financieel is dat al bijna mogelijk.’

Het brengt De Kler op een visioen voor de verdere toekomst: de raffinaderij zonder uitstoot. Nu gebruikt een ­raffinaderij 6 % van de ruwe olie voor het maken van raffinagegas, dat onder uitstoting van veel CO2 wordt verbrand om de installaties van warmte te voorzien. ‘Wat is logischer dan het raffinagegas te vervangen door elektrisch geproduceerde waterstof? Dat vereist wel aanpassingen aan de installaties, maar daarna draait de raffinaderij op een brandstof die bij het verstoken water produceert in plaats van CO2. En alle ruwe olie wordt omgezet in de gewenste ­producten.’

belooft voor de komende jaren nog het meest. 35 % van de warmte­ productie van de chemische industrie dient namelijk voor verhitting tot temperaturen van 200 °C of lager en ligt binnen het bereik van warmtepompen. Nemen zij die verhitting over, dan scheelt dat volgens VoltaChem voor die 35 % ongeveer de helft in het energieverbruik.

Een warmtepomp gebruikt de restwarmte in het condenswater en brengt die op een veel hogere temperatuur over aan water in een tweede circuit – waardoor die warmte weer nuttig in het reactieproces is te gebruiken. De pomp verbruikt daarvoor wel elektriciteit, maar veel minder dan hij aan warmte beschikbaar maakt (zie ‘Methode 3: goochelen met warmte’ op pagina 37).

Een mogelijke toepassing is bijvoorbeeld het maken van papier, waarbij veel energie gaat zitten in het drogen van het product. Daar komt veel stoom bij vrij, die vervolgens condenseert. Papierfabriek Smurfit Kappa werkt nu aan een demonstratieproject waarbij warmte uit het condenswater via een warmtepomp wordt hergebruikt in het andere deel van het productie­ proces. De pomp is een energiezuinig type dat ECN samen met de bedrijven Bronswerk Heat Transfer en IBK heeft ontwikkeld.

Vliegwieleffect

Electrolyzer van het bedrijf Hydrogenics, die wordt gebruikt om waterstof uit water te maken.

36 | de ingenieur 2 | februari 2018

Toch maken deze mogelijkheden de elektrificatie van de chemie geen inkoppertje.

De concurrentiedruk perst chemische concerns nu eenmaal in een bedrijfsecono-

concurrentie uit VS, MiddenOosten en Azië

CO2

t ra n

HERNIEUWBARE GRONDSTOFFEN

illustratie VoltaChem

druk om schoon en groen te produceren

IMPORT VAN OLIE

CHEMISCHE PRODUCTEN

sit

HERNIEUWBARE ELEKTRICITEIT

ie

tran

si t

i

e

leveringsen kostenproblemen

GOEDKOOP AARDGAS

vraag naar hoge toegevoegde waarde

HITTE

BRANDSTOFFEN

Zo moet de duurzame chemische industrie van de toekomst eruitzien.

misch keurslijf dat innovatie sterk bemoeilijkt. Maar dat is ook juist de bestaansgrond van VoltaChem en soortgelijke nationale en Europese samenwerkingsverbanden: ze worden opgetuigd in de hoop investeringsdrempels genoeg te verlagen om nieuwe technologieën een kans te geven.

Voor de elektrificatie van de chemie zal daarnaast ook wel enige directe overheidssteun nodig zijn, denkt De Kler. ‘Het rijk moet bereid zijn iets te betalen voor de CO2-reductie. Dat hoeft niet veel te zijn,

zolang het maar genoeg is om de ontwikkeling van een technologische basis mogelijk te maken.

Daarna kan er een vliegwieleffect optreden, waarbij steeds meer partijen inspringen en verdere ontwikkelingen elkaar versterken, ook zonder overheidssteun. Kijk maar naar de huidige prijsdaling van windenergie, na een sterk subsigoochelen met warmte die-afhankelijk begin.’ |

METHODE 3: GOOCHELEN MET WARMTE Een warmtepomp is in staat om de normale warmtebeweging van hoge naar lage temperatuur om te keren: hij maakt iets kouds nog kouder en gebruikt de daarbij onttrokken energie om iets warms verder op te warmen. Koelkasten gebruiken een warmtepomp, waarbij het nuttige werk door de ‘koelende kant’ van de pomp wordt gedaan.

De verwarmende kant is echter eveneens te benutten, wat ook steeds vaker gebeurt: in het klein bijvoorbeeld in wasdrogers, in het groot in woningen.

Maar warmtepompen zijn ook in staat om een apparaat in een chemische fabriek te verhitten met de afvalwarmte van een ander apparaat. Zo’n warmtepomp werkt met een elektrisch aangedreven schoepenrad dat een koelvloeistof beurtelings door een stel ruime en een stel nauwe kanalen stuwt. Bij het binnengaan van de ruime, koele kanalen daalt de druk en daarmee ook het kookpunt van de vloeistof, zodat die verdampt en veel warmte aan zijn omgeving onttrekt. Vervolgens wordt het ontstane gas naar de nauwe, warmere kanalen geleid, waarbij de druk stijgt. Die drukverhoging is de truc waar alles om draait: de condensatietemperatuur van het gas gaat daardoor namelijk ook

verhitten omhoog. Het g ­ evolg is dat hetandersgas, ondanks de hogere temperatuur, condenseert en de opgenomen verdampingswarmte afstaat. De gecondenseerde vloeistof wordt vervolgens weer naar de ruime kanalen geleid, waar alles van voren af aan begint. elektrochemie Energetisch is de hoeveelheid warmte die de pomp levert bij de huidige productiemodellen ongeveer drie keer het elektriciteitsverbruik van de pomp, en die factor – de zogeheten coefficient of performance (COP) – kan in de toekomst door betere ontwerpen nog hoger worden. De nieuwe warmtepomp die ECN samen met Bronswerk Heat Transfer en IBK heeft ontwikkeld, haalt bijvoorbeeld al een COP van 4.

Er bestaat een variant op de warmtepomp, mechanische damprecompressie (MDR) genoemd, die speciaal geschikt is voor het indampen van oplossingen. Die gebruikt de restwarmte van de damplucht om nieuwe verdampingswarmte te leveren. Dankzij de kleine warmtetransportverliezen is damprecompressie, met een COP tussen 6 en 9, een stuk efficiënter dan een gewone warmtepomp.

februari 2018 | de ingenieur 2 | 37

JULIAN SAVULESCU PLEIT VOOR NADENKEN OVER GENBEWERKING

‘Onze ethiek loopt ach We staan op het punt ziektes aan te gaan pakken met genbewerking: het veranderen van stukjes DNA. Daarmee sleutelen we aan wat ons mens maakt. Hoe gaan we daar ethisch mee om? Wat kan er wel en wat gaat te ver? Volgens Oxfordhoogleraar Julian Savulescu

QUOTE

denken we daar te weinig over na.

tekst ir. Jim Heirbaut

38 | de ingenieur 2 | februari 2018

O

nlangs trok een tweetal schattige aapjes de aandacht in de media. De twee waren gekloond door Chinese wetenschappers met vergelijkbare technieken als het beroemde schaap Dolly, in de jaren negentig. Het was de eerste keer dat dit bij primaten was gelukt.

Ook aan het menselijk ­genoom wordt gesleuteld.

Met moleculaire gereedschappen brengen wetenschappers kleine veranderingen aan in DNA. Naar verwachting gaat gen­­bewerking binnen een paar jaar de eerste patiënten genezen. Het gaat dan om mensen die een ziekte hebben die wordt veroorzaakt door één enkel foutje in het DNA. Dat ­defecte gen wordt dan vervangen door een correct stukje DNA. Onderzoek naar het sleutelen aan de genen van dieren en mensen prikkelt onze fantasie en roept tegelijkertijd bij veel mensen een gevoel van onbehagen op. Of dat nu komt door een angst voor het onbekende of een religieuze oorsprong heeft, het is zaak dat we op een nuchtere en rationele manier blijven kijken naar deze ethische vraagstukken, betoogt prof.dr. Julian Savulesu, hoogleraar praktische ethiek aan de University of Oxford. Eind vorig jaar was hij in Nederland als keynotespreker op de Singularity University The Netherlands Summit.

Sommige mensen vinden dat we van ons genoom moeten afblijven.

‘Natuurlijk zijn er religieuze mensen die vinden dat we zijn geschapen naar het beeld van God en dat

we dus niet zouden moeten sleutelen aan onszelf.

Maar ik bekijk dit met een darwinistische blik en zie dat er in de natuur een enorme ongelijkheid is. De ene mens is gezegend met talenten en een genenpakket waardoor hij gezond negentig wordt, de ­ander heeft een ernstige genetische ziekte en een kort leven met veel pijn en lijden. We moeten ons niet neerleggen bij die loterij.’

Welke belofte draagt genbewerking bij mensen in zich?

‘Om te beginnen het genezen van ernstige erfelijke ziektes. Neem de ziekte van Gaucher, een genetische aandoening waarbij het lichaam een ­bepaald enzym niet aanmaakt. Dit zorgt voor allerlei problemen bij het kind, waaronder hersenschade. Gelukkig is er nu een geneesmiddel dat dit enzym aanvult.

Maar een behandeling hiermee kost 200 000 euro per jaar. Daarom proberen wetenschappers de ziekte bij de wortel aan te pakken en in de embryonale fa-

ter op de wetenschap’ U vindt dat de mens moet proberen zichzelf van binnenuit te verbeteren. Wat bedoelt u?

‘Dat doen we eigenlijk al dagelijks, op allerlei ­manieren. We drinken koffie om alerter te zijn, ­gebruiken antidepressiva om ons beter te voelen of slikken Ritalin om onze impulsen te beheersen. Die lijn is door te trekken naar andere technieken zoals genbewerking. Dat vinden mensen vaak eng, aan genen sleutelen, maar het is in de grond niet anders dan proberen de eiwitten in ons lichaam te beïnvloeden die zijn verstoord bij een ziekte (iets wat ook gebeurt bij medicijngebruik – red.). Alleen behandel je met genbewerking niet de symptomen, maar de onderliggende genetische oorzaak van een ziekte. Sleutelen aan genen kan echter ook ongewenste effecten hebben en dat is wél een goede ­reden om er nu nog terughoudend mee te zijn. Pas over een paar jaar, als genbewerking een stuk verder is, moeten we deze techniek inzetten. ’

se het defecte gen te repareren. Als dat lukt, is die persoon voor de rest van zijn of haar leven geholpen. Dat is waarom genbewerking zo ­on­­­­weerstaanbaar is en waarom bijvoorbeeld de Chinezen zoveel geld en moeite investeren in onderzoek hiernaar.’

Blijft dit beperkt tot het genezen van ziektes?

‘Nee, je kunt de techniek ook inzetten bij bepaald problematisch gedrag.

Neem psychopathie, waar 1 % van de mensen aanleg voor heeft. ­Kinderen die deze persoonlijkheidsstoornis hebben, martelen zonder gewetens­wroeging dieren en doen andere kinderen pijn. Als we een ­aanpak zouden hebben om de genetische basis van psychopathie weg te nemen zonder nare bijeffecten, dan zouden we dat serieus moeten overwegen.

Een ander voorbeeld is ADD; attention deficit disorder. Een kind met die aandoening kan zijn impulsen en zijn driften simpelweg niet goed beheersen. Zo iemand kan bijvoorbeeld niet een kleine beloning in het heden weerstaan om later een grote beloning te krijgen. Dit is positief gedrag dat iedereen helpt, of je nu loodgieter, wetenschapper of sporter wilt worden.

Nu geven we die kinderen Ritalin, maar straks kunnen we dit probleem wellicht door genbewerking oplossen.’

Maar hoe bepalen we dan hoe ver we kunnen gaan?

‘Daarvoor hebben we een nieuw ethisch kader ­nodig. Mijn punt is dat de wetenschap is voortgeschreden, maar dat onze ethische vaardigheden zijn achtergebleven. We moeten nu al nadenken over genbewerking op mensen, maar doen dat veel te weinig. Hetzelfde probleem zie je terug binnen andere domeinen, zoals kunstmatige intelligentie, die misschien nog wel een veel grotere uitdaging voor de mensheid vormt. De grootste uitdagingen waar we voor staan, zijn van ethische aard. Technologie is prachtig, maar hoe gaan we die inzetten en waarvoor? Daarom hebben we behoefte aan een soort seculiere moraal; een set regels op basis waarvan we beslissingen nemen. En dan niet een paar regels van tweeduizend jaar oud, die ons hebben geholpen in het verleden, maar die nu niet meer geschikt zijn voor discussies over biotechnologie en kunstmatige intelligentie.’

Waarom voldoen die regels niet meer?

‘Neem nu medisch onderzoek. Als er een nieuwe behandeling voor een ziekte is ontwikkeld, vindt er klinisch onderzoek plaats, waarbij twee groepen ­patiënten twee verschillende behandelingen krijgen.

Maar zodra duidelijk is dat de ene beter werkt dan de andere, breken we het experiment af, omdat het februari 2018 | de ingenieur 2 | 39

QUOTE

foto Shutterstock

Impressie van een wetenschapper die een stukje DNA vervangt.

niet ethisch zou zijn om de mindere behandeling nog te geven aan mensen. Maar zo zwart-wit is het niet. Nu gaan we er nog vanuit dat iedereen altijd zoveel mogelijk beschermd moet zijn tegen risico’s.

Maar dat is onzin, want je stelt mensen hoe dan ook bloot aan bepaalde risico’s. We moeten het er alleen over hebben hoe groot die risico’s mogen zijn; wat we nog acceptabel vinden. We moeten dus van zwart-wit naar een systeem met grijswaarden, waarbij mensen er bewust voor kunnen kiezen om een groter ­risico te nemen, omdat er ook een grotere potentiële winst tegenover staat. En we moeten onderzoeken wat we willen doen met mensen die niet zelf kunnen beslissen over het risico dat ze ­nemen.’

Wat bedoelt u met dat laatste?

‘Embryo’s en baby’s. Neem de zaak Jesse Gelsinger, een Amerikaanse jongen van achttien die leed aan een ziekte die in twee varianten bestaat. Hij had de milde vorm, waarmee prima te leven is door je ­dieet wat aan te passen. Bij de zwaardere vorm overlijden baby’s vaak al in hun eerste jaar. Bij een onderzoek naar een mogelijke behandeling door de University of Pennsylvania koos de ethische commissie ervoor om die te testen op volwassenen. Die kunnen er ­immers toestemming voor geven om mee te doen aan het onderzoek en zijn zich bewust van het risico dat ze lopen. Dat kan een baby niet.

Helaas trad bij ­Gelsinger onverwacht een immuunreactie op van het lichaam, waardoor hij vier dagen na toediening van het middel overleed.

Mijn punt is dat de keuze hier andersom had moeten zijn. Met een veelbelovende, maar risicovolle medische interventie zou je moeten beginnen met testen op embryo’s waarvan bekend is dat ze nauwelijks kans op overleven hebben. Die hebben het 40 | de ingenieur 2 | februari 2018

minste te verliezen als het resultaat van de proef slecht uitpakt en het meeste te winnen als de behandeling aanslaat. Jesse Gelsinger had daarentegen een heel normaal leven te verliezen. Dus paradoxaal genoeg is het ethisch gezien aan te raden om met de zwaardere ­gevallen te beginnen.’

Nu heeft genetische modificatie, met name in de voedselindustrie, een heel slechte naam gekregen. Is dat risico er ook voor genbewerking?

‘Europa is inderdaad veel terughoudender met genetische modificatie. Het lijkt erop dat genbewerking in Europa niet gaat gebeuren; de techniek is niet eens toegestaan voor voedsel. Maar China en de VS gaan gewoon door en laten Europa dus achter zich. Ik vind dat je mogelijke bezwaren op een rationele, wetenschappelijke manier zou moeten beoordelen, maar ­helaas zien we dat deze discussie wordt gekaapt door fanatieke, hard schreeuwende individuen en belangengroeperingen. De gewone man, die niet precies weet wat hij er nu van moet denken, heeft hier geen stem in.

Ik zie eigenlijk maar twee interessante vragen. De ethische vraag: hoeveel is iets ons waard? En de wetenschappelijke: hoe krijgen we het voor ­elkaar? Wat we nu zien, is dat de wetenschap zich razendsnel ontwikkelt – sommigen zeggen exponentieel snel – terwijl de ethiek achterblijft. We hebben nog niet goed nagedacht over wat voor mensen we willen zijn; wat voor maatschappij we willen. We denken nog op een soort romantische, voor­wetenschappelijke manier, wat blijkt uit uitspraken als ‘alle mensen zijn ­gelijk’ of ‘alle mensen zijn goed’. Dat soort uitspraken komt onder druk te staan, want mensen zijn nu eenmaal niet gelijk.’

Hoe zorgen we ervoor dat genbewerking uiteindelijk op een veilige manier gebeurt?

‘We moeten in ieder geval waken voor overmoed en genbewerking pas op mensen toepassen als we voldoende vertrouwen hebben in de wetenschappelijke kant en voldoende zicht hebben op de risico’s. Je kunt er nooit 100 % zeker van zijn dat er niets fout gaat, dus je moet de afweging maken: vind ik de risico’s aanvaardbaar of doe ik niets en accepteer ik de ziekte van dit individu? Als je alle risico’s hebt ­onderzocht en de voors en tegens tegen elkaar hebt afgewogen, moet je op een bepaald moment de stap wagen.’ |

FELIENNE HERMANS

PETER-PAUL VERBEEK

CARLO VAN DE WEIJER

VANESSA EVERS

PODIUM

#METOO AL MOE?

Prof.dr. Vanessa Evers is hoogleraar Computerweten­ schappen en directeur van de Human Media Interaction Group van de Universiteit Twente.

‘Hoi! Hoe gaat het met je? Ben jij die #metoo-discussie ook zo zat?’ Zo begint een vage kennis het gesprek. Nou, eigenlijk niet, nee. Ik dacht dat we nog maar net begonnen waren. ‘Het slaat nu echt door, zeg. Mensen worden links en rechts zo maar beschuldigd. Je kunt niet eens meer gewoon praten met een vrouw.’ ‘Oh, nou, we zijn nu toch gewoon aan het praten?’, dacht ik bij mezelf.

Volgens mij zijn mensen bang dat het goede oude flirten in de ban wordt gedaan en dat we terugvallen naar preutser tijden. Je weet wel, die ongemakkelijke tijd toen de leraar voor de klas een condoom om een banaan worstelde en iedereen dacht dat je van masturberen blind zou worden. De jongens dan, want van ons meisjes werd verwacht dat we er helemaal niet aan deden (doen we wel!).

Voor mij gaat de #metoo-beweging over machtsmisbruik en seks zonder wederzijdse toestemming. Als er wederzijdse toestemming is, dan is het geen seksueel geweld.

Wanneer die toestemming is verkregen uit angst of een oneerlijke machtsbalans (‘Geef je me toestemming? Dan krijg jij die promotie en maak ik je carrière niet kapot’) is er geen sprake van wederzijdse toestemming.

De status quo is iets moois en die gaan we niet zomaar weggooien voor een paar zeurders, want de chaos die ontstaat totdat er weer een nieuwe balans is gevonden, is beangstigend. Ik denk dat Louise Fresco daarom schreef dat #metoo bij ambtenaren niet voorkomt (nieuwsflits: dat doet het wel!) en dat actrice Catherine

Deneuve zich daarom aansloot bij een club Françaises tegen de #metoo-heksenjacht (om zich vervolgens te verontschuldigen bij de mensen die slachtoffer zijn ­geweest van seksueel misbruik).

Nu het niet langer gaat over een aantal enkelingen maar over een grote groep, kan de status quo niet behouden blijven. Komt er nu dus een nieuwe balans? Geen machtsmisbruik meer om seks af te dwingen? Een gelijkwaardige samenleving voor vrouwen en mannen?

Ik ben bang van niet. Een podcast van Malcolm Gladwell, Revisionist History: The Lady Vanishes, gaat over het fenomeen ‘laat vrouw toe in mannenclub, klop elkaar op de schouder en sluit de club weer’. De verhalen over Elizabeth Thompson, de eerste vrouwelijke schilder die werd toegelaten in de Exclusieve Royal Society, en Julia Gillard, de vroegere premier van Australië, schetsen een somber beeld van wat er gebeurt als een vrouw doordringt tot de gelederen van mannen. Iedereen is erg tevreden en vervolgens komt er een terugslag. Na Gillards beroemde misogyny speech (bekijk hem op YouTube!), de toespraak waarin ze uit de doeken deed hoe ze door haar mannelijke collega’s werd behandeld op de politieke werkvloer, vertelde ze dat ze verwachtte dat de volgende vrouw het makkelijker zou krijgen en de volgende daarna nóg makkelijker. Maar er kwam geen volgende vrouw.

Tony Abbott, de man die haar zo seksistisch behandelde, werd zelfs premier. Engineering is ook zo’n mannenbolwerk. Zal het bij ons dan anders verlopen?

TO DO

WOONGELUK ZIT IN EEN GROEN HOEKJE | 13 maart 2018

foto Anke van Hal

Maatregelen die worden toegepast bij het aanleggen van duurzame woonwijken leiden niet alleen tot minder energieverbruik, maar ook tot meer geluk bij de bewoners. Die stelling staat centraal in de Studium Generale-lezing die hoogleraar duurzaam bouwen prof.dr. Anke van Hal (­Nyenro­­de

Business University) op 13 maart geeft in Utrecht. Van Hal en collega’s deden onderzoek naar de ecowijken die werden aangelegd in de jaren negentig, waarbij een aantal onverwachte ‘bijvangsten’ naar boven kwamen. Zo werden de parkeerplaatsen een eind bij de woningen vandaan aangelegd; een maatregel waar destijds veel bewoners tegen waren. Die ingreep leidde er echter toe dat kinderen meer ­buiten gingen spelen, volwassenen vaker op een bankje ­gingen zitten om een oogje in het zeil te houden, en het sociale contact binnen de wijk toenam.

Ook klimaatbestendig bouwen kan tot meer woongeluk leiden.

Denk aan maatregelen om de toenemende hoeveelheid regen­water beter weg te laten lopen door groenvoorzieningen en waterpartijen aan te leggen. Van Hal pleit er daarom voor om bij ‘ecobouwen’ niet alleen te focussen op energiebesparing en beperking van CO2-uitstoot, maar ook dit soort ­maat­regelen mee te nemen.

Lezing Woongeluk, Academiegebouw, Domplein 29, Utrecht, di 13 maart. Meer info op www.sg.uu.nl/agenda/2018/woongeluk

tekst drs. Jean-Paul Keulen

februari 2018 | de ingenieur 2 | 41

foto’s SunGlacier

EUREKA

DE PRODUCTONTWERPEN VAN MORGEN

WATERMAKER

tekst ir. Jeroen Akkermans en ing. Paul Schilperoord

42 | de ingenieur 2 | februari 2018

Van een paar liter water tientallen liters maken in een gortdroge woestijn. Volgens designer Ap Verheggen is zijn nieuwe apparaat daartoe in staat. ‘Als ik het aan technologen en wetenschappers voorleg, slaan ze achterover van verbazing: nooit gezien, maar dit werkt echt!’

De eerste stap richting de vondst zette Verheggen in het voorjaar van 2017 op een Nederlandse leger­basis in Mali. Daar trachtte hij water te ­maken door een ­metalen plaat met zonne-energie af te koelen tot onder het dauwpunt van de lucht; de temperatuur waarbij waterdamp in de lucht condenseert. Wat er had moeten gebeuren: condensdruppels die langs de kegel omlaag dropen en in een bakje ­terechtkwamen. Maar in de praktijk haalden de druppels – voor zover ze zich vormden – het bakje niet, vooral niet bij hoge temperaturen. ‘Wat we ook uithaalden, de druppels verdampten vrijwel onmiddellijk.’

Terug in Nederland kregen Verheggen en zijn ­collega Peter van Geloven de ingeving om tijdens het condenseren koud water over de plaat te ­laten ­lopen. Uit metingen in een klimaatkamer bleek dat het condenswater dan níét verdampte: het stroomde samen met het koude water naar beneden. ‘Een sneeuwbaleffect, als het ware. De verklaringen hiervoor zijn ingewikkeld, maar de metingen wijzen uit dat het werkt. We hebben er inmiddels ook een patent voor gekregen.’

Verheggens nieuwe apparaat, SunGlacier TM01 ­gedoopt, gebruikt geen vlakke plaat meer. Water uit een vat wordt nu gekoeld tot onder het dauwpunt en in een lange pijp gespoten. Warme lucht wordt automatisch meegezogen en koelt af tot ­onder het dauwpunt. Dat levert condenswater op dat zich bij de waterstroom voegt. ‘Het is een ­waterval die blijft groeien en wordt opgevangen

in een ­reservoir. We hebben een prototype getest in een klimaatkamer van Defensie, en daaruit blijkt dat het echt werkt.’

Verheggen wil binnenkort licenties verstrekken aan bedrijven om de SunGlacier te bouwen. ‘Er zijn zat bedrijven die hiermee aan de gang willen; de belangstelling is groot. Onder meer ­Defensie en het Rode Kruis zijn geïnteresseerd.’

Ondertussen blijven de experimenten in Mali aan Verheggen knagen. Hij houdt daarom eind maart de SunGlacier Challenge in Oman. Daar gaan vijftien studententeams uit acht verschillende landen proberen om het ‘verdampingsprobleem’ van ­Verheggen op te lossen. ‘Ik ben heel nieuwsgierig of het tóch kan met zoiets als een gekoelde plaat.’ (JA)

foto’s Philips

SLAAPBAND Bijna vier op de tien mensen tussen de 25 en de 54 slaapt minder dan de aanbevolen zeven uur per nacht. Het gevaar is dat ze daardoor te weinig diepe slaap krijgen. Deze fase van de slaap is belangrijk om de hersenen te laten rusten en herinneringen te consolideren. Te weinig diepe slaap kan daardoor leiden tot geheugen- en concentratieproblemen.

Voor wie dat risico loopt, introduceert Philips dit voorjaar de SmartSleep, een slaaphulpmiddel dat de diepe slaapfase positief probeert te beïnvloeden.

SmartSleep is een zachte hoofdband die om het voorhoofd wordt gedragen. In de hoofdband zitten twee sensoren die het slaapgedrag volgen. De ­volgende ochtend is het slaappatroon, keurig verdeeld in de verschillende slaapstadia, te zien in de bijbehorende smartphone-app.

SmartSleep probeert het slaapgedrag echter ook te beïnvloeden zodra de sensoren registreren dat de gebruiker in de diepe slaap terechtkomt. Die wordt gekenmerkt door verminderde spieractiviteit en een tragere hartslag en ademhaling.

Tijdens de diepe slaap schakelen twee kleine luidsprekers in de hoofdband aan. Deze spelen zachte geluidssignalen af die de trage hersengolven moeten beïnvloeden die tijdens de diepe slaap optreden.

De frequentie, timing en het volume van de geluidssignalen worden bepaald door speciaal daarvoor ontwikkelde algoritmes. Het doel is om de diepe slaap langer en effectiever te maken, zodat de

­ ebruiker zich bij dezelfde slaapduur meer uitgerust voelt. En dat lijkt g ­inderdaad het geval te zijn: volgens Philips zegt 70 % van een testgroep van mensen met slaaptekort dat ze dankzij SmartSleep overdag minder moe zijn.

Philips richt zich met de SmartSleep op een specifieke doelgroep: mensen van tussen de 18 en 40 die minimaal vier nachten per week slechts vijf tot zeven uur slaap krijgen. Niet door slaapproblemen, maar als gevolg van hun levensstijl. De SmartSleep zou hen moeten helpen om meer energie uit hun relatief korte slaaptijd te halen. Boven de vijftig jaar heeft Smart­ Sleep volgens Philips minder effect doordat de amplitude van de hersengolven tijdens de diepe slaap afneemt. (PS) februari 2018 | de ingenieur 2 | 43

beeld Knops

EUREKA

VOLUMEKNOP Oordoppen waarmee je het omgevingsgeluid elektronisch zachter kan zetten zijn er al. Nu is er ook een variant waar geen spatje elektronica aan te pas komt: de zogenoemde Knops.

Deze volledig mechanische doppen bestaan kortweg uit een trechtertje dat in de oorschelp is te klemmen met daaraan een plug die in de gehoorgang steekt. In de plug lopen vier van elkaar gescheiden kanalen met verschillende geluiddempende eigenschappen.

Door nu te draaien aan de ‘ringvormige’ trechter, sluit die aan op een van deze kanalen. ‘Het geluid wordt opgevangen door de trechter en loopt via het ingeschakelde kanaal naar het trommelvlies’, vertelt Richard de Jong BSc, een van de oprichters van start-up Knops. ‘Het eerste kanaal dempt niets, het tweede dempt het geluid van een drukke stad, het derde ­beschermt je tijdens een concert en het vierde blokkeert het geluid volledig.’

De kanalen die het geluid afzwakken, doen dat overigens op een heel gelijkmatige manier, zo blijkt uit gehoortesten. Ofwel: de hoge en de lage frequenties worden even hard aangepakt, aldus De Jong. ‘Er is een zogeheten vlakke respons. Dat betaalt zich uit tijdens een concert: het geluid wordt niet vervormd doordat vooral lage tonen doorkomen, zoals bij vrijwel alle andere oordoppen in zekere mate het geval is.’

44 | de ingenieur 2 | februari 2018

Dat het Knops wel is gelukt om het frequentiespectrum gelijkelijk te bewerken, komt door de grote ontwerpvrijheid, zegt De Jong. ‘De onderzoeksvraag was in feite: bij welke afmetingen van de trechter – en lengte en doorsnede van een ­enkel kanaal – is er een vlakke respons? Met deze parameters konden we behoorlijk spelen. Verder speelt natuurlijk ook de filtertechniek in een kanaal een rol. Via talloze computersimulaties en ­gehoortests hebben we de juiste verhoudingen b ­ epaald.’

De volumeknop voor het oor is oorspronkelijk ontwikkeld voor festival­ bezoekers die even een praatje willen ­maken zonder hun oordoppen te verwijderen. Maar nadat zich ook treinreizigers en kantoorpersoneel meldden, is Knops inmiddels bedoeld voor iedereen. ‘We noemen het een zonnebril voor de oren.’

De oordoppen komen deze maand op de markt en kosten 80 euro. (JA)

EUREKA

De auto biedt comfort en veiligheid, maar met een motorfiets zoef je makkelijk tussen de files door. Diverse pogingen zijn al ondernomen om de twee voertuigtypen te combineren, om zo het fileprobleem te verminderen. Een nieuw ontwerp is het Electrified Light Vehicle (L5e), een plug-in hybride tweezitter van de Franse PSA Groupe. Het voertuig werd ontwikkeld onder de vlag van het Europese samenwerkings­ consortium Efficient Urban Light Vehicle (EU-LIVE).

De L5e-scooter is vooral bedoeld voor gebruik in en rond steden. Het voertuig is 2,4 m lang en slechts 85 cm breed, waardoor het makkelijk tussen het verkeer door kan manoeuvreren. Ook inparkeren kan heel strak: de deuren scharnieren achterwaarts en blijven daarbij parallel aan de carrosserie. De bestuurder en passagier zitten achter elkaar in de afgesloten en verwarmde cabine, die is voorzien van veiligheidsgordels en airbags.

Hoewel de scooter vier wielen heeft, wordt het voertuig ­geclassificeerd als driewieler. De achterwielen staan namelijk slechts 45,6 cm van elkaar. Daardoor rijdt de L5e ook als een driewieler, waarbij de carrosserie met een hydraulisch kantelsysteem overhelt in de bochten.

De plug-in hybrideaandrijving bestaat uit een een­cilinder-

foto PSA Groupe

OVERDEKTE SCOOTER

benzinemotor en twee elektrische naafmotoren, gekoppeld aan een accupakket. Op de elektromotoren kan de scooter emissievrij door de stad zoeven met snelheden tot 70 km/h.

Op buitenwegen en snelwegen neemt de benzinemotor het over om snelheden tot 130 km/h te kunnen halen. Accu’s en benzinetank leveren in combinatie met het regeneratieve remsysteem een maximumbereik van 300 km. (PS)

REUMASCANNER

beeld Hemics

Mensen met reuma hebben er baat bij hun handen ten minste een keer per maand te laten onderzoeken door een reumatoloog. Deze controles worden meestal uitgevoerd door intensief in de handen te knijpen. Een pijnloos – en objectiever – alternatief is het maken van een echo, maar dat is omslachtig en duurt al snel een uur voor alle gewrichten. Bijkomend probleem is dat er te

weinig reumatologen zijn om reuma­ patiënten zo intensief te controleren.

Hemics, een spin-off bedrijf van Philips, heeft nu een handscanapparaat ontwikkeld dat binnen enkele minuten een haarscherp beeld geeft van de reumaontstekingen. De zogeheten HandScan is een soort lichtbak waarin patiënten hun handen leggen. Die worden vervolgens doorgelicht met infrarood en rood licht,

kleuren die ook worden gebruikt om de zuurstofsaturatie in het bloed te bepalen.

Een camera boven de handen vangt het licht op en stelt zo contrasten vast: op de plekken waar veel bloed in de handen ­ is – en dus ontstekingen zitten – wordt ook meer licht geabsorbeerd.

‘Het beeld dat zo ontstaat, levert binnen een minuut of vier objectieve informatie op over de activiteit van de ziekte’, zegt dr.ir. Wouter Rensen, vice-president van Hemics. ‘En er zijn verder geen specifieke vaardigheden nodig om een scan te maken. Je kunt het gerust overlaten aan een verpleegkundige, wat bij tijdrovende echo’s niet kan. Hierdoor kunnen specialisten maandelijks meer patiënten te ­controleren.’

Waarschijnlijk is een objectieve scan niet alleen sneller, maar ook beter dan een subjectieve beoordeling door een arts.

‘De ene arts stelt nu soms iets anders vast dan de andere.’

De HandScan kost ruim een ton en wordt onder meer gebruikt door het Máxima Medisch Centrum en het UMC Utrecht. (JA) februari 2018 | de ingenieur 2 | 45

foto’s Hip’Air

EUREKA

HEUPAIRBAG Per jaar breken ruim 15 000 Nederlanders een heup. Meer dan driekwart van hen is tachtig jaar of ouder. In combinatie met gezondheidsproblemen heeft een gebroken heup op die leeftijd vaak grote consequenties. Mensen kunnen er hun zelfstandigheid door kwijtraken of zelfs binnen vrij korte tijd komen te overlijden.

De oorzaak van een heupbreuk is vrijwel altijd een val. Dat is niet altijd te voor­ komen, maar de kans op een heupbreuk wordt veel kleiner met een heupairbag als de Hip’Air. Het Franse bedrijf Helite ontwikkelde de afgelopen jaren verschillende airbag­ systemen voor activiteiten zoals skiën en paardrijden. Op basis daarvan hebben de ingenieurs van Helite nu een heupairbag voor ouderen ontworpen. De benodigde techniek zit verwerkt in een brede riem die op de heupen wordt gedragen. De riem weegt 1 kg en is onder bijvoorbeeld een trui of jas te dragen, zolang de airbags maar de ruimte hebben om op te blazen. In de zijkanten van de riem zijn twee ­airbags verwerkt. Voorin zit een CO2gas­patroon en een elektronisch valdetectie­systeem met gyroscopen en acceleratie­­meters. De gebruikersinterface is heel eenvoudig: de airbag wordt geacti46 | de ingenieur 2 | februari 2018

veerd zodra de gebruiker de gesp van de riem dichtklikt. Een oplichtende groene LED bevestigt dit.

Het valdetectiesysteem analyseert zo’n duizend keer per seconde de bewegingen van de gebruiker. Een valbeweging wordt binnen 0,2 s gedetecteerd, waarna de airbags binnen 0,08 s opblazen. De heupen zijn zo volledig beschermd ruim voordat de vallende persoon de grond raakt. Uit tests van het onafhankelijke Franse onderzoeksinstituut CRITT SL blijkt dat de kracht van de impact tijdens een val met 90 % wordt gereduceerd.

Na de impact blijven de airbags nog ­enkele seconden opgeblazen, waarna

ze automatisch langzaam leeglopen. De airbags zijn herbruikbaar door ze terug in hun vak te stoppen. Wel moet het gas­ patroon worden vervangen. De batterij van het valdetectiesysteem gaat vijftien dagen mee. Via een brandende led en een geluidssignaal wordt de gebruiker ­gewaarschuwd dat hij de batterij moet opladen.

Helite verwacht de Hip’Air in maart op de markt te brengen in vier hoofdmaten met verstelmogelijkheid. Helite geeft geen maximumgewicht voor gebruik van de Hip’Air, maar zwaar overgewicht of obesitas kan de effectiviteit van het ­systeem wel verminderen. (PS)

Patiënten die zichzelf medicijnen toedienen, stoppen soms de behandeling uit angst voor de pijnlijke prik. De naaldloze injectiespuit PRIME moet die angst wegnemen. Deze spuit van de Amerikaanse start-up Portal Instruments, een spin-off van MIT, drukt een geneesmiddel met een snelheid van 200 m/s binnen tienden van seconden door de huid heen. De straal, die de dikte van een haar heeft, wordt nauwelijks gevoeld, zo blijkt uit onderzoek: patiënten ervaren niet veel meer dan een lichte kriebel.

De medicijnen bereiken daarnaast de juiste diepte onder de huid, iets wat ­alternatieve naaldloze technieken niet kunnen. De wetenschappers hebben hiervoor veel werk gestoken in het hart van PRIME, de zogenoemde Lorentz ­F­orce Actuator. Dit is kortweg een spoeltje dat een magneet omvat. De spoel komt in beweging als er een elektrische stroom door loopt en drukt dan via een zuiger een containertje met medicijnen leeg.

Het bijzondere is dat het leegdrukken uit twee fases bestaat: een periode met hoge druk om de huid te doorboren en de correcte diepte te bereiken en een met lage druk om de medicijnen op die plek te verspreiden. Het moment van overschakelen naar lage druk hangt deels af van het type medicijn en wordt van tevoren geprogrammeerd. Daarnaast meten druksensoren tijdens het injecteren de weerstand die de huid biedt. Bij een wat stuggere huid treedt de fase van lage druk later in.

PRIME wordt de komende tijd beoordeeld door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA). Waarschijnlijk komt de spuit over een paar jaar op de markt. (JA)

‘Pappa! Heb ik goed geslapen?’ Ik kijk versuft op de klok. 5.30 uur. ‘Nee!’, schreeuw ik terug naar onze Luuk.

Pas vanaf 6.30 uur mag hij eruit, maar klokkijken kan hij nog niet.

‘Ik ben het zat’, mompelt mijn vrouw naast me. ‘We ­kopen vandaag nog zo’n lamp-wekker.’ Ik wil haar gelijk geven, maar een kant-en-klaar apparaat kopen waarbij een licht gaat branden op de ingestelde tijd stuit mij ­tegen de borst. Ik heb dozen vol met ledjes en elektronica-onderdelen. Daarmee moet ik toch zelf iets kunnen maken?

Mijn vrouw is direct tegen. ‘Ik ken jou. Ten eerste duurt het een halfjaar voordat je iets afmaakt als je zegt dat te gaan doen. Is de kraan al gerepareerd? En ten tweede krijgt Luuk dan een afzichtelijk ding met uit­ stekende elektriciteitsdraden op zijn kamer. Nee, jij gaat niets bouwen. Ik ga straks zo’n lamp-wekker ­kopen.’

Die middag zitten we met mijn schoonfamilie bij elkaar en komt de lamp-wekker ter sprake. Mijn zwager Leendert, ook TU Delft-ingenieur, trekt een wenkbrauw op: ‘Kopen? Die hebben Sorel en ik gewoon zelf gemaakt.’

Met een zie-je-wel-blik kijk ik mijn vrouw ­triomfantelijk aan. ‘Gewoon met een stopcontacttijdschakelaar en een lamp’, gaat Leendert verder. Ik val even stil. ­Natuurlijk.

Briljant.

Ik (en vele ingenieurs met mij) heb nogal eens de­ ­reflex om als ik iets zelf wil maken, direct alles volle­ dig zelf te willen maken. Daarom dacht ik meteen aan mijn ­ledjes. Het getuigt echter van beter ingenieurs­ inzicht wanneer je over die reflex heen kunt stappen.

Goede ­ingenieurs gebruiken wat al voldoet, passen aan wat ­beter moet, en maken alleen die dingen zelf die nog niet bestaan.

Leendert wilde een gepersonaliseerde lamp-wekker voor zijn dochter Sorel maken. De stopcontacttijd­ schakelaar is er al en voldoet om een apparaat elke dag op een vaste tijd aan te zetten. Lampen bestaan natuurlijk ook, maar om de lamp-wekker gepersonaliseerd te krijgen, moet zo’n lamp wel even worden aangepast. En laat dat maar over aan Sorel en haar viltstiften.

Sowieso is het een goed idee om kinderen te betrekken bij het maken van dingen in huis die niet alleen mooi zijn, maar ook nuttig. Daar kweken we jonge ingenieurs mee. Als ze dan tegelijkertijd leren niet alles helemaal zelf te maken, maar juist bestaande spullen te combineren en aan te passen, dan worden ze ooit hopelijk net zo’n goede ingenieurs als Leendert.

ROLF ZAG EEN DING

foto Portal Instruments

NAALDLOZE PRIK

LAMP-WEKKER

Dr.ir. Rolf Hut is assistant professor aan de TU Delft, maker, spreker en schrij­ver. In zijn column kijkt hij naar dingen die misschien geen hoogwaardig inge­nieurs­werk uitstralen, maar wel getuigen van denken als een ingenieur.

februari 2018 | de ingenieur 2 | 47

De kans op extreme regenval is de afgelopen decennia flink gestegen en zal in de toekomst alleen maar verder toenemen.

Wat kunnen gemeenten ondernemen tegen de wateroverlast die

foto Niels Wenstedt/Hollandse Hoogte

zo’n hoosbui met zich meebrengt? tekst ir. Frank Biesboer

WAT TE DOEN BIJ OVERLAST DOOR EXTREEM WEER

De buien de baas H

et gebeurde afgelopen zomer in Houston. Terwijl orkanen meestal overtrekken, bleef Harvey rond en boven de stad hangen. Met als gevolg dat er in enkele dagen tijd meer dan een meter water neerkletterde op de stad. En dat had grote gevolgen: enige tientallen doden, tienduizenden mensen die hun huizen moesten verlaten, en veel schade, vervuiling en maatschappe48 | de ingenieur 2 | februari 2018

lijke ontwrichting. Het beeld van het water in de straten van de tweede havenstad van de Verenigde Staten drukte iedereen in ons land weer eens met de neus op de feiten.

Superhagelbui ‘Extremen doen zich voor; streep die dus niet weg’, zegt hoogleraar Integrale Waterbouwkunde prof.dr.ir. Bas Jonkman van de TU Delft. Want dat is wat

er bij risicobeoordeling meestal gebeurt: als de kans op een gebeurtenis klein is, hou er dan maar geen rekening mee in het ontwerp van het systeem. ‘De les van Houston is: kijk ook verder dan de ontwerpbui of -overstroming. Kijk wat de gevolgen zijn van een extremere gebeurtenis en ga na of het nog zinvol en haalbaar is om daar iets mee te doen. Laat je in ieder geval niet verrassen.’

Het ondergelopen centrum van Geldrop in juni 2016.

Zo extreem als in tropisch Houston zullen we het hier niet krijgen, maar ook in onze contreien kan het flink tekeer gaan. Absolute recordhouder is de bui in Münster, over de grens bij Enschede. Daarbij viel vier jaar geleden in twee uur tijd 220 mm regen; veel meer dan de 60 mm in een uur die gemeenten als Amsterdam hanteren om hun stad regenbestendig te maken.

Verzekeraars keren de laatste jaren meer geld uit voor hagelschade De kans op extreme buien is vergeleken met de jaren vijftig van de vorige eeuw drie keer zo groot, meldt het KNMI, en die kans zal door warmer weer alleen maar verder toenemen. Dat geldt ook voor de zwaarte van hagelbuien. De statistiek van verzekeraars laat daar ook iets van zien: het uit te keren bedrag voor hagelschade neemt de laatste jaren duidelijk toe. Voor de Deltacommissaris die het waterbeheer van Nederland voor­bereidt op klimaatverandering was dit alles reden

om afgelopen najaar met gemeenten, provincies en waterschappen af te spreken dat ze een stresstest gaan doen. Zij moeten daarin onder andere nagaan wat de mogelijke gevolgen zijn van een zware hoosbui. Al veel gemeenten en waterschappen hebben zo’n stresstest uitgevoerd, maar de huidige aanpak is te vrijblijvend, signaleerde de Deltacommissaris. Vandaar de afspraak dat iedereen de stresstest gaat uitvoeren, en wel vóór 2020.

Groene zones Amsterdam is een van de gemeenten die al met zo’n stresstest bezig is. ‘Bij een ziekenhuis in West ligt de parkeergarage laag. Die is bij een bui van 60 mm na een uur niet meer te gebruiken’, zegt ­ ir. Daniël Goedbloed, programmamanager van Amsterdam Rainproof. ‘Verder komt de Rivierenbuurt volledig blank te staan. Die wijk is een soort badkuip, met hoge randen bij het oppervlaktewater en veel verharding. Met de zware regen van juli 2014 stond het hier ook blank.’ februari 2018 | de ingenieur 2 | 49

‘STRESSTEST LIGHT GEBASEERD OP ONBETROUWBAAR MODEL’ Als het straks veel vaker extreem regent, komen we er dan met ­waterafvoerende straten? De stress­ test die in het Deltaplan Ruimtelijke Adaptatie is opgenomen, zou daar zicht op moeten bieden. Maar kenners van wateroverlast hebben er weinig vertrouwen in.

‘Als eerste stap hanteren we de stress­test light’, vertelt Chantal Bijkerk, woordvoerder van de Deltacommissaris. ‘We willen zo gemeenten die nog weinig of niets aan wateroverlast hebben gedaan in de gelegenheid stellen om een eerste indruk te krijgen van de gevolgen. Die kunnen gebruikmaken van de gemakkelijk toegankelijke Klimaateffectatlas om te zien wat regenval op hun grondgebied doet. Het doel van deze eerste stap is vooral bewustwording van de kwetsbaarheden.’

Dat is precies waar het bezwaar zich tegen richt, stelt dr.ir. Hanneke Schuur­mans van Royal HaskoningDHV. ‘Als je wateroverlast serieus neemt, moet je die betrouwbaar in kaart brengen. Rekenmodellen daarvoor heeft Stowa vorig jaar onderling in een benchmark vergeleken. Het model dat is gebruikt voor de stresstest light kwam niet eens door die bench-

mark, doordat het geen berekening kan uitvoeren. En juist het model dat niet voldoet, is nu aanbevolen voor de stresstest light!’

Schuurmans pleit dan ook voor een stresstest met een basisrekenmodel dat goed door de benchmark is gekomen. ‘Breng gemeenten niet in de verleiding om met half werk genoegen te nemen.’ Haar grote vrees is dat de stresstest straks een klusje is dat ook nog even moet worden afgevinkt.

‘Terwijl je er iets heel moois voor de stad mee kunt doen.’ Ze doelt daarmee op het aansporen van bewoners om hun woning en tuin meer sponswerking te geven. ‘Groene daken, een regenton, een waterdoorlatende tuin: dat is ook omgevingskwaliteit. Daar kun je mensen enthousiast mee ­maken.’ Dat gebeurt bijvoorbeeld in Amsterdam, waar de gemeente ­samenwerkt met tuincentra om dat soort maatregelen te stimuleren.

Waardeloze maatregelen Een goede analyse is nodig om te ­weten waar de echte knelpunten zitten. ‘Kijk naar buien met verschillende zwaartes zodat je weet waar je aan toe bent. Dan kun je afwegen of het kostenverantwoord is om maatregelen te nemen. Er zijn veel verbeter­

Nog niet echt dramatisch, maar genoeg om er iets aan te doen.

Zo is voor de Rivierenbuurt nauwkeurig in kaart gebracht hoe het water zich in de wijk beweegt en hoe dat is te beïnvloeden. ‘We kijken waar straten water kunnen bergen en welke straten het water kunnen afvoeren.’ Voor extra tijdelijke berging denkt hij aan verlaagd aangebrachte groene zones met planten. ‘Dat groen geeft de wijk ook iets extra’s.’

Er ligt nu voor de Rivierenbuurt een ontwerp, maar daarmee is het nog niet direct uitgevoerd.

‘Soms staat de ‘ideale’ waterinrichting op gespannen voet met de verkeersdoorstroming. We krijgen nog overleg met de bewoners en verwachten van hen ook een bijdrage aan het verwerken van extreme buien’, stelt Goedbloed. Zij kunnen bijvoorbeeld hun tuin vergroenen, een groen dak plaatsen of een regenton in hun tuin zetten.

50 | de ingenieur 2 | februari 2018

mogelijkheden zoals de aanleg van een onderwaterberging, een water­ bestendig stratenplan of samen met de b ­ ewoners verdiepte groenbakken aanleggen’, zegt Schuurmans. En als het te kostbaar is om overlast te voorkomen, dan weet je in ieder geval waar je aan toe bent als het echt een keer vreselijk gaat regenen, vervolgt ze. ‘Dan kun je hulpdiensten, politie en bewoners een zinvol advies geven over wat nog wel of niet bereikbaar is. Dat lukt alleen als je een hemel­ waterstresstest doet met voldoende kwaliteit.’ Volgens Schuurmans zou het ‘een blamage zijn als op basis van een slecht model maatregelen worden getroffen die in de praktijk van geen enkele waarde blijken te zijn’.

Bijkerk erkent dat. ‘Om tot maatregelen te komen, moet een uitgebreide stresstest worden g ­ edaan. Hiervoor zijn inderdaad meer gedetailleerde gegevens en complexe rekenmodellen nodig.’ Nu is het wel zo dat de Deltacommissaris alleen vastlegt waar gemeenten minimaal aan moeten voldoen. Het staat hen dus vrij om het beter aan te pakken. De conclusie ligt dan voor de hand: een gemeente die serieus werk wil maken van zijn ­waterafvoer laat die stresstest light voor wat hij is.

‘­Verder hanteren we in Amsterdam de stelregel: is er geen acuut probleem, dan doen we het werk alleen tegelijkertijd met ander werk. Is de urgentie hoog, dan gaan we versneld aan de slag.’

Waterplein Het is een aanpak die dr.ir. Floris Boogaard aanspreekt. Hij is water­ adviseur van ingenieursbureau Tauw en lector ruimtelijke transformaties op hogescholen in Groningen en Rotterdam. Boogaard houdt zich al jaren bezig met stedelijk water en doet op dit ogenblik onderzoek naar de effectiviteit van waterdoorlatende straatverharding. ‘In drukke steden moet je de bestaande infrastructuur en de openbare ruimte gebruiken om water tijdelijk te bergen en af te voeren. Pas als dat niet uitkomt, moet je aan andere maatregelen denken.’

Als mooi voorbeeld van zo’n waterafvoerende straat noemt hij die in de nieuwbouwwijk Westerbouwlanden in het Overijsselse Nieuwleusen. ‘Die weg heeft geen goot en geen kolken naar het riool. Hij is alleen een beetje hol en loopt schuin af, waardoor het water vrij afstroomt naar het groen en het oppervlaktewater aan het einde van de straat.’

1/100

verdeling waterhoogtes in bebouwd gebied

waterhoogte (cm) <5 5-10 10-20 20-30 >30 m

1/1000

Münster-bui

Wateroverlast rond campus Universiteit Twente door hoosbuien Hoe hoog komt het water te staan op en rond de campus van de Universiteit Twente na een stevige hoosbui van maar liefst twee uur? Dat is speciaal voor De Ingenieur uitgezocht met een hydraulisch model door Bas Kolen en Hans Hakvoort van HKV LIJN IN WATER, een adviesbureau voor water en veiligheid. Hun analyse is gebaseerd op recent onderzoek van HKV en KNMI voor waterkenniscenturm STOWA. De kaarten geven een benadering van de optredende waterhoogtes voor hoosbuien van twee uur met een kans van voorkomen in dat gebied van ongeveer 1/10, 1/100 en 1/1000 per jaar.

Verder is ook een extremeneerslag-gebeurtenis ge­ simuleerd die in 2014 daadwerkelijk over de grens in Münster heeft plaatsgevonden (220 mm in twee uur ­tijd).

foto Floris Boogaard

regenbui-kans 1/10 per jaar

WATEROVERLAST ROND CAMPUS UNIVERSITEIT TWENTE DOOR HOOSBUIEN Speciaal voor De Ingenieur maakten Bas Kolen en Hans Hakvoort van HKV LIJN IN WATER, het adviesbureau voor water en veiligheid, met hun hydraulische model een analyse van de gevolgen van een hoosbui voor de campus van de Universiteit Twente en omgeving. Dat deden ze op basis van recent onderzoek van HKV en KNMI voor de STOWA. De kaarten geven een benadering van de optredende waterdiepten voor hoosbuien van 2 uur met een kans van voorkomen in dat gebied van ongeveer 1/10, 1/100 en 1/1000 per jaar. Verder is ook een extreme neerslag-gebeurtenis gesimuleerd die daadwerkelijk over de grens in 2014 in Münster is gevallen (220 mm in 2 uur tijd).

Het waterplein in de nieuw­bouw­wijk Eikendonk in Den Bosch kan 350 000 l water aan.

februari 2018 | de ingenieur 2 | 51

watertegenhoudende drempel waterscheidende buurtstraten waterafvoerende straten

illustratie Amsterdam Rainproof

waterbergende straten verzamel/afvoerpunt

Waterbeheersplan voor de Amsterdamse Rivierenbuurt.

uitloop/overloop

gebouwen oppervlaktewater waterbergend gebied infiltratie in de zomer

Een andere gemakkelijk uitvoerbare mogelijkheid is het inrichten van wadi’s: groenstroken waar het water naartoe stroomt en vervolgens in de bodem wegzakt. De eerste daarvan is in ons land twintig jaar geleden aangelegd in de Enschedese wijk Ruwenbos. ‘Af en toe het gras maaien; meer hoeft er niet te gebeuren’, zegt Boogaard daarover.

Soms is er meer volume nodig voor opslag. Een waterplein kan dat leveren. Boogaard noemt als voorbeeld de nieuwbouwwijk Eikendonk in Den Bosch. ‘Die heeft een waterplein met een oppervlak van 750 m2 en is goed voor 350 000 l water.

Het plein functioneert als overloop voor het regenriool; de huizen eromheen staan verhoogd.’

De drie voorbeelden die Boogaard noemt, zijn te vinden op www.climatescan.nl, een door hem ontwikkelde, interactieve kaart die meer dan tweeduizend voorbeelden bevat van gemeentelijke watermaatregelen.

Gezond verstand Hier en daar zijn ingrijpendere en duurdere maatregelen nodig, bijvoorbeeld omdat er weinig oppervlaktewater in de buurt is en veel verharding, en er ook geen ruimte is om de capaciteit van het riool uit te breiden. Zo heeft Rotterdam onder de nieuwe Museumparkgarage een ondergrondse waterberging aangelegd, geschikt voor 10 miljoen l water. Dat is gelijk aan de helft van 52 | de ingenieur 2 | februari 2018

de rioolcapaciteit van de binnenstad. Kunnen de riolen het regenwater niet aan, dan levert de ­berging een flinke buffer.

Bij het aquaduct in de Centrale As, de nieuwe weg tussen Dokkum en Drachten, zijn infiltratiekratten gebruikt. ‘Op zijn diepste punt is de weg een verzamelbak voor het afstromende water. We voorkomen dat de weg onbegaanbaar wordt met een grindlaag langszij, waarop het water afstroomt en vervolgens wegzakt in de infiltratiekratten eronder. Die houden het water tijdelijk vast’, zegt ir. Tom Lentfert, adviseur

Rotterdam kan onder de nieuwe Museumparkgarage 10 miljoen liter water bergen duurzaam waterbeheer van Wavin, een van de grotere leveranciers van dit soort infiltratie­systemen. ‘Die kratten bestaan al sinds de jaren negentig; er zijn er inmiddels duizenden geplaatst.’

Draconische maatregelen zijn meestal niet nodig. Wel moet iedereen zijn gezonde verstand blijven gebruiken. Dus geen (nood)installaties van een ziekenhuis onderin de kelder aanleggen. Het ziekenhuis VUmc ondervond welke hinder dat geeft toen het na het openbarsten van een grote drinkwaterleiding – met een vergelijkbare hoeveelheid water op straat als bij zware regenval – patiënten moest verplaatsen.

Het devies is: neem wateroverlast door hoosbuien serieus en dan kom je al snel een heel eind. |

Geef Fabian zijn leven terug.

Dialyseren is geen leven, maar overleven. Fabian kan 40 uur per week geen kant op. Niet werken, niet naar buiten, niet op pad met zijn gezin. Geef nierpatiĂŤnten hun leven terug. Met de draagbare kunstnier.

Sms NIER naar 4333 of geef via nierstichting.nl Met 1 SMS doneert u eenmalig â&#x201A;Ź 2 (exclusief telefoonkosten). Meer informatie: www.nierstichting.nl/sms

HOE DATA DE WERELD VERANDERT

MEDIA

Zette u vroeger een cd’tje op als u muziek wilde horen, tegenwoordig gebruikt u waarschijnlijk de Spotify-app op uw telefoon. Na een paar tikken met de vinger klinkt er muziek uit uw koptelefoon of de speakers van uw stereo-installatie.

Spotify is uitgegroeid tot de meest succesvolle software voor het streamen van muziek dankzij een prettig ogende userinterface die eenvoudig is te bedienen. Maar de echte kracht van Spotify is niet meteen zichtbaar: hoe de software omgaat met data. Liedjes die de dienst aanbiedt, zijn op een uitgekiende manier van labels voorzien. Tegelijk worden alle keuzes van de gebruiker vastgelegd. Daardoor weet Spotify dus dat iemand bijvoorbeeld vaak klassieke muziek draait en kan het programma suggesties doen voor nieuwe, onbeluisterde nummers die passen bij de smaak van de luisteraar. Ook is er een knopje ‘Daily Mix’, waarmee de gebruiker zich kan laten verrassen met een playlist die is gebaseerd op genres die hij of zij blijkbaar graag hoort.

In het net verschenen boek De data-economie betogen auteurs Viktor Mayer-Schönberger en Thomas Ramge dat het werken met rijke datastromen de economie behoorlijk overhoop gaat halen. Dat gevaar komt echter niet zozeer van een muziekapp

onder redactie van ir. Frank Biesboer m.m.v. ir. Jim Heirbaut en Marc Seijlhouwer MSc

54 | de ingenieur 2 | februari 2018

als Spotify, maar van kolossale bedrijven als Apple, Facebook, Alibaba en Amazon.

Amazon is het bekendste voorbeeld van een onderneming die handig omspringt met zijn datastromen.

Het bedrijf was mede zo succesvol doordat het al heel vroeg de voorkeuren van klanten begon vast te leggen. Vervolgens kon het suggesties doen van het type: ‘Als u dit boek leuk vond, lees dan ook …’ Als dat goed gebeurt, verleidt het de klant tot het doen van nóg een aankoop.

Concurrentie en vernieuwing Amazon is dus een succesverhaal met jaar na jaar mooie winsten, maar zo’n extreem efficiënte marktplaats heeft wel veel minder mensen in dienst dan een traditioneel bedrijf. Daarnaast worden de ­Googles, Apples en Amazons van deze wereld steeds machtiger; mede dankzij hun greep op data worden het monopolisten. Dat is slecht voor nieuwe bedrijven die met hen willen concurreren én slecht voor consumenten. ‘Overheden zouden moeten afdwingen dat deze superstar firms hun data delen met nieuwe bedrijven’, stelt Mayer-Schönberger in een interview met de NRC. Zo gaat data bijdragen aan concurrentie en vernieuwing in plaats van die tegen te gaan.

De auteurs van het boek schetsen niet alleen maar problemen. Want de potentie van data om de wereld beter te laten functioneren is enorm. Data

In een pakhuis van Amazon verplaatst deze robot een stellingkast.

foto insider2009.rssing.com

Datastromen worden almaar rijker en gaan in onze samenleving steeds meer een centrale rol spelen, beschrijft het boek De data-economie.

foto Spotify

Met de afspeellijst Discover Weekly verrast de software van Spotify de gebruiker met nieuwe muziek.

kunnen markten beter laten draaien door vraag en aanbod soepeler bij elkaar te brengen. Een goed voorbeeld is Airbnb, de website waar reizigers met een paar klikken met de muis een woning of kamer in een vreemde stad kunnen reserveren. Dat kan alleen maar doordat Airbnb zowel het aanbod als de vraag op allerlei manieren heeft gelabeld. De reiziger heeft een bepaalde leeftijd, komt alleen of met partner, vindt huisdieren al dan niet oké, wil wel of niet in de binnenstad zitten enzovoort. En een aangeboden woning bevindt zich in een woonhuis of flat, is wel- of niet-roken enzovoort. Bij het zoeken naar een woning helpen algoritmes om op basis van al deze data een zo goed mogelijke match te vinden. Voeg daar een aantrekkelijke en soepel draaiende website aan toe en het succes van het bedrijf is verklaard.

Vergezichten Airbnb is een schoolvoorbeeld van de platformeconomie. In dit geval komt vraag naar en aanbod van kamers beter bij elkaar.

Maar hetzelfde geldt voor het boeken van reizen, het vinden van een partner en het verkopen van tweedehands spullen. Het punt is dat rijke data het nemen van beslissingen over transacties gemakkelijker maken en de beslissingen beter.

Dit principe is zelfs toe te passen door grote bedrijven, betogen de auteurs. Als voorbeeld noemen ze een Japanse verzekeringsmaatschappij die voor het afwikkelen van claims de supercomputer Watson van IBM gaat gebruiken. Op basis van zoveel mogelijk beschikbare data besluit dit kunstmatig intelligente systeem of een gemelde schade wordt vergoed. Als de hoeveelheid data die meeweegt bij een beslissing toeneemt, is zo’n supercomputer daar geschikter voor dan een medewerker van vlees en bloed.

De data-economie is goed leesbaar dankzij de schrijfstijl van de auteurs, respectievelijk een hoogleraar internetregulering aan de University of Oxford en een journalist bij het gerenommeerde The Economist. Supertoegankelijk is het boek echter niet; dat laat het onderwerp gewoonweg niet toe. Toch is het een must-read voor iedereen die geïnteresseerd is in het snijvlak van ­techniek en economie. Hopelijk stellen ook politici en andere beleidsmakers zich op de hoogte van de vergezichten die de auteurs schetsen. Want dat onze omgang met data ingrijpende gevolgen gaat hebben voor onze maatschappij is wel duidelijk. (JH) DE DATA-ECONOMIE | 280 Blz. | € 25,00 (e-book € 10,00)

NAAKT VERLIES Een documentaire over de 4-1-overwinning die het programma AlphaGo boekte op go-wereldkampioen Lee Sedol geeft een menselijk beeld van een historische match.

Wereldnieuws in 2016: een kunstmatig intelligente computer heeft een achttienvoudig wereldkampioen verslagen bij het bordspel go. Dit millennia-oude spel werd lange tijd gezien als hét voorbeeld van iets waarin mensen altijd beter zouden zijn dan computers. Tot Google-bedrijf AlphaGo een algoritme trainde dat zo goed was in go dat zelfs een van de beste spelers ter wereld er geen kans tegen maakte.

Hoe dat algoritme precies werkt, vertelt de documentaire AlphaGo: The Movie niet. Wel zien we duidelijk de impact van de computerzege. Het moment dat Lee Sedol, de ­verdediger van de eer van de mensheid, beseft dat hij het eerste potje van de vijf aan het verliezen is, is bijna hartverscheurend. Het ongeloof straalt uit zijn ogen. Ook de Koreaanse commentatoren kunnen het nauwelijks geloven. ‘Dit is zo eng’, zegt een van hen.

Die menselijke kant geeft AlphaGo: The Movie zijn kracht. Aan het begin legt iemand uit wat go betekent voor degenen die het spelen: ‘Go zet je mentaal op een plek waar je altijd op het maximale van je kunnen zit.’ Een ander zegt: ‘Als je go speelt, kijk je in een spiegel. En als die spiegel plotseling geen mens is, maar een computer, dan voelt het alsof je naakt bent.’ Want voor de topspelers is het spel een kwestie van intuïtie, een door jarenlange ervaring opgebouwd gevoel.

Dat een computer dat betekenisvolle, bijna spirituele spel zoveel beter speelt dan de mens is voor de spelers behoorlijk confronterend.

Waar de film steken laat vallen, is bij de betekenis van de overwinning. De technici van AlphaGo zien de zege als voorbode van een algemene kunstmatige intelligentie die de mens op elk gebied voorbij zal streven. Zo ver is het echter nog lang niet: go blijft een klein, afgesloten voorbeeld van cognitie. Maar dat zegt niemand in deze viering van kunstmatige intelligentie. (MS) ALPHAGO: THE MOVIE | te zien op Netflix

Visualisatie van het denkproces van go-computer AlphaGo.

februari 2018 | de ingenieur 2 | 55

MEDIA

BIOGRAFIE VAN EEN INSTRUMENT De ontwikkeling van de elektronenmicroscoop is een combinatie van vernuft, volharding, wedijver en kinnesinne, zo blijkt uit Beelden zonder weerga.

foto Collectie Familie Ruska, Berlijn

Dirk van Delft en Ton van Helvoort hebben flink de ruimte genomen om het verhaal van de elektronenmicroscoop te vertellen. Daarbij is er zowel aandacht voor de technische vorderingen om uiteindelijk een beeldresolutie van tienden van nanometers te bereiken, als voor de personen die dat mogelijk maakten.

Wie waren dat dan? Twee staan er centraal in het boek: Ernst Ruska, die inmiddels wordt beschouwd als de grondlegger van de elektronenmicroscoop en daar in 1986 ook een gedeelde Nobelprijs voor

foto Collectie Technisch Physische Dienst TNO/TH Delft

Ernst Ruska, grondlegger van de elektronenmicroscoop, aan het werk met een Übermikroskop van Siemens.

Presentatie van de elektronenmicroscoop EM100 bij Philips in 1949. Tweede van links de bouwer van het apparaat: Bart Jan Le Poole.

56 | de ingenieur 2 | februari 2018

kreeg, en Bart Jan Le Poole, een Delftse hoogleraar die een aantal belangrijke verbeteringen op zijn naam heeft staan.

Het technische begin lag bij de kathodestraalbuis die al voor de Tweede Wereldoorlog werd gebruikt in oscilloscopen. Onder invloed van hoogspanning vliegen vrijgemaakte elektronen naar een fluorescerend scherm, terwijl ze door het signaal worden afge­ bogen. De conceptuele stap naar een elektronen­ microscoop werd snel gemaakt met het idee om in de elektronenbundel een magnetische spoel te plaatsen die de elektronenbundel net zo afbuigt als een lens doet met licht. Zorg voor de juiste brandpuntsafstand en je hebt met twee van die magneetlenzen een microscoop. Het voordeel van elektronen boven licht is dat de golflengte ervan eindeloos is te verkleinen door ze voldoende energie te geven. Zo is een veel hogere beeldresolutie te bereiken. Übermikroskop In de praktijk blijkt het echter een hele opgave om te zorgen voor een microscoopbeeld van voldoende kwaliteit. Het was Ruska die daar tijdens zijn afstuderen in Berlijn mee aan de slag ging. In 1931 bouwde hij zijn eerste elektronenmicroscoop, die op zijn best wat vage afbeeldingen produceerde. Zeven jaar later, inmiddels in dienst bij Siemens, resulteerde zijn werk in een commercieel verkrijgbare uitvoering, geheel in de toenmalige tijdgeest de Übermikroskop genoemd. Anderen zaten niet stil en claimden ook grondleggers te zijn, wat resulteerde in een decennia durende twist.

De start van de microscoopcarrière van Le Poole vertoonde veel gelijkenis met die van Ruska, alleen was hij niet de bedenker van de elektronenmicroscoop, maar moest hij voor zijn afstuderen een exemplaar van Siemens nabouwen. Na de oorlog bouwde hij bij Philips de succesvolle EM100, waarbij hij door hemzelf ontworpen technieken toepaste voor een scherper beeld en de mogelijkheid om de mate van vergroting te variëren.

De auteurs van Beelden zonder weerga – het boek laat die beelden overigens niet zien – trekt de ontwikkeling van de elektronenmicroscoop door naar het heden: met allerhande technische variaties zoals lage-energie-elektronen, metingen bij extreem lage temperaturen en meer-bundelmicroscopen.

Tot slot breken ze een lans voor dit soort techniek­ biografieën. Want maar al te vaak krijgen de prachtige opnames die met dit soort apparaten worden gemaakt veel aandacht, terwijl de techniek die dat mogelijk maakt als vanzelfsprekend wordt gezien. (FB) BEELDEN ZONDER WEERGA | 344 Blz. | € 24,99

MEDIA

foto Marvel Studios/Paramount Pictures

TECHNIEKMEETLAT

Willem van der Ham legde de hand op door ambtenaren opgetekende oog­ getuigenverslagen van kort na de watersnoodramp van 1953. In zijn boek komen de verhalen aan bod van de mensen die het allemaal zagen gebeuren.

OOGGETUIGEN VAN DE WATERSNOOD | 272 Blz. | € 24,90

Verbeelding van technologie van de toekomst: ingenieur Tony Stark in de film Iron Man (2008) met een holografische interface.

‘Baantjer in ­digiland’: zo is dit boek van politieman annex veiligheidsadviseur Marc Goodman s­ amen te vatten. De Engelstalige uitgave van dit boek bespraken we in De Ingenieur van juni 2016.

CYBERCRIME EN CYBERWAR | 576 Blz. | € 39,99

Welke keuzes gaan we maken nu er tal van nieuwe technologieën worden ontwikkeld? Vivek Wadhwa en Alex Salkever wijzen de weg door gebruik te maken van een aantal eenvoudige criteria.

Nu de technologische ontwikkeling erg wordt vereenzelvigd met de digitale revolutie en hoe die wordt toegepast, is er sprake van een groeiende technologie­ kritiek. Was het in de jaren zeventig het militair-industriële complex dat de samenleving naar zijn hand zette, nu zijn het techreuzen als Google, Facebook en Amazon die beschikken over ongebreidelde datamacht en rijkdom.

De Amerikaanse auteurs Vivek Wadhwa, onderzoeksleider van de Pratt School of Engineering (Duke University), en communicatiedirecteur Alex Salkever van Mozilla brengen vooral een positieve boodschap. Daarbij benadrukken ze dat er meer gaande is dan alleen de digitale revolutie. Zo zijn er ook de gepersonaliseerde zorg, genetische engineering en de zelfrijdende auto.

Die laatste inspireerde hen tot de titel van het boek: The Driver in the Driver­ less Car. Risico’s en voordelen De sleutel tot hun positieve verhaal is dat ze een aantal criteria hebben geformuleerd om te bepalen of technologie al

dan niet een positieve bijdrage levert.

Die criteria zijn betrekkelijk eenvoudig: heeft de technologie de mogelijkheid iedereen een gelijk voordeel te bieden?

Wat zijn de risico’s en de voordelen? En zorgt de technologie voor meer auto­ nomie of afhankelijkheid?

Verfrissende aanpak Voor de meeste technologieën die de auteurs bespreken, is de uitkomst positief. Neem kunstmatige intelligentie (KI).

Daar zal vrijwel iedereen in gelijke mate van kunnen profiteren. Maar hoe zit het dan met de superintelligentie die de mensheid kan gaan overheersen? Het is kenmerkend voor de aanpak van de auteurs: net zo gemakkelijk als ze voorzien dat KI voor iedereen beschikbaar komt, verwachten ze dat ingenieurs en politici wel zorg zullen dragen voor regulering ervan.

Het is het manco van een boek dat veel onderwerpen behandelt: over elk afzonderlijk onderwerp wordt tamelijk snel heengevlogen. Wel vormen de criteria waar technologie mee wordt beoordeeld een verfrissende aanpak. Meestal wordt immers óf blindelings een nieuwe hype gevolgd, óf de noodklok van kritiek en onmacht geluid.

(FB)

Silicon Valley heeft de oorlog verklaard aan onze sterfelijkheid: miljarden worden geïnvesteerd in onderzoek dat de dood buiten spel moet zetten. Regisseur Tomas Kaan maakte er voor VPRO Tegenlicht een documentaire over.

DE ONSTERFELIJKEN | NPO 2 | 4 maart | 21.05 uur

In onze comfortzone is er geen ruimte voor veiligheidsrisico’s, maar de maatschappelijke en technische werkelijkheid is een andere. ­Deze bundel verkent hoe we ondanks die risico’s toch gelukkig kunnen zijn.

NA VANDAAG | 156 Blz. | € 19,50

THE DRIVER IN THE DRIVERLESS

Het is een wereld die meestal verborgen blijft achter zijn impopulaire imago: het verwerken van kadavers.

Maar ook die industrie leverde veel nuttigs op. Anne-Marie Oudejans ­tekende de geschiedenis ­ervan minutieus op.

CAR | 218 Blz. | € 20,99 (ebook

ANIMAL RENDERING | 410 Blz. | € 49,95

€ 15,72)

februari 2018 | de ingenieur 2 | 57

AUTARKIE: VAN ANTIMODERN TOT HIGHTECH IDEAAL

Eigen boontjes

foto Nationaal Archief/Collectie Spaarnestad

VOORWAARTS

Het idee van zichzelf bedruipende gemeenschappen of autarkieën is afkomstig van een Russische anarchist. Ironisch genoeg g ­ ebruikt de Rijksoverheid het nu om lokaal verzet tegen windmolens te ­breken.

Maar de autarkische opwekking van energie biedt vooral kansen voor de vele a­ ardbewoners die nog geen toegang hebben tot elektriciteit.

Frederik van Eeden in de socialistische kolonie Walden bij Bussum (1924).

tekst Fanta Voogd

P

rins Peter Kropotkin (1842-1921) kwam uit een adellijk geslacht en zijn ervaringen met het systeem van lijfeigenschap legde bij de jongeman de kiem voor zijn latere radicalisering, die hem uiteindelijk tot het anarchisme bracht. Bij de uitwerking van zijn idealen liet Kropotkin zich inspireren door de Obsjtsjina: boerendorpen met gemeenschappe­ lijk landbezit. Deze coöperatieve, klein­­schalige, zichzelf bedruipende gemeenschappen zag hij als fundament van een nieuwe maatschappij die zou ontstaan als het kapitalisme was vastgelopen en de steden waren leeggelopen. In 1874 belandde Kropotkin in

Technologische voorspellingen uit het ­ver­leden zijn soms griezelig accuraat; een andere keer slaan ze de plank op vermakelijke wijze mis. De rubriek Voorwaarts ­verdiept zich in de geschiedenis van de toekomst.

58 | de ingenieur 2 | februari 2018

het gevang. Na zijn ontsnapping week hij uit naar West-Europa, waar hij zijn ideeën verspreidde.

De Nederlandse schrijver Frederik van Eeden liet zich beïnvloeden door Kropotkin en de in 1862 overleden Amerikaanse natuurvorser en schrijver Henry David Thoreau. Thoreau had in zijn boek Walden beschreven hoe hij had geleefd in een afgelegen hut in de bossen van Massachusetts.

De Rus en de Amerikaan inspireerden Van Eeden tot het opzetten van een socialistische kolonie op de heide bij Bussum, die hij vernoemde naar het boek van Thoreau. Daarbij stond naast het principe van gemeenschappelijk bezit en het ontbreken van leiderschap het streven naar autarkie centraal.

Een jaar voordat zijn experiment van start ging, had Van Eeden zijn ideeën ontvouwd in het tijdschrift De Gids. ‘Mijn denkbeeld laat zich beknopt aldus formuleeren: Coöperatieve

Staatslandbouw, met kleine industrie annex, gebaseerd op het principe van zoover mogelijk strekkende zelf-voorziening in eigen behoeften zonder marktverkoop.’

Wijze kabouter Van de gedroomde steun van de overheid is uiteraard niets gekomen, en van de nagestreefde zelfvoorzienendheid ook weinig. De schrale Gooise grond was slechts geschikt voor een handvol gewassen en de kolonisten zagen zich meteen al gedwongen de verfoeide markt op te gaan. Financiële problemen bleven zich opstapelen en ook op persoonlijk vlak boterde het niet tussen de kolonisten. In 1907, na negen jaar ploeteren, ging Walden failliet.

De droom van autarkie leefde in de twintigste eeuw aanvankelijk vooral voort in het streven naar nationale autarkie. Gedurende de nationalistische hysterie in de aanloop naar de Eerste

VOORWAARTS

V

an al wat de hoeve voort­ brengt voorziet het dus eerst de opwonenden, en de amb­ tenaren der onderneming op coöpera­ tieve wijze, en de toeleg blijft zooveel mogelijk alles wat noodig is op de hoeven zelf te produceeren. (…) Zoo­ dra op deze wijze de uitgaven voor de hoeven gedaald zijn, worden kleine industrieën op touw gezet. (...) Aan de hoeven zelf worden door de geschik­ ten en handigen ambachten geleerd, zoodat de bevolking zich meer en meer zelf te helpen weet.

Schrijver Frederik van Eeden in het literaire tijdschrift ‘De Gids’ (1897).

Wereldoorlog gold het vermogen van een land zijn eigen boontjes te doppen als het hoogst haalbare. In de jaren twintig en dertig hadden met name de totalitaire staten van Europa het autarkische ideaal hoog in het vaandel.

Na de Tweede Wereldoorlog maakte de vrijzinnige variant op het socialisme een bescheiden comeback. In Nederland was het Provo en Kabouter Roel van Duijn die het ideaal van lokale autarkie nieuw leven inblies in zijn boekje De boodschap van een wijze kabouter (1969). Begin jaren zeventig raakte kleinschalige, biologische, op lokale zelfvoorziening gerichte landbouw in de mode. De Kleine Aarde, het centrum voor duurzame experimenten, ontwikkelde vanaf 1973 een ­baaierd aan kleinschalige, milieu­ vriendelijke landbouw- en energietechnieken, zoals het Bolhuis, een zelfvoor­zienende kringloopwoning.

Volkstuincultuur Terugblikkend valt op dat de pioniers van de ecologische beweging, evenals Kropotkin en Van Eeden, in essentie antimodern en anti-urbaan waren.

Met de technologische gruwelen van twee wereldoorlogen vers in het ge­­

heugen, met een mogelijk nog verwoestendere Derde Wereldoorlog in het verschiet, en de alledaagse werkelijkheid van sterk vervuilde en verpauperde binnensteden, leek er maar één mogelijkheid over: terugkeer naar een sobere, kleinschalige, gedeïndustrialiseerde en ontstedelijkte samenleving.

Daarbij had men even uit het oog verloren dat de rationalisering en mechanisering van de landbouw, industrialisatie van de voedselproductie én de overzeese handel in granen ervoor hadden gezorgd dat hongersnoden en structurele ondervoeding in het ­Westen vanaf de tweede helft van de negentiende eeuw steeds meer tot het verleden behoorden.

Het ideaal van lokale, autarkische voedselvoorziening leeft in afgezwakte vorm voort in de hedendaagse volkstuincultuur en in de culinaire trend om vooral met lokale producten te koken. Wat betreft energieopwekking is het streven naar zelfvoorziening echter springlevend. Vanaf begin jaren negentig lieten boeren wind­ molens voor hun eigen stroomvoorziening verrijzen, voortbouwend op het autarkische ideaal. Curieus is het door het Rijk uitgegeven document Wind-

molens hebben landschappelijk verhaal nodig (2009), met daarin de aanbeveling dat ‘de autarkische idealen die aan de wieg stonden van de windenergiesector mogelijkheden bieden om de culturele weerstand tegen wind­ molens te tackelen’. Het kan verkeren.

De Rijksoverheid die een oud anarchistisch droombeeld in stelling brengt om lokaal verzet tegen de komst van windmolens te breken.

De autarken van nu zijn eerder technofielen dan tuinkabouters. Nederland kent tientallen duurzame hightech­ huizen of -wijken waar men streeft naar een zo hoog mogelijk energetisch zelfvoorzieningsniveau. Maar de kleinschalige, autarkische opwekking van stroom biedt bovenal kansen voor de meer dan een miljard aardbewoners die nog geen toegang hebben tot elektriciteit. Zoals veel Afrikanen de fase van vaste telefonie hebben overgeslagen en rechtstreeks in het tijdperk van de mobiele communicatie zijn beland, zo zouden Afrikaanse landen geen volledig bekabeld elektriciteitsnetwerk nodig hebben. In plaats daarvan zouden goedkope zonnepanelen op dorpsof familieniveau elektriciteit kunnen opwekken. Kropotkin revisited. | februari 2018 | de ingenieur 2 | 59

KOPSTUK

Een jaar geleden won Tim Houter met zijn studententeam de prestigieuze ­hyperloopwedstrijd in de Verenigde Staten. Met drie teamgenoten werkt hij nu verder aan het transportsysteem dat mensen met 1000 km/h kan vervoeren. De Tweede ­Kamer loopt er al warm voor en pleit voor een heuse hyperlooptestbaan.

Nu moet ook het publiek nog enthousiast worden. tekst drs. Desiree Hoving

illustratie Marcel Groenen

Hardwerkende hyperloper V

an jongs af aan was Tim Houter BSc al altijd aan het spelen met technisch LEGO en aan het bouwen met K’NEX. Op vierjarige leeftijd maakte hij op school een vliegtuig van hout, plastic en kurk. Het resultaat vond zijn juf zo uitzonderlijk dat hij het aan de directeur van de school mocht laten zien, herinnert zijn vader Rob Houter zich. Kortom: Tim was een werktuigbouwkundige in de dop.

Volgens Jacqueline Huang, nu vier jaar de vriendin van Tim, is hij altijd een goede klusser geweest. ‘Gisteravond wilden we een film gaan kijken en toen zei hij ineens: ‘Ik ben niet zo blij met de watertemperatuur van jouw douche.’ Toen pakte hij de installatiehandleiding erbij en haalde hij de cv-ketel uit elkaar om de prestatie van de ketel te verbeteren. Tim wil altijd kijken of iets beter kan. Ook is het typisch iets voor hem om alles aan te pakken wat er langs komt.’

Zo rolde Houter na zijn bachelor werktuigbouwkunde opeens het bedrijfsleven in. Sinds een jaar is hij CEO van de start-up Hardt Global Mobility, die hij met drie anderen oprichtte en die inmiddels zeventien werknemers telt. Al binnen vier maanden na de oprichting van de onderneming lag de eerste testtunnel klaar, waarin Hardt de snelheid en veiligheid wil onderzoeken van de hyperloop, het radicale transport­ idee van Elon Musk om mensen in een vacuümbuis te vervoeren met een snelheid van zo’n 1000 km/h. Musk schreef een wedstrijd uit voor studenten van de hele wereld, die werd gewonnen door het Delftse team van Houter.

Maar hoe komt een student werktuigbouwkunde erbij om mee te doen met een internationale hyperloopcompetitie? De nu 25-jarige Houter volgde zijn bachelor werktuigbouwkunde aan de Technische Universiteit Delft. Zijn minor deed hij bij het Formula Student Team

60 | de ingenieur 2 | februari 2018

Naam Tim Houter | Leeftijd 25 | Titel BSc | Opleiding werktuigbouwkunde | Functie medeoprichter en CEO Hardt

Delft, het grootste en oudste studententeam van de universiteit dat elektrische auto’s in ­Formule 1-stijl te maakt. Hiermee nam hij deel aan de grootste ontwerpcompetitie ter wereld, met meer dan vijfhonderd studententeams.

Durven dromen ‘Tim houdt erg van hard werken en ook van saamhorigheid’, zegt Huang. ‘Het Formula ­Student Team Delft sprak hem zo aan dat hij zich aanmeldde voor het bestuur, waar hij één jaar in bleef. Daarna vroeg mede­bestuurslid ­Marinus van der Meijs hem om ­Musks uitdaging aan te gaan.’ Houters vader voegt toe dat zijn zoon na zijn minor fulltime als engineer bleef werken bij het team. Mede daardoor deed hij twee jaar langer over zijn bachelor.

Die focus op de hyperloop heeft mede te maken met Houters voorliefde voor snelheid. Hij zat al op jonge leeftijd op wielrennen en zwemmen.

Dat laatste doet hij nog steeds veel. Vermoedelijk

TIM HOUTER

als uitlaatklep na zijn werk, zegt zijn collega Jelte Altena BBA. Toch zou hij Houter niet typeren als een snelle jongen.

‘Tim is in zekere zin gereserveerd. Hij straalt rust uit en analyseert alles goed. Ook opvallend is dat hij altijd blauw draagt; een blauw overhemd op een blauwe broek. Ik denk dat hij graag continuïteit wil uitstralen en herkenbaar wil zijn.’

Alles is haalbaar Verder heeft Houter in zijn bedrijf alleen maar ontzettend optimistische mensen aangenomen.

‘We denken met zijn allen echt dat we de wereld mooier kunnen maken door een netwerk te creëren waarmee we meer mensen met elkaar verbinden’, zegt Altena. ‘Onze grootste uitdaging zit niet zozeer in de techniek, maar in het enthousi-

De rubriek Kopstuk presenteert een portret van een ingenieur die bijzondere prestaties op zijn of haar naam heeft staan.

asmeren van de rest. Het publiek moet hetzelfde durven te dromen als Hardt.’

‘Tim werkt al sinds we elkaar kennen minstens zes dagen per week en is twaalf uur per dag bezig met zijn bedrijf’, zegt zijn vriendin. ‘Een keer haalde een auto ons om drie uur ’s nachts met spoed op uit Den Haag, terwijl we eindelijk een avondje uit waren. Vervolgens raceten we naar Delft omdat er een noodgeval was met de Formula Student-auto. Als vriendin moet ik wel mijn schema aanpassen, omdat het onvermijdelijk is dat Tim altijd druk zal zijn met het waarmaken van zijn dromen.’

Tijdens de presentatie van de eerste hyperlooptesttunnel beloofde Houter in 2019 een nóg grotere testfaciliteit klaar te hebben. De Tweede Kamer roept de regering nu op om samen met Hardt en private partijen de mogelijkheden van de financiering en de bouw van zo’n faciliteit te onderzoeken. Een paar jaar later moet er dan wat Houter betreft een echte hyperloopbaan in Europa zijn, bijvoorbeeld tussen Amsterdam en Rotterdam. ‘Tim heeft nooit in onmogelijkheden gedacht. Hij denkt dat alles haalbaar is’, zegt zijn vader. ‘En ik moet zeggen: alles wat hij tot nu toe deed, bléék ook haalbaar.’ | februari 2018 | de ingenieur 2 | 61

KASSAMEDEWERKER MOET VREZEN VOOR BAAN

Geen werk meer aan de ­op­nemen? Het zijn vragen die de supermarktklant wel kan dromen.

Maar over een paar jaar horen we ze misschien niet meer. De ­kassamedewerker verdwijnt. Net als de behulpzame winkelier en de ­vakkenvuller.

tekst Marc Seijlhouwer MSc

62 | de ingenieur 2 | februari 2018

Ook internetwinkel Amazon opende vorige maand een eerste kassaloze winkel. Met camerabeelden en algoritmes die gezichten en gedrag herkennen, ‘zien’ computers wat de klanten uit het schap halen. Bij het verlaten van de winkel via een poortje wordt de rekening van de mee­ genomen boodschappen automatisch betaald via de creditcard van de klant.

Schattige automaat Door dit soort experimenten wordt in een recente studie van Oxford University de kans op robotisering voor kassamedewerkers op 97 procent ge­­ schat. Ander winkelpersoneel zit ook in die regionen. Wessel Breunesse, sectorbestuurder Handel bij CNV Vakmensen, deelt die zorgen. ‘Tot nu toe zien we nog geen meetbaar effect door de komst van zelfscanwinkels, maar het is een kwestie van tijd. Binnen tien jaar verandert er veel.’

Ook de vakkenvullers zijn niet veilig. In distributiecentra kunnen computers al precies bereke-

ROBOTISERINGSKANS Hoe groot is de kans dat een beroep binnen twintig jaar wordt geautomatiseerd? Onderzoekers van de Britse Oxford University kwamen tot deze cijfers:

In de Albert Heijn To Go bij het hoofdkantoor van Ahold Delhaize in Zaandam kunnen klanten betalen met een ­­­spe­ ciale chipkaart, waarmee ze het schapkaartje aanraken.

Binnenkort kan dit met een telefoon.

Kassamedewerker Winkelier/ winkelmedewerker Vakkenvuller Magazijnmedewerker

97 % 92 % 64 % 98 % 0

20

40

60

80 100 %

bron The Future of Employment

D

e eerste tekenen van robotisering in de winkels zijn er al. Bij verschillende supermarkten kunnen klanten zelf hun producten scannen. Ofwel door tijdens het winkelen een apparaat mee te nemen waarmee ze de streepjescodes registreren voor ze de producten in hun wagentje leggen, ofwel door aan het einde zelf voor kassière te spelen. Na ­afloop kunnen ze met hun kassabon door het poortje gaan. Er is misschien één toezichthouder die steekproefsgewijs controleert of mensen geen ongescande spullen meenemen.

Per product betalen kan ook. Albert Heijn begon eind vorig jaar bijvoorbeeld een proef met een kassaloze winkel. Via een app registreert de klant zijn betaalgegevens en om iets te kopen, houdt hij zijn telefoon even tegen het schap aan.

De telefoon pikt een NFC-­signaal op, de klant pakt het product en loopt zonder zorgen de ­winkel uit. Handig, en Albert Heijn heeft nóg minder personeel nodig.

foto Albert Heijn

HET NIEUWE WERKEN

Spaart u zegeltjes? Bonuskaart en Air Miles? Wilt u extra geld

foto Wheelys

winkel In Shanghai is er al een onbemande winkel, waar mensen met een app betalen.

nen hoe een vrachtwagen optimaal moet worden gevuld. Eenmaal bij de winkel hoeft de uitlader weinig te doen: alles is zo ingepakt dat de voorste karren het eerst moeten worden uitgeladen. Dat maakt het inzicht van vakkenvullers of store managers overbodig. Het lijkt dan een kwestie van tijd voor de karren zelfrijdend worden en zichzelf uitladen. Die laatste stap is echter wel ingewikkeld voor een robot. Misschien dat Oxford de kans op robotisering van vakken­ vullers daarom op ‘slechts’ 64 procent schat.

Hoe dan ook ziet de toekomst er niet erg rooskleurig uit voor winkelpersoneel. De concurrentie, vooral van online-winkels, zorgt al jaren voor leegstand in de winkelstraten. ‘De mensen die nog in een winkel werken, krijgen een andere functie. De focus komt meer op de beleving te ­liggen’, vertelt Breunesse. ‘En dat vereist andere skills dan je als verkoopmedewerker hebt. Je moet nu meer een gastheer of -vrouw zijn, zoals in de horeca.’

Maar zelfs de gastheer of -vrouw krijgt concurrentie van de robot. Pepper, die in deze rubriek al vaker langskwam, kan onder andere de rol van winkelbediende vervullen. Mensen begroeten, vriendelijk lachen en basale info geven: de schattige, Japanse automaat draait er zijn hand niet voor om. Een iPad op de borst helpt mensen bovendien om info te vinden die Pepper ze niet kan geven. Een robot aanspreken is voor veel mensen in Nederland wellicht nog te futuristisch,

In Het nieuwe werken beantwoordt De Inge­nieur elke maand voor een andere beroepsgroep de vraag: moet je bang zijn dat een robot je baan afpakt?

maar in Japan komen er al steeds meer winkels met een Pepper als ‘medewerker’.

Geen praatje meer Er werken 700 000 mensen in winkels, waarvan 300 000 in supermarkten. Dat is een groot deel van de Nederlandse beroepsbevolking, maar vooral bij supermarkten zijn veel jongeren in dienst. ‘Die hebben flexibele en tijdelijke contracten’, zegt Breunesse. ‘Omdat supermarkten daar makkelijk van afkomen, is de kans groot dat die banen verdwijnen. Zo’n 75 % van de 300 000 fte’s.’

Voor de vaste banen in de supermarkt heeft CNV in de nieuwste CAO van eind vorig jaar onderhandeld over een bijscholingsbudget.

‘Daarmee kunnen mensen vaardigheden opdoen die toekomstbestendig zijn. Dan blijven ze niet achter als er onvermijdelijke automatisering en robotisering komt.’ Bijscholing kan bijvoorbeeld helpen om de genoemde veranderende rol van winkelpersoneel te vervullen.

Maar voor de supermarkt zal dat gastheerschap minder belangrijk zijn, omdat het zoveel gemakkelijker en goedkoper is om geen kassa­ personeel meer te hebben. Dat heeft echter ook een nadeel: ‘De sociale functie van de supermarkt, waarmee hij zorgt voor samenhang in de buurt, kan daarmee verdwijnen. Het is dubbel: aan de ene kant is ­kassaloos winkelen sneller en makkelijker, aan de andere kant moet het personeel dat overblijft, in de supermarkt of bij andere winkels, juist gastvrijer worden om aan het werk te blijven.’

Ten slotte is de ene supermarktketen de andere niet. Albert Heijn heeft veel geld en kan dus eerder met moderne technieken komen.

‘Supermarkten zoals Jumbo doen meestal mee aan de trends die Albert Heijn ook volgt. Maar bij Aldi en Lidl ligt het anders. Die hebben sowieso minder personeel, maar ook minder marge om te gebruiken voor innovatie.’ De snelheid van de automatisering zal daardoor per keten verschillen.

Wat scholieren, studenten en parttimers dan moeten? Ander werk vinden ligt voor de hand, maar zoveel banen zijn er niet. Vooral voor tieners is het moeilijk om een baantje te vinden dat goed past bij naar school gaan. Dus mocht u nu al genoeg hebben van de rondhangende tieners in uw huis, bedenk dan: over tien jaar zal het mogelijk nog erger zijn. | februari 2018 | de ingenieur 2 | 63

PASSIE

R

oland Angenent studeerde chemische technologie in Twente en begon daarna voor zichzelf als raadgevend ­ingenieur in energiebesparing. Hij is al lange tijd geabonneerd op De Ingenieur en meldde zichzelf aan voor deze rubriek, waarin de geïnterviewden volgens hem vaak een autistische stoornis hebben zonder het zelf te weten. Zelf kwam hij er pas op latere leeftijd achter dat hij het syndroom van Asperger heeft. Gelukkig vond hij in Sandra Krekel een partner die hem begrijpt en met wie hij nu in Arnhem een praktijk aan huis runt: KrekelAutismeCoaching.

Omdat hij snel overprikkeld raakt, trekt Roland zich regel­ matig terug in zijn werkruimte om uitvindingen te doen. Hij is al jaren erkend lid van de Nederlandse Orde van Uitvinders. In 2009 bedacht hij een manier om grote bruggen sneller te kunnen reno­veren. Hij won hiermee een prijsvraag van Rijkswaterstaat en vooral 500 000 euro, waarmee hij hun huis in Arnhem kocht. Dat wil hij langzaam omtoveren tot een museum waar de mensen ook na zijn dood nog van zijn uitvindingen kunnen genieten.

In zijn woonkamer staan een hoovercrafttafel die je zonder te tillen kunt verplaatsen en een zandverwarming ‘voor het strandgevoel’. Verder hangt het hele huis vol met ­mo­zaïeken van gerecycled glas die met sensoren reageren op bezoekers. ‘Ze knipperen als iemand de trap op komt.’

Fotograaf Elmer en ik kwamen voor Zyptar, de waarzeg­ automaat waarover hij had gemaild. Die voorspelt in ruil voor geld de toekomst. Het ding zag er fantastisch uit. Een sprekende kop met oplichtende ogen en pluimpjes die uit de oren ­komen. Na het eerste muntstuk van twintig eurocent voorspelde hij mij een toekomst bij MacDonald’s, hetgeen vooral Roland 64 | de ingenieur 2 | februari 2018

ontzettend leuk vond. ‘Zyptar is boos, hij wil meer geld.’

De rest van het bezoek gooiden we om beurten geld in de ­pratende automaat, die zijn voorspellingen ook nog printte op een kassabon. Het was een van de indrukwekkendste uitvindingen die we tot nu toe hadden gezien.

Roland was niet verbaasd over de complimenten en zei dat het waarschijnlijk door zijn autisme kwam dat hij van die voortreffelijke uitvindingen deed. ‘Ik ben goed in outside the box denken.’

Zijn partner Sandra kwam er ook bij staan. Ze vond Roland geniaal, hoewel het niet altijd makkelijk was om met hem ­samen te wonen. ‘Wij leven op twee verschillende etages ­zodat hij niet overprikkeld raakt.’

Er volgde een korte rondleiding door het indrukwekkende huis. In de hal was een automatiek waaruit je in plaats van ­kroketten kantoorartikelen kon trekken – ‘handig voor onze ­coaches’ – en de uitstekende tegeltjes in de keuken zouden in de Efteling niet misstaan. ‘Het zijn uitstulpsels van glas en steen’, zei Roland. ‘Ze worden bij elkaar gehouden met een gaasje zodat je ze lekker in kunt voegen.’

Het afscheid was zakelijk; daar hield Roland van. ‘Klaar’, zei hij.

Hij wist precies wanneer De Ingenieur uitkwam en op welke bladzijde het artikel zou worden gepubliceerd. Hij vond het vooral belangrijk dat Zyptar goed op de foto stond, maar daar had hij gezien de positie van fotograaf Elmer alle vertrouwen in. |

tekst Marcel van Roosmalen foto Elmer van der Marel

VELE DOSSIERS OVER ACTUELE ONDERWERPEN Kijk op www.deingenieur.nl/dossiers

Alles wat je zoekt overzichtelijk bij elkaar Wil je meer weten over een bepaald onderwerp? Raadpleeg dan onze dossiers, met een overzicht van onze artikelen van web en tijdschrift. www.deingenieur.nl/dossiers

Een selectie uit ons aanbod: • kunstmatige intelligentie • zelfrijdende auto • duurzaam bouwen • circulaire economie • eHealth en nog veel meer ...

ENGINEER YOUR CAREER KIVI helpt je verder in je carrière. Als beroepsvereniging van ingenieurs biedt KIVI carrièreservices. Leden kunnen onder meer gratis gebruikmaken van een cv-check, sollicitatietraining en loopbaancoaching. Ook brengt KIVI aantrekkelijke vacatures onder de aandacht.

VELSEN-NOORD

PROCUREMENT & MATERIAL MANAGEMENT PROFESSIONAL Technisch logistieke professional met operationele inkoopervaring en kennis van lean material managementprocessen.

Voor onze opdrachtgever in de metaalverwerkende industrie zijn wij op zoek naar een bedrijfskundige met relevante inkoop- en material managementervaring. Profiel: relevante HBO-studie met enkele jaren ervaring.

Nieuwsgierig? Zie www.buildingcareers.nl / Robrecht Bakker / 06 4641 8829 BuildingCareers is dé arbeidsmarktspecialist voor HBO-/WO-ingenieurs en technologen. Voor hoogwaardige specialistische functies alsmede commerciële- en managementposities.

LANDELIJK

YOUNG – SENIOR PROFESSIONALS Verbeter leven. Begin bij jezelf!

Arcadis biedt uitdagend werk voor mensen die het verschil willen maken.

Van klimaatverandering tot razendsnelle verstedelijking. Onze ­wereld wordt steeds complexer. De ruimte in steden moet optimaal worden benut en onontgonnen land moet bewoonbaar ­worden gemaakt. Juist op deze terreinen creëren wij buiten­ge­wone en duurzame oplossingen. Onze mensen werken gezamenlijk aan het creëren van meerwaarde door gebouwde en natuurlijke elementen naadloos in te passen in hun omgeving.

Arcadis. Improving quality of life.

Kijk voor informatie én vacatures op www.werkenbijarcadis.nl

PAPENDRECHT

BUSINESS TRANSFORMATION DIRECTOR GKN Aerostructures & Systems Europe & Asia is looking for Business Transformation Directors and Managers (senior and medior level). He/she will be part of the Transformation Office team and report to the Vice President Change & Transformations, member of the GKN Aerostructures & Systems Europe and Asia leadership team. He/she will be responsible for: • Successfully executing key transformation and Improvement programs • Supporting leadership teams in improving the maturity of their businesses At the heart of the role is an ability to strike the right balance between carrot and stick, between short-term improvement and long-term value, between making sure line managers themselves take responsibility for change and personally ensuring they and their teams deliver results quickly and with suitable high ambition. The Business Transformation Director / Manager has a strong background in Lean improvement methodologies and projects and in his role sets the tone, spurs enthusiasm, and challenges current wisdom.

AMSTERDAM

R&D ENGINEER - SOFTWARE SYSTEM ARCHITECT De functie Als system-architect ontwikkel je complexe softwarefunctionaliteiten voor missie- en regelsystemen aan boord van vliegtuigen, helikopters en drones.

Het werk varieert van het analyseren van de klant-specifieke eisen tot aan het ontwerpen, implementeren en documenteren van software die voldoet aan de luchtwaardigheids-eisen.

De systemen die je ontwikkelt vereisen dat je op gestructureerde en herleidbare wijze je werk inricht en uitvoert. Hierin ben jij de sturende kracht en werk je samen met collega’s om de vraag van de klant op te lossen.

Het aansturen van dit projectteam en doorgroeien in de rol van product manager zijn je ambities.

Als R&D Engineer Aerospace Systems breng je mee • Een afgeronde universitaire opleiding luchtvaarttechniek/informatica/ elektronica; • Kennis en ervaring met Object Oriented Analyse/Ontwerpmethoden, Real-Time Embedded Programming en de richtlijnen DO-178B/C en DO-254; • Ervaring met Systems Engineering, UML modellering en implementatie met C++; • Een echte teamspeler die ook prima zelfstandig projecten kan managen; • Uitstekende communicatieve vaardigheden in het Nederlands en het Engels; • De ambitie om regelmatig op wisselende locaties in binnen- en buitenland te werken.

Wat bieden we jou • Aantrekkelijke arbeidsvoorwaarden, volop ontwikkelingsmogelijkheden, ruimte voor werk-privé balans, solide pensioenregeling, tegemoet­ koming kosten zorgverzekering; • Diverse opleidingsmogelijkheden binnen jouw vakgebied; • Een uitdagende baan in een hightech werkomgeving; • Een werkterrein met veel marktpotentie, zowel nationaal als inter­ nationaal; • Informele cultuur met ruimte voor eigen initiatief, waarin resultaat­ gerichtheid en betrokkenheid belangrijke pijlers zijn.

Jouw nieuwe werkomgeving Vliegtuigen, helikopters en drones zijn in belangrijke mate afhankelijk van het goed functioneren van (software)systemen aan boord en op de grond.

Onze afdeling Flight Test & Certification werkt nauw samen met andere NLR-afdelingen aan innovaties om deze systemen te laten voldoen aan de eisen van nu en die van de toekomst.

Wij richten ons op het ontwikkelen en het leveren van kennis van vliegtuigsystemen, luchtwaardigheidscertificatie en het voorbereiden en uitvoeren van vliegproeven.

Solliciteren?

Solliciteren doe je door te reageren vóór 15 februari 2018 met je cv en motivatie via www.werkenbijnlr.nl.

Een screening maakt onderdeel uit van de sollicitatieprocedure. www.nlr.nl

Are you qualified? Please contact Sonja van ‘t Zelfde on +31 6 1287 3140 for more information about this vacancy. To apply https://careers.gkn.com/

Ook uw vacature op deze pagina? Neem contact op met Delia Appelman via 070 3919 851 of delia.appelman@kivi.nl of met Barbara Gemen via 070 391 9875 of barbara.gemen@kivi.nl