De Ingenieur januari 2024 by De Ingenieur

TECHNIEK MAAKT JE TOEKOMST

DE INGENIEUR NR. 1 JAARGANG 136 JANUARI 2024

FOSSIELVRIJ VLIEGEN Naar een duurzame toekomst van de luchtvaart

GEO-ENGINEERING

Chinese kolen CO2-explosie in Azië gevaar voor klimaat

VERBEELDINGSKRACHT

K U N S T M AT I G E I N T E L L I G E N T I E

Pauline van Dongen: Haptisch textiel streelt de huid

LOODTEST

AI Pin Kunstmatige intelligentie als schermloos sieraad

COLLECTIEVEN

Collectief KIVI-lidmaatschap

Jouw werknemers up-to-date Goed werkgeverschap begint bĳ tevreden werknemers, die gemotiveerd, geprikkeld en up-to-date zĳn. In de huidige tĳd van razendsnelle technologische ontwikkelingen, innovaties en transformaties is professionele wendbaarheid essentieel. Wil jĳ als werkgever structureel bĳdragen aan de technische ontwikkeling van jouw werknemers? Neem dan een collectief lidmaatschap bĳ het Koninklĳk Instituut Van Ingenieurs (KIVI). Meld tien (of meer) van jouw topingenieurs aan en zĳ kunnen direct profiteren van alle voordelen van het grootste ingenieursplatform van Nederland.

Vooraf

Pancras Dĳk is hoofdredacteur van De Ingenieur.

Op het panoramaterras

Onze verhouding tot de luchtvaart is binnen een generatie radicaal veranderd

Hoewel ik van jongs af aan regelmatig op Schiphol kwam, om samen met mijn vader vanaf het panoramaterras de vliegtuigen te bewonderen en weg te dromen bij de exotische bestemmingen op de panelen met vluchtinformatie, was ik toch al 17 toen ik voor het eerst zelf aan boord stapte. Ik kan me de vlucht met de Boeing 747 naar Curaçao nog levendig voor de geest halen – een adembenemende ervaring vond ik het. Mijn dochters daarentegen beleefden hun luchtdoop alle vier al voor hun eerste verjaardag. Om mijn herinnering dat hun opa en ik ooit voor de lol af en toe een dagje vliegtuigen gingen kijken, hebben ze me vooral hartelijk uitgelachen. Ik wil ons gezin niet direct als bewijs laten dienen voor een breed maatschappelijk verschijnsel, maar dat onze verhouding tot de luchtvaart binnen een generatie radicaal is veranderd lijkt me zonneklaar. De vraag is natuurlijk hoe we er over nóg weer een generatie naar zullen kijken. Veranderingen in de luchtvaart zelf gaan intussen langzaam, schrijft redacteur Jim Heirbaut in het omslagverhaal van deze maand. Toestellen gaan immers vaak tientallen jaren mee. Dat weerhoudt bedrijven en instellingen er niet van om onderzoek te doen naar met name nieuwe energiedragers, want de luchtvaart moet schoner. Vliegen we ooit op waterstof, komen er batterijen die geschikt zijn voor langere vluchten of worden vliegtuigen uiteindelijk hybride? Het is behoorlijk spannend wat er allemaal wordt ontwikkeld. Als de doorbraak er eenmaal is, meld ik me weer op het panoramaterras.

Op de cover

Uiterlĳk in 2050 moet ook de luchtvaart klimaatneutraal zĳn, maar de weg daar naartoe is nog onduidelĳk. BEELD : SHUTTERSTOCK

PORTRET : ROBERT LAGENDIJK

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

Redactie Pancras Dĳk (hoofdredacteur) Astrid van de Graaf (eindredacteur) Jim Heirbaut Marlies ter Voorde Redactieadres Prinsessegracht 23 2514 AP Den Haag Postbus 30424 2500 GK Den Haag TEL. 070 391 9885 E-MAIL redactie@ingenieur.nl WEBSITE deingenieur.nl

Vormgeving Eva Ooms Sales Pascal van der Molen E-MAIL sales@kivi.nl Druk Drukkerĳ Wilco, Amersfoort

De Ingenieur verschĳnt twaalf maal per jaar. © Copyright 2024 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 daaraan alsnog te voldoen. ISSN 0020-1146 Abonnementen 2024 Leden van het Koninklĳk Instituut Van Ingenieurs (KIVI) ontvangen De Ingenieur uit hoofde van hun lidmaatschap. Abonnement voor niet-leden (inclusief btw): printmagazine: € 162,50 per jaar digitaal: € 104,50 per jaar losse nummers: € 17,50 (inclusief verzending)

RUBRIEKEN 37 | Zien & Doen Revolutie Aarde in Kerkrade 40 | Eureka Een waterlamp en andere productontwerpen van morgen 51| Inbox Reacties van lezers

4 | NIEUWS Ontbossingsvoorspeller Brugbelasting Medische isotopen Verjongde Apaches

56 | M E D I A Vaclav Smil Kwantumfysica Stadsnatuur bouwen Bitconned

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 doorgeven via onze website: deingenieur.nl/lezersservice. Abonneeservice Ga voor (cadeau)abonnementen, adreswĳzigingen en het laten nazenden van niet ontvangen nummers naar het webformulier op de site, te vinden onder het kopje ‘Abonnement en service’. WEBSITE deingenieur.nl ADRES Postbus 30424, 2500 GK Den Haag E-MAIL abonneeservice@ingenieur.nl TEL. 070 39 19 850 (bereikbaar op maandag, dinsdag en donderdag van 9 tot 15.30 uur)

De Ingenieur als pdf Abonnees en leden die De Ingenieur willen downloaden als pdf-bestand, kunnen daarvoor terecht op de website: deingenieur.nl/pdf 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 maandelĳks het technologietĳdschrift De Ingenieur. Kĳk voor meer lidmaatschapsvoordeel op kivi.nl. Contributie 2024 Regulier lidmaatschap: € 173,30 jaar of jonger: € 47,50,-* Studentlidmaatschap: € 23,50* Seniorlidmaatschap: € 136,50 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 kivi.nl/lidworden. * De Ingenieur digitaal 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 E-MAIL ledenadministratie@kivi.nl Volg ons ook op

55 | KIVI-activiteiten Opgeknapte Maastunnel 60 | Voorwaarts Kracht van de verbeelding 62 | Startup Respyre vergroent de gebouwde omgeving

COLUMNS 11 | Punt Marcel Galjee (HyCC) over de uitdagingen van verduurzaming

PERSOONLIJK 46 | DRIVE Modeontwerpster Pauline van Dongen maakt slim textiel 64 | Vragenvuur Denker des Vaderlands Marjan Slob

NR. 1 JAARGANG 136

JANUARI 2024

12 Naar een fossielvrije luchtvaart

foto : e - flight academy

Vervoer door de lucht is lastig te verduurzamen. Toch móet het. Nederlandse bedrijven en instellingen laten zien hoe het kan, in de verwachting ooit hofleverancier te worden voor de grote vliegtuigbouwers.

24 | Chinese kolen

48 | Wolken als thermostaat

Terwijl Europa en de Verenigde Staten kolencentrales sluiten vanwege de hoge CO2-uitstoot, bouwt China er doodleuk tientallen per jaar bij. Hoe valt dat de rijmen met de wereldwijde klimaatdoelstellingen?

Als de broeikasgasuitstoot niet snel genoeg daalt, is er altijd nog Plan B: de aarde afkoelen door een deel van het zonlicht tegen te houden. Maar is dat wel een goed idee?

34 | Lood laten oplichten AMOLF-onderzoekers hebben een spray ontwikkeld die de aanwezigheid van lood verraadt. De toevalstreffer kan helpen de leefomgeving gezonder te maken.

foto ’ s : depositphoto ’ s ; better images of ai ( rechts )

52 | ‘AI verandert de manier waarop we met computers omgaan’

De snelheid waarmee kunstmatige intelligentie doordringt op de werkvloer is overrompelend. Ingenieursbureaus veranderen meer en meer in tech-bedrijven, zegt Bram Mommers, chief technology officer bij Arcadis. JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

xxxx p.22

xxxx p.23

xxxx p. 26

ONDER REDACTIE VAN JIM HEIRBAUT

xxxxx p.18

REDACTIE@INGENIEUR.NL

Apaches verjongd terug uit VS Apaches van de Nederlandse krijgsmacht ondergaan een make-over in de Verenigde Staten. Afgelopen maand keerden de eerste volledig gemoderniseerde toestellen terug. Tekst: Marlies ter Voorde

Terwijl Europa aan wetgeving werkt om de repareerbaarheid te verbeteren en zo het afdanken van goederen te verminderen, is de Nederlandse krijgsmacht al een aantal stappen verder. De verouderde Apache-vloot wordt niet vervangen maar ge-remanufactured, dus ontmanteld en weer in elkaar gezet, waarbij zoveel mogelijk onderdelen worden hergebruikt. De Apache Delta (AH-64D) wordt zo de Apache Echo (AH-64E). Nederland beschikt over 28 Apaches: breed inzetbare gevechtshelikopters, ontworpen voor het uitschakelen van gepantserde gronddoelen zoals tanks. Na 24 jaar in gebruik te zijn geweest, zijn deze toe aan modernisering. Hiervoor startte Defensie in 2020 het Apache Remanufacture Programma dat tot 2025 duurt en inhoudt dat

De eerste twee gerenoveerde Apaches komen aan op vliegbasis Woensdrecht. FOTO : MIKE DE GRAAF , MEDIACENTRUM DEFENSIE

de toestellen in Amerika een verjongingskuur ondergaan. Op 7 december landde een militair transportvliegtuig met de eerste twee gemoderniseerde Apaches op vliegbasis Woensdrecht. De Echo heeft een hoger motorvermogen en langere rotorbladen van composiet dan de Delta. Bovenop de rotor kan een radar worden geplaatst, zodat de vliegers niet langer alleen afhankelijk zijn van visuele waarneming. Verder heeft de Echo meer datalinks aan boord voor het uitwisselen van gegevens, zoals realtime videobeelden, en is hij dankzij de nieuwe romp wendbaarder dan de Delta. Waarom Defensie koos voor remanufacturing en niet voor het aanschaffen van nieuwe Apaches? ‘Dit is duurzamer én uiteindelijk goedkoper’, zegt luitenantkolonel John de Groot in de Defensiekrant van het ministerie van Defensie. Bovendien stopt de Amerikaanse overheid over een paar jaar met ondersteuning van de Delta, dus ook met het onderhoud en het verzorgen van updates. Hierdoor hebben andere landen geen belangstelling voor het overnemen van de oude toestellen.

Opblaasbare telescoop in de ĳle lucht getest Hoe maak je een radiotelescoop groot genoeg om verre signalen op te vangen, maar klein en licht genoeg om met een raket mee te sturen? Niels Vertegaal van de TU Eindhoven bedacht een opblaasbare variant. In de stratosfeer werkt het concept, bleek uit de eerste test in december. De telescoop paste bĳ de lancering in een kubus van een liter en ontvouwde zich op hoogte tot een oppervlak van een vierkante meter. (MtV)

De Vernufteling 2024 Vanaf 16 januari is de inschrĳving voor De Vernufteling, dé jaarlĳkse prĳs voor het meest innovatieve ingenieursproject, weer geopend. Ingenieurs- en adviesbureaus die lid zĳn van branchevereniging Koninklĳke NLingenieurs mogen kosteloos meedoen, met maximaal twee projecten elk. Stuur voor vrĳdag 12 april 2024 het project in waar jouw bureau het meest trots op is. De jury beoordeelt de ingediende projecten. Het project dat het best beantwoordt aan de gestelde criteria ontvangt op 6 juni de prestigieuze innovatieprĳs. (PD)

Lees het laatste technieknieuws op deingenieur.nl

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

Er bestaat behoefte aan meer bestuurlijk lef, stelt de Raad voor de leefomgeving en infrastructuur (Rli). foto : shutterstock

‘Ingenieurs: eis een gelijkwaardige plek aan de beleidstafel’ Zolang beleid en uitvoering niet als gelijkwaardig worden gezien, wordt het niets met het aanpakken van de grote maatschappelijke opgaven, stelt de Rli. Tekst: Pancras Dijk

Of het nu gaat om stedelijke verdichting, de kaderrichtlijn water of wind op land: plannen zijn er genoeg, maar van tijdige realisatie komt vaak weinig tot niets. Een gevolg is dat steeds vaker het woord ‘crisis’ valt. De Raad voor de leefomgeving en infrastructuur (Rli), die de regering en het parlement adviseert over zaken die de fysieke leefomgeving betreffen, besloot te onderzoeken wat de uitvoeringspraktijk zo weerbarstig maakt. Dat resulteerde in december in een advies. De oorzaken zijn divers, stelde de Rli vast. ‘We hebben tien beleidsdoelen genomen en voor elk daarvan vanuit de uitvoering onderzocht waar het spaak loopt’, zegt raadslid Jeanet van Antwerpen. De onderzoekers spraken met beleidsmakers en overheden, maar ook met de uitvoerders: van waterbouwers en bouwkundig ingenieurs tot landschapsarchitec-

ten. Op basis van die gesprekken konden de onderzoekers vijf factoren aanwijzen die de praktische uitvoering van voorgenomen beleid belemmeren. Een ervan heeft te maken met de ‘stapeling van beleid’, legt Van Antwerpen uit. ‘Die is de afgelopen jaren toegenomen, wat de complexiteit heeft vergroot. Beleidsdoelen zijn daarbij niet altijd consistent: ze kunnen elkaar zelfs tegenwerken.’ Maar ook andere factoren spelen een rol, van de structurele schaarste aan menskracht, gebrekkige financiering en organisatie van de uitvoering tot ‘handelingsverlegenheid’, waarbij alle betrokken partijen naar de ander kijken en niemand echt stappen durft te zetten. Volgens de Rli is het zaak om het primaat niet langer bij de beleidsmakers te laten, maar de relatie tussen beleid en uitvoering gelijkwaardig te maken. Dat vereist niet zozeer een structuur-, maar eerder een cultuurverandering, zegt Van Antwerpen. ‘Zijn de beleidsmakers bereid aan tafel te zitten met de uitvoeringspartijen, om te horen hoe het werkelijk zit?’ Het wreekt zich dat het beleid veelal wordt gemaakt door managers en dat de vakmensen uit de politiek en de top van de ambtenarij zijn

verdwenen. ‘De figuurlijke afstand van de praktijk tot Den Haag is heel groot geworden’, zegt Van Antwerpen. ‘En doordat veel van de beleidsvoornemens nooit worden waargemaakt, loopt het vertrouwen onder burgers in de politiek alleen maar verder terug.’ Hoewel de Rli adviseert aan de regering, kan het advies van de raad zeker ook nuttig zijn voor de gemeenschap van ingenieurs. ‘Ingenieurs mogen echt wat minder beschei-

Beleidsdoelen zijn niet consequent en kunnen elkaar zelfs tegenwerken den zijn en als gelijkwaardige hun plek aan de tafel opeisen, naast de beleidsmakers en met de andere uitvoeringspartijen’, zegt Van Antwerpen. ‘Juist ingenieurs kunnen immers uitstekend aangeven of bepaalde maatregelen in de praktijk wel of niet haalbaar zijn, en wat er moet gebeuren om specifieke doelen wél te halen.’ • JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

NIEUWS

Nieuw lab voor nucleaire geneeskunde in Petten

Op 7 december 2023 heeft NRG|PALLAS in Petten een nieuw laboratorium geopend voor de ontwikkeling van nucleaire geneesmiddelen: het FIELD-LAB. Nucleaire geneeskunde speelt een cruciale rol bij het opsporen van hartaandoeningen en de behandeling van kanker. De belangrijkste ingrediënten van de nucleaire geneesmiddelen zijn medische isotopen. Die worden nu in de hoge flux-reactor geproduceerd, in de toekomst in de PALLAS-reactor. Hoe worden medische isotopen gemaakt?

Radioactieve straling

De grootste ter wereld

Radioactieve isotopen hebben niet-stabiele atoomkernen. Die worden via een radioactief proces omgezet in stabiele atoomkernen. Daarbij komt ioniserende straling vrij.

De reactor in Petten is de grootste producent van radioactieve isotopen ter wereld.

neutron

proton

De reactor levert 35% van alle isotopen wereldwijd ...

Petten niet-stabiele atoomkern aantal neutronen niet in evenwicht met aantal protonen

proces van radioactief verval straling komt vrij

... en 65% van alle isotopen in Europa.

stabiele atoomkern protonen-neutronenverhouding stabiel

De straling die vrijkomt kan voor allerlei medische toepassingen worden ingezet.

De isotopenfabriek

In de hoge flux-reactor in Petten worden radioactieve isotopen gemaakt door neutronen op stabiele atoomkernen te laten botsen. Die neutronen zijn ontstaan bij kernsplijtingen van verrijkt uranium.

4 De isotopen gaan naar het

neutron

uranium

U-235

1 In de kern van de reactor worden

uraniumatomen gesplitst.

reactorkern

2 Daarmee wordt een wolk van

nieuwe FIELD LAB of worden verwerkt in een al langer bestaande verwerkingsfabriek.

5 Vervolgens worden ze snel naar het ziekenhuis getransporteerd, omdat de radioactiviteit snel afneemt.

neutronen opgewekt.

3 Deze botsen met targetmateriaal waardoor isotopen ontstaan.

Het maken van bepaalde isotopen kan ook met een deeltjesversneller. Die versnelt protonen en ‘schiet’ daarmee neutronen weg uit de atoomkern.

Toepassingen

Iedere dag zijn meer dan 30.000 patiënten afhankelijk van de productie van medische isotopen in Petten. Ze worden ingezet op twee terreinen: Diagnose

Behandeling van kanker

Patiënten krijgen voorafgaand aan een PET- of SPECT-scan isotopen toegediend. Door de straling die ze uitzenden, kunnen afwijkingen in het lichaam worden gelokaliseerd.

Brachytherapie Patiënten krijgen isotopen toegediend in de buurt van een tumor. De isotopen geven straling af om de kankercellen te vernietigen.

Bestraling Patiënten krijgen voorafgaand aan bestraling isotopen toegediend. De isotopen worden door dragermoleculen naar een tumor gebracht. Door de straling die ze uitzenden, kan bestraling gericht plaatsvinden.

Ymke Pas/De Ingenieur/Bron: NRG/PALLAS, www.30000perdag.nl 6

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

De aanleg van palmolieplantages gaat ten koste van kostbaar regenwoud. AI helpt vast te stellen waar ontbossing dreigt (rode bollen op het satellietbeeld). beeld : deposit photos ; wwf ( inzet )

Ontbossing voorkomen met AI Massale kap van bossen schaadt niet alleen waardevolle ecosystemen, maar ook het klimaat. Kunstmatige intelligentie biedt natuurbeschermers een nieuw wapen. Tekst: Pancras Dijk

Ongeveer 30 procent van het landoppervlak wereldwijd is bebost. Dat betreft waardevolle habitats: 80 procent van de biodiversiteit op het land is juist daar te vinden. Daarnaast zijn bossen belangrijk voor het klimaat omdat bomen koolstof opnemen. Intussen neemt de ontbossing toe. Elke minuut maakt een bosareaal ter grootte van tien voetbalvelden plaats voor akkerbouw. Met name palmolie- en sojaplantages eisen een hoge tol, veelal zonder dat de autoriteiten daarvoor een vergunning hebben verstrekt. Tussen 1990 en 2020 ging zo zeker 178 miljoen hectare bos tegen de vlakte. De huidige instrumenten waarmee natuurbeschermers ontbossing bestrijden, werken pas als het leed al is geschied. Het Wereld Natuur Fonds (WWF) ontwikkelde samen met een aantal partners, waaronder Wageningen University & Research (WUR), een nieuw, intelligent systeem om ontbossingsrisico’s waar te nemen nog voor de kettingzaag daadwerkelijk in de stam wordt gezet: Forest Foresight.

‘Hoe mooi is het dat we ontbossing nu één stap voor zijn’, zegt Jorn Dallinga van WWF-NL. ‘Voortaan kunnen we eerder en pro-actiever handelen.’ De AI-ontbossingsvoorspeller wordt gevoed met geo-data. Zo maakt het systeem gebruik van de radar for detecting deforestation (RADD) aan boord van de Sentinel-satelliet, die door de wolken heen het aardoppervlak afspeurt op tekenen die kunnen duiden op de illegale aanleg van wegen, mogelijk bedoeld voor machines om bomen te kappen of af te voeren. Maar dat is nog maar het begin, zegt Johannes Reiche, hoofdonderzoeker radar remote sensing aan de WUR. ‘We leren het systeem de dynamiek van ontbossing’, zegt hij in een persbericht. ‘We onderzoeken zelf de achterliggende processen, kijken naar bijbehorende datasets en voeren die aan het systeem, waardoor het patronen gaat ontdekken en in kaart brengt.’ Het systeem herkent inmiddels verschillende soorten ontbossing. Het neemt in de analyse bijvoorbeeld ook mee dat de kans op grootschalige kap op natte bosgrond relatief laag is. Heeft het model berekend dat ergens ontbossing aanstaande is, dan stuurt het een signaal, op basis waarvan rangers op pad kunnen worden gezonden om erger te voorkomen. Met drones kunnen die vervolgens exact vaststellen wat er aan de hand

is en of ze daadwerkelijk op de verdachte locatie moeten ingrijpen, wat risicovol kan zijn. ‘De drones worden ook ingezet omdat de bossen niet makkelijk toegankelijk zijn’, licht Dallinga toe. ‘Deze beelden worden door experts geanalyseerd, vaak ook ter plekke, en die kunnen op basis van de beelden beoordelen hoe ze moeten handelen.’

‘We leren het systeem de dynamiek van ontbossing’ Volgens WWF kan met Forest Foresight inmiddels met 80 procent zekerheid dreigende ontbossing worden voorspeld, tot wel een half jaar van te voren. ‘Na succesvolle pilots in Suriname, Kalimantan en Gabon wordt het systeem op de laatste twee genoemde plekken nu op nationaal niveau toegepast’, zegt Dallinga. De komende vijf jaar hoopt WWF het systeem uit te rollen in nog eens twaalf landen, waarmee 815 miljoen hectare primair bos beter wordt beschermd. Om dat te financieren en meer bewustwording te creëren is WWF-NL een crowdfundingscampagne gestart. • JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

NIEUWS

Brug beproefd met zwaarbeladen trucks Tekst: Jim Heirbaut

Nee, dit is geen file in een of andere drukke ochtendspits. Deze veertien zwaarbeladen vrachtwagens staan op de Houtensebrug over het Amsterdam-Rijnkanaal. Met hun volle gewicht van dertig ton per vrachtwagen belasten ze de brug om ingenieurs de kans te geven vervormingen in de constructie te meten. Zo wordt duidelijk hoe het kunstwerk eraan toe is. De brug krijgt er een rijstrook bij, als onderdeel van een grotere uitbreiding van de A27 tussen Houten en knooppunt Hooipolder. De belastingproef werd begin december uitgevoerd door bouwcombinatie De Groene Waarden – een samenwerking van BESIX, Mobilis, Mourik en Van Gelder. De aangerukte vrachtwagens werden steeds in een andere formatie geplaatst. ‘De brug bestaat uit twee kokers, daarom hebben we verschillende opstellingen uitgevoerd en de doorbuiging gemeten’, zegt Don van Hees, projectmanager van De Groene Waarden. Eerst werd alleen de ene koker belast, toen de andere, daarna allebei. Afhankelijk van de opstelling van de ballast boog de brug tussen de 66 en 119 millimeter door. Half januari staat nog een dynamische belastingproef op de planning. Daarbij komt een speciale vrachtwagen met vibrerende lading die de ‘stijfheid’ van de brug in kaart brengt. De ‘schudmachine’ is ontwikkeld door de Universiteit van Luik en het bedrijf V2i, zegt de woordvoerder. ‘Het apparaat heeft een mobiele massa, tot 320 kilogram, die is bevestigd aan een lineaire aandrijving die willekeurige en sinusoïdale excitaties kan opleggen met frequenties van nul tot tien hertz.’ Versnellingsmeters meten de krachten en verplaatsingen op de brug. Al deze metingen dragen bij aan het toetsen en, waar nodig, aanpassen van een rekenmodel voor de constructie van de huidige brug. Het rekenmodel is een belangrijk hulpmiddel bij het ontwerpen van de brugverbreding die wordt vastgemaakt aan de bestaande Houtensebrug. Als alles volgens planning verloopt, begint de bouw daarvan eind 2025. 8

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

foto rijkswaterstaat / studio retouched

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

NIEUWS

Slagschaduw als spelbreker

GIESEN

Draaiende turbinebladen veroorzaken snelle lichtfluctuaties. In gecombineerde wind- en zonneparken brengt dit de regelapparatuur van slag, met energieverlies tot gevolg, blijkt uit onderzoek van onder meer TNO. Het combineren van zonne- en windparken lijkt slim. De turbines kunnen immers niet te dicht op elkaar staan, wat ruimte overlaat voor zonnepanelen. Omdat zon en wind elkaar vaak afwisselen, werkt dit stabiliserend op het net. Beide energiebronnen kunnen bovendien dezelfde stroomkabels benutten. In de praktijk pakt dat echter anders uit. Door de schaduw van de turbines valt de opbrengst van de panelen lager uit. De draaiende bladen blokkeren het zonlicht elke keer gedurende slechts enkele milliseconden en daar kan de regelapparatuur slecht tegen. Het gecombineerde effect van de langzame schaduw van de masten en de snelle van de bladen, levert gemiddeld 6 procent energieverlies op, maar er zijn uitschieters van 50 procent en bovendien slijten de zonnepanelen mogelijk sneller. Aanpassing van de omvormers moet op termijn soelaas bieden. (MtV) •

GEKNIPT

‘Zonder bedrijven als Shell is die hele energietransitie niet mogelijk. En denk ook eens aan de miljoenen mensen die bij zulke bedrijven werken.’ Als media over het bedrijfsleven schrijven, gaat het vooral over de schade die het aanricht, veel minder over de voordelen, constateert scheidend hoofdredacteur van EW Arendo Joustra (NRC).

‘Iedereen met passie voor grote transities, iedereen die wil bijdragen aan de veranderingen die nodig zijn voor een duurzame, circulaire toekomst.’ Wie aan dit profiel voldoet, mag zich melden voor een baan op de Brightlands Chemelot Campus, zegt ceo Astrid Boeijen (Chemie Magazine).

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

‘Inclusie is een innovatiemotor. Gek genoeg landt die boodschap nog niet overal.’ Diversiteit en inclusiviteit moeten veel meer aandacht krijgen, zegt techondernemer Ruben Brave (Forum).

‘Als het over digital twins gaat, dan gaat het al snel over technische oplossingen die al onze problemen oplossen. Dat is de potentie, maar in de praktijk gaat het altijd net iets anders.’ Het schort vaak niet aan de techniek, maar aan de toepassingen, vindt Jantien Stoter, hoogleraar 3D Geo-informatie aan de TU Delft (TW).

‘Sommige collega’s verwachten binnen tien jaar buitenaards leven te ontdekken. Ik houd het op een jaar of vijftig.’ Astronoom Ewine van Dishoeck blijft realistisch (Het Parool).

‘Nog te vaak wordt er bij biobased aanbestedingen geselecteerd op basis van de laagste prijs, waardoor er aan het einde van een project nauwelijks iets van de ambitie overblijft.’ Daan Bruggink, eigenaar van ORGA Architects, ziet de vraag naar bouwplannen met natuurlijke materialen groeien, maar de realiteit blijkt weerbarstig (Cobouw).

illustratie : matthias giesen

Punt

Een scherpe mening over een actueel onderwerp. Deze maand: Marcel Galjee.

Durf te leren, aan te passen en op te schalen Afgelopen maand kondigde mijn werkgever China, maar onder meer uit Frankrijk, DuitsHyCC aan dat we ons groene waterstofproject land en Noorwegen. Om dit waar te maken, moeten we nu ervaH2eron in Delfzijl helaas enkele jaren moeten uitstellen vanwege de lastige marktomstandig- ring opdoen met de eerste fabrieken. We moeheden. Dit soort hobbels hoort erbij wanneer ten nu durven aanpassen, leren en opschalen je als scale-up een nieuwe markt opbouwt. En – als basis voor de honderden gigawatten (!) ‘wat is een paar jaar in het licht van de volledige aan elektrolyse die de wereld straks nodig heeft. En daarvoor ontbreekt het op dit moment aan energietransitie?’, hoor ik je denken. Maar daarbij onderschatten we wat er op het duidelijkheid en doorzettingsvermogen in ons spel staat. Want dat zijn niet alleen onze klimaat- industriebeleid. Waardoor waterstofprojecten doelen, maar ook de kans om onze nieuwe duur- zoals H2eron steeds iets verder opschuiven en zame economie op te bouwen. Een economie we steeds iets verder terugvallen in de intermet behoud van kennis, welvaart en ontwikke- nationale wedloop om de economie van de ling. Al moeten we inmidtoekomst vorm te geven. dels wel concluderen dat de Wellicht zijn we zo geklimaatdoelen 2030 verder wend geraakt aan het idee Zijn we zo gewend uit beeld raken. dat technologie en goedeaan technologie We hebben in Europa en ren steeds meer uit China Nederland een uitstekende komen, dat we niet meer uit China dat we de positie een eigen waterstofzien welke kansen we hier kansen voor Europa industrie op te bouwen. We in Europa hebben. beschikken over een uniek Eén van de kernwaarden niet langer zien? landelijk, dubbel uitgevoerd van HyCC is dat we opgasnetwerk dat door Gastimistisch zijn over een unie wordt omgebouwd tot één van de eerste duurzame toekomst en realistisch over het werk nationale waterstofnetwerken ter wereld. We dat moet worden verzet om daar te komen. Wij hebben een Noordzee voor de deur met veel zullen ons dan ook keihard blijven inzetten voor wind en weinig diepte, waardoor we in de toe- de ontwikkeling van groene waterstof. Ook als komst over tot wel zeventig gigawatt aan wind dit duurder is dan fossiele brandstoffen. Ook op zee kunnen beschikken. En we hebben de als mensen ons erop wijzen dat de technologie kennis: de grootste single-line elektrolyser van nog niet op deze schaal is ingezet of dat import Europa (voor de productie van chloor) staat in toch veel makkelijk is. En ook als zich straks onRotterdam en op de universiteiten van Delft en getwijfeld weer nieuwe uitdagingen voordoen. Eindhoven wordt gewerkt aan state of the art Want de technologieën van de twintigste eeuw elektrolyse voor het maken van groene water- gaan niet bepalen waar onze kinderen straks aan stof. werken. Dit alles wordt door bedrijven als HyCC ingezet om in Groningen, Rotterdam en Amster- Marcel Galjee is managing director van dam te werken aan grote waterstofclusters die HyCC, dat de industrie wil verduurzamen de basis vormen voor een duurzame industrie door veilige, betrouwbare en betaalbare in Nederland en Duitsland. De elektrolyzers die levering van groene waterstof op basis van we daarvoor gebruiken komen overigens niet uit elektrolyse.

portret : hycc

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

foto : shutterstock

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

Vliegen zonder CO 2 -uitstoot

Naar een fossielvrije luchtvaart

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

DUURZAAM VLIEGEN T E K S T: J I M H E I R B A U T

Voor wie anno 2024 op een vliegveld gaat kijken, lijkt alles

business-as-usual. Vliegtuigen taxiën af en aan, boven de straalmotoren trilt de lucht van de hitte door de uitlaatwalmen en in de wijde omgeving hangt de geur van kerosine. Je ziet het dus nog niet, maar toch wordt er hard gewerkt aan de toekomst, die hoe dan ook duurzamer moet. Het doel: vliegen zonder CO2-uitstoot.

1 Batterij-elektrisch

Verandering begint vaak in het klein en bij vliegtuigen is dat niet anders. Op vliegveld Teuge, ten oosten van Apeldoorn en vooral bekend bij zweefvliegers en parachutisten, zoemt het van de elektrische lesvliegtuigjes. E-Flight Academy vliegt sinds twee jaar met vier Pipistrel 121 Velis Electro-toestellen. De Sloveense vliegtuigbouwer was de eerste die een volledig elektrisch vliegtuigje gecertificeerd kreeg, vertelt Merlijn van Vliet van E-Flight Academy. ‘We zijn de eerste elektrische vliegschool ter wereld. Wie bij ons vlieglessen neemt, kan dat in een elektrisch toestel doen. De accuduur is nu vijftig minuten, met een buffer van tien minuten. Een prima tijdsduur voor een les.’

De elektrische vloot van E-Flight Academy op vliegveld Teuge. foto : e - flight academy

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

Zoals een Tesla bij het verkeerslicht alle benzineauto’s eruit accelereert, zo stijgt een elektrisch vliegtuig op vol vermogen snel op. De elektromotor verbruikt dan 65 kilowatt, vertelt Van Vliet. ‘Voor je het weet heeft het genoeg snelheid om op te stijgen en te klimmen naar kruishoogte, tussen duizend en vijftienhonderd voet. Daar schakelt de piloot het vermogen terug naar 20 tot 24 kilowatt, afhankelijk van de wind.’ De twee accu’s hebben samen 22 kilowattuur aan capaciteit, veel minder dan een elektrische auto. Van Vliet heeft van range anxiety geen last, maar de beginnende vlieger zal het batterijniveau steeds goed in de gaten houden. Met een nog voor circa 35 procent gevulde accu moet de piloot weer in de buurt van het vliegveld zijn om veilig te kunnen landen.

Mythe 1 Vliegtuigen op batterijen, dat wordt nooit wat Lange tijd dachten experts dat het geen zin had vliegtuigen elektrisch aan te drijven met batterijpakketten. Om genoeg elektrische energie mee te nemen, zijn er immers zoveel accu’s nodig dat er voor passagiers nauwelijks ruimte zou overblijven. Daarvan is men deels teruggekomen. Accu’s werden beter en gingen meer energie per gewichtseenheid bevatten. Kleine elektrische vliegtuigen zijn zo binnen handbereik gekomen. De eerste maatschappijen plannen al lijndiensten in op batterijen, zij het alleen met kleine toestellen en voor korte afstanden.

‘Vlieglessen zijn het eerste stukje luchtvaart dat te elektrificeren valt’, legt Van Vliet uit. ‘Al die wat men dan noemt nutteloze lesvluchten op kleinere vliegvelden kunnen zo een stuk schoner worden.’ De elektrische Pipistrels zijn ook stiller. ‘Een ouderwets vliegtuigje heeft meer dan honderd bewegende delen; een elektromotor is één compacte koektrommel waarin het allemaal gebeurt. Vliegt er een over een drukke stad, dan horen mensen op de grond vooral het verkeer daar en niet het vliegtuig.’ Hoe de toekomst van passagiersvliegtuigen er uit gaat zien, vindt Van Vliet lastig te voorspellen. ‘Als ondernemer gebruiken wij wat er nu is. Batterijvliegtuigen hebben duidelijk een voorsprong op waterstof-elektrische toestellen. Er bestaan simpelweg al elektrische vliegtuigen met accupakketten en veel bedrijven zijn ermee bezig. Maar het is geen wedstrijd. De duurzame toekomst wordt een mix van initiatieven en technieken. Vliegen op batterijen is daarvan een ingrediënt.’ Dat is ook wat de experts van het Koninklijk Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum (NLR) zien. Zij onderzochten hoe de luchtvaartsector in Europa tegen 2050 kan verduurzamen. ‘We moeten zowel kijken naar alternatieve energiedragers, zoals waterstof, als onver-

minderd hard doorgaan met het verhogen van de efficientie’, zegt Bram Peerlings van NLR. ‘Anders hebben we namelijk nooit genoeg groene energie.’ Het onderzoek wees vliegen op waterstof aan als kansrijke optie voor vluchten binnen Europa, naast misschien een klein deel hybride-elektrisch. Intercontinentale vluchten moeten het hebben van duurzamere vormen van kerosine en, op de langere termijn, misschien van waterstofverbranding.

Mythe 2 We gaan minder vliegen Tijdens de coronapandemie spraken sommigen de hoop uit dat we in de toekomst minder zouden gaan vliegen. Toch vliegen we weer – bijna – evenveel als voor de pandemie. Voor het klimaat nog veel relevanter: burgers in opkomende economieën begínnen nu pas met hun ‘vliegcarrière’. Honderden miljoenen mensen treden toe tot de middenklasse en krijgen genoeg inkomen om regelmatig het vliegtuig te pakken voor een vakantie of een zakenreis.

opslag van vloeibaar waterstof en distributie van waterstof warmtemanagement vliegtuigintegratie en certiﬁcering

compressoren

elektrische aandrijving

modulen met brandstofcellen

besturingssysteem

besturingssysteem voor elektrisch vermogen

Batterij-elektrische vliegtuigen vormen een mooie aanloop naar duurzamer vliegen, maar accupakketten bevatten voor de meeste vluchten onvoldoende energie. Een manier om meer energie mee te nemen, denken veel luchtvaartexperts, is waterstof. Waterstof kan op twee manieren een vliegtuig voortstuwen. De eerste is door het direct te verbranden in

een – aangepaste – straalmotor; daarover later meer. De tweede manier is door waterstof in gasvorm te leiden naar een brandstofcel, een apparaat dat de waterstofmoleculen combineert met zuurstofmoleculen en er water van maakt. Dit levert elektriciteit op die elektromotoren kan aandrijven. Dat deze elektrische oplossing met waterstof als energiedrager mogelijk is, bewees het Duitse H2FLY, dat dit in september vorig jaar testte

Conscious Aerospace maakt een Dash 8-300 geschikt voor vliegen op waterstof. ILLUSTRATIE : CONSCIOUS AEROSPACE

▼

2 Elektrisch op waterstof

propeller

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

DUURZAAM VLIEGEN

met een toestel waar het brandstofcellen had ingebouwd en een tank voor vloeibare waterstof. Een van de bedrijven die aan waterstofvliegtuigen werken is het Nederlandse Conscious Aerospace. Dat opende onlangs een eigen hangaar op Rotterdam The Hague Airport. Met nog elf Nederlandse bedrijven en instituten heeft het zich als doel gesteld binnen vijf jaar een bestaand vliegtuig om te bouwen van kerosine naar waterstof als energiebron. Dit doel is realistisch. Werken met een vliegtuig dat al is goedgekeurd en wordt gebruikt in de commerciële luchtvaart vergemakkelijkt de certificering. Maar het is tegelijk ambitieus, want het blijft lastig met een volle tank waterstof de lucht in te gaan. Het bedrijf heeft zijn oog laten vallen op de Dash 8-311 van De Havilland, een toestel dat niet meer wordt In Italië voerden NLR-onderzoekers testvluchten uit met een schaalmodel (boven). In Marknesse plakt een NLR-robot smalle tape met composietmateriaal op een mal. Laagje voor laagje krijgt zo de opslagtank voor vloeibare waterstof vorm. foto ' s : nlr

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

Mythe 3 Met steeds zuinigere vliegtuigen komen we er wel Bouwers hebben hun vliegtuigen de afgelopen decennia steeds zuiniger gemaakt. Dankzij lichtere materialen, vernuftiger ontwerpen en efficiëntere motoren verbruikt een vliegtuig van nu 41 procent minder brandstof per passagierkilometer dan een toestel in 1970. Waar de energie-efficiëntie van vliegtuigen gemiddeld elk jaar 1 à 1,5 procent stijgt, groeit de luchtvaart elk jaar met 4,5 procent. De wereldwijde CO2-uitstoot van de sector blijft dus groeien met 3 procent per jaar.

Veiligheid De luchtvaart is een sector waar veiligheid centraal staat. Over het veilig werken met waterstof is al veel bekend, maar dan voor toepassingen op de grond, in de chemische industrie of in waterstofbussen en -treinen. Hoe gedraagt waterstof zich in een vliegtuig hoog in de lucht, dat schudt, schokt en bochten maakt? Hoe zorg je dat het spul van ĳskoud (20 kelvin) gecontroleerd

overgaat in gasvorm zonder ongewenste drukeffecten? Critici van waterstof wĳzen op de brandbaarheid. Maar kerosine levert bĳ brand meer gevaar op, zegt Ron van Manen van Luchtvaart in Transitie. ‘Kerosine vormt een plas onder het vliegtuig en blĳft daar nog urenlang branden als je niets doet. Waterstof vervliegt snel. Dat waterstof snel ontploft is een mythe.’

doen met een zeer goed geïsoleerde tank. Actieve koeling is dan niet nodig. Thermosfles Hoe zo’n waterstoftank moet worden gebouwd, onderzoeken ze bij NLR in Marknesse. Daar sorteert het onderzoek alvast voor op waterstofvliegtuigen. Om de waterstof vloeibaar te kunnen opslaan moet de opslagtank extreem goed koude isoleren. Net als een thermosfles zal de tank dus dubbelwandig zijn, maar dan met een vacuüm ertussen. En om in een vliegtuig te passen, moet de tank cilindervormig zijn. In de zoektocht naar het juiste materiaal testen NLR-medewerkers verschil-

▼

gemaakt, maar waarvan er wereldwijd nog zo’n tweehonderd in gebruik zijn. De Dash 8 wordt in onder meer Noorwegen, Nieuw-Zeeland en Canada ingezet voor regionale vluchten. ‘We mikken op deze markt omdat we dit toestel geschikt achten om voor waterstof om te bouwen’, zegt ceo Erik Geertsema van Conscious Aerospace. ‘Maar die regionale markt is ook de eerste die met waterstof te verduurzamen is. Landen als Noorwegen en Nieuw-Zeeland verplichten luchtvaartmaatschappijen om duurzamer te werken. En op die kleinere vliegvelden is het gemakkelijker de infrastructuur voor waterstof te bouwen dan op een groot vliegveld.’ ‘Het is slim om eerst te gaan voor een retrofit, het ombouwen van een bestaand vliegtuigtype, om daarmee versneld de transitie in te zetten’, zegt Ron van Manen, directeur van Luchtvaart in Transitie, een meerjarig overheidsprogramma. ‘Want voor een nieuw vliegtuig is de route tot goedkeuring lang. Dat is de achilleshiel van de sector. Als we rond 2050 waterstof breed willen inzetten, dan moeten we nu beginnen met het ontwikkelen van de technologie. Het thema waterstof heeft echt alle aandacht; er heerst een nu-of-nooit-gevoel.’ Hóe Conscious Aerospace het vliegtuig op waterstof wil laten vliegen, is goed te zien op de illustratie van het hydrogen aircraft powertrain and storage systems (HAPSS; zie pagina 15). De bestaande propellers worden elektrisch aangedreven, maar de elektriciteit komt niet van accu’s, maar van brandstofcellen die worden gevoed met waterstof. Die cellen vormen meteen ook de grootste technische uitdaging, want ze worden warm. Bij het leveren van twee megawatt aan vermogen aan een propeller, komt tot twee megawatt aan warmte vrij die moet worden afgevoerd. Een andere uitdaging is het opslaan van voldoende waterstof. Dat gaat Conscious Aerospace

Deze grafiek laat zien over welke afstanden commerciële vluchten vanaf Schiphol plaatsvinden. De verschillende kleuren onderaan geven aan welke duurzame oplossingen NLR voorziet voor de verschillende afstanden. GRAFIEK : NLR JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

DUURZAAM VLIEGEN

De SUGER Volt, een Boeing-concept voor een hybrideelektrisch vliegtuig met lange, ranke vleugels die het extreem zuinig maken. beeld : publiek domein

lende composieten (licht en ijzersterk) op eigenschappen als doorlaatbaarheid en sterkte. ‘Wat doet het materiaal onder wisselende temperaturen van 20 kelvin (-253 graden Celsius) tot kamertemperatuur? Hoe houdt het zich onder mechanische belasting, wanneer het vliegtuig een bocht maakt en de vloeistof rechtdoor wil?’, zegt hoofd structures, testing and evaluation Paul Arendsen. ‘En hoe werkt bij turbulentie de in de rondte klotsende vloeibare waterstof in op het materiaal van de tank? We zoeken dus

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

een materiaal dat hiertegen bestand is en waarvan je tegelijk ook een opslagtank kunt maken.’ Het produceren van zo’n tank, is het werk van Arendsens NLR-collega Bert Thuis. Hij laat een grote witte robot zien. Aan de kop, die alle kanten op kan draaien, heeft die een roller, om smalle tape van het composietmateriaal mee op een mal te plakken. Laagje voor laagje krijgt zo de opslagtank vorm. Om de waterstofmoleculen binnen te houden, wordt de binnenwand voorzien van een liner, speciaal materiaal dat

Eind 2022 deden ingenieurs van Rolls-Royce tests met een bestaande straalmotor die ze geschikt hadden gemaakt voor waterstof. foto : rolls - royce

echt niets doorlaat. Wat nog een uitdaging wordt, is de binnen- en buitenwand van de opslagtank op hun plek te houden. ‘We kunnen die bevestigen met mechanische structuren, maar die laten ook warmte naar binnen’, vertelt Thuis. ‘Daarom onderzoeken we nu of een magneetveld de wanden kan fixeren.’ Tanktestbank Ook het testen van de uiteindelijke waterstoftank gaat NLR doen. Daarvoor komt op het terrein een speciale, goed geventileerde testfaciliteit te staan. In die halfopen ruimte wordt de opslagtank straks flink door elkaar geschud. Vragen waarop de onderzoekers antwoord willen: is de tank sterk genoeg? Kun je hem schudden? Hoeveel waterstof verdampt er daarbij? De testbank is groot genoeg om er, behalve de tank met een inhoud van een kuub, ook een aandrijflijn op te zetten. ‘Dat is interessant, want we willen weten wat er gebeurt als een vliegtuig straks scherp de bocht om gaat, of in turbulentie terechtkomt’, legt Arendsen uit. ‘Dan gaat de waterstof in het systeem niet vanzelf de goede kant op. Daar moeten we wel wat voor doen.’ Als technici van startup Conscious Aerospace over vijf, zes jaar erin zijn geslaagd hun vliegtuig op waterstof te laten vliegen, begint het eigenlijke werk pas, zegt Geertsema. ‘Een compleet nieuw vliegtuig bouwen kunnen alleen de bestaande grote vliegtuigbouwers. Wij denken dat die rond 2035-2040 willen instappen. Dat betekent dat ze vijf tot zeven jaar van tevoren gaan kijken naar leveranciers. Tegen die tijd hebben wij hopelijk aandrijflijnen op waterstof gereed. Er zullen geen honderden toestellen van ons rondvliegen, maar bin-

nen tien jaar wel enkele tientallen. Dan zijn we goed gepositioneerd om te worden gekozen voor zo’n nieuw vliegtuigprogramma.’ Het ombouwen van een bestaand toestel moet zo de opmaat zijn naar volledig nieuwe vliegtuigen op waterstof, verwacht ongeveer halverwege de jaren dertig. Het HAPSS-project van Conscious Aerospace is verreweg het grootste project van Luchtvaart in Transitie, een initiatief dat uit het Groeifonds is voortgekomen. Stip op de horizon: een klimaatneutrale Nederlandse luchtvaart in 2050.

3 Straalmotoren op waterstof en alternatieve kerosine

Het lastigst te verduurzamen zijn de wide body (breedromp)-vliegtuigen voor intercontinentale vluchten. Die hebben zoveel energie nodig dat batterijen en waterstof in brandstofcellen het niet redden. Kerosine werkt voor deze toestellen het best, vandaar dat duurzamere vormen van kerosine hier het snelst de CO2-uitstoot verlagen. Sustainable aviation fuels (SAF’s), zijn gemaakt van restproducten, zoals gebruikte plantaardige oliën en vetten, of van reststromen uit de landbouw. Bij verbranding van de SAF komt er nog steeds CO2 in de lucht, maar wanneer de SAF wordt gemaakt van hernieuwbare grondstoffen, komt er grofweg evenveel CO2 in de lucht als eerder tijdens de groei van de planten werd opgenomen. Optimisten schatten de CO2-besparing van SAF’s op 80 procent, ‘maar dit cijfer wordt nog lang niet overal gehaald’, zegt Bram Peerlings van NLR. ‘Het gaat om de hele keten. Bij de fabricage van SAF’s komen, zeker met de huidige energiemix, nog steeds broeikasgassen vrij.’ JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

DUURZAAM VLIEGEN

Schaalmodel van De Flying-V van de TU Delft en KLM. foto : tu delft

Alternatief om duurzamere kerosine te maken is door CO2 uit de lucht te halen en te combineren met waterstof tot synthetische kerosine. De techniek is bekend, alleen is het CO2 winnen uit de lucht nog duur. Voordeel is wel dat SAF’s in bestaande straalmotoren kunnen, mits er aromaten aan worden toegevoegd. Onlangs vloog Virgin Atlantic voor het eerst met 100 procent SAF van Londen naar New York. Verder in de toekomst kan het direct verbranden van waterstofgas de oplossing bieden, denken sommige ex perts. Het gas is ook direct te verbranden in een straal motor, maar daarvoor moet die wel worden aangepast. Want er zijn verschillen, vertelt Ivan Langella die aan de TU Delft onderzoek doet naar waterstofverbranding voor straalmotoren. ‘Ten eerste heeft waterstof niet de smerende werking voor onderdelen van de straalmotor die kerosine wel heeft. Verder is waterstof reactiever en kruipt het gemakkelijker in en tussen materialen.’ Water stof is sterk gekoeld als vloeistof aan boord, maar die kou maakt het lastig de verbranding op gang te brengen, zegt Langella. Wanneer waterstof echter eenmaal brandt, schiet de temperatuur snel omhoog.

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

Langella gelooft in de aanpak, maar is zich ook bewust van de uitdagingen. De vloeibare waterstof moet eerst gasvormig worden alvorens die in de verbrandingskamer kan worden geïnjecteerd. Maar dan volgt het grootste probleem van directe waterstofverbranding: de vor ming van overvloedig veel stikstofoxiden (NOx). Deze stikstofzuurstofverbindingen dragen dicht bij de grond bij aan luchtvervuiling. Hoog in de lucht versterken ze het broeikaseffect, via interacties met ozon en methaan. Veel onderzoek richt zich dan ook op het terugdringen van de NOxvorming, terwijl de verbranding toch stabiel verloopt. Langella: ‘Je kunt het waterstofgas vooraf mengen met overvloedig veel lucht, wat ook een lagere vlamtempe ratuur oplevert. Hierbij moet je wel oppassen voor in stabiliteiten van de brandende waterstof. De vlam kan terugschieten – flashback heet dat – en de injector be schadigen, of zelfs een explosie veroorzaken. Dit is een serieus veiligheidsrisico. Ook onderzoeken we of we NOxvorming kunnen beperken door waterdruppeltjes te injecteren in de verbrandingskamer om zo tempera tuurswisselingen te onderdrukken.’

Waarin een klein land groot is De Nederlandse maaksector kan ook grote impact hebben – en een goede boterham gaan verdienen – zonder hele vliegtuigen te bouwen, zegt Ron van Manen van Luchtvaart in Transitie. ‘Want ook de toeleveranciers van de grote spelers – Boeing, Airbus, Bombardier, Embraer, De Havilland – vertegenwoordigen een miljardenomzet. Sterker nog, vaak boeken die hogere winstmarges dan de vliegtuigbouwers zelf.’ Ons land heeft een paar specialisaties, zegt Van Manen. ‘We hebben de naam hier bĳzonder innovatieve oplossingen te leveren, een overblĳfsel uit de Fokker-tĳd. Denk aan het lĳmen en lassen van materialen, met name geavanceerde composieten. Het maken van elektrische bedrading en netwerken. En recenter is dat we

Hybridevliegtuigen Langella verwacht dat er over een jaar of tien, als de sector ervaring heeft opgedaan met kleinere vliegtuigen op waterstof, hybridevliegtuigen zullen volgen. Die hebben dan zowel kerosine als waterstof aan boord, omdat nog op lang niet alle vliegvelden waterstof kan worden getankt. Daarbij kan het twee kanten op, zegt Langella. ‘Een vliegtuig kan de twee brandstoffen afzonderlijk verbranden. Dus twee gewone motoren aan de vleugels op de staart bijvoorbeeld die zowel waterstof als kerosine aan kunnen.’ Een tweede optie is dat kerosine en waterstof door elkaar worden verbrand – zoals sommige cv-ketels voor aardgas ook enige bijmenging van waterstof dulden. ‘Misschien valt dan te schuiven met de mengverhouding van kerosine en waterstof, om de stabiliteit van de verbranding te verbeteren.’ Toestellen met hybride aandrijving zijn wellicht een tussenvorm op weg naar geheel nieuw ontworpen vliegtuigen op enkel waterstof. Omdat waterstof zoveel ruimte inneemt, moeten vliegtuigen een andere vorm krijgen. De huidige vleugels dienen nu als opslag voor kerosine,

goed zĳn in hoogvermogenscompressoren.’ Tegelĳkertĳd komen er ook in ons land initiatieven op voor geheel nieuwe vliegtuigen. Maeve Aerospace bouwt een hybride-elektrisch vliegtuig voor zo’n tachtig passagiers. Fokker Next Gen werkt aan een toestel dat waterstof verbrandt. Dat bedrĳf brengt de uitgebreide kennis en ervaring met zich mee van vele decennia van ontwerpen, certificeren, bouwen en onderhouden van Fokker-vliegtuigen. Het Nederlandse bedrĳfsleven staat er al met al goed voor om een rol van betekenis te spelen in een duurzamere luchtvaartsector. ‘De luchtvaart maakt de overstap naar elektrisch vliegen, zegt Jan-Willem van Doorn van NLR. ‘Het voelt alsof we in een nieuwe Wright Brothers-tĳd zitten.’

maar die zijn voor waterstof veel te klein. ‘Waterstof bevat, gerekend naar massa, drie keer zoveel energie als kerosine’, zegt Van Manen. ‘Alleen naar volume omgerekend vier keer minder. Als voor een intercontinentale vlucht zeventigduizend liter kerosine nodig is, dan wordt dat met waterstof een kwart miljoen liter. Die ruimte is er niet in de vleugels. In de cabine is die ruimte er wel, maar er moeten ook nog passagiers mee.’ De vliegende vleugel In het waterstoftijdperk, vanaf 2050, zal de bekende ‘sigaar met vleugels’ dus niet meer de norm zijn voor langere afstandsvliegtuigen. Voor het herontwerp van vliegtuigen zijn al wel voorzetten gedaan. Zoals het blended wing body-model, waarbij romp en vleugels vloeiend in elkaar overlopen. Of de vliegende vleugel, zoals de Flying V van de TU Delft. Van Manen: ‘Die ontwerpen hebben allemaal één ding gemeen: ze hebben gerekend naar vleugeloppervlak, en dus draagkracht, veel meer volume in het lichaam. Waardoor je in het vliegtuig veel meer kwijt kunt. Een deel van die ruimte is te gebruiken voor de opslag van vloeibare waterstof.’ • JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

22 en 23 maart 2024

RAI Amsterdam

De Techniek Carrièrebeurs

2024

Hét grootste Techniek carrière-evenement van Nederland waar on- en offline talent acquisition en employer branding feilloos op elkaar aansluiten! Voordelen voor u als werkgever + Ruim 10.000 bezoekers + Direct talent acquisition + Employer branding + Nationale exposure in marketingcampagne + Opbouw van online Match&Meet talentpool(s) voor, tijdens en na de beurs waarbij u na de beurs kunt filteren wie wel of niet geweest zijn + Netwerken + Effectieve gesprekken door Match&Meet

Bij deelname aan De Techniek Carrièrebeurs – onderdeel van De Nationale Carrièrebeurs die naar verwachting in 2024 ruim 300 werkgevers en ruim 10.000 bezoekers verwelkomt – heeft u als exposant aankomend jaar ook de beschikking over online Match&Meet talentpools via uw desktop én Carrièrebeurs app met een top 5 positie sociaal netwerken in Nederland ten tijde van de beurs. Hierdoor kunt u tot 4 weken voor, tijdens én na de beurs contact hebben met de (meest) relevante geregistreerde bezoekers. Een effectieve beursdeelname dus, zowel on- als offline!!

Haakt uw organisatie ook aan? Mail naar sales@memory.nl voor meer informatie Naast De Techniek Carrièrebeurs organiseren wij op 22 & 23 maart ook De Carrièrebeurs Overheid, Master Fair, International Hospitality Fair, Werken in de Caribbean, Working in Dubai Hospitality, De IT-, Energie& Duurzaamheid-, Chemie & Lifescience-, Maritieme & Offshore-, Logistiek & Transport-, Zorg & Welzijn- en Retail Carrièrebeurs. Wilt u met uw organisatie liever hierbij aansluiten? Dan is dat natuurlijk ook mogelijk! Meer informatie vindt u op memory.nl of stuur een mailtje naar sales@memory.nl

O.a. de onderstaande organisaties gingen u voor op De Techniek Carrièrebeurs. Haakt uw organisatie ook aan?

Möring

Het omvangrĳke werk van schrĳver Marcel Möring omvat onder meer Eden (2017), Amen (2019) en Familiewandeling (2021).

Robot met voederbak De kwestie van de hond is al weken de olifant in de robotzeehond op schoot die een huisdier imiteert. Ik herinnerde me de jaloerse blikken van mijn alzkamer. Het is mijn eigen schuld. Op een onbewaakt moment heb ik gezegd dat we heimerende moeder als een van de andere dames meer lichaamsbeweging zouden krijgen als we een het nepbeest mocht hebben. Er leek mij een gat in hond hadden. Ik bedoelde ‘hond’ niet letterlijk. Ik de markt voor mensen zoals ik die niet in hun eentje had ook ‘abonnement op de sportschool’ kunnen willen wandelen, maar ook geen behoefte hebben aan een huisdier. zeggen. Of ‘wandelschoenen’. Iets Een mechanische waardoor we meer lichaamsbewehond, die alleen af en ging zouden krijgen. Want ik had Een mechanische toe aan de usb-lader gelezen dat de gemiddelde Nederhond zou ideaal zĳn moet, die kan worden lander te veel zit en te weinig loopt geprogrammeerd en en ik ben er zo een die zich dan die uit kan als je er geen aangesproken voelt. Dat ligt aan zin in hebt. Wat was er eigenlijk met Sony’s Aibo mijn opvoeding. Maar dat is een ander verhaal. Een dag later stuurde mijn vrouw drie foto’s van gebeurd? Was die misschien uitontwikkeld tot een intens lelijke en waarschijnlijk schurftige asielhon- heus huisdier? Op het internet zag ik dat dat niet het geval was. den: ‘Ik vond Bobby de leukste.’ Ik vond dat de evolutie van de hond in Bobby de Nog steeds hetzelfde plasticachtige speelgoedhondverkeerde afslag had genomen. Hij zag eruit als een je. Er waren nu zelfs voederbakjes en botten met zijn naam er op en hij had AI. Hij kon ook foto’s maken. kruising tussen een sprinkhaan en een suikerbiet. ’s Avonds liet ik de Aibo-website aan mijn vrouw ‘Ik dacht eerder een Drentsche patrijshond’, appte ik terug. De ouders van een jeugdvriend hadden er zien. ‘Waarom moet een robothond een voederbak een en ik herinnerde me dat die zo zeldzaam was hebben?’, zei ze. dat de kans klein was dat we er een konden kopen. ‘Het is het idee’, zei ik. Een uur later stuurde ze een link naar een fokker. ‘En een bot? Gaat-ie daar dan op kluiven?’ Drentsche patrijshonden te over. En flink duur ook. Ik haalde mijn schouders op. ’s Avonds kwam ‘de hond’ weer ter sprake. ‘Je kunt er in ieder geval niet mee naar buiten’, ‘Ik ben eigenlijk meer een kattenman’, zei ik. Mijn vrouw riep in herinnering dat zij allergisch zei ze. Ze pakte haar iPad en liet de website zien van een was voor katten. ‘Bovendien kun je met een kat niet wandelen en stichting die ex-laboratoriumhonden aan nieuwe baasjes koppelde. daar was het je toch om te doen?’ ‘Waarom moeten we een tweedehandshond?’, zei De volgende dag schrok ik op uit mijn werk bij de gedachte aan een pup die aan mijn schoenen ik. ‘En dan nog een uit een laboratorium ook? Het is knaagde terwijl ik zat te schrijven. Ik zag hem naast net als die zielige films die jij altijd wilt kijken, over mij zitten, kop iets schuin geheven, een smekende een vuilnisman in Nepal met één been die is verblik die vroeg wanneer we weer naar buiten gingen. laten door zijn vrouw. Ik wil gewoon een gezonde vrolijke hond die niet ’s nachts opschrikt uit nacht‘Ik ben een patrijshond, baas, ik moet veel rennen.’ ‘Misschien moeten we dit weekeinde eens naar de merries over het laboratorium. Misschien is hij wel zo verknipt van dat laboratorium dat hij ’s nachts kennel gaan, om te kijken’, appte mijn vrouw. Toen ik antwoordde dat ik had besloten om de onze slaapkamer binnensluipt om wraak te nemen in naam van alle labhonden.’ roeimachine weer te gebruiken, reageerde ze niet. Mijn vrouw zei dat ze allemaal waren nagekeken. Een mechanische hond zou ideaal zijn. Geen geIk mompelde iets over trauma’s, dat die onzichtdoe met zindelijk maken. Nooit aanhalig. Verhaart niet. Hoeft geen gore brokken of blikvoer. Waarom baar waren en dat je nooit wist hoe die uitpakten. was zoiets er eigenlijk niet? Demente bejaarden Aan haar smeltende blik te zien kreeg ze dat niet zitten in het verzorgingstehuis met een pluche mee. FOTO : HARRY COCK

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

Een van de 1133 kolencentrales waarover China in 2022 beschikte. Elke week komen er nieuwe centrales bĳ. foto : shutterstock 24

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

K L I M A AT V E R A N D E R I N G T E K S T: T I M O K Ö N N E N

CO 2 -explosie in Azië is gevaar voor klimaat

Chinese kolen Terwijl Europa en de Verenigde Staten kolencentrales sluiten vanwege de hoge CO2-uitstoot, bouwt China er doodleuk tientallen per jaar bij. Ook in naburige landen gaat het hard. Om het klimaat te beschermen is politieke druk nodig. Ook om grootschalige opslag van CO2 in de bodem en aanplant van bossen van de grond te krijgen. De kolencentrales in Nederland, de Europese Unie en de Verenigde Staten worden daarom in een vrij vlot tempo gesloten. Toch is het wereldwijde kolenverbruik in de eerste helft van 2023 weer met 1,5 procent gegroeid. Dat komt vooral door één land: China. In kolenenergie staat dat land een straatlengte voor op alle andere landen. Twee centrales per week China beschikte in 2022 over liefst 1133 kolencentrales. Met een gezamenlijk vermogen van 1093 gigawatt

De temperatuurrecords van afgelopen zomer en herfst onderstreepten het weer eens: de wereld is in tijdnood om de groei van de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer te stoppen. Het IPCC, de klimaatorganisatie van de Verenigde Naties, heeft een lijst gepubliceerd met tien manieren om dat te doen. Helemaal bovenaan staat het sluiten van kolencentrales. Niet vreemd, want kolen zijn nog steeds de belangrijkste bron van elektriciteit in de wereld en de grootste CO2-bron van alle fossiele brandstoffen.

Een open kolenmijn in China. foto : depositphotos

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

K L I M A AT V E R A N D E R I N G

agentschap (IEA) gewaarschuwd. De mogelijkheid om de opwarming van de aarde tot 1,5 of hooguit 2 graden Celsius te beperken, verdwijnt anders snel uit beeld. Het IEA heeft ook nog een keer expliciet gezegd dat China geen nieuwe kolencentrales nodig heeft. Waren die uitspraken voor China aanleiding om te gaan minderen? Integendeel: in 2022 gaf het land bouwvergunningen af voor een totaal van 106 gigawatt, wat overeenkomt met twee grote kolencentrales per week. Waarom maken we ons in Nederland eigenlijk druk over het sluiten van die laatste vier kolencentrales (of over welk klimaatdoel dan ook)?

Beĳing kort na zonsondergang. foto : shutterstock

leverden die 61 procent van de elektriciteit in het land. Ter vergelijking: in de EU leverden 167 kolencentrales, met een gezamenlijk vermogen van 110 gigawatt, 16 procent van de stroom. De Chinese centrales stoken een kwart van alle in de wereld geproduceerde kolen op. Omdat ook de industrie een flinke duit in het zakje doet, verbruikte China in 2022 in totaal ruim de helft van de kolen in de wereld. Een gevolg is dat 33 procent van alle CO2-uitstoot in de wereld uit China kwam. Er kunnen in de wereld geen nieuwe kolencentrales meer worden geopend (tenzij met ingebouwde CO2-afvang), heeft het gezaghebbende Internationale Energie-

De kool en de geit Toch is daar wel een belangrijke kanttekening bij te maken. Hoe snel kolenstroom in China ook groeit, zonne- en windenergie gaan daar nog sneller. De Chinese capaciteit op dat gebied is al een tijd de grootste en snelst groeiende op de planeet. Ook bouwt het land in vlot tempo nieuwe kerncentrales. In 2022 was dan ook 77 procent van de Chinese groei in energiecapaciteit niet-fossiel. De Chinezen nemen duurzaamheid serieus. In 2020 verklaarde president Xi Jinping dat de piek in de nationale emissies vóór 2030 moet liggen en dat het land in 2060 netto nul uitstoot van broeikasgassen moet hebben. Dat laatste is tien jaar later dan het IPCC wil (voor de wereld als geheel), maar het is toch een belangrijk besluit. Op de kortere termijn lijkt de overheid echter vooral de kool en de geit te willen sparen. Volgens het Vijfjarenplan van 2021 moet de CO2-emissie per eenheid van het bruto nationaal product 18 procent dalen tussen 2020 en 2025. Om de economische groei niet in de wielen te rijden, is het doel relatief geformuleerd. De absolute emissie kan zo gewoon blijven groeien en doet dat ook – en wel zo snel dat die een bedreiging vormt voor het klimaat. De honderd kolencentrales van 2022 waren er ook voor Chinese begrippen uitzonderlijk veel. De aanjager daarvoor lijkt de laatste jaren de klimaatverandering zelf. In 2021 leed China onder hittegolven van historische proporties, gecombineerd met langdurige droogteperioden. Waterkrachtcentrales vielen uit door het opdrogen

India, een tweede China India, ’s werelds snelst groeiende economie, heeft inmiddels de vĳfde plaats bereikt op de mondiale ranglĳst die wordt aangevoerd door de Verenigde Staten en China. Net als veel andere landen in de regio is het voor zĳn energie sterk afhankelĳk van kolen. De kolenconsumptie van India kan (nog) niet tippen aan die van China, maar is groter dan die van alle andere landen in de 26

wereld. India heeft voor 236 gigawatt aan kolencentrales staan en het kolenverbruik van het land neemt nog elk jaar met 6 procent toe. Het Indiase klimaat- en energiebeleid vertoont opvallend veel overeenkomsten met dat van China. Beide landen deden niet mee toen 45 landen plus de EU op de klimaattop van 2021 in Glasgow afspraken het gebruik van kolen uit te

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

faseren. Toch doet ook India veel aan duurzame energie en leek het langzaamaan bezig zĳn enthousiasme voor kolen te verliezen. Maar net als in China veranderde dat door de hittegolven van 2021 en 2023, toen massaal gebruik van airco’s en het uitvallen van waterkrachtcentrales door het droogvallen van rivieren tot grote stroomtekorten leidden. Beide landen

hebben daarna een scherpe draai terug naar kolenenergie gemaakt. Afgelopen zomer kondigde de Indiase regering grootscheepse nieuwbouw van kolencentrales aan. Er is nu voor 27 gigawatt in aanbouw en er zĳn plannen voor nog eens 24 gigawatt. Ter vergelĳking, de vier nog werkende Nederlandse kolencentrales zĳn samen goed voor vier gigawatt.

1.109

900

Kolenvermogen Onder de twintig landen met de grootste capaciteit aan kolencentrales is China een klasse apart. BRON : GLOBAL ENERGY MONITOR ( JULI 2023)

Japan

Indonesië

Zuid-Afrika

Duitsland

Zuid-Korea

Rusland

Polen

Vietnam

Australië

Turkije

Taiwan

Maleisië

Kazachstan

Filipijnen

Oekraïne

Pakistan

Tsjechië

van rivieren. Ondertussen zette iedereen de airconditioning op de hoogste stand, waardoor de stroomvraag in grote delen van het land recordhoogten bereikte. Een aaneenschakeling van black-outs was het gevolg. Dat probleem kon de Communistische Partij er slecht bij gebruiken in een periode van maatschappelijke onrust rond het strenge coronabeleid. Vandaar dat er snel een blik kolencentrales werd opengetrokken. Na de vergunningenpiek van 2022 leek China eerst terug te veren naar normaal. Er werden weer minder

nieuwe kolencentrales gepland en Xi riep op tot een ‘energierevolutie’ door snelle verduurzaming. Maar toen kwamen de hittegolven van 2023. De regering antwoordde met de aankondiging dat er de komende twee jaar voor liefst 270 gigawatt aan kolencentrales wordt gebouwd. Lokale initiatieven ‘Al die dure nieuwe centrales maken het politiek en economisch extra lastig om het kolengebruik la-

▼

India

0 China

GIGAWATT

236

300

205

600

Zuidelĳk Azië dol op kolen China mag de onbetwiste nummer een van de wereld zĳn in kolenenergie, andere landen in dezelfde regio kunnen er ook wat van. De gemiddelde ouderdom van een kolencentrale in Zuid- en Zuidoost-Azië is minder dan vĳftien jaar. Onder andere India en Indonesië hebben de afgelopen decennia snel installaties bĳgebouwd en

doen dat nog steeds. Ondanks krimp in de rest van de wereld is de mondiale capaciteit van kolencentrales daardoor de afgelopen jaren blĳven groeien. Die kolenliefde is wel te begrĳpen. Na een lange periode van structurele armoede zĳn Zuid- en Zuidoost-Azië al een paar decennia bezig met een grote economische inhaalslag.

Dat betekent ook een snelle groei van de consumptie en het energieverbruik – van heel veel mensen bovendien, want een groot deel van de wereldbevolking woont in het gebied. China en India tellen allebei liefst 1,4 miljard inwoners. Kolen zĳn in dit deel van de wereld ruim voorhanden en goedkoop, wat ze tot de meest

voor de hand liggende energiebron maakt. Weliswaar ook een vuile energiebron, maar het laatste wat deze landen willen is dat het klimaatprobleem hen tot een eeuwige achterstand op het Westen veroordeelt. ‘Onze armoede mag niet jullie klimaatstrategie zĳn’, zoals de Indiase econoom Samir Saran het Westen graag voorhoudt.

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

K L I M A AT V E R A N D E R I N G

Bodems en bossen tegen opwarming De komende decennia zetten de opwarming van het klimaat en het stĳgen van de zeespiegel door. Hittegolven worden frequenter en heviger; hetzelfde geldt voor overstromingen. Grote gebieden worden onbewoonbaar. Dat is een werkelĳkheid waarmee de wereldbevolking moet leren leven. Om die veranderingen toch enigszins te beteugelen, is het in elk geval nodig dat de uitstoot van broeikasgassen in de wereld in 2050 netto nul wordt. Dat advies van de VN-klimaatorganisatie IPCC heeft de Europese Unie overgenomen en is bekend. Minder bekend is dat een uitstoot van netto nul niet betekent dat de hoeveelheid CO2 in de lucht meteen daalt. De afname gaat maar heel langzaam en dus blĳft het broeikaseffect nog lange tĳd op volle kracht 28

werken. Ook de opwarming gaat dan door. De bedreigende verschĳnselen worden waarschĳnlĳk zo heftig dat menselĳk ingrĳpen er nog maar weinig tegen kan uitrichten. ‘Gelukkig is het nog mogelĳk die dramatische situatie te voorkomen. Daarvoor is wel nodig dat de temperatuur op aarde weer een paar tienden van een graad zakt’, zegt André Faaĳ, wetenschappelĳk directeur van TNO Energie- en Materiaaltransitie. ‘Dat kan door de CO2-concentratie in de lucht actief omlaag te brengen. Anders gezegd, de uitstoot moet na 2050 negatief worden.’ Daarvoor zĳn twee manieren, die allebei nodig zullen zĳn om de temperatuur genoeg te verlagen. De ene heeft te maken met biomassa-bĳstook in kolencentrales (zie kader CO2 opzuigen met kolencentrales).

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

De andere is het aanleggen van bossen en het aanplanten van biomassa-grassen. Faaĳ: ‘Doe dat overal waar het kan, maar vooral op vervuilde en geërodeerde gronden. Die bodems herstellen dan waardoor ze weer CO2 gaan opnemen. Ook de bomen zelf nemen uiteraard veel CO2 op.’ De bossen en graslanden hebben meer voordelen: ze produceren veel biomassa en helpen mee aan de aanpassing aan het opwarmende klimaat, onder andere door water vast te houden. Maar de schaal waarop de wereld ze zou moeten aanleggen is gigantisch: een totaal oppervlak zo groot als India, heeft het IPCC berekend. In de reacties op dit advies voerde ongeloof de boventoon. Durft het IPCC het soms niet aan overheden op te roepen nú een harder klimaatbeleid te

voeren? Dan maar liever een draconisch plan voor ‘later’ bedacht? Die kritiek miskent alleen dat het doel van CO2neutraliteit in 2050 al op de grens van het haalbare ligt. Er moet nog ontzaglĳk veel voor gebeuren, terwĳl het tot dusver niet eens is gelukt de stĳging van de uitstoot te stoppen. Hoe onwelkom ook, het advies getuigt daarom vooral van realisme. Afkoelen vanaf 2050 is onontbeerlĳk en dus is bossen en graslanden aanleggen het devies. Als de aanleg nu op gang komt, kan de wereld in 2050 een groot extra bos- en grasareaal hebben. China loopt momenteel in de wereld voorop op dit gebied, met een aantal grootschalige projecten voor bodemverbetering. Maar ook in India en Afrika zĳn volgens Faaĳ goede voorbeelden te vinden. foto : depositphotos

Elektriciteitsbronnen in China Kolenstroom krijgt concurrentie van groene energie, maar blijft groeien. 10000 bio - energie zon

8000 8000

wind waterkracht

6000 6000

kernenergie olie gas

4000 4000 kolen

2000 2000

0 0

terawattuur

1985

1990

1995

2000

2005

2010

2015

2022

bron : ember

ling van de afbouw van kolenenergie. Bij uitblijven van stevige internationale druk kan de Chinese kolentrend nog een hele tijd aanhouden. CO2-afvang Maar waarom horen we hier zo weinig over? Eén reden is dat het IPCC en IEA politiek neutraal willen zijn en dus zo min mogelijk naar afzonderlijke landen wijzen. De twee organisaties hebben wel in bedekte termen duidelijk gemaakt dat ze de vele, vaak nog nieuwe kolencentrales in China en de rest van Zuid- en Zuidoost-Azië (daar zijn er ook veel – zie kader Zuidelijk Azië dol op kolen) een netelig probleem vinden. Hoewel ze erop aandringen de centrales ‘zo snel mogelijk’ te sluiten, gaan ze er ook van uit dat een aanzienlijk deel nog tot na 2050 open moet blijven. De bewuste landen kunnen eenvoudig niet goed zonder. Hoe kan de wereld dan in 2050 CO2-neutraal worden? Daarvoor moeten volgens het IEA en IPCC alle nog draaiende kolencentrales worden voorzien van systemen voor CO2-afvang om de CO2 in de bodem op te slaan (carbon capture and storage, CCS). Dat is natuurlijk een mega-operatie die veel geld kost, maar het is tenminste niet bij voorbaat onhaalbaar. China verkent heel voorzichtig die weg met een aantal proefprojecten voor CCS. Negatieve emissies Volgens het IPCC is er nóg een reden dat massale CCS nodig is: kolencentrales die ermee zijn uitgerust, kunnen helpen CO2 uit de lucht te halen. Dat is een verras-

ter snel terug te schroeven’, waarschuwt Lauri Myllyvirta, hoofdanalist van het Finse Centre for Research on Energy and Clean Air (CREA). ‘In dat opzicht blijven de centrales dus te lang open. Maar tegelijk zullen ze te kort openblijven om de investering terug te verdienen. Daarom is het besluit ook economisch gezien onverstandig.’ Een lichtpunt is volgens Myllyvirta de vitale, vrijwel autonome groei van wind- en zonne-energie. ‘Die gaat vooral van onderaf, vanuit lokale initiatieven.’ Afgelopen jaar is die groei zelfs voor het eerst snel genoeg gegaan om de stijging van het Chinese energieverbruik bij te houden. Mede daarom verwacht Myllyvirta dat de CO2-uitstoot dit jaar voor het eerst sinds 2015 omlaaggaat. ‘En mogelijk wordt dat het begin van een periode van structurele daling.’ Maar zolang ook de kolencentrales als paddenstoelen uit de grond blijven schieten, gaat die daling veel te traag om de klimaatdoelen te halen. Hoe dit moet aflopen? Voor zover China buitenlandse druk voelt om te minderen, werkt die volgens Myllyvirta vooral indirect: buitenlandse partners worden langzaam huiverig voor investeringen in en rond de fossiele sector. Maar de tweede economie van de wereld kan natuurlijk heel veel zelf. En het land is tot weinig verplicht omdat het in 1992, bij het begin van de klimaatonderhandelingen onder VN-vlag, bij de ontwikkelingslanden is ingedeeld. De VN-klimaattop COP28 van afgelopen december in Dubai heeft niet meer dan een duwtje in de goede richting opgeleverd. De slotverklaring roept – weinig concreet – op tot een ‘transitie weg van fossiele brandstoffen’ en een versnel-

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

K L I M A AT V E R A N D E R I N G

Kolen op transport in een open kolenmĳn in India. foto : shutterstock

send idee met een serieuze achtergrond. Als de wereld achterover zou leunen wanneer het in 2050 is gelukt de uitstoot netto tot nul terug te brengen, blijft het tempo van de opwarming te hoog. ‘Dat moet worden voorkomen, en daarom zullen we de aarde na 2050 weer een paar tienden van een graad moeten afkoelen’, zegt André Faaij, die wetenschappelijk directeur is van TNO Energie- en Materiaaltransitie, hoogleraar Energiesysteem-

analyse in Utrecht en Groningen en (hoofd)auteur van een aantal IPCC-rapporten. ‘Daarvoor moeten we naar negatieve emissies toe. Dat wil zeggen dat we meer CO2 uit de lucht halen dan we uitstoten.’ Dat kan met twee krachtige methoden, die samen net genoeg verschil kunnen maken. De ene is grootschalige aanleg van bossen en graslanden (zie kader Bodems en bossen tegen opwarming). De andere heet bio-energy with CCS oftewel BECCS. Het idee daarvan is dat een kolencentrale ook kan draaien op een mengsel van kolen en biomassa. Dat laatste bestaat uit gewassen die tijdens hun groei CO2 uit de lucht halen. Als de centrale met CCS is uitgerust, gaat die CO2 na de verbranding niet meer terug de lucht in. Het systeem in z’n geheel werkt dan als CO2-slokop (zie kader Kolencentrales als CO2-zuigers). ‘Ik weet dat CCS niet populair is bij de milieubeweging’, zegt Faaij. ‘Die ziet het als een manier om de levensduur van het fossiele energiesysteem te verlengen. Maar het is een noodzakelijke tussenstap om de energietransitie haalbaar en betaalbaar te houden.’ In China weten ze dat ook. In 2020 rekenden twee Chinese instituten voor klimaatonderzoek elk een scenario door waarin het land in 2060 CO2-neutraliteit bereikt. In beide scenario’s bleek BECCS nodig om de elektriciteitssector tegen aanvaardbare kosten CO2-neutraal te maken. Grote mondiale verbouwing Het IPCC wil de hele wereld aan de BECCS hebben, maar de meeste (jonge) kolencentrales staan nu eenmaal in Zuid- en Zuidoost-Azië (zie kader India, een tweede China). Vanaf ongeveer 2030 moet vooral dat deel van de wereld centrales gaan sluiten, grote CCS-projecten op-

Kolencentrales als CO2-zuigers Om de aarde na 2050 voldoende af te koelen (zie kader Bodems en bossen tegen opwarming) moet ook de techniek bĳspringen. ‘En dan bedoel ik niet die machines die CO2 uit de lucht halen. Dat is wel een mediageniek concept, maar het levert te weinig op’, zegt André Faaĳ, wetenschappelĳk directeur van TNO Energie- en Materiaaltransitie. ‘Wat we nodig hebben is bio-energy with carbon capture and storage ofwel BECCS.’ Die methode maakt, verrassend genoeg, gebruik van kolencentrales. In twee stappen kunnen deze beruchte CO2-uitstoters worden omgeturnd tot CO2eters. De eerste stap is het afvangen en in de bodem 30

opslaan van de CO2 die uit de schoorsteen komt. Als dat op gang is gekomen, volgt de tweede stap: het vervangen van (een deel van) de brandstof kolen door biomassa. Bĳvoorbeeld top- en takhout van bomen of reststromen van de landbouw. Het punt daarvan is dat die gewassen tĳdens hun groei CO2 aan de lucht hebben onttrokken. Faaĳ: ‘Vanaf ongeveer 50 procent bĳstook van biomassa heeft een centrale daardoor een negatieve emissie.’ Dit gaat waarschĳnlĳk ook in Nederland gebeuren: met BECCS wil energiebedrĳf RWE in de Ameren de Eemscentrale vanaf 2030 per jaar elf tot veertien megaton aan negatieve emis-

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

sies realiseren. Bĳstook van biomassa (wat zonder CO2-opslag al gebeurt) is in ons land nooit zo’n populair onderwerp geweest. Critici zeggen dat er gezonde bossen worden gerooid om aan de vraag naar houtpellets te voldoen. Volgens Faaĳ is de beeldvorming daarbĳ echter een heel eigen leven gaan leiden. ‘Vaak gaat het om productiebossen, die gewoon zĳn aangeplant om te worden gekapt.’ Er zĳn wel gevallen voorgekomen waarbĳ bos werd gerooid dat had moeten blĳven staan. ‘Maar dat is niet iets structureels dat biomassa nu eenmaal aankleeft. Het betekent alleen dat er werk aan de winkel is, bĳvoorbeeld om het

toezicht op de certificeringssystemen te verbeteren.’ BECCS is volgens Faaĳ ook belangrĳk omdat het meteen een volgende stap in de energietransitie voorbereidt. Terwĳl steeds meer kolencentrales sluiten, zal de chemische industrie na 2030 nog druk bezig zĳn met haar eigen transitie naar CO2-neutraliteit. Daarvoor moet de grondstof olie worden vervangen door biomaterialen. Faaĳ: ‘De BECCS-infrastructuur die nog aanwezig is voor de kolencentrales, kan daar dan mooi voor gaan dienen. De fabrieken krĳgen biomassa aangeleverd en slaan hun CO2 ondergronds op, zodat de CO2-verwĳdering uit de atmosfeer kan blĳven doorgaan.’

Emissie broeikasgassen per ‘werelddeel’ Jaarlijkse CO2-uitstoot uit fossiele bronnen vanaf 1850. De bijdrage van Azië, inclusief China en India, is in de huidige eeuw het grootst.

4040 internationale scheepvaart internationale luchtvaart

oceanië azië ( excl . china en india )

25 china

india afrika zuid - amerika ( excl . vs ) noord - amerika ( excl . vs )

1010

verenigde staten

5 gigaton co 2

europa ( excl . eu en vk ) europese unie ( incl . vk )

1850

1880

1900

1920

1940

1960

1980

2000

2020

bron : global carbon project

tuigen voor de overblijvende installaties én een kolossale biomassa-economie uit de grond stampen. Dat allemaal parallel aan de verduurzaming van de zware industrie en alle andere sectoren. De vraag is of die landen de klus gaan klaren. Maar ook al ontstaat er daar een sterke pro-BECCS-beweging, het is moeilijk voorstelbaar dat het lukt zonder sterke politieke druk – en eventueel ook hulp – uit het Westen. En dan nog blijft het een onwerkelijk aandoend toekomstbeeld. Toch zal het moeten; er is nu eenmaal geen alternatief. Het is niet dat Azië nu alle ‘schuld’ heeft. Het Westen produceert nog altijd ongeveer een derde van de broeikasgassen en het huidige CO2-overschot in de atmosfeer is voor zo’n 60 procent door ‘ons’ deel van de wereld opgebouwd. Wat het Westen te wachten staat op het gebied van de energietransitie is ook niet echt minder ingrijpend: het productiesysteem voor grondstoffen en energie moet compleet worden omgebouwd. Dat is een operatie van dezelfde buitencategorie als die waarvoor Zuid- en Zuidoost-Azië staan. Daarom geeft het BECCS-scenario ook een indruk van de toekomst van de hele planeet in deze eeuw. De transitie, die op dit moment nog vrij weinig invloed heeft op het dagelijks bestaan van mensen, zal na 2030 uitdraaien op een Grote Mondiale Verbouwing. Voor een historische vergelijking valt te denken aan een

land dat in oorlogstijd zijn industrie en economie reorganiseert – en dat vermenigvuldigd naar wereldschaal. Deze reusachtige opgave is voor Faaij geen reden tot pessimisme. Volgens hem vormt de transitie eerder een kans dan een bedreiging voor samenlevingen. ‘Energie en grondstoffen worden niet structureel duurder als de productie ervan volledig verduurzaamt, blijkt uit allerlei analyses. Zonne- en windenergie zijn nu al vaak goedkoper dan fossiel. En de transitie heeft zoveel meer positieve effecten, zoals de grote energiebesparing door de elektrificatie. Dat er veel moet gebeuren, betekent kortom helemaal niet dat de samenleving er per saldo armer van wordt.’ Er is één groot ‘maar’: als analyses aantonen dat iets nodig is en kan, betekent dat nog niet dat mensen het ook gaan doen. De wereldbevolking zal een ongekende bereidheid moeten ontwikkelen om het veilige gevoel van business as usual los te laten. En landen en werelddelen zullen op een nooit eerder geziene schaal zaken moeten afstemmen, belangen afwegen, samenwerken en elkaar bij de les houden. Dat vergt veel van hen en zal ongetwijfeld een bron van internationale spanningen worden. Kortom, we kunnen onze borst nat maken. Het alternatief is nog minder aanlokkelijk: accepteren dat de klimaatverandering onbeheersbaar wordt. • JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

Enith

Een maandelijkse column in stripvorm door wetenschapsjournalist Enith Vlooswijk.

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

Podium

Vier experts delen hun inzichten in de technisch-maatschappelĳke actualiteit. Deze maand: Vanessa Evers

Tĳd voor een burger-AI-beweging De Europese Unie is het kort voor kerst na twee onderzoeks- en onderwijsinstellingen te reprejaar vergaderen eens geworden over de AI Act, senteren, met nadruk op lijkt. De AI-gemeenschap is vooral druk met zichwetgeving waarmee Europa de gevaren rond de ontwikkeling van kunstmatige intelligentie wil zelf. Intussen vist de burger achter het net. ‘De reguleren. Hoewel China net wat eerder was, mensen op straat’ hebben legitieme vragen: hoe zijn de Europese regels strikter, wat bewonde- gaat AI mijn werk beïnvloeden? Hoe wordt mijn renswaardig is. Bedrijven die zich er niet aan leven bepaald door AI? Wanneer worden mijn houden kunnen een boete krijgen van 7 procent gegevens gebruikt door AI? Wat is gemaakt door van hun omzet. De regels gaan de komende twee AI en wat is echt? Hoe zullen mijn kinderen zich ontwikkelen met AI in hun leven? Dit zijn de jaar gefaseerd in. Ook Nederlandse onderzoekers en onder- vragen die ertoe doen en die onderzoek behoenemers die AI inzetten, zullen zich moeten ven. Niet door afstandelijke wetenschappers of verhouden tot de nieuwe regelgeving. Als we R&D-afdelingen van bedrijven, maar door burgers zelf, met academische bijvoorbeeld in het speciaal onderondersteuning, methoden wijs niet meer met systemen moen infrastructuur. gen bekijken of kinderen voortgang Met de nieuwe generaboeken in hun sociaal emotionele De AI-gemeenschap tieve technieken kan Jan ontwikkeling en daarop de lesstof is vooral druk en alleman content, proaanpassen, dan kan dat ingrijpende gramma’s, online tools en gevolgen hebben voor deze vorm met zichzelf systemen ontwikkelen die van zorgonderwijs en de bedrijvoor hen nuttig zijn: niet ven die de systemen ontwikkelen. als burgerwetenschappers Wanneer AI-gedragsmanipulatie maar als burgerontwikaan banden wordt gelegd, zou dat kunnen betekenen dat de voortgang die wordt kelaars. Men kan zichzelf organiseren en gezageboekt met e-health, de systemen die mensen menlijk de toekomst creëren van, door en met aanzetten om te sporten, gezonder te leven, AI, zoals men denkt dat het het beste is voor de medicatie op tijd in te nemen en oefeningen te gemeenschap. Mijn suggestie: als het ruikt naar AI, smaakt doen, wordt teruggedraaid. Dat willen we nanaar AI en klinkt als AI dan is het AI. Laat 2024 tuurlijk niet. AI heeft zowel nadelen (het energieverbruik!) vooral inclusief zijn en een bloeiende burgerals voordelen. Waar dus vooral behoefte aan be- wetenschappenbeweging in AI op gang brenstaat, is regie en kennis om de regie te kunnen gen. Wij onderzoekers, ontwikkelaars en regeuitvoeren. Maar wie voert die regie in ons land? laars kunnen de raamwerken aanbieden en de Moeten we daarvoor zijn bij de Nederlandse ontwikkelingen faciliteren. Geen clubje usual AI-coalitie of juist bij de organisatie AI Ned? suspects in een gehuurd zaaltje op Hoog CathaLaat het maar weer aan ons Nederlanders over rijne, maar BurgerAI’ers, dan mag je het van mij om een hoop clubs op te richten en daarbij in het AI Nederland noemen. Tot die tijd is het, ben ik midden te laten wie wat beslist met welk man- bang, ouwe jongens met het welbekende krendaat. AI Ned lijkt over het verdelen van de sub- tenbrood. sidies te gaan maar waarop baseert die club z’n beslissingen? Wie krijgt welk geld voor wat? De Vanessa Evers is hoogleraar computerwetenAI-coalitie lijkt het bedrijfsleven, de overheid, schappen aan de Universiteit Twente.

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

M AT E R I A A L K U N D E T E K S T: J I M H E I R B A U T

Eenvoudige test maakt aanwezigheid schadelĳk metaal zichtbaar

Lood laten oplichten Onderzoekers van AMOLF in Amsterdam hebben een spray ontwikkeld die groen oplicht onder uv-licht wanneer deze in contact komt met lood. De zeer gevoelige en selectieve detectiemethode is een bĳvangst van onderzoek naar perovskieten. Lood kan schadelijk zijn voor de gezondheid. Krijgen jonge kinderen het zware metaal binnen, dan kan dat de ontwikkeling van het zenuwstelsel verstoren. Er bestaan tests om te meten of er lood in de leefomgeving zit. Meestal zijn dat analytische tests die in een professioneel laboratorium moeten worden uitgevoerd. Ook zijn er draagbare loodtests, maar die zijn minder goed. Onderzoekers van AMOLF hebben nu een draagbare en betaalbare test ontwikkeld die zo’n duizend keer gevoeliger is dan de huidige tests. Perovskieten De nieuwe test kan lood aantonen op verschillende soorten oppervlakken en werkt bij lood in verschillende verschijningsvormen, of het nu metallisch lood is, een loodlegering of lood in een chemische verbinding. ‘Binnen een paar seconden vinden er verschillende chemische reacties plaats die allemaal leiden tot een perovskiet met lood erin’, zegt Wim Noorduin, groepsleider bij AMOLF. ‘Om eerlijk te zijn, wij begrijpen nog niet helemaal hoe het werkt.’

Een veldtest (links) met de kit van Lumetallix. Een opengewerkte oude verflaag (rechts) bevat lood, laat de test van de AMOLFonderzoekers zien. BEELD : AMOLF 34

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

De detectiemethode is bijvangst van onderzoek aan perovskieten van AMOLF-collega’s van Noorduin. Perovskieten zijn veelbelovend voor toepassing in zonnecellen. Ze behelzen verschillende materialen, zoals calciumtitaniumoxide, met eenzelfde kristalstructuur: een combinatie van kubussen en achtvlakken, als diamant. De groep van Noorduin had een manier bedacht om een kalkstructuur, zoals het skelet van een zee-egel, om te zetten in een halfgeleider. ‘Dit was fundamenteel onderzoek naar hoe structuren chemisch kunnen veranderen, terwijl ze toch hun vorm behouden. De botten van dinosaurussen die in de bodem worden ontdekt, lijken hun structuur te hebben behouden, maar ze zijn chemisch volledig veranderd. Dat bleef me intrigeren.’ Geïnspireerd door deze fossilisaties in de natuur ontwikkelden Noorduin en collega’s een proces om biomineralen om te zetten in loodperovskiet, een halfgeleider die zichtbaar licht uitstraalt onder een uv-lamp. Dat dit tot een simpele test kon leiden die lood aantoont, realiseerde Noorduin zich toen hij gedwongen thuis zat vanwege de coronapandemie. Voor een eerste snelle

proef nam hij een oplossing mee naar huis die in combi natie met lood een perovskiet zou vormen. Hij sproeide de vloeistof op een dakgoot, waarna die groen oplichtte. Idem dito bij verf op het kozijn. Beide oppervlakken be vatten dus een vorm van lood. Gevoelig en selectief ‘Wat veel mensen niet weten, is dat lood nog overal om ons heen aanwezig is’, vertelt Noorduin. ‘In oude verf lagen, in elektriciteitskabels en ook in sommige kristallen glazen.’ Het groene licht is een vorm van luminescentie, veroorzaakt door het uvlicht. ‘Dit werkt zo verrassend gemakkelijk dat we zijn gaan nadenken over het ontwik kelen van een test om lood te detecteren op allerlei opper vlakken’, zegt Noorduin. Collega Lukas Helmbrecht van AMOLF pakte dit op en ontdekte dat een oplossing met methylammoniumbromide het best werkt. Vrijwel di rect nadat deze oplossing in contact komt met een lood verbinding, vormt zich loodperovskiet. Hoe meer lood ergens op zit, hoe feller het oplicht, ontdekte Helmbrecht. De intensiteit van het groene licht geeft dus een indicatie van de hoeveelheid lood. En ook belangrijk: materialen die geen lood bevatten, maar er wel op lijken, lichten niet op. De nieuwe test is dus selec tief. Noorduin: ‘En ook heel gevoelig. Al een paar nano gram lood per vierkante millimeter kunnen we meten. Dat is duizend keer gevoeliger dan bestaande tests.’ De test is al geschikt om toe te passen in de praktijk, maar de AMOLFonderzoekers willen nog graag weten welke chemische reacties er allemaal plaatsvinden. ‘We zijn wetenschappers. We willen dit begríjpen’, zegt Noor duin. ‘Maar dat valt niet mee omdat de reacties maar enkele seconden duren. Dat is te snel om chemisch te analyseren. We vermoeden dat er een redoxreactie plaatsvindt, want alle vormen van lood reageren uit

eindelijk tot tweewaardig lood. Maar er vindt ook zuur basechemie plaats, want als lood zich in een complex bevindt, zal het eerst ergens in moeten oplossen voordat de loodionen beschikbaar komen voor ons perovskiet.’ Testkit Noorduin en Helmbrecht hebben samen met Jeroen van den Bosch en Xander Terpstra Lumetallix opgericht om de test naar de markt te brengen. Het bedrijf heeft een internationaal octrooi op de techniek en een universe le testkit ontwikkeld die door iedereen kan worden ge bruikt om te onderzoeken of er ergens lood aanwezig is in de leefomgeving. De kit kost zo’n 75 euro en is te bestellen via de website van Lumetallix. Ook werken de onderzoekers samen met ngo’s over de hele wereld om de testkits te verspreiden onder de lokale bevolking. Als mensen zelf maatregelen kunnen nemen om het lood te verwijderen, creëren ze een gezondere omgeving voor zichzelf en hun kinderen. Dat is het ideale verhaal, de werkelijkheid is weer barstiger, weet Noorduin. ‘In veel landen mag je best de bodem op lood komen testen, maar als je dan iets vindt, dan moet je ook een oplossing bieden. Anders vindt de overheid dat je haar gezag ondermijnt, je maakt de bewo ners ongerust en misschien wel boos op hun overheid.’ Daarom werkt Lumetallix samen met professionals die mensen kunnen helpen wanneer er lood is gevonden. AMOLF en Lumetallix gaan de testmethode verder verbeteren, de chemische reacties uitzoeken en nieuwe toepassingen ontwikkelen. De hoop is dat er veel testkits worden afgenomen om de prijs te drukken. Sommige ngo’s hebben de testkit onder de kostprijs gekregen, zegt Noorduin. ‘Enerzijds omdat hun budgetten beperkt zijn, maar ook omdat zij het ons mogelijk maken de kit in de praktijk te testen en te perfectioneren.’ •

Hoe meer lood een voorwerp bevat, zoals een stroom kabel of een kristal len glas, des te feller het oplicht. foto ’ s : amolf JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

Aan deelname zijn geen inschrij�osten verbonden

WAAR

KUN N EN

W E

N A A RT O E?

IN GEN IEU R

T IP T

T E K S T: J I M H E I R B A U T

t/m 19/4 Internet als konĳnenhol Is de aarde plat? Bestaat corona wel? Is 9/11 verzonnen door de Amerikaanse overheid? Hoe weet je wat waar is en wat gewauwel van internetgekkies? Hoe worden jongeren de krochten van het internet ingezogen? Vinden ze online de verbinding die ze offline missen? Daarover gaat Rabbit Hole (12+) van Toneelmakerĳ en Theater Sonnevanck. Toeschouwers maken via hun telefoon deel uit van de voorstelling en leren gaandeweg hoe grenzen kunnen vervagen tussen on- en offline. Meer info: sonnevanck.nl/ voorstellingen/rabbit-hole

Ervaar de kwetsbaarheid van de aarde In Discovery Museum in Kerkrade is sinds een maand de nieuwe vaste tentoonstelling Revolutie Aarde te zien. In deze bĳzondere walkthrough experience kan iedereen vanaf zes jaar de schoonheid én kwetsbaarheid van de aarde ervaren. Bezoekers beginnen honderden jaren terug in de tĳd en reizen mee met de ontwikkeling van de mensheid; van de ene industriële revolutie naar de volgende. Duidelĳk wordt zo wat de invloed van de mens op onze planeet is en hoe we die kunnen redden. Meer info: discoverymuseum.nl/activiteiten/revolutie-aarde.

t/m 18/2 Een duik in het duister

t/m 23/3 Voedselrevolutie Het Eindhovense ruimteschip Evoluon huisvest nog een paar maanden de tentoonstelling Spacefarming: de toekomst van voedsel. De tweede expositie over de toekomst door Next Nature staat in het teken van een nieuwe voedselrevolutie. Hoe voeden we in 2050 meer dan tien miljard mensen met zo min mogelĳk schade aan onze planeet? Niet wanhopen, zeggen de makers: het lukt als we op een originele en efficiënte manier naar ons voedsel en de productie daarvan kĳken. Meer info: evoluon.com/nl/expo/ spacefarming BEELD : DISCOVERY MUSEUM ; NEXT NATURE ; TONEELMAKERIJ EN THEATER SONNEVANCK

MOW | Museum Westerwolde presenteert nog een maand lang Duuster. Meer dan twintig kunstenaars tonen werk even divers als de nacht zelf. Ga op zoek naar duistere vergezichten, schaars licht, nachtelĳke tinten en stilte. Doe mee aan een avondwandeling in Westerwolde, een van de donkerste plekken in Nederland. Jonge en avontuurlĳke bezoekers dwalen door de tentoonstelling met de speciale Doe-denk-durfdonker-route. Meer informatie: hetmow.nl/ expositie/duuster

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

Neem nu een kennismakingsabonnement

EN ONTVANG DRIE NUMMERS VOOR SLECHTS € 25,deingenieur.nl/abonnement

Jims verwondering ‘Voorsprong door techniek.’ Echt waar?, vraagt redacteur Jim Heirbaut zich af.

Duim omhoog voor de vakman Het begon met een druppeltje water dat daar ineens achteloos hing, bovenaan het raam van mijn dochters slaapkamer. Ach, dat is condens, zei ik stellig, op een vraag van mijn dochter. Zet het raam maar even open en laat het lekker doorwaaien. Maar het bleef niet bij dat ene druppeltje. Het kreeg gezelschap van nog een druppel, en nog een, en... Enfin, u kunt het verloop van dit verhaal wel raden. De druppeltjes veranderden in een gestage stroom regenwater dat de kinderkamer binnenkwam. Het was begin november, een van de natste perioden in jaren. Als er ergens op een dak een kiertje of een lek zat, dan kwam het water daar de afgelopen herfst wel doorheen. De loodgieter die we lieten komen, de door een buurvrouw aanbevolen vakman Evert, klom op het dak, maakte wat foto’s en kwam er hoofdschuddend weer vanaf. ‘Tsjonge, dat is schrikken. Ik weet niet wie uw dak heeft gedaan, maar die heeft echt prutswerk afgeleverd.’ Randen zitten los, rond ventilatiekappen ontbreken lappen dakleer en waar de dakbedekking onder de metalen dakrand moet zitten, steekt ze er soms bovenuit. Geen wonder dat het water binnenkomt. Ik herinner me de werklui die het dak destijds hadden gerenoveerd. Ik had ze willekeurig op internet gevonden en vooral op de prijs gelet, niet al te slim van me. Het had eruit gezien alsof ze wisten wat ze deden, maar er staken allemaal

Wrĳvingsloos trappen In De Ingenieur van augustus lees ik over de Duitse startup Lemmo, die de fietsmotor ontkoppelbaar maakt om ‘wrĳvingsloos trappen’ mogelĳk te maken (Eureka). Er bestaat echter al iets veel innovatievers: een fiets met geavanceerde, lichte, geruisloze en compacte TQ-aandrĳflĳn. Sinds eind maart berĳd ik een Scott Lumen 910 met deze gepatenteerde aandrĳving. Inmiddels heb ik zo’n 3700 kilometer afgelegd op deze fiets, zowel op de Nederlandse wegen als in Winterberg (Duitsland) en Val di FOTO ’ S : ROBERT LAGENDIJK ( PORTRET ) ; PAUL VAN KAMPEN

scheve stukjes dakleer boven de dakrand uit; pas na mijn aandringen sneden ze die netjes recht af. Hun rommel ruimden ze ook niet op. Er bleef zelfs een lege gasfles op het dak achter. Nooit meer zulke beunhazen. Evert leverde al goed werk af bij meerdere buren, hem vertrouw ik wel. Hij wees me erop dat de zijkant van onze opbouw ook lek is. De constructie is grotendeels afgewerkt met stucwerk, wat er mooi uitziet, maar wat – klaarblijkelijk – na een jaar of twintig gaat verweren. Aan de westkant van de opbouw groeit mos, wat me al wel eerder was opgevallen, maar waarvan ik in de ontkenningsmodus was geschoten. Ach kijk dat mos nou, wat charmant, dat geeft ons huis een karakteristieke aanblik, haha. Maar nee. Mos heeft water nodig, dus in plaats dat de gevel waterafstotend is, trekt hij juist regenwater naar binnen, legde Evert me uit. Het gevolg had ik al mogen aanschouwen aan de binnenkant, in het trapgat. Daar liep het water nu ook soms over de ooit hagelwitte muur naar beneden. Binnenkort komt onze nieuwe vakman Evert eindelijk het dak repareren, en de zijwand. Wacht, er komt net een appje binnen. Een foto van een in verband gewikkelde duim. ‘Sorry, ik zit even in de ziektewet!’ Nog even geduld dus. We duimen intussen voor dagen met geen of weinig regen.

Sole (Italië). De fiets rĳdt probleemloos en geheel natuurlĳk. Alsof je op een normale mountainbike fietst. Excellent is met name de vloeiende overgang, in dit geval geheel automatisch (in tegenstelling tot de Lemmo), van wel naar geen ondersteuning. De volledige vrĳloop, zonder extra weerstand, bĳ snelheden van boven de 26 kilometer per uur is een uitkomst. Briljante techniek. Kortweg: beter is er momenteel niet te koop op de markt. En nee, ik word niet gesponsord, noch door Scott Lumen, noch door TQ. Paul van Kampen, Tilburg JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

Productontwerpen van morgen

Robot bouwt stapelmuur Bouwen met lokale materialen is een manier om de milieu-impact van de bouwindustrie te verminderen. Onderzoekers van de universiteit ETH Zürich ontwikkelden een robotmachine die stapelmuren bouwt van beschikbare stenen. Het bouwen met stenen moet ooit zijn begonnen met een stapelmuur. In rotsachtige gebieden met veel stenen in de grond, zoals in Ierland en Schotland en in het Middellandse Zeegebied, vind je zulke muren nog steeds. Het bouwen met stapelmuren is echter arbeidsintensief en het vergt de nodige precisie om de stenen goed te plaatsen. De robotgraafmachine HEAP (hydraulic excavator for an autonomous purpose) doet dat werk autonoom als de stenen op het bouwterrein worden aangevoerd en gestort. 40

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

Dat kunnen natuurlijke stenen zijn of gebruikte bouwstenen en betonplaten. Zwitserse onderzoekers baseerden de HEAP op een ‘lopende graafmachine’. Bij dit model zijn de vier wielen bevestigd aan mechanische, hydraulisch bediende poten die op verschillende hoogten in allerlei standen zijn te plaatsen. De graafmachine werd voorzien van een aantal sensoren voor autonoom werken, waaronder GNSS voor positie- en plaatsbepaling en lidar voor afstandsbepaling.

De robotgraafmachine maakt een 3D-kaart van de bouwplaats en detecteert de lokaal aanwezige bouwblokken en stenen. Vervolgens begint het bouwproces met de grootste stenen. De machine pakt, scant en weegt de stenen. Op basis daarvan bepaalt het algoritme de ligging van het zwaartepunt en de beste positie op de in aanbouw zijnde muur. De robot positioneert de steen met een centimeter precisie. Zo kan de HEAP muren bouwen van zes meter hoog en 56 meter lang. (PS)

•

foto : eth zürich / marc schneider

T E K S T: P A U L S C H I L P E R O O R D E N S I J A V A N D E N B E U K E L

Handig knaapje Drie jaar werkte de Zweedse uitvinder Simone Giertz aan een kledinghanger die je dubbelgevouwen in de kast kunt hangen. Handig voor gebruik in kleine ruimten en ondiepe kasten. Vouwbare kledinghangers zijn niet nieuw. Al eerder bedachten ontwerpers hangers die dubbelgeklapt makkelijk mee kunnen in een reistas. Maar een hanger die kledingstukken ook in gevouwen vorm kan dragen, is wél nieuw, claimt de Zweedse uitvinder en YouTuber Simone Giertz. En dat ontwerp bespaart ruimte omdat het kledingrek dichter op de muur kan hangen. Giertz besteedde drie jaar aan het ontwerp van de zogenoemde Coat Hinger en maakte

124 prototypen, zoals ze op droogkomische wijze uitlegt in een YouTubevideo. Ze begon met houten hangers, maar die bleken lastig op grote schaal te produceren. De moeilijkheid zat hem er niet alleen in om de hanger te laten vouwen, maar ook om ervoor te zorgen dat de hanger gevouwen blijft wanneer deze aan het haakje hangt. Uiteindelijk kwam Giertz op een roestvrijstalen hanger uit twee stukken, verbonden door een houder van gegoten plastic. Eind 2023 behaalde dat hangermodel op crowdfundingsplatform Kickstarter al tien keer het beoogde financieringsdoel. Eén kledinghanger kost negentien euro, voordeliger is het pakket van twaalf hangers voor een prijs van 69 euro. (SB)

•

Waterlamp Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) hebben 840 miljoen mensen wereldwijd geen toegang tot elektriciteit. WaterLight werkt simpelweg op zout water om licht en elektriciteit te leveren voor het opladen van bijvoorbeeld mobieltjes. De Colombiaanse startup in duurzame energie E-Dina en ontwerpbureau Wunderman Thompson Colombia ontwikkelden WaterLight om de levensstandaard te verbeteren van gemeenschappen die geen toegang hebben tot elektriciteit. Het ontwerp komt voort uit een studie naar de traditionele leefgewoonten van de Wayuu, een gemeenschap op het schiereiland La Guajira in het grensgebied van Colombia en Venezuela. Hun leefgebied is omringd door zee en ze hebben slechts beperkt toegang tot elektriciteit. WaterLight gebruikt zeewater om op een duurzame manier licht te geven, onder meer voor activiteiten zoals nachtvissen of juist klussen die anders alleen bij daglicht kunnen. WaterLight werkt op basis van ionisatie. Als de elektrolyten in zout water reageren met magnesium in het apparaat wordt elektriciteit opgewekt. Op een halve liter zeewater geeft WaterLight 45 dagen lang licht. In noodsituaties kan in plaats van zout water ook urine worden gebruikt. De lamp is ontworpen voor 5600 gebruiksuren ofwel zo’n twee tot drie jaar gebruik. De lamp heeft ook een usb-aansluiting voor het opladen van mobieltjes. WaterLight is gemaakt van gerecyclede materialen. (PS)

•

foto ’ s : simone giertz ; wunderman thompson colombia

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

EUREKA

Klimmende kraan Naarmate windturbines hoger worden, zijn ook steeds grotere kranen nodig om ze te installeren en onderhouden. De Koala Lifter klimt in de mast om grote onderdelen te verplaatsen. De KoalaLifter wordt door een gelijknamig Spaans bedrijf in verschillende uitvoeringen ontwikkeld om elk type windturbine van iedere hoogte te kunnen beklimmen. Dat kan zijn tijdens de bouw, waarbij mastsecties en andere grotere onderdelen omhoog moeten, of voor het vervangen van onderdelen bij groot onderhoud. Windturbines met een totaalgewicht van 150 ton zouden binnen zeventien uur kunnen worden gebouwd. Het vervangen van grote onderdelen, zoals de turbinebladen, duurt vijf tot zes uur. KoalaLifter ontwikkelt drie varianten voor windturbines op land. De KL-N30 en de KL-N80

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

kunnen respectievelijk onderdelen van dertig en tachtig ton tillen. De KL-Gorilla heeft een roterende, uitschuifbare kraan voor het opbouwen van turbines tot vier megawatt. Het complete systeem wordt aangevoerd achterop een twaalf meter lange vrachtwagen. Deze parkeert achterwaarts tegen de windturbinemast, waarna twee hydraulische cilinders de KoalaLifter rechtop tegen de mast plaatsen. Het klimgedeelte van de KoalaLifter bestaat uit twee delen. Het eerste deel klemt zich vast aan de turbinemast met flexibele spanbanden, zodat het tweede deel omhoog kan

bewegen. Vervolgens klemt dit zich vast, zodat het eerste deel weer omhoog kan bewegen. Bovenop het klimgedeelte ligt een compacte kraan voor het (de)monteren van windturbineonderdelen. Het hele systeem wordt vanaf de grond bediend en werkt veilig met windsnelheden tot 25 meter per seconde. KoalaLifter werkt ook aan de KL-Offshore, een variant voor offshore windturbines van een tot acht megawatt. Deze KL-Offshore wordt per schip aangevoerd en vanaf een golfcompenserend platform met een kleine kraan op de mast geplaatst. (PS)

•

foto : koalalifter

Infuus Na een aardbeving of andere ramp hebben slachtoffers vaak een infuus nodig. Ontwerpers van Hongik University in Seoul ontwikkelden een infuuszak die niet afhankelĳk is van zwaartekracht of een stroombron.

AI-broche Een sieraad van het bedrĳf Humane maakt duidelĳk wat AI ons in het dagelĳks leven allemaal te bieden heeft. De AI Pin kan alles wat een smartphone kan, maar dan zonder scherm. Vĳf jaar werkten de echtgenoten Imran Chaudhri en Bethany Bongiorno, oud-werknemers van Apple en oprichters van het bedrĳf Humane, aan de AI Pin zonder scherm. De ontwikkeling van deze nieuwe gadget kwam pas echt in een stroomversnelling toen taalverwerkingsprogramma ChatGPT eind 2022 werd gelanceerd. Het koppel presenteerde de AI Pin als oplossing voor de verslavende smartphoneschermen. De AI Pin is een vierkant apparaatje dat de gebruiker als een broche op de borst draagt en met een magneet aan een kledingstuk bevestigt. Het werkt zónder scherm, maar reageert op stemgeluid en handgebaren en antwoordt via gesproken tekst of via een kleine projector die op de hand projecteert. De AI Pin werkt niet met apps, maar kiest zelf de juiste software om de vraag te beantwoorden. De voordelen: de gebruiker hoeft niet meer door interfaces te navigeren, maar kan de AI Pin simpelweg om een samenvatting vragen van een beleidsdocument of een Whatsappgesprek. Ook kan de gadget beeld vastleggen, een huisnummer opzoeken, fungeren als tolk, muziek afspelen, ergens heen navigeren, inschatten hoeveel calorieën er op een bord liggen en ga zo maar door. Of de AI Pin inderdaad de next big thing zal worden zoals de makers beloven, zal de tĳd leren. Op het moment is de gadget al te koop in de Verenigde Staten tegen een prĳs van 650 euro, met een verplicht abonnement van 22 euro per maand. Begin 2024 worden de eerste Pins naar verwachting geleverd. (SB)

De makers kwamen op het idee door de aardbeving van 6 februari 2023 in Zuid-Turkĳe en Noord-Syrië. Op beelden uit die regio zagen ze hoe mensen naast de brancards meeliepen met de gewonden om een infuuszak in de lucht te houden. Dit is uitdagend in aardbevingsgebied en kost mankracht die hard nodig is voor reddingswerk. De Koreaanse ontwerpers besloten daarom een infuussysteem te ontwikkelen dat dertig minuten werkt, onafhankelĳk van zwaartekracht of elektriciteit. De infuuszak, The Golden Capsule, werkt met een capsule waar tĳdens de productie de lucht uit wordt gezogen. In de capsule zit een ballon die vervolgens met een medicĳn wordt gevuld. Er zĳn twee stappen nodig om het infuus te kunnen gebruiken. Eerst moet de veiligheidspal die de capsule luchtdicht afsluit worden verwĳderd. Daarna moet een slang met naald op de ballon worden aangesloten. Terwĳl er langzaam lucht in de capsule stroomt, neemt de druk toe en wordt de ballon langzaam leeggedrukt. De capsule kan met een riem aan de brancard of het slachtoffer worden vastgegespt. Er zĳn twee infusen voorhanden: glucose of een normale zoutoplossing. Vaak worden die twee samen toegediend. De snelheid waarmee het infuus loopt is instelbaar. In noodsituaties kan het noodzakelĳk zĳn dat het infuus zeer snel loopt. De Koreaanse ontwerpers zĳn met The Golden Capsule een van de internationale winnaars van de internationale James Dyson Award. (PS)

•

FOTO ’ S : HUMANE ; THE CHEDDIEST

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

EUREKA

Plantensensor De Delftse startup Nurtio maakt de baan van plantenverzorger op kantoor een stuk makkelijker met een plantensensor die een seintje geeft wanneer verzorging nodig is. Wekelijks post het bedrijf Nurtio op Instagram plaatjes van futu ristische kantoorpanden, hotels of appartementen die weelderig zijn gedecoreerd met de meest exotische planten, sierbomen en begroeide wanden. Die groe ne toekomst vereist onderhoud, wil het bedrijf daarmee zeggen: een taak die vaak in handen ligt van plantenverzorgingsdiensten die soms tot wel duizend kan toren tegelijkertijd bedienen. De Oekraïense Iryna Pakho mova, medeeigenaar van zo’n bedrijf, kwam tot de conclusie dat het slimmer kan dan alle locaties afgaan om de planten bakken na te lopen. In 2016 richtte ze het bedrijf Nurtio op dat een plantensensor ont wikkelt die planten op afstand monitort.

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

De sensor bestaat uit een pin die in de aarde steekt ter hoogte van de wortels van de plant en elk uur de omgevingstempera tuur registreert, de vochtigheid van de grond en de hoeveelheid licht die de plant opvangt. Om niet afhankelijk te zijn van bluetooth en de wifivoorziening van de klanten werkt Nurtio via een onafhankelijke router die de informatie van de sensoren direct naar de Nurtioservers stuurt. De plantenverzorger krijgt een melding wanneer een plant ver zorging nodig heeft. Daarnaast ontwikkelt Nurtio ook software om de logistiek van planten verzorgingsbedrijven zo efficiënt mogelijk te laten verlopen. Nurtio heeft al klanten in zo’n tien landen, een enorme uitda

ging voor de vijf werknemers. Veruit de meeste klanten zitten in Amerika. Pakhomova: ‘In Nederland worden planten vaak geteeld op hydrocultuur (water), wat het relatief simpel maakt om de planten te onderhouden. In Amerika is de plantenkweek nog niet zo geavanceerd en is onze technologie een life-saver. Bovendien zijn de afstanden tussen kantoren in Amerika groter.’ Nurtio heeft de eerste on zekere periode van vijf jaar over leefd. Pakhomova: ‘We hebben kunnen laten zien dat er vraag is naar onze technologie, maar we draaien nog niet quitte. We openen een nieuwe ronde voor investeerders om het bedrijf echt te kunnen opschalen.’ (SB)

•

foto : nurtio

Rolf zag een ding

Sommige dingen stralen misschien geen hoogwaardig ingenieurswerk uit, maar getuigen wel van denken als een ingenieur.

Nooit meer vapen

Natuurlĳke kunstmest Onderzoekers van MIT voorzien stikstofbindende bacteriën van een ‘harnas’ om ze te beschermen tegen vocht en hitte. Dat maakt de bacteriën geschikt als meststof voor grootschalig landgebruik. Productie van kunstmest vertegenwoordigt 1,5 procent van de wereldwĳde CO2-uitstoot en is bovendien erg duur. Onderzoekers aan het Amerikaanse MIT willen de natuur zelf aan het werk zetten om goedkopere en duurzame meststoffen te produceren: namelĳk via bacteriën. Stikstofbindende bacteriën (Pseudomonas chlororaphis) kunnen namelĳk stikstof uit de lucht omzetten in ammoniak, een voedingstof voor planten, en helpen tegelĳk de bodem te herstellen en planten weerbaarder te maken tegen plagen. Boeren werken al langer met stikstofhoudende bacteriën, alleen blĳkt het lastig ze op grote schaal te kweken en te vriesdrogen voor vervoer, omdat ze niet goed bestand zĳn tegen vocht en warmte. Hoogleraar Ariel Furst van MIT ontwikkelde samen met collega’s een methode om bacteriën van een soort harnas te voorzien dat ze beschermt tegen vocht en warmte. Het harnas bestaat uit een laagje van een metaal-fenol-netwerk (MPN) dat Furst al eerder synthetiseerde voor andere, medicinale bacteriën die bĳvoorbeeld in de darmen moesten worden afgeleverd. Met het harnas zĳn de bacteriën beschermd tot temperaturen van 50 graden Celsius en een vochtigheid tot 48 procent. Ook kunnen ze worden gevriesdroogd en als poeder verscheept en uitgestrooid over het land. In het lab toonde Furst al aan dat de beschermde bacteriën de kiemkracht van dille, mais, radĳs en paksoi met 150 procent verbeteren. Momenteel ontwikkelt de spinoff Seia Bio de technologie verder om op grote schaal beschikbaar te maken. Furst: ‘Het doel is om het product zo goedkoop en toegankelĳk mogelĳk te houden, om duurzame landbouw voor iedereen mogelĳk te maken.’ (SB)

•

ILLUSTRATIE : JOSE - LUIS OLIVARES ; PORTRET : ROBERT LAGENDIJK

Ik vermoed dat niet veel mensen ‘lekker gaan vapen’ als goed voornemen hebben voor 2024. Maar mocht je naast je gezondheid nog een reden nodig hebben om niet te willen gaan vapen, dan heb ik die voor je. Eind november organiseren we traditiegetrouw in Delft ‘Rolfs Surprise Lab’, waarbĳ we vanuit de TU Delft een weekend lang kinderen helpen om een technische twist te geven aan hun Sinterklaassurprise. Een enthousiaste ouder mailde me voor het evenement al: kindlief wil graag rook uit de surprise laten komen. Sintsurprises op school moeten natuurlĳk veilig zĳn. Na wat brainstormen komt in me op dat uit e-sigaretten (vapes) relatief koude rook komt na een druk op de knop. Er zĳn tegenwoordig wegwerpvapes waarin geen nicotine zit, dus die zĳn misschien net oké om in een klas te gebruiken. Het gekke is, op een wegwerpvape zit geen knop: het is een perfect gladde cilinder met een mondstuk en verder niets. Als je aan het mondstuk zuigt komt er rook uit. Vieze, naar chemische aardbeien ruikende rook, maar verder is er niets te zien. Ik besluit er eentje open te maken om uit te zoeken hoe die rook wordt gemaakt. Na wat pielen weet ik de bodem eruit te liften en snap ik hoe het werkt. Er zit een schakelaartje in dat wanneer er lucht langs wordt getrokken een stroompje vanuit een batterĳ door een reservoir met glycerol stuurt. En wat voor batterĳ! In een wegwerpvape van drie euro zit een 500 milliampère-uur batterĳ op basis van lithiumionpolymeer (lipo)! Daar betaal ik normaal zes euro per stuk voor. Lipo-batterĳen bevatten het zeldzame lithium, dat met veel moeite uit de aarde is gehaald. We doen zoveel moeite om lithium uit de aarde te halen omdat lipo-batterĳen, en hier komt het, oplaadbaar zĳn! Er zitten oplaadbare batterĳen in wegwerpvapes die je maar één keer kunt gebruiken. We gooien massaal oplaadbare batterĳen op de afvalstapel! Vol met zeldzame metalen die we kunnen gebruiken in de energietransitie! Ik gebruik niet vaak zo veel uitroeptekens in deze column, maar wat een gênante oplossing. De ontwerpende ingenieur die deze wegwerpvape heeft bedacht, heeft vast correct doorgerekend dat massaproductie van lipo-batterĳen, die je maar één keer gebruikt, meer winst oplevert dan die dingen oplaadbaar maken. Het zoveelste voorbeeld dat winstoptimalisatie niet tot een optimale oplossing voor de wereld leidt. Dus voor wie het beste met de eigen longen en met de hele wereld voor heeft: niet gaan vapen. PS: Tevens ben ik van mening dat elektrische fietsen als brommers moeten worden gezien. Rolf Hut is universitair hoofddocent aan de TU Delft, maker, spreker en schrĳver.

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

Wat drijft de hedendaagse ingenieur?

Pauline van Dongen is modeontwerper en onderzoeker. Zij combineert mode en technologie om zo de relatie tussen mens en kleding te versterken.

‘Ik werk vanuit de beleving’ Tekst: Astrid van de Graaf • Foto: Bianca Sistermans

‘Mijn vader was anesthesist en ik ging graag met hem mee naar het Radboud Ziekenhuis: een imponerende plek met in de hal een grote, houten olifant. Ik wilde ook dokter worden. Op de middelbare school koos ik het profiel Natuur & Gezondheid. De bètavakken la gen me goed en het menselijk lichaam fascineerde me. Na schooltijd maakte ik met een vriendin vaak mode tekeningen, ik was ook creatief bezig. Ik deed een oriën tatiecursus voor de kunstacademie en een vooropleiding conservatorium. Ik speelde veel saxofoon, maar dat zag ik mezelf niet de rest van mijn leven doen. Dat het geen geneeskunde, maar toch kunstacademie werd, kwam mede door mijn moeder. Zij was altijd bezig met kle ding maken, we zochten samen stoffen uit op de markt. Inmiddels maak ik textielontwerpen met technische en medische componenten, maar dat alles ooit zo mooi zou samenkomen, wist ik toen nog niet. Voor veel modeontwerpers is een eigen label de grote droom. Hoe je dat bereikt, leer je niet op de academie. Ik heb daarom eerst stage gelopen bij H&M, fast fashion. Daar zat ik in een enorm kantoor achter een computer ontwerpen te maken die we naar Azië stuurden. Geen naaimachine te bekennen. Mijn tweede stage was bij Joli ne Jolink, destijds een startende Nederlandse ontwerper met een eigen, duurzame visie. Het andere uiterste. Na een master begon ik een modelabel en ontwerp studio en verkocht ik mijn collecties in kleine oplagen aan conceptstores, vooral in Dubai en Koeweit. Tussen door werkte ik aan smart wearable technology: samen met technici, want ook al snap ik hoe geprinte elektro nica werkt, ik ben nog steeds geen ingenieur. In mijn showroom in Parijs hing ik een jurk met zonnetechnolo gie op. Slechts een persoon keek ervan op. Ik besefte dat de modewereld hier nog niet voor openstond.

Na drie jaar ben ik gestopt met mijn label. Het ritme van steeds weer een nieuwe collectie ontwerpen en produ ceren ging me tegenstaan. Ik vond het niet duurzaam en miste bovendien de tijd om te experimenteren met materialen. Dat ik een promotieplek kreeg aangeboden binnen het NWOprogramma Crafting Wearables was voor mij een mooie kans om verder te gaan met draag bare technologie en me te wijden aan research through design. Ik heb veel verschillende dingen gemaakt. Interactieve sportkleding die licht geeft en reageert op het ritme van de drager en op andere hardlopers. Een denimjas met daarin geleidend garen dat aanraking meet en streling teruggeeft via vibraties: kleding als een soort maatje. Ik werk graag vanuit het materiaal, de beleving, het lichaam en de drager. Ik maakte ondertussen nog even een uitstapje als programmamanager bij het Holst Centre op de High Tech Campus in Eindhoven, waar men geprinte elek tronica onderzoekt, om te ontdekken welke kant ik op wilde met smart clothing. Nu werk ik weer in mijn ont werpstudio, waar ik me richt op Suntex, een textiel met zonnetechnologie, specifiek voor architectuurtoepas singen. Daarnaast heb ik samen met twee anderen een startup opgericht, Touchwaves. We ontwikkelen een van intelligent textiel gemaakt shirt met haptische technolo gie, dat de drager begeleidt bij ademhalingsoefeningen. Bij alles is de basisinsteek duurzaamheid. Ook als het gaat om het opbouwen van een langdurige duurzame relatie met kleding die waarde toevoegt in het dagelijks leven. Wat ik nu het belangrijkste vind is om mijn ont werpen daadwerkelijk naar de markt te brengen en im pact te maken. Ik heb veel prototypen op kleine schaal gemaakt. Nu wil ik mensen ze ook echt zien dragen.’ • JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

GEO-ENGINEERING T E K S T: M A R L I E S T E R V O O R D E

Zonlicht reflecteren om de aarde af te koelen

Wolken als thermostaat Als de broeikasgasuitstoot niet snel genoeg daalt, is er altĳd nog Plan B: de aarde afkoelen door een deel van het zonlicht tegen te houden. Maar is dat wel een goed idee?

Een wolk met kleine waterdruppels weerkaatst het licht van de zon beter dan een wolk met grote druppels. foto : depositphotos 48

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

De knop ‘Buy Now’ op de website van het bedrijf Make pervlak waartegen het zonlicht weerkaatst.’ In theorie Sunsets werkt op dezelfde manier als die van een stan althans. Het team van Russchenberg zoekt uit of het in daard webshop. Door op het plusje te klikken gaat het de praktijk ook werkt en of het haalbaar en wenselijk is. aantal bestellingen omhoog, de aankopen belanden in een winkelmand en vervolgens leidt de website de bezoe Uitdagingen ker soepel naar een veilige betaalomgeving. Het verschil In principe is de aanpak eenvoudig. Waterdruppels is dat er daarna geen pakje wordt bezorgd. Make Sunsets in wolken vormen zich als het water condenseert op verkoopt geen spullen, maar cooling credits. kleine deeltjes in de lucht: de condensatiekernen. Om Voor elke credit van 9,95 euro brengt het bedrijf een extra druppels te creëren, moeten er dus extra conden gram zwaveldioxide (SO2) in de stratosfeer – de stabiele satiekernen in de lucht worden gebracht. Russchenberg luchtlaag boven de wolken, op een hoogte van pakweg kijkt daarvoor nu naar zoutkristallen uit zeewater. ‘Dat dertig kilometer. Het wordt daar afgeleverd per helium betekent dat we zeewater oppompen, vernevelen en de ballon en blijft een jaar hangen. Elke gram SO2 compen lucht in blazen.’ De verticale wind, die er altijd is boven seert in die periode het opwarmende effect van een ton de oceaan, brengt de zoute nevel verder omhoog, waar de CO2, claimt Make Sunsets. De techniek, waarbij zwavel nevel verdampt, terwijl de zoutkristallen achterblijven. Technisch gezien is de lastigste uitdaging het bepalen dioxidedeeltjes als minuscule parasolletjes het zonlicht terugkaatsen, heet stratospheric aerosol injection. Door welke druppelgrootte het beste werkt, en hoe die vervol hetzelfde effect koelt het klimaat soms tijdelijk enkele gens te maken. Te grote druppels vallen als regen omlaag, te kleine verdampen vrijwel meteen. tienden graden Celsius af na een vulkaanuitbarsting. Ook het vernevelen is een kunst op zich. De tech ‘Cowboys’, noemt Herman Russchenberg de oprich ters van dit bedrijf. ‘Ze zijn uit op je geld.’ Russchenberg nologie bestaat al, maar voor kleinschalige doeleinden is hoogleraar aardwetenschappen en remote sensing aan en in een controleerbare omgeving. In printers wordt de TU Delft, en doet onderzoek naar de mogelijkheden verneveling bijvoorbeeld gebruikt om inktdruppeltjes om de hoeveelheid zon die de aarde bereikt te vermin te creëren. Russchenberg: ‘Maar in het groot, met vies deren. ‘Afkoelen met SO2 werkt, dat is bekend. Maar de zeewater, in weer en wind op de open oceaan, is het een discussie of we dit wel willen, is nog volop bezig. En de ander verhaal.’ Een andere opgave is het doorgronden van claim dat een gram SO2 het effect van een ton de ‘bijwerkingen’. Heeft de vergrote druppel CO2 compenseert, is uit de lucht gegrepen.’ dichtheid invloed op het ontstaan van regen? Toch heeft het bedrijf naar eigen zeggen Verandert het regenpatroon en hoe? inmiddels al 33 ballonnen met in totaal 5,6 Het antwoord hopen de Delftse onder kilogram SO2 in de stratosfeer gebracht (op vragen van De Ingenieur werd niet gerea De discussie zoekers te vinden door de natuurkunde door te rekenen met computermodellen en expe geerd). Het idee dat een ‘Plan B’ nodig kan zijn om de klimaatopwarming een halt toe te roe of we dit wel rimenten te doen. ‘We denken erover deeltjes pen, raakt dan ook steeds meer geaccepteerd. willen, is nog in de lucht te brengen met een grote fontein volop bezig van zout water en dan te kijken hoe de wolken reageren’, zegt Russchenberg. Veranderingen Plan B in het wolkendek zijn te observeren door er Al pakweg vijftien jaar ligt het op tafel: Plan B, met vliegtuigjes doorheen te vliegen en door voor als het terugdringen van de uitstoot van met radar en lidar (respectievelijk radiogol broeikasgassen niet afdoende blijkt. Geo-enven en laserstralen) de reflectieve eigenschap gineering is de verzamelnaam van deze kunst grepen om het klimaat bij te sturen. De meest haalbare pen en hoeveelheid aerosolen in de wolken te meten. Het testen en ontwikkelen van vernevelaars gebeurt vorm lijkt het tegenhouden van een deel van het zonlicht: solar radiation management, ofwel zonnestralingsbeheer. intussen bij de Cambridge University in Engeland, waar Wetenschappers deden hierover eerst nog lacherig, mee het team van Russchenberg samenwerkt. De Engelse maar doordat de aarde sneller opwarmt dan gehoopt onderzoekers werken vooral aan de efficiëntie: het water geldt dit nu als een serieuze optie. Vooral zonne wordt in de vernevelaars door kleine gaatjes geperst en stralingsbeheer zit in een stroomversnelling. Afgelopen dat kost veel energie. Russchenberg: ‘Daarvoor willen we zomer publiceerde de Amerikaanse regering een rapport duurzame energie gebruiken. Maar dan nog is het goed waarin werd vastgesteld waaraan een eventueel onder als het zo efficiënt mogelijk gebeurt.’ Voordeel van geoengineering met wolken is dat het zoeksprogramma naar deze technieken moet voldoen. De TU Delft begon in 2021 aan een dergelijk onder proces redelijk snel is te stoppen. Bij het optreden van zoek, onder leiding van Russchenberg. Dat richt zich ongewenste effecten kan de toevoer van condensatie niet op het verspreiden van aerosolen in de stratosfeer, kernen worden stilgelegd en is de situatie na een paar zoals Make Sunsets doet, maar op het manipuleren van dagen of hooguit weken als vanouds. Voor het in de stra bewolking, op een hoogte van een paar honderd meter tosfeer brengen van SO2 geldt die omkeerbaarheid ook, tot anderhalve kilometer. maar duurt het langer omdat de stratosfeer een stabielere ‘Hoe kleiner de druppels water zijn waaruit een wolk luchtlaag is. De aerosolen blijven hierin één tot twee jaar bestaat, hoe beter die wolk het zonlicht reflecteert’, zegt aanwezig. Een andere nadeel van zwaveldioxide is dat Russchenberg. ‘Want als je dezelfde hoeveelheid water het zure regen kan veroorzaken en schadelijk is voor de over meerdere druppels verdeelt, vergroot je het op ozonlaag.

“

’’

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

GEO-ENGINEERING

Politieke en ethische overwegingen Als alles perfect verloopt, kan er over twee tot drie jaar een werkend en goed begrepen concept liggen, denkt Russchenberg. ‘Maar daarna wordt het pas écht ingewikkeld. Dan moeten we ons buigen over de bestuurlijke, politieke en ethische kant van de zaak.’ De invloed van zonnestralingsbeheer is grensoverschrijdend, dus moeten er internationale afspraken komen over de inzet ervan. Een zeer voorstelbaar bijeffect is dat het regenpatroon verandert. Dan worden sommige plekken droger en andere juist natter, en dat zal voor sommige gebieden een voordeel zijn en voor andere een nadeel. Het beïnvloedt de landbouw – dus voedselvoorziening, transport en leefbaarheid. Russchenberg: ‘Hoe gaan we daarmee om? Kunnen we de landen die negatief worden getroffen compenseren? En hoe dan? Dat moeten we goed reguleren.’ Met name om die reden is lang niet iedereen enthousiast over onderzoek naar het tegenhouden van zonlicht. In januari 2022 schreef een groep van meer dan zestig klimaat- en bestuurskundigen een open brief aan de Verenigde Naties en verschillende regeringen, waarin zij pleiten voor een ‘internationale niet-gebruiksovereenkomst van zonnestralingsbeheer’. Deze is inmiddels door ruim 3500 mensen ondertekend. De schrijvers noemen drie redenen om nee te zeggen tegen het dimmen van de zon: de invloed op het weer is nooit exact te voorspellen, de wereldwijde beleidsorganisaties zijn niet in de staat de politieke consequenties in goede banen te leiden en dit soort oplossingen vermindert de drang om het probleem bij de bron aan te pakken en de uitstoot van broeikasgassen te verminderen.

Vulkanisch stof dat bij grote uitbarstingen hoog in de atmosfeer belandt, kan het klimaat tijdelijk enkele tienden graden laten afkoelen. foto : depositphotos 50

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

‘Bij een onderzoek wil je de wereldwijde risico’s en impact op het klimaat te weten komen’, zegt Aarti Gupta, hoogleraar mondiaal milieubeheer aan de Wageningen University & Research en medeopsteller van de brief. ‘Dan zou je het ook op wereldwijde schaal moeten onderzoeken. Maar een wereldwijd experiment komt neer op het toepassen van de methode zonder te weten wat die gaat doen.’ Daarnaast wijst ze erop dat de klimaatdoelen volgens het laatste IPCC-rapport nog altijd haalbaar zijn zónder zonnestralingsbeheer. ‘Als we maar ambitieus genoeg zijn. Sommige voorstanders zeggen dat we met deze ingrepen tijd kunnen kopen, dat het een tijdelijke ingreep is. Maar we hebben nog niet eens een werkende technologie – dus vanaf wanneer zou die tijd dan beschikbaar moeten komen?’ Russchenberg begrijpt de bezwaren, maar vindt dat er op zijn minst onderzoek naar zonnestralingsbeheer moet worden gedaan. ‘Dat wij dit onderzoek doen, betekent niet automatisch dat we ook willen dat de techniek straks wordt gebruikt. Sterker nog: ik hoop dat het niet nodig is, dat de wereld verstandig genoeg is om de uitstoot van broeikasgassen op tijd en voldoende te minderen. Maar ik heb er een hard hoofd in. De industrie, de olieproducerende landen en de gebruikers zijn moeilijk van fossiele brandstoffen af te brengen.’ Russchenberg: ‘Houd ook voor ogen wat er gebeurt als we dit niet doen. Een te warm klimaat heeft ook ongewenste effecten. Daar moet je het tegen afwegen, niet tegen de leefomgeving van vandaag. En áls we het nodig blijken te hebben, is het goed dat we al weten wat we moeten doen.’ •

L EZERS

ICT en bedrijfsleven Wat Marcel Möring schrijft over het eeuwige gehannes van de overheid met ICT (‘Digitale reanimatie’, november 2023) is uitermate herkenbaar. Maar in het bedrijfsleven is het niet veel anders. Dat blijft echter vaak onder de pet uit schaamte of uit angst voor imagoschade. Directeuren hebben vaak geen enkele affiniteit met ICT en lopen er het liefst met een grote boog omheen. Daarbij komt dat er door de razendsnelle ontwikkelingen telkens weer nieuwe mogelijkheden komen, die uit commercieel oogpunt aan de man moeten worden gebracht. Hoewel er ook in de autobranche vernieuwingen zijn, wordt daar nog alijd gewerkt met veel gereedschap dat 150 jaar geleden ook al werd gebruikt. In de ICT daareentegen worden iedere vijf jaar compleet nieuwe gereedschappen uitgevonden en nog voor die goed en wel zijn uitgerijpt, worden de oude bij het grof vuil gezet. De branche wordt eenvoudigweg de tijd niet geboden om volwassen te worden. Ik heb sinds 1966 veel bedrijven van software voorzien en zou dus veel van ICT moeten afweten, maar als ik de advertenties nu zie, wordt er gevraagd naar kennis over software waarvan ik nog nooit heb gehoord, terwijl we het nog steeds hebben over het ordenen van enen en nullen. In mijn begintijd waren er drie talen waarmee alles moest gebeuren. Er bestonden een paar besturingssystemen waarvan enige kennis onontbeerlijk was. Toen kon je de opgedane ervaring bij het ene bedrijf eenvoudig gebruiken bij het volgende bedrijf. Nu laten ICT-managers zich maar al te graag van alles aansmeren dat net weer iets beter zou zijn dan het huidige product: vaak oude wijn in een nieuw vat. Zo garandeert de ICT-sector de eigen winstgevendheid, maar gebruikers hebben het nakijken. Vaak ook worden oplossingen aangeboden die in theorie wel kunnen, maar in de praktijk niet werken. Er zou in navolging van de AFM een Autoriteit Informatie Systemen (AIS) moeten komen, die toetst of geboden oplossingen een verbetering zijn of er alleen maar toe dienen de diepe zakken

REA GEREN

van de sector te vullen. Zonder keurmerk van zo’n AIS zou een product niet op de markt mogen komen, omdat net als bij financiële producten de leek en zelfs ervaren ICT’ers niet kunnen zien wat er onder de motorkap zit. Peter Steenmeijer, Apeldoorn

Wielvoertuigjes Ik lees in ‘ons’ tijdschrift De Ingenieur regelmatig berichten over de nieuwste vervoermiddelen voor de ‘eerste en laatste kilometer’. Ondertussen worden onze trottoirs overspoeld met allerhande elektrisch aangedreven wielvoertuigjes. Dat gaat van gemotoriseerde skateboards, stepjes, Segways en andere varianten naar de in het novembernummer gepresenteerde ‘koffer’ (Eureka). Nog los van het overal rondslingeren van de leenvarianten van deze dingen, maak ik me over iets anders zorgen. Wat mij opvalt is dat er nooit aandacht wordt besteed aan de verkeersveiligheid van deze dingen. Het probleem dat ik zie is dat voor veel van deze voertuigen het aantal onoverwinbare hindernissen stijgt naarmate de wieldiameter kleiner wordt. De logica hierachter is simpel. Het gemak waarmee een rollend wiel over een hindernis gaat is afhankelijk van de hoogte van het obstakel en de straal van het wiel. Als de hoogte de straal benadert, heeft het wiel de neiging te blijven haken achter het obstakel. De berijder (wiens zwaartepunt toch al ver boven en dicht achter de voorste wielas ligt of staat en wat ook invloed heeft op het gedrag) wordt dan gelanceerd. Nu ligt de snelheid van gemotoriseerde quads een stuk hoger, maar bestuurders daarvan belanden na het over de kop slaan regelmatig met zware verwondingen in een ziekenhuis. Ik lees er nog niet veel over, maar vraag me af of grootschalige introductie van dit soort vervoermiddelen voor een groot publiek niet ook tot hogere zorgkosten leidt. Vooralsnog maken vooral jongeren, zonder helm, gebruik van deze dingen, maar die ‘laatste en eerste kilometer’ is vooral bedoeld voor de forensende mens. Ik ben

bang dat velen deze kilometers uiteindelijk met letsel zullen bekopen. Dyon Reijnen, Berg en Terblijt

Politici Al jaren lees ik met veel plezier De Ingenieur en ik was blij verrast dat het novembernummer inhaakte op de actualiteit: hoeveel technisch onderlegd talent zit er eigenlijk in de Tweede Kamer? Jammer genoeg echter was de vrij arbitraire keuze gemaakt om alleen de (volgens de laatste peilingen) negen grootste partijen te benaderen. Hiermee hanteert De Ingenieur een in mijn optiek niet te verdedigen ‘kiesdrempel’. Gelooft de redactie niet (meer) dat iedere stem telt? Door deze keuze kwam een ingenieur van een partij die volgens De Ingenieur te klein is niet aan bod: SGP-lijsttrekker Chris Stoffer. Een gemiste kans om het geluid van deze ingenieur niet ook mee te nemen. Van Stoffer was bovendien zeker dat hij als lijsttrekker in de Tweede Kamer zou belanden, terwijl een aantal wél geïnterviewde bèta’s geen verkiesbare plaats op de lijst hadden. Nogmaals: ik juich het toe dat ingenieurs (of breder gezegd bèta’s) die politiek actief zijn voor het voetlicht werden gebracht, maar hoop dat de redactie het een volgende keer toch wat anders aanpakt. Huib Oostdijk, Goes

CO2-opslag Het artikel over CO2-opslag (oktober) behandelt een belangrijk onderwerp. Iedereen is het er wel over eens dat dit moet gebeuren. Maar er liggen nog twee belangrijke vragen waarop we eerst een antwoord zullen moeten vinden. Ten eerste: hoeveel energie (elektrische stroom) is hiervoor nodig? Een goede eenheid zou de hoeveelheid kilowattuur zijn die er nodig is per opgeslagen kilogram CO2. Ten tweede: in hoeverre is de genoemde jaarlijkse opslag voldoende om de temperatuurstijging voldoende te beperken? Gezien de dramatische gevolgen is een stijging van 2 graden Celsius daarbij onacceptabel. Eric Persoon, Valkenswaard

Wilt u reageren op een artikel in De Ingenieur? U kunt uw brief, bij voorkeur niet langer dan driehonderd woorden, mailen naar redactie@ingenieur.nl of sturen naar De Ingenieur, Postbus 30424, 2500 GK Den Haag. De redactie behoudt zich het recht voor brieven in te korten en te redigeren of te weigeren.

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

De Ingenieur in gesprek

Bram Mommers ziet een transformatie bij ingenieursbureaus

‘AI verandert de manier waarop we met computers omgaan’ De snelheid waarmee kunstmatige intelligentie doordringt op de werkvloer is overrompelend. Ingenieursbureaus veranderen meer en meer in techbedrijven, zegt Bram Mommers, chief technology officer bij Arcadis. Tekst: Pancras Dijk

De afgelopen jaren stonden in het teken van de grote digitaliseringsslag. Toegenomen rekenkracht van computers, geavanceerde software en instrumenten als BIM (bouwwerkinformatiemodel) en digital twins hebben het dagelijks werk van de ingenieur en het opereren van ingenieurs- en adviesorganisaties als Arcadis compleet veranderd. Sinds afgelopen jaar klopt kunstmatige intelligentie (AI) steeds harder op de deur. Wat gaat dat betekenen voor de ingenieur en in bredere zin voor de samenleving? Bram Mommers is tech-directeur bij Arcadis, het grootste ingenieursbureau van Nederland, actief in meer dan zeventig landen. ‘De komende drie jaar leidt de inzet van AI nog niet tot banenverlies onder ingenieurs’, zegt hij op het hoofdkantoor aan de Amsterdamse Zuidas. ‘Maar daarna is het moeilijk te voorspellen.’ Zoals veel ingenieurs werkt u met technologie die nog niet bestond toen u aan uw loopbaan begon. Hoe is dat gegaan?

‘In 1995 kwam ik hier voor het eerst binnen, als stagiair van de hts-opleiding geodesie. Na mijn afstuderen in 1997 heb ik ook heel even voor een landmeetkundig bureau gewerkt, maar toen Arcadis me belde en vroeg om terug te komen, heb ik meteen “ja” gezegd. In Groningen, Drenthe en Friesland verrichtte ik waterpassingen om de bodemdaling in kaart te brengen als gevolg van de gaswinning, wat later erg actueel zou worden. Toen Arcadis werd gevraagd voor landmetingen ten behoeve van de aanleg van de hogesnelheidslijn en Betuweroute, waren wij een van de eerste bureaus die gps gebruikten. Eén landmeter met zo’n digitale “wonderstok” kon het werk doen waar voorheen twee 52

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

mensen nodig waren. Aantrekkelijk voor de opdrachtgevers natuurlijk.’ De digitalisering was begonnen. Wanneer speelde dit?

‘Rond 2000. Ik kreeg als taak om alle digitale gegevens aan elkaar te koppelen. Hoe verbind je alle informatie over een project? Een voorloper van BIM, dat ik later voor Arcadis mocht gaan organiseren.’ Inmiddels bent u chief technology officer van Arcadis. Maar is dat nog wel een ingenieursbureau of is het inmiddels een tech-bedrijf geworden?

‘Dat laatste is deels zeker waar. Hetzelfde is zichtbaar in andere sectoren. Ook een bank is tegenwoordig bijna een ICT-bedrijf: alle bancaire zaken verlopen via apps. Inmiddels werken er meer developers en ICT’ers dan bankiers bij een gemiddeld bankbedrijf. Met de bouwindustrie gaat het dezelfde kant op, maar die beweging verloopt wel een stuk trager.’ Hoe komt dat?

‘In onze sector draait het uiteindelijk om fysieke objecten. Wat we maken, is concreet. Bovendien is de bouwwereld uiterst gefragmenteerd. Neem een auto: daar blijft de fabrikant gedurende de hele levensduur voor verantwoordelijk. Maar bij bijvoorbeeld een brug ligt dat anders. Die gaat veel langer mee en er zijn veel meer partijen bij betrokken die allemaal een deel van de verantwoordelijkheid dragen. De sector is zo gefragmenteerd dat het lastig is alle informatie bij elkaar te krijgen.’

1993 - 1997: opleiding Geodesie aan de Hogeschool Utrecht 2007 - 2017: diverse functies op het gebied van BIM binnen Arcadis 2017 - 2019: global director digital asset lifecycle, Arcadis 2019 - 2021: executive director of digital solutions, Arcadis 2021 - heden: global technology officer, Arcadis

‘Het is nu misschien nog prematuur, maar dankzij AI zien we technieken ontstaan die juist gaan helpen. Het wordt in de toekomst steeds minder belangrijk dat wij als ingenieurs er zorg voor dragen dat de informatie op orde is. In feite kunnen we dan een hoop volledig ongestructureerde data aan AI-software voeden en dan gaat AI die ordening er voor ons in brengen. Maar zover is het nu nog niet.’ Op welke terreinen gaat AI de meeste veranderingen teweegbrengen?

‘We zijn als ingenieurs altijd bezig met AI als ideaal instrument voor data-analyse. Daarop ligt tot nu toe meestal de focus. Maar ik denk dat de grootste verandering zich een niveau hoger voltrekt. De manier waarbeeld : wes cockx en google deepmind / better images of ai

op we communiceren met de computer gaat drastisch veranderen. Voorheen moesten we computertaal leren om dat goed te kunnen doen. Zelfs voor het gebruik van Excel of Word was het nodig eerst de handleiding te lezen en te begrijpen. Maar dat hoeft niet meer. Met de komst van ChatGPT heeft de computer mensentaal geleerd. We kunnen er nu tegen praten. Hebben we in de toekomst nog wel een muis of een toetsenbord nodig?’ Wat betekent dat voor onze relatie tot de computer?

‘Ik zie voor me dat we steeds vaker als partners met de computer gaan samenwerken, met wie we een conversatie voeren zoals we dat met een gewone collega zouden doen. “Goedemorgen, Bram! Heb je een goede dag gehad gisteren?” “Zeker, ik zat nog even te denken over dat model waarover we het laatst hadden. Kun je dat er nog even bij pakken? Volgens mij kunnen we dat anders

Als de sector nog niet eens volledig is gedigitaliseerd, is het dan niet te vroeg om al door te accelereren naar het toepassen van kunstmatige intelligentie?

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

QUOTE

‘De ontwikkelingen verlopen exponentieel snel. Geen enkele technologie is zo snel omarmd als ChatGPT’

oplossen.” “Natuurlijk, zal ik dan even voor je uitrekenen hoe de belasting in de constructie uitpakt als we die parameter veranderen?” Daar gaan we naar toe en we beseffen nog onvol doende welke impact dat zal hebben.’ Waarom zijn er nog ingenieursbureaus nodig als de computer zo’n groot deel van het werk doet? Willen klanten daar wel voor betalen als ze zelf ook een AI kunnen inzetten?

‘Natuurlijk blijven er ingenieurs nodig. We moeten nog altijd controleren of de gegenereerde oplossingen zinvol zijn. Juist voor die belangrijke, laatste fase zullen ingenieurs ineens veel meer tijd hebben. Om die meer waarde te kunnen blijven bieden, moet de ingenieur van de toekomst ook extra worden getraind in met name dat validatie en verificatieproces. En dat vereist ook dat de bouwkundig ingenieur zelf een balk of een constructie heeft doorgerekend. Ook voor het kunnen bepalen welke vraag je precies stelt aan een AIsysteem, is het noodza kelijk de materie volledig te doorgronden en zulke bere keningen zelf ook in de vingers te hebben. AI is immers zo goed als de vraag die je het systeem stelt.’ Is dat te leren?

‘Wij denken van wel. Bij Arcadis zijn we inmiddels een Prompt Academy gestart, waar ingenieurs kunnen le ren hoe je een AIvraag goed formuleert, zodat er een bruikbaar en helder antwoord uitkomt. Intussen is ook AI zelf nog altijd aan het leren. ChatGPT4.0 is alweer stukken beter dan ChatGPT3.5 en nu zijn ze bezig met versie 5.0. Elke iteratie kost zevenhonderd miljoen euro. We hebben bij Arcadis inmiddels een eigen ArcadisGPT gebouwd, ook gebaseerd op OpenAI. We kunnen daar 54

DE INGENIEUR •

JANUARI 2024

zelf onze eigen data aan toevoegen en ingenieurs kunnen ermee werken.’ De ontwikkelingen lijken over elkaar heen te buitelen. Waar staan we over drie jaar?

‘De ontwikkelingen verlopen exponen tieel snel. Geen enkele technologie is zo snel omarmd als ChatGPT en we zitten nu in een fase waarin er bijna dagelijks weer wat nieuws naar buiten komt. Dat maakt het lastig de toe komst te voorspellen. Het werk van de ingenieur zal de komende drie jaar vooral worden verrijkt door AI. Ik maak me voorlopig dan ook geen zorgen over de werk gelegenheid van ingenieurs. Als we verder kijken, over een jaar of drie tot zes, dan durf ik dat niet zo zeker te zeggen. Nu weet AI nog geen raad met 3Dmodellen en AI kan evenmin vectorbestanden lezen. Maar ik ver moed dat daarin verandering komt.’ Ook kwaadwillenden hebben toegang tot AI. Gaat het gevaar van cybercriminaliteit niet ook exponentieel groeien?

‘Dat is zeker een risico. AI biedt niet alleen ons, maar ook cybercriminelen meer mogelijkheden om nieuwe dingen te doen. De manier waarop ze wachtwoorden weten te ontfutselen en systemen weten binnen te drin gen wordt me de dag geavanceerder. We vonden het als bedrijf altijd spannend om over dergelijke criminaliteit te spreken. Nu kan ik zeggen dat we het onder controle hebben, al hebben we dagelijks met cyberaanvallen te maken. Natuurlijk trainen we onze mensen om duide lijk te maken dat AI niet alleen wordt gebruikt voor het goede, maar ook voor het kwade. Alleen wie de cyber security werkelijk goed heeft geregeld, kan nog in deze wereld opereren.’ • foto : arcadis

UIT DE VERENIGING Een greep uit het aanbod van activiteiten van het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs (KIVI).

Toekomstbestendige delta Nederland is een delta en de zeespiegel stĳgt. Dit heeft gevolgen voor de ruimtelĳke inrichting en het watermanagement van de toekomst. Hoe ziet Nederland er over honderd jaar uit? Deltares heeft hiervoor verschillende scenario’s uitgewerkt, variërend van inzetten op maximale bescherming tegen het stĳgende water tot meebewegen met de natuur. Studenten built environment van de Hogeschool van Amsterdam presenteren op dit symposium een toekomstbeeld van het Havenkwartier in Amsterdam, gebaseerd op deze verhaallĳnen. Na de presentaties volgt een nieuwjaarsborrel. Symposium (Re) Inventing the Delta, Jakoba Mulderhuis Amsterdam, 1 februari, 12.00-15.20 uur, kivi.nl/afdelingen/landgebruik-en-watermanagement/activiteiten

Energieopslag in huis Wie zonnepanelen heeft, kan energie terugleveren aan het net. Een kleinverbruiker die meer energie invoert dan afneemt, krĳgt hiervoor een terugleververgoeding. In de komende jaren wordt deze salderingsregeling echter afgebouwd. En wat dan? Hoe is te veel opgewekte energie te bewaren voor later op de dag of zelfs later in het jaar? Daarover gaat het deze maand in het netwerkcafé in Arnhem. Netwerkcafé: Wat moeten we doen als de salderingsregeling wordt afgeschaft?, Groot Sociëteit Arnhem, 5 februari, 19.30-22.00 uur, kivi.nl/ afdelingen/regio-gelderland/activiteiten

Stand van de wetenschap: radiogolven In augustus kwamen radiowetenschappers vanuit de hele wereld in Japan bĳeen om kennis uit te wisselen over de nieuwste ontwikkelingen. Vĳf van de Nederlandse sprekers op dit congres houden hun presentatie opnieuw in Utrecht. Voor wie meer wil weten over antennesystemen, signaalverwerking, draadloze technologie, elektromagnetische galmkamers, bliksem in kaart brengen met LOFAR en meer. Symposium: Developments Radio Science in the Netherlands, based on URSI-GASS 2023, Utrecht Lunetten, 8 februari, 18.0021.30 uur, kivi.nl/afdelingen/telecommunicatie/activiteiten

Opgeknapte Maastunnel De renovatie van de Maastunnel in Rotterdam omvatte herstel van beton, onderhoud aan installaties en de aanleg van een nieuwe bedieningscentrale. Intussen moest de tunnel in gebruik blĳven. Deze workshop gaat over de risicogestuurde aanpak van de onderhoudsbeurt. Voor een deel van het publiek is ook een rondleiding door de tunnel mogelĳk. Rondleiding en workshop Maastunnel, Rotterdam, 7 februari, 15.30-19.30, kivi.nl/ afdelingen/maintenance/activiteiten BEELD : DEPOSITPHOTOS

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

Recepten voor succesvol innoveren In zijn nieuwste boek zoekt Vaclav Smil naar een zinvolle filosofie over de kans van slagen van nieuw ontworpen producten. Tekst: Rijkert Knoppers

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

Is er een innovatiestrategie te bedenken die succes garandeert? Dat vraagt Vaclav Smil zich af in Invention and Innovation, gewijd aan het wel en wee van uitvindingen. Als eerste beschrijft de inmiddels tachtigjarige emeritus hoogleraar aan de University of Manitoba producten die veelbelovend leken, maar in de praktijk rampzalig bleken uit te vallen. Gelode benzine beloofde omstreeks 1922 een goedkope oplossing te bieden voor een veelvoorkomend probleem, namelijk dat het lucht-benzinemengsel in de automotor regelmatig te vroeg tot ontploffing kwam. Hierbij liep de druk in de motor soms op tot liefst 180 bar, wat tot trillingen leidde. En inderdaad: door tetraethyllood aan de benzine toe te voegen was dit zogenoemde pingelen al snel verleden tijd, met als gunstig gevolg dat de motor ook beter ging presteren. Toch werd spoedig duidelijk dat deze oplossing een ander probleem veroorzaakte. Het lood in de uitlaatgassen bleek dramatische gevolgen te hebben voor de volksgezondheid, terwijl bovendien de lucht en de bodem hierdoor vervuild raakten. Het zou nog tientallen jaren onderzoek vergen tot de ontdekking van loodvrije benzine uitkomst bood. Bij de gelode benzine ging het in eerste instantie nog om een veelbelovende uitvinding die in de praktijk bijzonder slecht uitpakte. Smil benoemt ook technische noviteiten die weliswaar in het begin goed aansloegen, maar waarvan de verwachte doorbraak uiteindelijk achterbleef. Een voorbeeld is kernsplijting. ‘De gecontroleerde productie van energie uit de kernsplitsing van uranium verliep van de theoretische concepten naar de eerste commerciële elektriciteitsopwekking in precies zestig jaar’, aldus Smil. ‘Een opmerkelijk korte periode als je de inherente complexiteit van de uitdaging in ogenschouw neemt.’ Na de ontdekking door Henri Becquerel van het radioactieve verschijnsel in 1896 volgde in de jaren dertig de eerste splitsing van lithium, enkele jaren later gevolgd door de splitsing van atomen met neutronen. In 1954 vond in een onderzeeboot de eerste toepassing van kernsplijting voor het opwekken van elektriciteit plaats, de eerste commerciële

kerncentrale bij Shippingport ging drie jaar later in werking. In de jaren daarna volgde onder meer in de Verenigde Staten in hoog tempo de bouw van enkele tientallen kerncentrales. Een aantal onverwachte gebeurtenissen maakte echter rond 1973 een einde aan de spectaculaire groei, onder meer door de nieuwe strenge maatregelen rond de bouw van nieuwe kerncentrales en daarnaast de tegenvallende resultaten van de – in principe – veel effectievere, nieuw ontwikkelde kweekreactoren. De afnemende belangstelling voor kernenergie was echter vooral het gevolg van de onverwachte landelijke daling van de vraag naar elektriciteit, gekoppeld aan een groeiend wantrouwen onder de bevolking ten aanzien van kernenergie. Dit was onder meer een direct gevolg van het ongeluk bij Three Mile Island in 1979. Smil concludeert hierbij dat de ontwikkeling rond kernenergie als een ‘succesvol falen’ te beschouwen is. Tegenover deze tegenvallende ontwikkeling komt een aantal uitvindingen aan bod waarop de mensheid momenteel wacht, maar waarvan de ontwikkeling eindeloos lijkt te duren. De hyperloop bijvoorbeeld, de in vacuüm voortbewegende trein die Elon Musk al in 2013 aankondigde. Helemaal geen nieuw plan, zo lezen we, want al tweehonderd jaar geleden werden de eerste patenten rond een dergelijk vervoermiddel verleend. Ook de ontwerpen van kernfusiecentrales dateren al van tientallen jaren geleden. Toch blijft Smil optimistisch en wijst hij erop dat we vooral moeten doorgaan met het ontwikkelen van materialen, producten, en processen. Hij eindigt dit boeiende essay met een opsomming van nieuwe uitvindingen waar we in de toekomst behoefte aan hebben. Denk hierbij aan nieuwe medicijnen, duurzame vliegtuigen en kunstmatige intelligentie. Dit boek zou wel eens in veel opzichten stimulerend op dit gebied kunnen zijn – al zijn daarvoor geen garanties te geven. Invention and innovation. A brief history of hype and failure Vaclav Smil | 220 Blz. | € 26,77 e-boek € 21,61

Zwendel met bitcoins Raymond Trapani wilde van kinds af aan crimineel worden. Een Netflix-documentaire laat zien hoe de bitcoingekte hem in 2017 de kans bood die droom waar te maken. Tekst: Pancras Dijk

Kwantummelodie We staan aan de vooravond van een tweede kwantumrevolutie. Een speels boek legt de basisbegrippen helder uit. Tekst: Pancras Dijk

Tegenintuïtief, onmogelijk te vatten, complex. De auteurs van Waarom niemand kwantum begrijpt en iedereen er toch iets over moet weten proberen al in de eerste zinnen te voorkomen dat de lezer afhaakt bij de ingewikkelde materie die ter sprake zal komen. Maar ‘laat je meevoeren door de golven. Beeld je in dat je naar muziek luistert.’ En, schrijven ze als troost en relativering, zelfs kwantumfysici begrijpen de kwantumfysica vaak niet. Die auteurs zijn hoogleraar kwantumfysica Frank Verstraete van de universiteiten van Cambridge en Gent en Céline Broeckaert, schrijfster en theatermaakster. Ze beginnen het verhaal van de kwantumfysica al in de zestiende eeuw, toen Simon Stevin met twee loden ballen (de een groot, de ander klein) aantoonde dat wetenschappers het tweeduizend jaar lang bij het verkeerde eind hadden gehad: geworpen vanaf een kerktoren vallen beide ballen even snel naar beneden. Hoe mooi een theorie ook lijkt: als ze niet klopt, dan is ze waardeloos. De wereld van de ideeën moest plaatsmaken voor de via empirisch onderzoek vastgestelde realiteit. De auteurs zien een directe lijn van Stevin naar kwantumpioniers als Werner Heisenberg en Erwin Schrödinger, die in de twintigste eeuw de fysicawereld door elkaar schudden met hun nieuwe theorie. Tal van wiskundigen, fysici en theorieën passeren vervolgens de revue. Soms wordt het daarbij ingewikkeld; hier en daar vliegen de paradoxen de lezer om de oren. De toegankelijke, speelse schrijfstijl, de simpele illustraties en het besef dat je de kwantumwereld niet volledig hoeft te snappen om haar te kunnen waarderen, maken van Waarom niemand kwantum begrijpt... tot een verrijkende leeservaring.

Ineens waren ze overal: bitcoins. Slechts weinig mensen snapten wat deze digitale munt precies behelsde, maar dat iedereen er snel rijk mee kon worden, stond buiten kijf. Een van de mannen die vastbesloten waren te profiteren van de hype was de Amerikaan Raymond Trapani. Met twee vrienden zette hij in Miami een bedrijfje op dat beloofde een betaalpas op de markt te brengen waarmee gebruikers rechtstreeks met bitcoins konden betalen. Investeerders lieten zich eenvoudig verleiden. Met bakken tegelijk kwam het grootkapitaal binnen bij het bedrijf dat Trapani had opgericht en waarvan hij de ceo was, Centra Tech. Het lukte de mannen om in korte tijd 25 miljoen dollar aan financiering binnen te hengelen. Om de geloofwaardigheid te vergroten, vervalsten ze LinkedIn-profielen en betaalden ze beroemdheden om reclame voor hun cryptoproduct te maken. De drie leefden intussen als koningen, zich wentelend in de plotselinge luxe die hun ten deel was gevallen – zo lang het duurde. Want het wekt geen verbazing dat de bubbel al vrij snel barstte. Die betaalkaart bestond helemaal niet en eigenlijk had Trapani ook geen idee of het idee überhaupt kans van slagen had. Van contracten met Visa of Mastercard bleek al evenmin sprake. Voor Netflix het ideale materiaal voor een documentaire, Bitconned. Trapani zelf komt in de door Bryan Storkel gemaakte film uitgebreid aan het woord – doordat hij uiteindelijk een deal sloot met justitie, bleef een al te lange gevangenisstraf hem bespaard. Opmerkelijk genoeg bekent hij voor de camera dat hij als kind al fantaseerde over een toekomst als crimineel. Ook familie en vrienden komen aan het woord, met een glansrol voor de New York Times-journalist die als eerste begon te twijfelen aan het verhaal van Centra Tech. Snel rijk worden zal een voorname drijfveer blijven van velen. Maar hopelijk beseffen degenen die Bitconned hebben bekeken dat het verstandiger is om zich twee keer te bedenken alvorens in zee te gaan met een virtueel, financieel product zonder dat werkelijk te begrijpen. Bitconned Netflix | 94 minuten

Waarom niemand kwantum begrijpt en iedereen er toch iets over moet weten Frank Verstraete en Céline Broeckaert 280 Blz.| € 25,99 | e-boek € 14,99 foto : netflix

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

MEDIA

Ontwerpen voor stadsnatuur In de stad leven naast mensen ook planten en dieren. Stadsnatuur bouwen laat zien hoe architecten de natuur in hun ontwerpen kunnen betrekken. Tekst: Marlies ter Voorde

De eerste foto waarop de lezer stuit in het boek Stadsnatuur bouwen van Jacques Vink, Piet Vollaard en Niels de Zwarte, toont een eksternest gemaakt van antivogelpinnen. Dit zijn metalen stekels die op gebouwen worden aangebracht om vogels te weren, maar die kraaien en eksters daar weer vanaf halen om als nestmateriaal te gebruiken. Het grenzeloze aanpassingsvermogen van de natuur maakt dat veel planten en dieren zich kunnen handhaven in de stad. Dat geldt nog sterker als architecten rekening houden met de natuur bij het ontwerpen van woningen, kantoren, bruggen, muren en kaden. Hoe kunnen zij de natuur een handje te helpen? Die vraag staat in dit boek centraal. Natuurinclusief bouwen draait om het rekening houden met wensen en eisen van planten en dieren. Voor wie ze als volwaardige gebruikers van de stad ziet, is die stad een samenhangend ecosysteem met wegen en parken als de dalen waarlangs gebouwen als rotswanden oprijzen. Het enige dat de architect hoeft te doen, is de juiste randvoorwaarden creëren, is de strekking van

het boek. De rest doet de natuur zelf. Aan de hand van veel foto’s en voorbeelden tonen de auteurs hoe dit er uitziet in de praktijk, waarbij ze stapsgewijs langs de kansen en bedreigingen voor flora, insecten, vogels en vleermuizen gaan. Door de geschiedenis heen raakten de westerse cultuur en de natuur steeds meer van elkaar gescheiden, beschrijft het boek. Dat ging door tot men vanaf de negentiende eeuw weer meer waardering kreeg voor de wonderen en het belang van de natuur. Tegenwoordig zien veel mensen de natuur zelfs graag als integraal onderdeel van de woonomgeving. En de vogelwerende pinnen? Die komen pas ter sprake in het laatste hoofdstuk, dat over natuurexclusief bouwen gaat. Want sommige dieren, zoals ratten, stadsduiven en muggen, worden ook nu nog beschouwd als ongewenste gasten. Stadsnatuur bouwen. Naar een natuurinclusieve architectuur Jacques Vink, Piet Vollaard en Niels de Zwarte 240 Blz. | € 39,95 | e-boek € 19,95

Biodiverse testmuur, ChartierDalix, in samenwerking met het Museum of Natural History (CESCO laboratorium) en de Parĳse Malaquai. FOTO : STADSNATUUR BOUWEN

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

Q&A

Elke maand zĳn er talloze nieuwe boeken, toneelvoorstellingen, podcasts en video’s. De Ingenieur pikt de interessantste eruit en stelt de maker vĳf vragen.

Met De Kesslers schreef historicus Jeroen Koch, verbonden aan de Universiteit Utrecht, een boeiende ‘familiegeschiedenis in olie en staal’. Tekst: Pancras Dijk

1 2 3 4 5

Waarom heeft u dit boek geschreven? ‘Zoals vaker ben ik gevraagd. Aanvankelijk ging het om een biografie van ingenieurs August, Dolph en Guus Kessler, medegrondleggers van zowel Koninklijke Shell als Hoogovens. Het werd een geschiedenis van de Nederlandse burgerij aan de hand van de familie Kessler, die behalve ingenieurs en ondernemers, ook natuurkundigen, pedagogen, artsen, juristen en diplomaten telde.’ Voor wie is het boek bedoeld? ‘Voor iedereen met belangstelling voor de moderne geschiedenis van Nederland en Nederlands-Indië en voor de weinig fraaie rol van het grote bedrijfsleven in de koloniën en wereldwijd. Maar ook voor wie interesse heeft voor de burgerlijke cultuur in brede zin. Voor de wijze waarop Europeanen hun hardvochtige exploitatie van de koloniën rechtvaardigden als het brengen van vooruitgang. Voor de manier waarop kapitalisme, democratie en de rechtsstaat in Europa de crises van wereldoorlogen, grote depressie en politiek radicalisme doorstonden, en voor de pogingen, zodra rijkdom was verworven, betekenis te geven aan het bestaan.’ Wat fascineert u in het onderwerp? ‘De sterke contrasten. De Kesslers werden binnen twintig jaar puissant rijk. Ze bedreven charitas in Europa én Indië met middelen verkregen door uitbuiting van spotgoedkope en rechteloze Javaanse en Chinese arbeiders. Daarnaast was er de kloof tussen verwachtingen en realiteit van ondernemerssucces en huwelijksgeluk, van welvaartsgroei en milieuschade.’ Wat heeft u geleerd tĳdens het schrĳven? ‘Dit verhaal illustreert hoe sterk opvattingen over wat als vooruitgang telde, kunnen veranderen. Kolonialisme, petroleumexploitatie en staalproductie of welvaartsgroei, consumentisme en automobilisme: we denken er nu radicaal anders over dan anno 1900 of 1950. Ik heb geprobeerd me te onthouden van gemakkelijke oordelen achteraf over het alledaagse racisme en de vanzelfsprekendheid waarmee Europeanen deden of de wereld van hen was.’ Waarom zouden ingenieurs dit boek moeten lezen? ‘De socioloog Jacques van Doorn typeerde het koloniale streven in Nederlands-Indië eens als een project van ingenieurs uit Delft en Wageningen. Juist zij gaven uitvoering aan de modernisering van de koloniale staat en samenleving. In dit oordeel schuilt veel waars, zoals ook De Kesslers laat zien. Zonder ingenieurs in Indië minder of geen Nederlandse welvaart. En zonder ingenieurs geen oplossingen voor de eveneens in het boek beschreven milieuschade die petroleum en staal hebben veroorzaakt.’

PORTRET : FROUKJE VERNOOIJ

In het gevecht tegen klimaatverandering is het misschien wel een nieuwe revolutionaire manier van kaasmaken die de wereld kan gaan redden: dierloze, uitstootloze kaas uit het lab. HOE KAAS DE WERELD REDT | NPO | VIJF AFLEVERINGEN | OP ALLE PODCASTPLATFORMS

Boeren kunnen hun stikstofuitstoot sterk reduceren, betoogt de Wageningse emeritus-hoogleraar Jan Douwe van der Ploeg. Het groeiende verzet ertegen bedreigt de democratie. GESLOTEN VANWEGE STIKSTOF. ACHTERGRONDEN, UITWEGEN EN LESSEN | 184 BLZ. | € 19,90

Komedie over een nabĳe toekomst waarin foetussen groeien in afneembare, kunstmatige baarmoeders. Dat spreekt aanstaand moeder Rachel (Emilia Clarke), leidinggevende in een techbedrĳf, zeer aan, maar haar partner minder. THE POD GENERATION | 110 MIN. VANAF 25 JANUARI OVERAL IN DE BIOSCOOP

Samuel Graydon schreef een nontraditionele biografie over de beroemdste en meest controversiële wetenschapper van de twintigste eeuw. Een boek dat zich uitstrekt in tĳd en ruimte. EINSTEIN IN TIJD EN RUIMTE | 320 BLZ. € 27,99 E-BOEK € 14,99

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

Voorwaarts

Voorspellen is lastig, zeker als het om technologische vooruitgang gaat. Fanta Voogd verdiept zich maandelĳks in de geschiedenis van de toekomst.

Wetenschap kan niet zonder ‘kunstzin’

De kracht van verbeelding Zonder verbeelding geen vooruitgang, is al tien jaar het leidmotief van deze techniekhistorische rubriek. Dat verbeeldingskracht van belang is voor de wetenschap lieten Albert Einstein en Henri van ’t Hoff al een eeuw eerder zien. Eind 2013 vroeg de latere hoofdredacteur van De Ingenieur Frank Biesboer of ik een nieuwe historische rubriek wilde maken. Eerdere historische reeksen die ik voor dit blad schreef, hadden hooguit vijftien afleveringen gehad. Bij aanvang van Voorwaarts was de verwachting dat ook deze keer na een korte reeks de koek wel op zou zijn. Dat pakte anders uit. De rubriek loopt op de kop af tien jaar en dit is de 121ste aflevering. Bij het verschijnen van Futurama (2022), een bundeling van 93 afleveringen van Voorwaarts, vroeg ik me af waarom het idee zo ijzersterk was. Het voorspellende citaat aan het begin van iedere aflevering biedt de mogelijkheid heel even door de ogen van de toenmalige mens naar de toekomst te kijken. Naar onze tijd én naar onszelf. Onwetend, maar nieuwsgierig, vindingrijk en vol vertrouwen. Of juist behoedzaam en in bange afwachting. De invalshoek waarin niet de techniek zelf centraal staat, maar dat wat men ervan verwachtte, geeft een waarachtiger beeld van het Was ik geen grillige verloop van de technologische evolutie.

natuurkundige geweest, dan was ik waarschĳnlĳk musicus

Rode draad Gangbare techniekhistorie neemt de successen als uitgangspunt. Daarmee wordt de indruk gewekt dat technologische ontwikkeling een overzichtelijk, lineair proces is. Door ook aandacht te besteden aan de misvoorspellingen wordt een eerlijker en ook een spannender verhaal verteld. De uitkomst stond immers geenszins vast. Voor de rode draad in al die losstaande artikelen kwam ik op de nogal voor de hand liggende frase: ‘Geen vooruitgang zonder verbeelding.’ Een blik in het Spectrum Citatenboek leverde een mooier citaat van ongeveer dezelfde strekking. ‘Verbeelding is belangrijker dan kennis. Want kennis is beperkt, terwijl verbeelding de hele wereld omvat’, zei Albert Einstein in een interview met

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

het Amerikaanse weekblad The Saturday Evening Post (26 oktober 1929). De Nederlandse chemicus Jacobus Henricus van ’t Hoff (1852-1911) zei echter ruim een halve eeuw voor Einstein al interessante dingen over het wetenschappelijke belang van verbeeldingskracht. Hij behoort tot de grootste wetenschappers uit de Nederlandse geschiedenis. In 1901 was hij de eerste winnaar van de Nobelprijs voor Scheikunde, die hij kreeg voor zijn onderzoek naar thermodynamica. Met zijn onderzoek naar stereochemie (1874), ofwel ruimtelijk scheikunde, was Van ’t Hoff zijn tijd ver vooruit. Aanvankelijk werden chemische structuurformules louter in het platte vlak bekeken. Hij besefte als eerste dat moleculen een driedimensionale structuur hebben. De verschillende, ruimtelijke varianten van dezelfde combinatie atomen kunnen compleet andere eigenschappen hebben. In de farmacie kan dat het verschil maken tussen leven en dood. Het kwam Van ‘t Hoff te staan op de breedsprakige spot van zijn vermaarde Duitse vakgenoot Hermann Kolbe (1818-1884): ‘Een zekere dr. J.H. van ’t Hoff van de Rijksveeartsenijschool in Utrecht haalt kennelijk zijn neus op voor exact chemisch onderzoek. Het leek hem makkelijk de Pegasus te bestijgen en met een dappere vlucht de chemische Parnassus te bedwingen om daar te verkondigen hoe de atomen in het heelal geordend zijn.’ Die schampere woorden inspireerden Van ’t Hoff, naar eigen zeggen, tot het thema van zijn inaugurele rede toen hij op 26-jarige leeftijd werd benoemd tot hoogleraar aan de Universiteit van Amsterdam. Creatieve geesten In zijn toespraak De verbeeldingskracht in de wetenschap (11 oktober 1878) beargumenteert Van ’t Hoff waarom verbeelding zo belangrijk is. Ze is onontbeerlijk bij het

1929 ‘Ik ben kunstenaar genoeg om vrij te putten uit mijn verbeelding. Verbeelding is belangrijker dan kennis. Want kennis is beperkt, terwijl verbeelding de hele wereld omvat.’ Albert Einstein in het Amerikaanse weekblad The Saturday Evening Post (26 oktober 1929).

opsporen van oorzakelijke verbanden. Om te beginnen bij de keuze voor het onderwerp of het moment van de wetenschappelijke waarneming. Of bij het bedenken van de hulpmiddelen die de waarneming mogelijk maken. Als voorbeeld noemt hij de in 1851 uitgevonden oogspiegel waarmee het netvlies kan worden bekeken. Ook het opstellen van een werkbare hypothese vereist verbeeldingskracht. In de toespraak heeft hij geprobeerd zijn stelling getalsmatig te onderbouwen, door de biografie van tweehonderd ‘willekeurig gekozen mannen van wetenschappelijke roem’ door te nemen. Van ’t Hoff signaleerde bij 52 van die tweehonderd geleerden ‘de aanwezigheid van kunstzin’ (26 procent). Ook verwijst hij naar eerder onderzoek waaruit blijkt dat twaalf van 29 beroemde, historische sterrenkundigen (41 procent) over creatieve gaven beschikten. Poëzie geldt bij de door Van ’t Hoff besproken wetenschappers als de meest beoefende artistieke nevenacti-

viteit. Hij zegt niets over zijn eigen ‘kunstzin’. Maar hij was een groot bewonderaar van de Engelse dichter Lord Byron en als jongeling heeft Van ’t Hoff zelf ook poëzie geschreven. De pagina’s waarop Einstein zich in 1929 uitsprak over het belang van de verbeelding, laten geen twijfel over diens artistieke talent. Een van de foto’s bij het artikel toont de geïnterviewde met zijn echtgenote: zij achter de piano, hij met een viool. ‘Als ik geen natuurkundige was geweest, zou ik waarschijnlijk musicus zijn geworden’, aldus Einstein. Met Hermann Kolbe namen ook veel andere natuuren scheikundigen Van ’t Hoffs stereochemische theorie aanvankelijk niet serieus, omdat zij betwijfelden of atomen en moleculen ook echt bestonden. Zij zagen de deeltjes vooral als een nuttig concept. Pas dertig jaar na Van ’t Hoffs publicatie over stereochemie leverde Einstein het experimentele bewijs voor het bestaan van moleculen. •

Hoeders van de verbeelding: Albert Einstein (1927) en Henri van ’t Hoff (1904) foto : publiek domein / wanda von debschitz - kunowski ; publiek domein / nicola perscheid

JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

Startup

Elk jaar beginnen er in Nederland vele ambitieuze startups om met technologie de wereld beter te maken. De Ingenieur gaat bij ze op bezoek.

Naam: Respyre Doel: bebouwde omgeving vergroenen Startjaar: 2018 Aantal medewerkers: 7 Locatie: Amstelveen

Mos ter verkoeling Tik ‘mos’ en ‘tegels’ in op Google en de tips over hoe het mos te verwijderen is, stromen binnen. Startup Respyre doet het omgekeerde: beton maken waarop het plantje goed gedijt. Want mos kan steden afkoelen en vergroenen. Tekst: Marlies ter Voorde

Het begon vijftien geleden met een vraag van ProRail aan de TU Delft. Wat kon het spoorwegbedrijf doen om te voorkomen dat mossen het beton aanvraten? De vraag werd opgepakt door microbioloog Henk Jonkers, tegenwoordig hoogleraar innovatieve bouwmaterialen en duurzaamheid. Die ontdekte al snel dat het andersom was: het mos tastte het beton niet aan, maar aangetast beton bleek een ideale groeiplek voor mos. In feite was dit de eerste aanzet van het bedrijf Respyre, vertelt chemisch ingenieur Adil Aarouss, chief technology officer van deze startup in Amstelveen. Respyre maakt namelijk mosbeton: beton dat juist is ontworpen als optimale groeiplek voor mos, met als doel de stad te vergroenen. Aarouss: ‘In de zomer is het in de stad vaak een paar graden warmer dan erbuiten. Het kweken van mos op muren is een goede manier om dat hitte-eilandeffect tegen te

gaan.’ En dat is geen overbodige luxe, gezien de opwarming van het klimaat en steeds vaker voorkomende hittegolven. Daarnaast vergroot het mos de biodiversiteit in de stad. Kweekbakken ‘Hier testen we verschillende mossen’, zegt Aarouss, en opent de deur naar een vochtige ruimte vol kweekbakken. ‘Wat zijn de ideale omstandigheden? Kan het mos tegen de zon? Overleeft het perioden van droogte?’ Sommige soorten stoppen met groeien en verbleken als de zon er te lang op schijnt, maar leven op zodra er weer water overheen komt. Om dat te laten zien besproeit Aarouss wat mos dat lijkt te zijn afgestorven. ‘Zo zoeken we de beste soort voor de moscoating die we produceren om beton mee te bedekken.’ Maar belangrijker dan dat, benadrukt hij, is het mosbeton zelf. ‘Dat is de kern van ons bedrijf.’

Chemisch ingenieur Adil Aarouss, cto van Respyre, bij een VertiScape-gevel in Purmerend. foto : respyre 62

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

Wat het beton van Respyre onderscheidt van klassiek beton, is vooral de hoge porositeit. Hierdoor neemt het water op als een spons. Het mos kan daarvan gebruikmaken om te groeien. Daarnaast is het oppervlak van het mosbeton ruw, waardoor mos zich makkelijker hecht. ‘Als het regent, is de afstroom van water langs ons beton ongeveer 25 keer langzamer dan langs gewoon beton’, zegt Aarouss, ‘zo lang het niet is verzadigd tenminste.’ Zo ontlast de muur de riolering en fungeert hij als vochtreservoir voor warme en drogere tijden. ‘Dan verdampt het water en geeft daardoor verkoeling of het houdt het mos in goede conditie.’ CO2-zuinig Het lijkt tegenstrijdig om hitte tegen te gaan met beton – waarvan de productie immers gepaard gaat met veel CO2-uitstoot. ‘Maar

In de loods van Respyre wordt de groei van het mos onder verschillende omstandigheden getest. foto : de ingenieur

Volgende maand in De Ingenieur Generatieve AI voor beginners Iedereen heeft het erover, maar wat is generatieve AI nu echt? Hoe werkt die technologie, welke kansen biedt ze, wat zijn de risico’s en hoe kunnen we er een nuttig en veilig ingenieurs instrument van maken?

Ingenieur van het Jaar Maak kennis met de drie topexperts die zijn genomineerd voor de Prins Friso Ingenieursprijs. En welke studententeams maken kans op de KIVI Engineering Student Team Award? Kies uw favorieten!

Toverkracht Met haar bedrijf Tover en innovaties als de Tovertafel stimu leert Hester Le Riche, alumnus van het jaar van de TU Delft, mensen met dementie tot interactie en fysieke beweging. beeld : kivi

daar hebben we iets op gevonden’, zegt Aarouss. ‘We werken samen met een partner die betonpuin van afgebroken gebouwen opbreekt in de basisbestanddelen waaruit het bestond en hergebruikt. Hierdoor komt er nauwelijks CO2 vrij bij de productie.’ Omdat het beton zo poreus is, vindt er bovendien sneller ‘carbonatatie’ plaats dan in gewoon beton. Bij carbonatatie nemen calciumionen in het beton CO2 op om kalk te vormen. Hierdoor wordt het beton steeds een beetje zuurder. Voor het mos is dat gunstig, dat doet het goed op een zuurdere ondergrond. Hoe snel de carbonatatie precies gaat is lastig te zeggen, zegt Aarouss. ‘Maar wij meten twee tot drie weken na het aanbrengen van de betonlaag al dat het beton zuur genoeg is geworden om het mos succesvol aan te brengen.’

Geld en projecten Het einddoel dat Respyre voor ogen heeft, is financieel op eigen benen staan en vervolgens zoveel mogelijk steden vergroenen – liefst over de hele wereld. Zo ver is het nog niet. ‘In het begin heeft vooral de TU Delft ons project gefinancierd, daarmee is het van de grond gekomen. Zij hebben ook patenten geregeld’, zegt Aarouss. Daarna is Auke Bleij, oprichter van Respyre, achter financiers aan gegaan. Zo’n vijf ton kwam binnen in de vorm van ‘deelconverteerbare’ leningen, waarbij de terugbetaling deels in aandelen plaatsvindt. Bij de financiers zitten onder meer Rabobank en het Innovatiefonds. De eerste projecten lopen nu, vertelt pr-medewerker Ronan Kok. Het grootste betreft een kantoorgebouw nabij Venray, waarvoor Respyre ruim vierhonderd vierkante meter VertiScape (prefab-mosbetonplaten)

Impressie van het aanbrengen van moscoating op een geluidswal. foto : respyre

leverde. ‘Dat project is al opgeleverd, het mos is aan het groeien’, zegt Kok. ‘Daarnaast draaien er pilotprojecten. In Amsterdam zijn we bruggen aan het vergroenen, in Purmerend hebben we driehonderd vierkante meter mosbeton gestuct op de zijmuur van een flatgebouw en langs de A58 tussen Eindhoven en Tilburg gebruiken we mosbeton voor een geluidswal.’ Dat laatste komt met extra voordelen: het mos werkt als geluidsdemper en groeit prima op het fijnstof dat het verkeer uitstoot. En wanneer is de missie geslaagd? ‘Als de hele bebouwde omgeving is voorzien van ons mosbeton’, lacht Aarouss. Kok: ‘Uiteindelijk willen we de bebouwde omgeving zoveel mogelijk vergroenen tot een soort urban jungle. Mosbeton helpt daarbij. Het is de meest onderhoudsvrije en betaalbare groene gevel die bestaat.’ •

Impressie van een wand van mosbeton op een brug. foto : c . t . a . klooster JANUARI 2024 • DE INGENIEUR

Vragenvuur

Zeven lastige vragen aan filosoof Marjan Slob. Eind 2022 verscheen van haar hand het boek Door de bomen het huis. Sinds afgelopen voorjaar is Slob Denker des Vaderlands.

Tekst: Pancras Dijk

Wat is het laatste dat u heeft gerepareerd?

‘Filosofen zijn natuurlijk meestal nogal onhandig en ik ben geen uitzondering. Mijn partner is toevallig een heel goede klusser, dus je begrijpt hoe de taakverdeling hier in huis is. Wel heb ik laatst een knoop aan een blouse genaaid.’

Voor welk probleem zouden ze nu eindelijk eens wat slims moeten uitvinden?

‘Al dat gescheld op sociale media wordt wel erg makkelijk gemaakt doordat iedereen er anoniem kan zijn. Het heeft weliswaar ook een positieve kant dat mensen zich er kun nen uiten zonder bang te hoeven zijn voor gevolgen, maar wat mij betreft komt er een digitaal watermerk waarmee elk bericht kan worden gekoppeld aan een afzender, zodat die persoon op zijn gedrag kan worden aangesproken als het echt de spuigaten uitloopt.’

Waarvan denkt u: ik wou dat ik dát had uitgevonden?

‘Ergens in de prehistorie moeten er mensen zijn geweest die een boomstam vonden en er een kano in zagen. Waar die verbeeldingskracht de mensheid wel niet heeft gebracht. De mentaliteit die hierin schuilt spreekt me zeer aan. Een collectieve inspanning die de geschiedenis heeft veranderd.’

Welke technologische ontwikkeling baart u zorgen?

‘Het hele energiedossier laat grote, technologische uit dagingen en problemen zien. Ooit dachten we: we zijn slim genoeg om die op te lossen, maar inmiddels is het in sommige kringen bijna normaal om de technologie juist als hoofdschuldige aan te wijzen. Daar doe ik niet aan mee, want technologie heeft prachtige dingen voortgebracht, maar we zijn de onschuld wel voorbij.’

Van welke fout heeft u het meest geleerd?

‘Als freelancer in hart en nieren voel ik me het sterkst als ik alleen in huis zit te werken. Pas toen ik een tijdje veel werk deed voor het Rathenau Instituut, merkte ik wat ik daar door altijd had gemist. Door samen te werken met mensen die over vaardigheden beschikken die je zelf niet hebt, kun je veel meer bereiken.’

Zijn de dijken hoog genoeg?

‘Ik doe al jaren af en toe freelancewerk voor de Staf Delta commissaris. Toen ik daar in 2009 begon, was de tendens dat het probleem weliswaar groot was, maar niet urgent. Maar inmiddels zijn we misschien al te laat. De over stroming in ZuidLimburg in 2021 was vooral zo schok kend omdat geen van de vele modellen die mogelijk achtte. De modellen zijn de grip op de realiteit kwijt, we weten niet langer wat ons te wachten staat.’

Wat komt er na het Antropoceen?

‘Die uitgang ‘ceen’ staat toch voor tijdperk? Tijd en ruimte zijn constructen die alleen voor mensen bestaan. Is onze soort er niet meer, dan is de tijd er ook niet meer. Wie heeft bedacht andere planeten te koloniseren, snapt niet wat er voor de mens toe doet. Onze lichamen zijn hier ontstaan en geëvolueerd. Alles wat mooi en sensueel is en te maken heeft met plezier, is verbonden aan deze planeet.’

DE INGENIEUR • JANUARI 2024

foto : heeman fotografie

Studenten opgelet! Droom je er van om stage te lopen of af te studeren in het buitenland? Of heb je een prachtige studiereis voor ogen, maar de middelen (nog) niet om dit echt te gaan doen? Dan is de Stichting Studie- en Reisfonds er voor jou om je grenzen te verleggen en buiten Nederland ervaringen op te doen die je de rest van je carrière met je mee zal nemen.

Good to know: individueel kun jĳ een vergoeding aanvragen tot €1.000 maar samen met je team kun je zelfs tot €2.000 vergoed krĳgen.

KIVI moedigt je aan om het beste uit jezelf én de wereld te blĳven halen. Nog geen KIVI-lid maar wil je je tóch aanmelden voor de beurs? Niet getreurd, want je kunt op elk moment lid worden al vanaf € 23,50 per jaar.