De Ingenieur juni 2023 by De Ingenieur

TECHNIEK MAAKT JE TOEKOMST

DE INGENIEUR NR. 6 JAARGANG 135 JUNI 2023

DRINKWATER OFFSHORE WIND

De Ingenieur & AI Podcast met digitaal strateeg Ilyaz Nasrullah

M E TA A L M O E H E I D

AERODYNAMISCH ONTWERP

Ben Schippers: Ontdek wat je kunt met je handen

De strĳd tegen groeiende schaarste |

MARCUS DU SAUTOY

Eureka Ultralichte motorboot

KIVI ACADEMY

Stay on top of your hard skills with the KIVI academy

Check out Cisco’s new offers Now even more complete kivi.nl/persoonlĳke-ontwikkeling/leren-en-studeren/academy

Vooraf

Pancras Dĳk is hoofdredacteur van De Ingenieur.

Volle regenton

De waterproblematiek gaat iedereen aan

Sinds een maand staat in onze achtertuin een regenton. Het ‘stroomgebied’ van de ton is niet groot (een schuur van 3 bij 5,5 meter), maar na wat rekenwerk besloten mijn vrouw en ik toch maar voor een fors model te kiezen. We hoopten dat de ton ooit zou vollopen en we er in een verre toekomst onze gieter zouden vullen, maar konden het ons nauwelijks voorstellen. Drie dagen later, waarvan er twee nogal regenachtig waren, ging ik eens kijken. De ton, met een capaciteit van een kleine driehonderd liter, zat al tot de rand toe vol. De gieter maakt inmiddels overuren; wat ons betreft komt er gauw weer een bui, want na een paar droge weken komt de bodem van de ton weer langzaam in zicht. Het geeft een zekere voldoening om niet langer de kraan te hoeven opendraaien om de tuin te begieten. Het besef dat leidingwater schaars is, wordt inmiddels breed gedeeld en drinkwaterbedrijven hebben alarm geslagen: als er geen nieuwe bronnen worden aangeboord, dan komen we in 2030 tekort. Nu al zijn er plaatsen waar bedrijven een vestigingsvergunning wordt ontzegd, simpelweg omdat er onvoldoende water beschikbaar is. In verschillende verhalen gaan we deze maand in op de waterproblematiek, die immers iedereen aangaat. De minister kondigde een ‘Actieplan’ aan; wij vroegen experts wat daarin zou moeten staan. We bezochten daarnaast het nieuwe Waterlab van de Universiteit Twente, waar nieuwe zuiveringstechnieken worden getest. Ook die zullen we hard nodig hebben. Ik wens u veel leesplezier, en af en toe een verfrissend buitje.

Op de cover

We zĳn gewend in ons land aan een onbeperkte beschikbaarheid van kraanwater, maar als we geen nieuwe bronnen aanboren, zoals hemelwater of gebruikt water, loopt de drinkwatervoorziening gevaar. BEELD : DEPOSITPHOTOS

PORTRET : ROBERT LAGENDIJK

JUNI 2023 • 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 2023 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.

RUBRIEKEN 37 | Zien & Doen Remote sensing van de Friese weilanden

ISSN 0020-1146

4 | NIEUWS

Abonnementen 2023 Leden van het Koninklĳk Instituut Van Ingenieurs (KIVI) ontvangen De Ingenieur uit hoofde van hun lidmaatschap. Abonnement voor niet-leden (inclusief btw): printmagazine: € 150,- per jaar digitaal: € 99,- per jaar losse nummers: € 17,50 (inclusief verzending)

AI tegen verlamming Watergebruik Industrieel landschap op zee Stevige dĳken

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 2023 Regulier lidmaatschap: € 165,30 jaar of jonger: € 45,-* Studentlidmaatschap: € 22,50* Seniorlidmaatschap: € 130,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

56 | M E D I A Slim, slimmer, slimst De bionische vogel 40 | Eureka Een ultralichte motorboot en andere productontwerpen van morgen

Antoni Pioneering Tech

55 | Uit de vereniging Een dag vol energie 60 | Voorwaarts De nieuwe ĳstĳd 62 | Startup BlueXPRT bevordert innovaties

PERSOONLIJK

COLUMNS

46 | DRIVE Met Technolab maakt Ben Schippers jongeren enthousiast voor techniek

11 | Punt Martĳn Verwoerd over waterkwaliteit

50 | Quote Digitaal strateeg Ilyaz Nasrullah over kunstmatige intelligentie 59 | Q&A Marcel Metze schreef een politieke biografie van Shell 64 | Vragenvuur Zwemmer Maarten van der Weĳden

NR. 6 JAARGANG 135

JUNI 2023

beeld : depositphotos

Strijden tegen waterschaarste Schoon kraanwater is in ons land altijd overvloedig beschikbaar geweest. Maar de drinkwaterbedrijven slaan alarm. Hoe houden we de drinkwatervoorziening in stand?

22 | Hightech filters voor waterzuivering

48 | Grip op metaalmoeheid Een nieuwe formule stelt ingenieurs in staat om veel preciezer uit te rekenen hoe snel scheurtjes groeien in metaal.

De Universiteit Twente opende onlangs de deuren van een Waterlab, voor onderzoek en educatie op het gebied van wateren membraantechnologie

52 | Van turbine naar gebruiker 28 | Wiskundige wetmatigheden De Britse wiskundige en wetenschapspopularisator Marcus du Sautoy bezingt de schoonheid, de veelzijdigheid en de kracht van wiskunde.

beeld : dlr german aerospace center

32 | Aerodynamisch ontwerpen

Hoe valt stroom van windparken op zee in te passen in het energiesysteem? Deel 2 in een vierdelige serie over offshore windenergie.

Op de tentoonstelling Sneller, beter, mooier in Den Bosch komen alle facetten van het gestroomlijnd design aan bod: van vliegtuigen tot strijkijzers. JUNI 2023 • DE INGENIEUR

xxxx p.22

xxxx p.23

xxxx p. 26

ONDER REDACTIE VAN JIM HEIRBAUT

xxxxx p.18

REDACTIE@INGENIEUR.NL

Dijkversterking kan goedkoper Dijken zijn vaak sterker dan we denken. Dijkversterking hoeft dan ook lang niet altijd zoveel geld te kosten, blijkt uit nieuw onderzoek. Tekst: Pancras Dijk

Om overstromingen te voorkomen moet tot het jaar 2050 vijftienhonderd kilometer aan dijken worden versterkt. Een immense opgave die ook nog eens ontzettend kostbaar is. Sommige dijken zijn echter toch sterker dan verwacht. Ingenieurs van onder meer Fugro en Deltares verrichtten proeven aan twee dijken op zand dat is afgezet in getijdengebied. Dit getijdenzand is te vinden in een brede kuststrook door het hele land. ‘We hebben onderzoek gedaan naar piping, een belangrijk faalmechanisme waarbij water met zandkorreltjes door drukverschillen onder de dijk door stroomt en zo het dijklichaam verzwakt’, zegt Leo Zwang, directeur Waterveiligheid en Klimaatadaptatie bij Fugro. In Friesland werd gebruik gemaakt van een bestaande dijk, in de Zeeuwse Hedwi-

gepolder is voor datzelfde doel zelfs een dijk op ware grootte nagebouwd. ‘Waterschappen in de kuststrook zeggen al langer dat het gevaar van piping bij hun dijken niet speelt, maar volgens de modellen was dat wél zo’, zegt Zwang. ‘Nu weten we zeker dat de waterschappen gelijk hadden.’ De oorzaak zou liggen in de aard van het getijdenzand. Dat is opgebouwd uit laagjes, met dankzij fijner zand een betere inbedding van de korrels, meer cohesie en minimaal 40 procent extra sterkte. ‘We hebben vastgesteld hoe er door piping kanaaltjes onder de dijk ontstaan’, zegt Zwang. De onderzoekers hebben die kanaaltjes zelfs als 3D-beeld in kaart gebracht op basis van waterspanningsmetingen. Op een dergelijk detailniveau was dat nog niet eerder gebeurd. De modellen worden nu aangepast, wat direct winst oplevert. Bij volgende dijkversterkingen kan nu soms worden volstaan met een lichtere dijk. Het versterken van een kilometer dijk kost doorgaans tot tien miljoen euro. Volgens Fugro leveren de bevindingen een besparing op van minimaal 160 miljoen euro.

Eerste binnenvaartschip op waterstof In Nederland vaart het eerste containerschip voor de binnenvaart op waterstof. De ‘H2 Barge 1’ van de Nederlandse rederij Future Proof Shipping is eind mei in Rotterdam te water gelaten. Een 110 meter lang, voormalig dieselschip is daarvoor omgebouwd. Nu heeft het tanks voor waterstof aan boord, brandstofcellen die daarmee stroom opwekken en accu’s. De komende jaren wordt het schip gecharterd door Nike, dat wekelijks honderden containers klimaatneutraal en emissieloos gaat vervoeren tussen Rotterdam en Meerhout in België. (JH)

Geluidwerende ramen DeNoize uit Delft heeft bij Schiphol een speciaal huis gebouwd om ’s werelds eerste actieve geluidswerende technologie voor ramen te demonstreren. De technologie kan geluid van vliegtuigen en andere geluidsbronnen herkennen en filteren, zodat binnenshuis minder geluid wordt ervaren. De woning is vanaf september te bezoeken om de technologie te ervaren. Een gepland onderzoek, waarbij proefpersonen een nacht in de woning doorbrengen, moet inzicht geven in de effecten van omgevingslawaai op de slaap en in de effectiviteit van de technologie om die te verminderen. (JH)

Lees het laatste technieknieuws op deingenieur.nl

DE INGENIEUR • JUNI 2023

foto ’ s : fugro ; future proof shipping

Proefpersoon Gert-Jan Oskam die een dwarslaesie opliep, zet hier enkele stappen. foto : lausanne uni versity hospital / epfl / jimmy ravier

Verlamde patiënt loopt dankzij ‘brein-ruggenmerg-interface’ Een dwarslaesiepatiënt heeft dankzij een draadloze verbinding tussen her senen en ruggenmerg weer de eerste stappen gezet. Tekst: Jim Heirbaut

Het brein kan bij een volledige dwarslaesie geen signalen meer doorgeven aan de spieren in de benen omdat het ruggenmerg is beschadigd. Wie volledig verlamd is, zal daardoor nooit meer kunnen lopen. Maar sinds enkele jaren gloort er toch enige hoop voor deze patiënten op een wat mobieler bestaan. Bijvoorbeeld met een exoskelet, een ingewikkeld apparaat dat de patiënt ondersteunt en laat bewegen. Een andere oplossing is het brein alsnog met de ledematen te laten ‘praten’ door het beschadigde gebied in het ruggenmerg te omzeilen. Daarin meldden wetenschappers eind mei een doorbraak. Onderzoekers van onder meer de École Polytechnique Fédérale de Lausanne laten een patiënt met een dwarslaesie stukjes lopen dankzij geïmplanteerde hersen

elektroden die signalen doorsturen naar het ruggenmerg, waardoor de beenspieren in actie komen. Zo wordt het beschadig de deel van het ruggenmerg omzeild en kan de proefpersoon met zijn gedachten beenbewegingen stimuleren. Als de proef persoon gericht denkt aan het zetten van stappen, pikken de elektroden in het brein deze hersengolven op. Een elektronisch kastje in de buik registreert die signalen en stuurt ze door naar elektroden die zijn geïmplanteerd in het ruggenmerg. Van daaruit worden de zenuwen gestimuleerd die de benen in beweging zetten. Onderzoekers in Zwitserland hebben wat ze noemen een brain-spine interface (BSI) ontwikkeld, die de communicatie tussen het brein en de zenuwen in het ruggenmerg verzorgt. Het nieuwe systeem kan beter dan bij eerdere elektrische stimulatie technieken voorspellen wat de bedoeling is: welke gewrichten in actie moeten komen, hoe groot de beweging moet zijn en in welke richting. Er worden nu geen afzonderlijke spieren met losse commando’s aangestuurd, maar

gedachten van de proefpersoon worden direct omgezet in signalen naar de ruggen mergzenuwen. De bewegingen verlopen daardoor vloeiender, minder robotachtig. In het tijdschrift Science plaatsen andere wetenschappers enige kanttekeningen bij het onderzoek. ‘Dit staat nog in de kinder schoenen, maar als eerste bewijs dat deze

Gedachten worden direct omgezet in signalen aanpak werkt in een mens, is dit een enorme stap voorwaarts’, zegt neurochirurg Nandan Lad van Duke University. Neurochirurg Michael Fehlings van de University of Toronto waarschuwt in Science: ‘De patiënt is waarschijnlijk uiterst zorgvuldig geselecteerd en het is er maar een. Het is niet duidelijk welke mensen met ruggenmergletsel hier baat bij hebben en hoeveel functie zij kunnen terugkrijgen.’ • JUNI 2023 • DE INGENIEUR

NIEUWS

Watergebruik in huis

Hoeveel drinkwater verbruikt de gemiddelde Nederlander per dag? Inzicht hierin wordt steeds belangrijker, omdat we zuiniger met drinkwater moeten omgaan. Het Centraal Bureau voor de Statistiek komt tot deze cijfers door te meten, te schatten en door proefpersonen vragen te stellen over hun watergebruik.

Gebruik per persoon

totaal 129 liter

In liters per dag per toepassing, in 2021

was 17,5 liter

(inclusief handwas) bad 5,2 liter

douche 46,2 liter

toilet 30,2 liter volledig 19,7

gedeeltelijk 10,5

afwas 3,9 liter

met de hand 1,0

wastafel 8,7 liter

vaatwasser 2,9

consumptie 2,6 liter (zoals drinken en koken)

overig 12,8 liter

(zoals handen wassen, planten, huisdieren, poetsen)

Laat alleen volle apparaten draaien

De wasmachine, en in mindere mate de vaatwasser, gebruiken veel water. Zorg er voor dat ze helemaal vol zitten als ze draaien.

DE INGENIEUR • JUNI 2023

Spoel plas weg met een halve spoeling

Gebruik de keuzeknop op de wc of de stopknop. Dit bespaart drieduizend liter water per jaar.

Ga douchen in plaats van in bad Een waterbesparende douchekop bespaart maar een beetje. Veel beter is: de douche uit zetten tijdens het inzepen en korter douchen. Een minuut korter douchen bespaart acht liter water. Over een jaar gerekend is dat drieduizend liter.

Ymke Pas/De Ingenieur/Bron: CBS

Tips om waterverbruik te verminderen

Nieuwe concepten voor energiezuinige informatietechnologie Het energieverbruik van computers en andere ICTsystemen moet drastisch omlaag. Begin deze maand is een groot, interdisciplinair onderzoeksprogramma van start gegaan dat zich hierop richt. Tekst: Jim Heirbaut

Documenten opslaan in de cloud, op pad met navigatiesoftware of computers gebrui ken voor medische toepassingen: digitalise ring heeft de mensheid veel gebracht. Maar het wijdverbreide gebruik van digitale apparatuur en technologieën – computers, internet en datacenters – brengt ook een aanzienlijk energieverbruik met zich mee. ‘In ons land gaat een geschatte 5 tot 10 pro cent van alle stroomproductie naar ICT’, zegt Hans Hilgenkamp. En dat niet alleen, de hoeveelheid digitale informatie die mensen verwerken en opslaan, en navenant de energiekosten, groeien exponentieel. Hilgenkamp, hoogleraar technische natuurkunde en nanotechnologie aan de Universiteit Twente, leidt het onderzoeks programma Netherlands initiatitive for energy-efficient computing (NLECO), dat 1 juni officieel van start ging. ‘Natuurlijk worden apparaten steeds energiezuiniger foto : depositphotos

ontworpen. Aan de andere kant gebruiken we jaar na jaar steeds meer computers en devices. We streamen al onze muziek en films, thuis hangen allerlei apparaten aan de oplader en de datacenters draaien over uren. De verwachting is dat die trend nog wel even door zal gaan, met de opkomst van AI, Internet of Things en autonoom transport’, legt hij uit. ‘En als je op nano niveau kijkt, dan komt de grens van transistoren wel in zicht.’ De spoortjes op computerchips kunnen niet meer smaller of ze krijgen last van verstorende effecten zoals thermische ruis. Er is dus behoefte aan nieuwe concepten voor ICTsystemen die minder elektrici teit verbruiken, net als aan de materialen, componenten en software hiervoor. Het vijfjarenprogramma NLECO gaat het onderzoek daarnaar bundelen. Er zijn al veel ideeën over mogelijke oplossingen, waarnaar in Nederland onderzoek wordt gedaan. ‘Een belangrijke richting is edge computing, het concept om niet alle data die ergens wordt gegenereerd, naar de cloud te sturen. Je bespaart veel energie door data van bijvoorbeeld een sensor lokaal te verwerken en op te slaan.’ Een tweede concept waarnaar onderzoe kers binnen NLECO kijken is een andere rolverdeling tussen geheugenopslag en

processor. Traditioneel zijn die twee binnen computers van elkaar gescheiden. Data gaat van het geheugen naar de processor, die voert er een bewerking op uit en het resultaat gaat terug naar het geheugen. ‘Dat heen en weer sturen kost veel energie. Voor sommige toepassingen kun je opslag en verwerking beter op één plek hebben. Dat noemen we in-memory computing’, zegt Hilgenkamp. Een derde richting, die wellicht het meeste tot de verbeelding spreekt, is het menselijk brein als inspiratiebron voor een computer. Met het energieverbruik van slechts een gloeilamp zijn onze hersenen kampioen in snelle patroonherkenning. ‘Het brein namaken zijn we niet van plan, maar we zijn wel benieuwd welke principes onze hersenen zo ongelooflijk efficiënt maken. Die inzichten kunnen we mis schien gebruiken om zuinigere computers te maken’, aldus Hilgenkamp. Het programma NLECO maakt onder deel uit van de Nationale Wetenschaps agenda, waar het tien miljoen euro van krijgt. Deelnemende bedrijven leggen daar nog eens 2,5 miljoen euro bij. De kern van de 33 partners in het consortium zijn Nederlandse bedrijven en kennisinstel lingen, maar ook buitenlandse partners hebben zich aangesloten. • JUNI 2023 • DE INGENIEUR

NIEUWS

Vergeten zeeën Tekst: Pancras Dijk

Wat zijn toch die kleine stipjes aan de horizon? Zo begon op het strand van Den Haag de obsessie van fotograaf Tanja Engelberts voor de offshoreindustrie. Zes jaar lang dompelde ze zich volledig onder in de wereld van boorplatforms. Ze reisde mee met onderhoudsschepen, voer naar talloze booreilanden en bezocht een sloopwerf waar afgedankte platforms worden ontmanteld (foto). Ze volgde zelfs een cursus overleven op zee, vereist om aan boord van de kunstmatige eilanden te mogen gaan. Een ruime selectie van haar foto’s is eind vorige maand verschenen in Forgotten Seas. Het eerste deel van het fotoboek bestaat volledig uit historische beelden die ze de afgelopen jaren óók verzamelde. Zo geeft het boek een fascinerend overzicht van een industrie die het aangezicht van de Noordzee sinds de jaren zestig van de vorige eeuw drastisch heeft veranderd. Aanvankelijk overheerste het optimisme, het gevoel dat de mens de natuur had overwonnen. We konden immers bouwen in de moeilijkst denkbare omgeving, namelijk midden op een woeste zee. Nu juist kijken we steeds kritischer naar de fossiele industrie. Steeds meer platforms worden ontmanteld; tegelijk schieten windturbines als paddenstoelen uit de zee omhoog. ‘Ik ben altijd gefascineerd geweest door landschappen die door de mens zijn geschapen’, zei Engelberts in het dagblad Trouw. Bij de olie- en gasplatforms had ze echter gemengde gevoelens. ‘Dit zijn ook de platforms waar de planeet onder te lijden heeft.’ Het boek laat zich dan ook lezen en bekijken als een testament van een industrie die op haar laatste benen loopt – een landschap dat langzaam aan het verdwijnen is. 8

DE INGENIEUR • JUNI 2023

foto : tanja engelberts

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

NIEUWS

Academie voor ingenieurs

GIESEN

Nederland heeft een academie voor ingenieurs. Eind mei ging de Netherlands Academy of Engineering (NAE) officieel van start, naar buitenlands voorbeeld. Het wil de belangrijkste deskundigen en vernieuwers uit wetenschap en bedrijfsleven samenbrengen in een vereniging van Fellows en Young Engineers. Zij zullen actief deelnemen aan het intellectuele debat, concrete actieplannen creëren en onafhankelijke adviezen formuleren. De NAE wil verder de multidisciplinaire samenwerking bevorderen tussen kennisinstellingen, het bedrijfsleven en overheden. De eerste daad van de nieuwe academie is een oproep aan wetenschap en bedrijfsleven om namen aan te dragen voor nominaties voor de benoeming van NAE Fellows. De NAE Fellows zullen topexperts zijn op het gebied van technologische wetenschappen, toegepast technisch onderzoek en productontwikkeling, afkomstig uit de kennisinstellingen en het bedrijfsleven in Nederland. Een onafhankelijke commissie gaat de NAE Fellows benoemen via een zorgvuldig nominatie- en evaluatieproces. De installatieceremonie van de NAE Fellows zal in het najaar plaatsvinden. (JH) •

GEKNIPT

‘Geef meisjes als ze heel jong zijn eens tech-speelgoed zoals Coko de Robotkrokodil, in plaats van een Frozen-rugzak.’ Managing director Nikky Hofland van TechMeUp zou graag zien dat eerder wordt begonnen met het klaarstomen van vrouwen voor een baan als computerprogrammeur (NRC).

‘In alle eerlijkheid moeten we rekening houden met een toekomst waarin de mensheid niet minder, maar meer plastic gebruikt.’

‘Alleen wie binnen vier muren achter een schermpje blijft zitten, kan nog geloven dat er een eindeloos opgaande lijn bestaat.’

Boyan Slat van The Ocean Cleanup geeft de moed echter niet op en roept landen op zijn strijd tegen zwerfafval te steunen (The New York Times).

Zangeres Nynke Laverman realiseerde zich na een verblijf in Mongolië dat permanente economische groei niet meer kan (HUMAN INC.).

‘Als taken worden geautomatiseerd, worden we productiever, daardoor worden we rijker en gaan we méér van alles willen.’

‘We hadden een spotje na het journaal en na het Songfestival. Dat moeten genoeg mensen hebben gezien.’

Angst voor grootschalig banenverlies is onterecht, zegt hoogleraar arbeidseconomie Anna Salomons (de Volkskrant).

Iris Reuselaars, directeur scheepvaartverkeer en watermanagement bij Rijkswaterstaat, zet in de strijd tegen personeelstekort grof geschut in (Schuttevaer).

DE INGENIEUR • JUNI 2023

‘Op naar de bouwmarkt voor een gipsen ornamenten plafond, naar Xenos voor een engeltje of zuiltje erbij. Kitsch, dat zeker, maar zie het als een daad van verzet.’ Columnist Rosanne Hertzberger ergert zich kapot aan de ‘humorloze kolossen van staal en glas’ die steeds maar blijven verrijzen (NRC).

‘Duurzame vliegtuigbrandstoffen zullen nooit de prijs van bestaande vliegtuigbrandstof halen. We zullen schaalgrootte creëren, waardoor het goedkoper wordt, maar ik denk niet dat we ooit de prijs van JET A zullen halen.’ Boeing-baas Dave Calhoun is realistisch over de mogelijkheden van de meer duurzame alternatieven voor fossiele kerosine (Financial Times).

illustratie : matthias giesen

Punt

Een scherpe mening over een actueel onderwerp. Deze maand: Martĳn Verwoerd.

Kom met beleid voor verbeteren waterkwaliteit De laatste jaren leven we in Nederland van crisis de emissie omlaag wordt gebracht zodat in 2027 naar crisis. Stikstof, toeslagen, aardbevingen en aan de norm wordt voldaan. In een aantal gevallen PFAS, om er maar een paar te noemen. Volgens vele zal dit vragen om innovatieve oplossingen. Uit de krantenkoppen komt daar binnenkort een crisis bij: rechtspraak over innovatieve stalsystemen weten de waterkwaliteitscrisis. De kwaliteit van grond- en we inmiddels dat de effectiviteit van innovatie in de oppervlaktewater moet in 2027 voldoen aan de praktijk moet worden bewezen. Lukt dat niet, dan eisen van de Kaderrichtlijn Water. Bij voortzetting is het zoeken naar een andere oplossing. Maar met alleen beleid voor chemische stoffen van het huidige beleid gaan we die doelen op veel zijn we er nog niet. Voor het vaststellen van de plekken niet halen. Maar misschien biedt waterkwaliteit het kabinet de waterkwaliteit zijn ook biologische factoren van bekans om te laten zien dat niet iedere potentiële crisis lang. Denk daarbij aan de visstand en waterplanten. een daadwerkelijke crisis hoeft te worden. Minis- De afgelopen eeuwen zijn we in Nederland vooral ter Mark Harbers van Infrastructuur en Waterstaat bezig geweest met snelle en efficiënte afvoer van water. kan, samen met zijn relevante collega’s, Inmiddels weten we dat laten zien dat het kabinet vooruitkijkt het zeker voor de biologische en daadkracht toont om een crisis af te Ingenieurs kwaliteit van water goed is om wenden. Regeren is vooruitzien, immers. kunnen helpen kanalen en rivieren meer te In mijn ogen kan het kabinet voor laten meanderen. Ook andehet terugdringen van overschrijdingen Nederland een re hydrologische maatregelen van normen voor chemische stoffen in stukje mooier kunnen bijdragen aan het verhet water twee koersen kiezen: generiek beteren van de waterkwaliteit. beleid of specifiek beleid. Beide hebben en toekomstVerder komt watertempevoor- en nadelen. Met generiek beleid bestendiger ratuur steeds meer in beeld voor bepaalde stoffen verbetert de als belangrijke factor voor de waterkwaliteit overal, ook op plekken te maken biologische waterkwaliteit. waar de norm voor die specifieke stof Het is niet ondenkbaar dat misschien helemaal niet overschreden werd. Maar water dat schoner is dan de norm, daar we de komende jaren slimme oplossingen moeten kan niemand tegen zijn toch? Bovendien zal dat vinden om koelwater van fabrieken eerst te koelen ook positief doorwerken in andere dossiers, zoals voordat het op oppervlaktewater mag worden genatuurherstel. Anderzijds kan generiek beleid tot- loosd. Daarbij zullen landbouw en industrie ook meer maatschappelijke onrust leiden. Generieke zorgvuldiger en beperkter moeten omgaan met lagere normen voor het gebruik van kunstmest grondwateronttrekkingen, omdat de droogte in bijvoorbeeld, waardoor boeren zich (weer) gedu- Nederland op veel plekken toeneemt. Kortom, de opgave is groot. Maar met verstandige peerd kunnen voelen. Specifiek beleid om normoverschrijdingen van keuzen en meedenken met bovenstaande opgaven chemische stoffen in bepaalde wateren terug te kunnen bijvoorbeeld ingenieurs niet alleen een dringen vraagt meer voorwerk. In dit geval brengt crisis afwenden, maar vooral Nederland een stukje het kabinet per waterweg in kaart voor welke stof- mooier en toekomstbestendiger maken. fen de normen worden overschreden én wie die stoffen in dat specifieke water brengt. Vervolgens Martijn Verwoerd is beleidsadviseur publiekrecht wordt samen met de uitstotende partij besloten hoe bij Bouwend Nederland.

FOTO : BOUWEND NEDERLAND

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

D R I N K WAT E R T E K S T: P A N C R A S D I J K

De toekomst van onze drinkwatervoorziening

Water als water

DE INGENIEUR • JUNI 2023

beeld : depositphotos

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

D R I N K WAT E R

Er is geen land waar zulk goed, betrouwbaar en schoon drinkwater uit de kraan komt als Nederland. Maar door groeiende bevolking, oprukkende verstedelijking, verzilting en klimaatverandering dreigt aan die vanzelfsprekende zekerheid een eind te komen. Hoe houden we onze drinkwatervoorziening in stand? Eind vorig jaar luidde de vereniging van waterbedrijven in Nederland (VEWIN) de alarmbel. De productiecapaciteit van de drinkwaterbedrijven is niet toereikend om in 2030 in de vraag te voorzien. In Gelderland, Overijssel, Groningen en in het westelijk deel van Zuid-Holland is bij een plotselinge piekvraag nú al onzeker of de kraan wel blijft lopen. Bij drie van de drinkwaterbedrijven is daarom per direct uitbreiding van de capaciteit noodzakelijk, stelde VEWIN, bij de overige zeven moet dat voor het einde van dit decennium gebeuren – anders is het onzeker of er wel altijd water uit de kraan blijft komen. De oproep van VEWIN volgde op een verkenning die de waterbedrijven zelf hadden uitgevoerd. Het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM) kwam in april van dit jaar na een eigen, groter onderzoek evenwel tot een gelijkluidende conclusie. In 2030 hebben we met z’n allen (consumenten, landbouw en industrie) in Nederland honderd miljoen kubieke meter meer drinkwater nodig dan in 2020, want de economie groeit en het aantal inwoners ook, stelde het RIVM. Te-

‘Nat wordt natter, droog wordt droger en heet wordt heter’, zei deltacommissaris Peter Glas afgelopen maand bij de viering van het vijfjarig bestaan van de Waterstraat, een proeftuin van onder meer Dunea en de TU Delft voor innovaties om de weerbaarheid van onze steden en dorpen voor waterextremen te verhogen. foto : annelies van ’ t hul / dunea 14

DE INGENIEUR • JUNI 2023

gelijkertijd is er dan, door met name de warmere zomers, minder drinkwater beschikbaar. Dat vraagt om maatregelen, vond ook de Tweede Kamer. Die vroeg minister Mark Harbers van Infrastructuur en Waterstaat dit voorjaar om een ‘strategie’ en een ‘uitvoeringsprogramma’. De minister kondigde daarop een actieplan aan om de leveringszekerheid van drinkwater te garanderen. Dat plan wordt op korte termijn verwacht. Maar welke maatregelen zou zo’n actieplan moeten bevatten? Wie moet de komende jaren welke stappen zetten om zeker te weten dat er in 2030 in het hele land altijd voldoende drinkwater beschikbaar is? De recente beleidsnota Water en bodem sturend bevat al de ambitie om het drinkwatergebruik de komende jaren met 20 procent te reduceren, maar over het hoe en wat wordt weinig concreets gemeld. Het kan nog alle kanten op. Hoe valt te voorkomen dat het watersysteem dezelfde kant opgaat als het elektriciteitsnetwerk, dat zo overvol is geraakt in de voorbije paar jaar dat aansluitingen soms

De Plassen en Wassen Combinatie (P&WC) is een uitvinding van Dick Breederveld. Het urinoir verbruikt geen water: doorspoelen gebeurt met het water waarmee de handen zijn gewassen. Deze directe recycling scheelt iedere keer vier liter drinkwater. De P&WC is getest in The Green Village (TU Delft); Dunea, Arcadis en VP Delta helpen zijn product verder door te ontwikkelen. foto : dick breederveld

“

Twee derde van ons drinkwater halen we uit de grond

Poreus zandpakket We gebruiken ons drinkwater voor van alles – het minste daarvan is wel om het daadwer kelijk te drinken, zegt Luuk Rietveld, drink waterhoogleraar van de Technische Univer siteit Delft. ‘We spoelen er de wc mee door, besproeien de tuin, doen de was en de afwas en op een hete zomerdag laten we in de achtertuin een badje vol lopen.’ Het huishoudelijk verbruik van leidingwater – 130 liter per dag per persoon – is groter dan het verbruik in de industrie: 818 miljard liter tegen 386 miljard liter. Dat is een hoop water, maar Rietveld benadrukt dat dit in vergelijking met onze buurlanden nog meevalt: dat Nederland vooroploopt op het gebied van watermanage ment laat zich gelden. ‘De hoeveelheid water die we ver

bruiken is niet extreem’, zegt hij. ‘We hebben een goede infrastructuur, er lekt weinig weg. We doen het goed, maar het is wel zaak het watersysteem op orde te houden.’ De bronnen van ons drinkwater zijn al sinds jaar en dag onveranderd. Een derde deel wordt gewonnen uit oppervlaktewater, via inlaten in de rivieren of het IJsselmeer; twee derde halen we uit de grond. Om dat grond water te winnen, is niet veel meer nodig dan een put. Boor een gat tot in de tweede, diepere water houdende laag. ‘Kies wel voor een poreus zandpakket, waar water naartoe kan stromen. Klei is niet geschikt’, zegt Rietveld. Zet er een filter in, stort er grint omheen en zuig het water op. Omdat het water ondergronds zuurstofloos is geworden doordat organische stoffen die hebben opgebruikt, moet het nog worden belucht. Door de toegevoegde zuurstof ontstaan er vlokken in het wa ter van onder meer ijzer en mangaan, die met een filter eenvoudig te verwijderen zijn.

’’

niet langer mogelijk zijn, zeker niet op korte termijn? De Ingenieur zoekt richting in een complex dossier.

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

D R I N K WAT E R

Drinkwater is of wordt in grote delen van het land een probleem. In de op de kaart (links) donker gekleurde delen van het land, met name in het oosten, is direct actie nodig om de leveringszekerheid te garanderen; in de rood gekleurde gebieden moet de komende jaren wat gebeuren. Juist in de gebieden met dreigende schaarste staat de meeste woningbouw gepland (rechts). KAARTEN : VEWIN

WaterAtlas Met een ‘Blue Deal’ zette de Vlaamse regering drie jaar geleden het offensief in tegen droogte en wateroverlast. Een van de onderdelen van het actieplan is Vlaanderen Waterproof, dat als doel heeft ‘waterwinst’ te boeken ‘voor mens en maatschappĳ’. Een van de concrete vruchten die hieruit is ontsproten, is de WaterAtlas. ‘Voor het eerst zĳn data samengebracht die inzicht geven in het potentieel van alternatieve waterbronnen in Vlaanderen’, zegt Bastiaan Notebaert, waterinnovator bĳ kenniscentrum Vlakwa. Het kan dan gaan om hemelwater dat Vlaamse particulieren en bedrĳven verplicht moeten opvangen, maar ook om grĳze afvalwaterstromen van consumenten en bedrĳven.

‘Het potentieel is er, maar tot nu toe was het technisch vaak lastig om lokaal waterbesparende projecten van start te krĳgen. Nu die kennis over de beschikbaarheid van water direct beschikbaar is, moet dat makkelĳker worden’, stelt Notebaert. ‘Wie een project wil opzetten, kan dankzĳ WaterAtlas.be nu eenvoudig zien waar duurzaam water te halen is.’ Daarmee doet een bedrĳf het niet alleen goed vanuit milieuoogpunt, benadrukt Notebaert. Ook vanuit bedrĳfszekerheid is het een slimme zet. ‘Zeker in de droge zomermaanden zal het steeds vaker voorkomen dat er minder oppervlaktewater beschikbaar is voor bedrĳven. Door circulair water uit de buurt te gebruiken, kunnen die bedrĳven zo toch gewoon doordraaien.’

DE INGENIEUR • JUNI 2023

De methode is technisch bepaald niet ingewikkeld. ‘Sommige putten gaan al decennia mee, bijvoorbeeld die in de duinen’, zegt Rietveld. We halen er in de regel dan ook niet meer water uit dan erbij komt. ‘In het buitenland gaat dat soms anders. Daar kunnen grondwaterreserves volledig uitgeput raken.’ Kleine of grote spoeling Juist in die voorwaarde, dat er niet meer mag worden gewonnen dan er op natuurlijke wijze wordt aangevuld, zit volgens experts een van de redenen van het dreigende drinkwatertekort. ‘Onttrekking van grondwater draagt bij aan verdroging’, zegt Jan Vreeburg, principal scientist in het team Waterinfrastructuur van onderzoeksinstituut KWR. ‘Tekorten ontstaan doordat er limieten worden gesteld aan die onttrekking.’ Hoewel het bevolkingsaantal in ons land de afgelopen twintig jaar met twee miljoen is toegenomen, is de totale hoeveelheid water die we met z’n allen verbruiken vrijwel gelijk gebleven. ‘Dat bewijst dat we steeds efficiënter met ons water omgaan’, zegt Vreeburg. Een bijzondere verdienste van de particuliere waterverbruiker is dat overigens nauwelijks, maakt hij duidelijk. ‘Ons gedrag is niet veranderd, maar de apparaten zijn dat wel. Was- en afwasmachines verbruiken nu duidelijk minder water dan een decennium geleden.’ Ook het toilet, een van de grootste waterverbruikers in huis, is zuiniger geworden. Dankzij dual flush kan de wc-gebruiker nu vrijwel overal kiezen om de boel met wat minder water weg te spoelen. Maar intussen neemt de concurrentie op onze waterbronnen toe. Industrie en landbouw hebben steeds meer nodig en tegelijk komen er elke tien jaar een miljoen mensen bij, ook de komende tien jaar. ‘Er zijn meer onttrekkingsvergunningen nodig’, zegt Rietveld. Paniek om een dreigend tekort aan water is volgens de hoogleraar overdreven, maar hij ziet toch ook een positieve kant aan de huidige commotie: nu wordt tenminste de urgentie gevoeld om goed te plannen en op tijd vergunningen KAART : WATERATLAS . BE

“

smetting plaatsvinden, door een uv-lamp Een derde, bijvoorbeeld. Hierop wordt ook scherp gecontroleerd met een keuring. ‘Is die ontsmetgrote bron ting goed geregeld, op wijkniveau of per huisis afval- en houden, dan kan hemelwater perfect worden hemelwater gebruikt om te douchen.’ Om de strijd tegen zowel droogte als waterHemelwaterbron overlast te stimuleren, lanceerde de Vlaamse Een mogelijkheid die steeds serieuzer wordt, regering in 2020 de Blue Deal. Dit programis het aanboren van een derde, grote bron: die ma, met daaraan gekoppeld een fors budget, van afval- en hemelwater. Het zou een hoop heeft inmiddels geresulteerd in circa vier‘blauw’ kraanwater schelen als we ook een goede toepassing konden vonden voor neerslag, ‘grijs water’ honderd projecten – waarvan een groot aantal inzetten uit onze keukens en badkamers, en zelfs ‘zwart’ water, uit op maximaal circulair watergebruik. Een toonbeeld van het toilet. Vlaanderen laat zien dat deze methode kansrijk een circulair waterproject in Vlaanderen zijn De Nieuwe is. In een gemiddeld huishouden van 2,3 personen is het Dokken in Gent, zegt Depuydt. De vierhonderd apparkraanwaterverbruik daar gedaald tot 84 liter per persoon tementen, een school en winkels daar zijn stuk voor stuk per dag, vertelt Veerle Depuydt, waterinnovator van het voorzien van vacuümtoiletten waarbij het doortrekken slechts anderhalve liter kost. Vlaams Kenniscentrum Water (Vlakwa). Behalve hemelwater worden ook de grijze en zwarte Belangrijkste reden voor dat relatief lage verbruik? ‘Hier wordt sterk ingezet voor diverse toepassingen op waterstromen er opgevangen. Daaruit worden maximaal hemelwater’, zegt Depuydt. ‘Voor het spoelen van het energie en meststoffen gewonnen, waarna het water in toilet, maar ook voor de schoonmaak, het irrigeren van gezuiverde vorm kan worden ingezet door de buur, een land en het besproeien van tuinen.’ Hemelwater mag zeeffabriek. Die fabrikant haalt binnenkort z’n proceszelfs worden gebruikt om te douchen, ‘op eigen risico’, water niet meer uit de kraan, maar voor 93 procent uit voegt Depuydt nadrukkelijk toe. Woningen zijn daar- grijs water van verbruikers in de buurt. voor voorzien van een tweede leidingstelsel. Het hemelwater moet strikt gescheiden blijven van het kraanwater; Conservenfabriek er mogen geen verbindingen worden gemaakt met de Nederland is zo ver nog niet, al zijn er proefwijken (veelal andere leidingen in huis. En daarnaast moet er wel ont- nieuwbouw) waarbij afvalwaterstromen niet langer

’’

▼

te verstrekken. Zo’n zuiveringsstation is immers niet in één dag gebouwd. ‘Want als we nu nóg niet inzien dat er wat moet gebeuren en daar naar handelen, dan kan het over tien jaar misgaan.’

In de nieuwe wĳk Nieuwe Dokken in Gent staat klimaatbestendigheid centraal, ook op het gebied van het drinkwatergebruik. Alle woningen zĳn voorzien van een vacuümtoilet en hemelwater wordt er opgevangen om te worden hergebruikt. FOTO : VLAKWA

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

D R I N K WAT E R

50-liter-huis Op The Green Village, een fieldlab voor duurzame innovatie in de stedelĳke omgeving van de TU Delft, wordt onderzoek gedaan naar de omgang met water in de gebouwde omgeving. Onderdeel ervan is de WaterStraat. ‘Toen we er vĳf jaar geleden mee begonnen, was de insteek nog om iets te doen aan wateroverlast, door water zo snel mogelĳk af te voeren’, zegt directeur Marjan Kreĳns, ‘maar toen duidelĳk werd dat juist langdurige perioden van droogte problemen zouden veroorzaken, veranderde dat al snel in het zoeken naar manieren om water vast te houden, te bufferen en te hergebruiken.’ Waar de WaterStraat zich vooral richt op innovaties op straatniveau, is daar sinds kort een nieuwe onderzoekslab bĳgekomen: de 50-liter-huiscoalitie, samen met onder meer waterbedrĳf Dunea en ingenieursbureau Arcadis. ‘We zitten nu op 130 liter per dag per persoon. De overheid wil naar honderd liter, maar wĳ denken dat het sneller en ambitieuzer kan en mag,’ zegt Kreĳns. De ondernemers op The

Green Village richten zich op technologische innovaties, maar ook op de perceptie van wat bruikbaar water is. ‘Regenwater is hartstikke schoon. Een klein filter is voldoende om ermee te kunnen douchen. En waarom zouden we douchewater niet nog eens kunnen gebruiken in de wasmachine? Veel meer dan wat zeepresten en misschien wat schilfers zit daar niet in en die filter je eruit.’ Vlaanderen is een voorbeeld voor Kreĳns. ‘Daar is men een stuk verder. Hier stuit je toch al gauw op conservatieve eindgebruikers. Door lessen te leren uit Vlaanderen en deze te combineren met onze kennis en technologie, kunnen we echt stappen maken op het gebied van waterbesparing.’ De projecten op The Green Village kunnen helpen die status quo te doorbreken. ‘Als startup is het lastig die regels te doorbreken, maar als we gezamenlĳk aantonen dat innovaties hier in het fieldlab goed werken, dan opent dat zeker nieuwe deuren. De urgentie dat we anders met water moeten omgaan voelen we inmiddels allemaal.’

DE INGENIEUR • JUNI 2023

zo snel mogelijk worden weggevoerd, maar waar eerst lokaal een bestemming wordt gezocht. Afvalwaterexpert Amanda Vierwind van ingenieurs- en adviesbureau Sweco ziet grote kansen. ‘Het is belangrijk de waterketen te sluiten’, zegt zij. ‘Het effluent, ofwel afvalwater, van een rioolwaterzuivering is een bron die we zouden kunnen gebruiken.’ Zoals ze het in Vlaanderen doen, zo zouden wij ook meer moeten denken, zegt Vierwind. ‘Grijs water is relatief schoon. Lokaal gezuiverd is dat zeker bruikbaar om de wc te spoelen, om de tuin te sproeien of de natuur te vernatten. Dat helpt het drinkwatergebruik te minimaliseren.’ Vierwind vertelt over een succesvol project in het Zeeuwse Kapelle, waar een conservenfabriek jaarlijks zeshonderd miljoen liter afvalwater produceert bij het wassen van groente en fruit. Voorheen loosde de fabriek al dat water, na het in een eigen installatie te hebben gezuiverd, in het zoute water van de Westerschelde, terwijl boeren in de omgeving juist om zoet water zaten te springen. Technisch was deze oplossing eenvoudig, toch kwam er veel bij kijken, met name door de strikte regelgeving. ‘Het gezuiverde zoetwater is juridisch gezien een afvalstof ’, legt Vierwind uit. ‘Het mag daarom niet rechtstreeks aan boeren worden geleverd, zelfs niet als het aantoonbaar voldoet aan alle eisen.’ Sinds kort belandt het gezuiverde proceswater eerst in een afgedamde sloot, waarna het overstort naar het watersysteem – niet langer als effluent, maar als slootwater. Met instemming van Waterschap Scheldestromen kunnen de boeren het water nu gebruiken. ‘Wat afvalwater is voor de een, kan juist bruikbaar zijn voor de buren. Maar dit is de struggle waar we met verduurzaming van zuiveringsinstallaties vaak tegenaan lopen. Als we iets hebben gewonnen uit het afvalwater of we hebben slib en willen daar iets mee doen, dan maakt de regelgeving dat best lastig, De regels zijn niet gericht op duurzaam hergebruik’, zegt Vierwind. Douchewater uit de keukenkraan De oorsprong van die strikte regels die innovatief gebruik van circulaire waterstromen nu zo lastig maken, ligt in een ver verleden. Een jaar of vijftig geleden werd duidelijk dat bijproducten van het desinfectiemiddel chloor kankerverwekkend kunnen zijn. Andere landen, vertelt onderzoeker Vreeburg van KWR, besloten toen het restchloorgehalte in het drinkwater zo ver mogelijk te reduceren. Nederland niet: hier werd besloten om het drinkwater volledig chloorvrij te maken. ‘Dat vereiste wel dat onze leidingen de allerschoonste ter wereld moesten zijn en nergens in het systeem een lek of infectie mocht plaatsvinden. Onze operationele praktijk is daardoor nog altijd zeer zorgvuldig.’ Wat Vreeburg betreft moeten we daarop ook geen concessies doen. Van het doorspoelen van de wc met ‘grijs’ water moet hij dan ook niets hebben. ‘Dat vereist een tweede leidingstelsel dat onder druk staat, want het water moet worden opgepompt.’ Het kan niet anders dan dat er af en toe, door ondeskundig loodgieterswerk, kruisverbindingen ontstaan, zegt Vreeburg. ‘En dan komt jouw besmette regenwater ineens bij de buren uit de keukenkraan.’ FOTO : DUNEA

Nieuwbouw- en renovatieprojecten moeten ‘drinkwaterrobuust’ worden uitgevoerd, vindt de 50-liter-huis-coalitie van drinkwaterbedrijf Dunea, ingenieursbureau Arcadis en VPDelta, een innovatieprogramma van onder meer de TU Delft. Op de TU-campus is een fieldlab ingericht. foto : dunea

Dat we een voorbeeld zouden moeten nemen aan onze wordt erachteraan gegooid om de ontlasting naar het zuiderburen, bestrijdt Vreeburg. ‘Daar worden jaarlijks riool te spoelen. ‘Die transportfunctie kan ook anders tussen de vier en zeven ernstige besmettingen gerappor- worden ingericht: laat daar douche- of waswater voor teerd aan de inspectie. Dan komt er ineens zulk vies, stin- dienen. Niet door het ingewikkeld eerst in de stortbak te kend water uit de kraan dat men het drinkwaterbedrijf doen, maar gewoon door te wachten tot het er toch langs belt. De zwakkere groepen in de samenleving stroomt. En maak de rioolbuizen in de straat kunnen daar flink ziek van worden. De bekleiner, zodat er minder water nodig is en het scherming van de volksgezondheid richt zich afvalwater geconcentreerder wordt.’ juist op die zwakste groepen. Iedereen moet Ook nodig, volgens Vreeburg: een brede Er valt veel visie. ‘Nu kijken alle betrokkenen uit hun eierop kunnen vertrouwen dat het drinkwater uit de kraan betrouwbaar is en niet afhankelijk gen silo naar het waterprobleem. Er valt veel te winnen van de handigheid van de buurman om een te winnen als we dat gezamenlijk doen.’ Ook als we dit waterleiding aan te sluiten.’ Rietveld ziet heil in een integrale aanpak. De Delftse hoogleraar Rietveld beaamt de gezamenlijk ‘De minister moet niet alleen naar de drinkwoorden van Vreeburg. ‘Drinkwater is een waterbehoefte kijken, maar tegelijk naar doen kwestie van volksgezondheid’, zegt hij. ‘Zoindustrie en landbouw. Moet er ergens een lang we dat centraal aanleveren, weten we nieuwe fabriek komen, stel dan eerst vast wat zeker dat de kwaliteit perfect is. Het upgraden de waterbehoefte is en of er duurzame watervan gebruikt water kan misgaan. Geknoei met bronnen in de omgeving beschikbaar zijn, drinkwater is risicovol.’ Het aanleggen van een tweede bijvoorbeeld goed gezuiverd afvalwater.’ leidingenstelsel in woningen is bovendien duur. ‘Voor Misschien kan Vlaanderen voor die integrale kijk wél verkopers van installaties is het een interessante optie’, als voorbeeld dienen. Depuydt vertelt over het recent gezegt Vreeburg, ‘want er kan veel geld in omgaan.’ Maar lanceerde ‘groenblauwpeil’ voor de bebouwde omgeving, de oplossing voor het dreigende tekort moeten we echt bedoeld om klimaatbestendigheid te stimuleren. Woninelders zoeken, wil hij maar zeggen. gen hebben daarmee voortaan niet alleen een energielabel, maar tegelijk een ‘blauwe’ score, die aangeeft of Duurzame waterbronnen ze al dan niet ‘watervriendelijk’ zijn. Consumenten zijn Wat we wel zouden moeten doen? Vreeburg pleit er enthousiast over, zegt Depuydt. ‘En gaat iemand om voor een frisse blik, ook op het wc-gebruik. Voor het duurzaamheidsredenen zijn huis verbouwen, dan kan schoonspoelen van de pot en het vullen van het stankslot die in één moeite door meteen ook waterbesparende volstaat hooguit twee liter; de overige zes tot negen liter maatregelen treffen.’ •

“

’’

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

Neem nu een kennismakingsabonnement

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

Möring

Marcel Möring is romanschrĳver. Eind 2021 verscheen van zĳn hand de openhartige vertelling Familiewandeling.

Wasmachine met wifi Die week was ik elke dag een uur bezig met de was- gretig op had gestort. Maar op de een of andere manier machine/droger. Het was een beetje als het repareren negeer ik die machine. Het wantrouwen is diep. Mijn zoon, daarentegen, beleeft voor het eerst in zijn van een rijdende auto, want tussen mijn pogingen tot herstel door probeerde mijn vrouw de was te doen. leven de volledige harmonie zoals die tussen mens en Soms liepen we elkaar in de badkamer tegen het lijf, wasmachine kan bestaan. Hij heeft zijn eerste nieuwe zij met een arm vol natte was en ik met de iPad waarop gekocht en vertelde dat hij op zijn telefoon zag dat het ik een nieuw filmpje had gevonden dat ons probleem wasprogramma bijna was afgelopen, waarop hij zijn vrouw een berichtje stuurde. Of ze de was wilde opbehandelde. hangen, want de machine was klaar. ‘Nat en heet’, zei mijn vrouw. ‘Alweer.’ ‘Ik heb haar nog nooit zo boos gezien’, zei hij grijn‘De was?’, zei ik. zend. ‘Ja, wat anders?’ ‘Het gaat wel ver’, zei ik somber. Waarna ik mij mompelend over de machine boog die ‘Het was een grapje’, zei hij. bij elke wasbeurt een nieuwe paniekaanval kreeg. Soms ‘Nee, ik bedoel: de wasmachine die je waarschuwt duurde de was uren, soms kwam alles er kokend heet uit. Drogen leek een proces dat aan willekeur onder- wanneer hij klaar is. Ik kon een model kiezen dat via hevig was. Vaak weigerde de machine de was prijs te wifi aan de droger doorgeeft welk programma die moet opstarten. Straks zoeken ze nog zelf de was uit geven en kreeg ik de deur alleen open met een trucje. en doen die in de trommel. Ik heb de nodige huishoudelijke Mijn grootmoeder kookte apparatuur gerepareerd, ook wasverdorie de was nog in een machines, maar deze verzette zich Soms moet je eerst ketel en daarna moest ik de tegen mijn interventies. Dat ging in diep zinken om wringer draaien.’ tegen mijn gevoel van eigenwaarde, ‘Was dat voor- of nadat waardoor de relatie tussen de mavervolgens jullie elektrisch licht krechine en mij venijnige trekjes kreeg. triomfantelĳk op gen?’ Als ik ’s ochtends de badkamer beIk kon er niet om lachen. trad, wierp ik haar een misprijzende te staan Ik was out of sync met de blik toe en meer dan eens, die week, tijd waarin ik leefde en kon ik de neiging nauwelijks ondervoelde me ineens mijn vadrukken om het ding een schop te verkopen. Dat het niet zo ver kwam moet aan mijn der, die zijn koffiezetapparaat niet snapte. Het was een beest van een espressomachine die alles kon, maar mijn opvoeding hebben gelegen. Na vier dagen was het genoeg en zei ik: ‘We kopen vader was niet in staat om er een simpele kop koffie mee te zetten en kocht een ouderwets apparaat met kan een nieuwe.’ Twee keurige jongens van Coolblue kwamen hem en filter dat naast de computergestuurde koffierobot op installeren en namen de oude mee. Ik wilde de instal- het aanrecht kwam te staan. Zoals de wetten van het verhaal voorschrijven moet latie zelf doen, maar dat stuitte op een veto van mijn echtgenote: ‘Met jouw rug?’ Ik wist niet of ze dat uit je eerst diep zinken om vervolgens (catharsis!) triombezorgdheid zei of dat haar vertrouwen in mij als de fantelijk op te duiken. Dat gebeurde toen mijn vrouw een kreet van wanman die alles kan repareren zodanig was geslonken dat ze liever vertrouwde op de jongens van de leverancier. hoop slaakte omdat de stofzuiger het niet meer deed. Ik trok mij terug in mijn werkhoek, waar ik de filters Het was geen goede week. Mijn hele leven heb ik mij als geëmancipeerde man reinigde, de vastgelopen borstel ontdeed van haren en beziggehouden met het huishouden. Ik kook elke dag, iets ingewikkeld fingeerde met een schroevendraaier. ‘Jij kunt echt alles repareren!’, zei ze bewonderend. de was deed ik ook regelmatig. Maar de nieuwe heb Ik werd prompt bevangen door een gevoel van ik nog niet aangeraakt. Hij is veel geavanceerder dan zijn voorganger, ik kan hem zelfs met een app op de harmonie. De orde in de wereld was hersteld. Tot de telefoon bedienen. Allemaal zaken waar ik mij vroeger nieuwe wasmachine het begeeft, natuurlijk. FOTO : HARRY COCK

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

MEMBRAANTECHNOLOGIE T E K S T: M A R L I E S T E R V O O R D E

Universiteit Twente heeft sinds kort een Waterlab

Hightech filters voor waterzuivering In april opende de Universiteit Twente de deuren van haar nieuwe Waterlab. Het glazen gebouw fungeert als testcentrum voor onderzoek en onderwijs op het gebied van wateren membraantechnologie. De Ingenieur ging op bezoek. ‘Hé, wat is dat?’ In het stille glazen gebouwtje op de campus in Enschede begint plotseling een machine te zoemen en te borrelen. ‘Er zijn bewakingscamera’s, misschien hebben ze ons gehoord en het apparaat speciaal voor ons aangezet’, oppert Heleen Sombekke. Zij is projectleider bij de afdeling membrane science and technology van de Universiteit Twente en één van de drijvende krachten achter de bouw van het gloednieuwe Waterlab waarin we ons bevinden. Hier gaan membraanwetenschappers uit Twente voortaan waterzuiveringsexperimenten opschalen, een noodzakelijke tussenstap voordat een technologie naar een waterbedrijf kan. ‘Als je op een A4-tje een destillatiekolom uitrekent en je bouwt hem, dan doet hij vervolgens wat je verwacht’,

Met een oppervlakte van zestig vierkante meter biedt het Waterlab plaats aan vijf proefopstellingen. Om aan voorbij gangers zichtbaar te maken wat er gebeurt, is het gebouw ontworpen als een vitrine. foto : universiteit twente

DE INGENIEUR • JUNI 2023

vertelt Wiebe de Vos, hoogleraar membraanwetenschappen aan de Universiteit Twente. ‘Voor membranen geldt dat niet. Membraanprocessen worden vaak nog aangepast als ze vanuit labomstandigheden naar de praktijk gaan.’ Het gaat dan om de druk, de stroomsnelheid van het water en de benodigde schoonmaakfrequentie, waarvan pas achteraf bekend is hoe hoog die moet zijn. De schaal van waterzuivering in een laboratorium is ongeveer een miljoen keer kleiner dan in een drinkwaterbedrijf, zegt Walter van der Meer, directeur van drinkwaterbedrijf Oasen in Gouda en deeltijdhoogleraar aan de Universiteit Twente. ‘Waar men in een lab water behandelt met een snelheid van pakweg een liter per uur, gaat het bij drinkwaterbedrijven om duizend tot

Wiebe de Vos onderzoekt de eigenschappen van dunne polymeerlagen met een ellipsometer. foto : gijs van ouwerkerk

“

ven die zich er willen vestigen, krijgen van drieduizend kuub per uur.’ Het Waterlab zit Zo maken drinkwaterbedrijf Vitens nu al vaak te horen hier tussenin, daar wordt een paar kuub water we de dat ze geen aansluiting kunnen krijgen. ‘Wel per uur verwerkt. Zo krijgen wetenschappers niet alleen de kans de technologie geschikt te technologie voor hun kantoor en toiletten’, zegt Sombekke, ‘want dat is wettelijk verplicht. Maar niet voor maken voor opschaling, maar hebben ze ook een beter demonstratiemodel om eventuele geschikt voor hun productieproces.’ opschaling Het probleem van Twente is dat het zich gebruikers van de technologie te overtuigen. op de hoge zandgronden bevindt en afhan‘Als iemand op basis van een reageerbuisje wakelijk is van grondwater. Het aanvullen van ter zegt: Kijk dan, het werkt!, zijn die toekomdie grondwatervoorraden gebeurt hier alstige gebruikers niet meteen overtuigd’, zegt leen door de regen: grote rivieren gaan om van der Meer. ‘Maar zo’n membraanmodule op tussenschaal, die draait bij regen en zon, of het nu het gebied heen, water stroomt nu eenmaal omlaag en niet omhoog. ‘Door bedrijven te weigeren, voorkomen warm is of koud, lijkt het al meer op het echte werk.’ we dat er in perioden van piekvraag niet genoeg water voor huishoudens overblijft’, zegt Van der Meer. ‘In droge Waterwonder Zo’n testmodule is het Watermiracle, de machine die warme zomers, als mensen hun zwembadje vullen, is de zojuist plotseling in actie kwam. Het water dat door vraag soms wel anderhalf keer groter dan gemiddeld.’ de membranen in deze installatie stroomt, komt uit de Ook andere drinkwaterbedrijven hebben hiermee te nabijgelegen vijver en wordt na zuivering gebruikt om maken, vertelt hij. ‘We kunnen wel water opslaan als de de hockeyvelden in de buurt te beregenen. Voorheen vraag minder hoog is, maar de kelders van drinkwatergebeurde dat met water uit de kraan. De Vos: ‘Het is bedrijven zijn niet groot genoeg voor een maand. Eerder kunstgras, als dat droog is en je valt of maakt een sliding, voor een dag.’ krijg je brandwonden.’ De zuivering heeft met name als doel algen uit het water te filteren. Die maken de vel- PFAS en medicijnresten den spekglad. Vervolgens gaat het water eerst naar de Op dit moment zijn er een paar drinkwaterbedrijven die opslag – een ondergronds bassin van duizend kubieke membranen gebruiken bij de zuivering van grond- of meter. Indien nodig kan het in perioden van droogte ook oppervlaktewater, waaronder Oasen. Afvalwaterzuivevoor beregening van het gras en de bomen op de campus ring gebeurt vooralsnog vooral in een bioreactor, waar zelf worden gebruikt. Dat is geen overbodige luxe, want bacteriën de verontreinigende stoffen afbreken. Maar Twente kent perioden met watertekort. Nieuwe bedrij- ook daar wordt de mogelijkheid om membranen te

’’

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

MEMBRAANTECHNOLOGIE

Wat is een membraan? Simpel gezegd is een membraan een zeer fijne zeef, waarvan de grootte van de gaten bepaalt wat er wel en niet doorheen gaat. Voor waterzuivering is dat ideaal, omdat watermoleculen veel kleiner zĳn dan de verontreinigingen. Circa 10 tot 20 procent van het water blĳft achter met daarin de stoffen die niet door de poriën van het membraan passen. De concentratie aan verontreinigende stoffen in dit restwater is dan vĳf tot tien keer hoger dan in het ongefilterde water.

Poriegrootte Onderzoekers zĳn erin geslaagd de poriën van membranen in de loop der jaren steeds kleiner te maken. Wat begon met poriën op micrometerschaal die bacteriën tegenhouden, ging via poriën van vĳftig tot honderd nanometer waar de meeste virussen niet doorheen kunnen, naar poriën van een tot twee nanometer waar ook organische moleculen, zoals medicĳnresten, niet meer door passen. Daarnaast zĳn er

DE INGENIEUR • JUNI 2023

reverse osmose-membranen, die bekend zĳn van het ontzilten van zeewater. Hierbĳ is geen sprake meer van echte poriën, maar verplaatsen de watermoleculen zich door de vrĳe ruimte tussen polymeerketens waaruit de membranen bestaan. Door het water onder hoge druk door zo’n membraan te duwen wordt het gezuiverd en blĳft het zout in een hoge concentratie achter in het restwater – precies andersom dan bĳ osmose het geval is.

Eigenschappen Naast de poriegrootte spelen de lading van het membraan en de moleculaire affiniteit een rol. Zo laten sommige membranen vooral hydrofiele stoffen door en andere vooral hydrofobe stoffen. Een positief geladen membraan kan op die manier negatief geladen virussen uit het water oppikken. Deze blĳven plakken op het membraan als vliegen op een kleefstrip. ‘Met al die materiaaleigenschappen kunnen we spelen’, zegt membraanexpert Wiebe

de Vos van de Universiteit Twente, ‘zodat membranen bepaalde stoffen juist tegenhouden en andere weer doorlaten.’

Vorm Er zĳn verschillende manieren waarop water door een membraan kan stromen. Grofweg komt het er op neer dat het membraan de vorm kan hebben van een vel – zoals een koffiefilter – of van een rietje. In het eerste geval spreekt men van vlakke plaatmembranen, in het laatste geval van tubulaire, capillaire of holle vezelmembranen. Het water gaat door de opening van het rietje naar binnen en komt er aan de zĳkanten via het membraan weer uit. Membraanmodulen bestaan vaak uit tienduizenden van zulke rietjes met aan de bovenkant lĳm ertussen, zodat het water alleen door de holle vezels naar binnen kan stromen. In een installatie bevinden zich vaak vier- tot vĳfhonderd van zulke modulen, van elk ongeveer een meter lang.

beeld : depositphotos

gebruiken overwogen. De Vos: ‘Zeker als het erg droog is en verontreinigingen in hogere concentraties in het water voorkomen, zien we medicijnresten, PFAS en nanoen microplastics opduiken. Deze stoffen worden steeds meer gebruikt en dankzij verbeterde analysemethoden kunnen we ze ook steeds beter meten.’ Een membraan kan al die stoffen in één keer wegvangen – als de poriën maar nauw genoeg zijn – terwijl andere technologieën vaak óf PFAS óf medicijnresten óf plastics verwijderen. ‘We halen er waarschijnlijk zelfs moleculen uit waarvan we nu nog niet weten dat ze erin zitten’, zegt Van der Meer. Bij de metingen gaat de grootteorde namelijk met dezelfde snelheid omhoog als bij de poriën van de membranen: dertig jaar geleden was men heel trots als men op het lab iets op micronschaal kon meten, nu kan men stoffen ontdekken waarvan slechts een nanogram per liter aanwezig is. Van der Meer: ‘Dat is te vergelijken met een voetbal vinden in een tot de rand toe met water gevuld voetbalstadion.’ Een ander voordeel van membranen is dat hun prestatie minder afhankelijk is van externe omstandigheden dan waterzuivering op basis van biologische of chemische processen: sommige bacteriën werken minder goed als het te koud is en chemische processen kunnen verstoord raken door onverwachte stoffen in het water die gaan mee-reageren. ‘Het energieverbruik van membraanfiltratie is twee tot drie keer hoger dan dat van een traditionele drinkwaterzuivering met zandfilters, actieve koolfilters, desinfectie en ontharding’, zegt Van der Meer desgevraagd. ‘Maar als we alles meetellen, dus ook de productie van de onthardingschemicaliën en het gebruik en verversen van de actieve kool, zijn we met membranen toch beter af. De CO2-voetafdruk van drinkwaterzuivering op basis van membraanfiltratie ligt zelfs 60 tot 70 procent lager dan van een traditionele drinkwaterzuivering.’ Membranen zijn behoorlijk efficiënt, beaamt De Vos. ‘Alleen bij omgekeerde osmose van zeewater is wel heel veel energie nodig om de osmotische druk te overwinnen.’ Een nadeel van membraantechnologie is wel dat er altijd een afvalstroom overblijft, waarin de vervuiling in een hoge concentratie aanwezig is.

Mozaïekmembranen Mede om die reden ontwikkelt de groep van De Vos nu membranen die heel precies te tunen zijn, zodat ze zout wel doorlaten, maar organische moleculen zoals medicijnresten niet. Deze nieuwe mozaïekmembranen zijn opgebouwd uit lagen die beurtelings positief en negatief zijn geladen. Het basismembraan heeft poriën van tien nanometer, maar die worden bij elke nieuwe coatingslaag met een poly-elektroliet (een geladen polymeer) verder gedicht tot er helemaal geen poriën meer zijn.

Wiebe de Vos doet experimenten met enkele tientallen membraanrietjes in het lab. Bij waterzui vering in de praktijk zijn er honderd duizenden nodig. foto : gijs van ouwerkerk

Biomembraanreactor Voor the best of both worlds is een bioreactor met membranen te combineren, zegt De Vos. Op dit moment heeft hij bij een afvalwaterzuivering een pilot lopen waar dit gebeurt, met als doel medicijnresten uit het water te halen. Ook Van der Meer is bij het project betrokken. ‘Een bioreactor werkt minder efficiënt bij lage concentratie. Daarom laten wij steeds een bioreactor 10 tot 20 procent van de medicijnresten afbreken en halen het water daarna door een membraan. Het restwater dat achter dit membraan achterblijft, met de verhoogde concentratie aan medicijnresten, gaat vervolgens terug de reactor in.’ Dit resulteert in een recyclingloop waarbij de effectieve verblijftijd van een molecuul in de bioreactor veel langer is dan gebruikelijk. Het membraan moet dan alleen niet te veel andere dingen tegenhouden, zoals zouten. De Vos: ‘Als die ook terugkeren in de bioreactor, verkalken en verzilten de bacteriën en die worden dan minder actief.’

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

MEMBRAANTECHNOLOGIE

Omgekeerde osmose

gezuiverd water

doorstroom van gezuiverd water

afvalwater

dubbelzĳdig membraan (zie uitvergroting onderaan) instroom van onbewerkt water

enkel membraan bacteriën

opgeloste mineralen

druk

membraanporie

permeabele membraanwand

bacteriën

druk

verontreinigingen gezuiverd water

DE INGENIEUR • JUNI 2023

beeld : depositphotos

Het Watermiracle+ bestaat uit zes modulen van ultrafiltratie-membranen met een poriegrootte van 0,03 micrometer. Hier worden regenwater en water uit de vijver op de campus gefilterd en vervolgens gebruikt om hockeyvelden te besproeien. foto ’ s : universiteit twente

De Vos: ‘Deze lagen laten zich als legoblokjes heel goed op elkaar stapelen. Maar omdat de poriën uiteindelijk dicht zijn, vindt het transport van moleculen daarna alleen nog plaats in de ruimten tussen de polymeerketens. De geladen polymeren liggen als een soort spaghetti bij elkaar, waarbij er altijd nog ruimte tussen de slierten zit.’ Uiteindelijk blijven de medicijnresten aan de polymeren haken, terwijl het zout – dat zelf ook uit positief en negatief geladen deeltjes bestaat – er wel doorheen kan. De eerste generatie van deze membranen is al op de markt gebracht, door de bedrijven NX Filtration en Pentair X-flow. De Vos: ‘Wij kijken nu naar nieuwe toepassingen. Kan dit misschien in bioraffinaderijen worden gebruikt? Of bij de voedselproductie? Dat zou veel nieuwe kansen bieden.‘ Ultrafiltratie In het Waterlab is het Watermiracle intussen hard aan het werk. Te zien is hoe het vervuilde water omhoog komt uit de vijver en het schone water door een andere buis omlaag gaat naar de opslagkelder. De membranen bevinden zich in buizen – het zijn opgerolde vellen, legt Van der Meer uit, waardoor er veel membraan in een kleine ruimte past. Het Watermiracle maakt gebruik van ultrafiltratie, een bekende technologie die in het Waterlab een nieuwe toepassing heeft gekregen. De membranen zijn afkomstig van een bedrijf dat ooit bij de Universiteit Twente als startup begon. Een andere opstelling in het Waterlab heeft als doel gemineraliseerd drinkwater te maken. Van der Meer: ‘De norm is in Nederland dat we alle essentiële mineralen die we nodig hebben, zoals natrium, kalium en magnesium, binnenkrijgen uit het drinkwater. Dat kun je overdreven noemen – vrijwel niemand leeft hier op water en brood, en zelfs dan zou je nog flink wat uit het brood halen – maar je kunt ook zeggen dat we het echt goed voor elkaar hebben hier.’

Hoe dan ook: als water met een membraan is gezuiverd, is het vaak té schoon en moeten er achteraf weer zouten aan worden toegevoegd. De Vos: ‘Bij de pilot met de mozaïekmembranen laten we het zout niet door, maar trekken we ionen zoals calcium en magnesium al uit het water voordat dit door het membraan gaat. Dan voegen we ze na de membraanbehandeling weer toe.’ Dat heeft meerdere voordelen. Zo raakt het membraan niet verkalkt en hoeft het zout niet ergens anders vandaan te komen. Van der Meer: ‘Dat is duurzaam, want er hoeft geen zout te worden versleept met vrachtauto’s. En het zout is nog gratis ook!’ Locatie Of het niet onhandig is dat het Waterlab niet naast de afdeling voor membrane science and technology staat maar op een afstand van ruim tien minuten lopen? ‘Het is de ideale plek’, zegt Sombekke. ‘We hebben toegang tot het oppervlaktewater in de vijver en tot regenwater dat van de ernaast gelegen High Tech Factory afstroomt en we staan naast een hotel en studentenflat waarvan we afvalwater kunnen afnemen. Ook daarvan kunnen we op termijn proberen drink- of proceswater te maken.’ Het uiteindelijke doel is – wellicht wat optimistisch – om uiteindelijk met membranen het water op de campus circulair te maken. Van der Meer: ‘Alles is circulair tegenwoordig, van gft-afval tot plastic, hout en batterijen, maar water wordt alleen door de natuur als circulaire grondstof beschouwd – zij het met een omlooptijd van eeuwen.’ Drinkwaterbedrijven lozen hun gebruikte water doorgaans via de rioolwaterzuivering op het oppervlaktewater, waarna het meestal in de Noordzee belandt. ‘Als we van het rioolwater in Twente weer drinkwater kunnen maken, zijn de steden hier van het drinkwaterprobleem af ’, zegt Van der Meer. ‘En daarvoor zijn membranen ontzettend geschikt.’ • JUNI 2023 • DE INGENIEUR

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

Het herkennen van wiskundige wetmatigheden

Slimme oplossingen door luie mensen De kunst van de kortere weg, the art of the shortcut, daarover gaat het nieuwste boek van Marcus du Sautoy. Bovenal bezingt de Britse wiskundige en wetenschaps popularisator in Beter Denken de schoonheid, veelzijdig heid en kracht van de wiskunde. Wie eind vorige eeuw aan de TU in Eindhoven studeerde, herinnert zich misschien het Limbopad. Veel studenten uit Limburg woonden nog thuis en liepen elke dag van het Eindhovense station naar de collegezalen van de TU/e, waarbij ze een stuk weg afsneden door dwars over het grasveld te lopen. Het spoor van vertrapt gras kwam al snel bekend te staan als het ‘Limbopad’. Later later werd die naam zelfs vereeuwigd op een daadwerkelijk straatnaambordje. Een dergelijke onvoorziene doorsteek, ook bekend als een olifantenpaadje, heet in het Engels een shortcut. Het olifantenpaadje is één van de vele shortcuts die Marcus du Sautoy beschrijft in zijn vermakelijke en interessante boek Beter denken, dat in april verscheen in Nederlandse vertaling.

Beter denken. De kunst van de shortcut Marcus du Sautay. 319 Blz. | € 27,99

DE INGENIEUR • JUNI 2023

Het origineel Thinking Better: The Art of the Shortcut stamt uit 2021. De Ingenieur spreekt de Britse wiskundige eind april in een Amsterdams hotel. Problemen oplossen ‘Het olifantenpaadje is als voorbeeld wel beeldend, maar het probleem is dat het suggereert dat het gaat om de bocht afsnijden, om cutting corners. Maar dat is juist wat ik niet bedoel’, vertelt Du Sautoy. ‘De bocht afsnijden heeft de bijklank van valsspelen, van de dingen niet goed uitvoeren. Als je bij de bouw van een huis een bocht afsnijdt, dan stort het uiteindelijk in. In mijn boek heb ik het over slimme oplossingen in de wiskunde die ertoe hebben geleid dat problemen juist efficiënter werden opgelost.’

“

Met zijn boek wil Du Sautoy de wiskunde op zoek naar slimme manieren om – aanvan vieren. ‘Mijn wiskundeleraar op de middel kelijk – complex lijkende problemen te lijf te Wiskunde gaan. bare school gaf mij het inzicht dat wiskunde is de Wiskundigen komen dan ook tot ideeën de kunst van de shortcut is. Het gaat over kunst waar computers niet op komen. Tenminste, slimme manieren van nadenken.’ Die leraar voorlopig niet. ‘Er is recent onderzoek van vertelde in zijn klas over de beroemde Duitse van de mijn collega’s in Oxford in samenwerking met wiskundige Carl Friedrich Gauss die op jonge shortcut DeepMind, dat laat zien dat kunstmatige intel leeftijd zijn leraar verraste. In de klas vroeg ligentie met nieuwe wiskundige vermoedens Gauss’ leraar de leerlingen een ingewikkelde kan komen’, zegt Du Sautoy. ‘De computer kan optelsom te maken: wat is de uitkomst van patronen ontwaren in data. Maar er is altijd 1 + 2 + 3 + … en zo verder tot en met 100. Volgens de anekdote gingen de klasgenoten van Gauss een wiskundige van vlees en bloed nodig om daadwer driftig aan het rekenen, maar hij dacht een paar tellen kelijk te bewijzen dat de wiskundige stelling klopt.’ Het boek bevat een ander voorbeeld van ruim twee na en gaf droogjes het antwoord aan zijn docent: ‘Dat is 5050, meneer.’ Gauss had gezien dat slim optellen hem decennia terug. Eind jaren negentig zagen Sergey Brin een heleboel repetitief werk kon besparen: 1 + 100 = 101, en Larry Page een betere manier om internetpagina’s te net zoals 2 + 99 dat is, en 3 + 98 enzovoort. Omdat er vijf doorzoeken. ‘Daarvoor hadden ze stevige computertools tig van deze paren te vormen zijn is de uitkomst van de nodig, want het internet is een ongelooflijk complex net optelsom 50 x 101 = 5050. Met deze anekdote begint het werk. Maar ze waren nergens gekomen als ze niet op een boek en volgens Du Sautoy is dat het schoolvoorbeeld briljante manier wiskunde hadden gebruikt, namelijk van een echte shortcut. Er komt het juiste antwoord uit, eigenwaarden en matrices, om alle pagina’s te indexeren.’ en er wordt een boel inspanning bespaard door een wet En de rest is geschiedenis: Google vaagde in korte tijd vrijwel alle bestaande zoekmachines weg. matigheid te herkennen. Dit voorbeeld maakt ook duidelijk hoe mensen af wijken van computers. Een computer heeft er geen Differentiaalrekening moeite mee om dom zwaar werk te doen, het number Du Sautoy hoopt dat zijn lezers vooral meekrijgen wat crunching. Maar de mens heeft die lompe rekenkracht de essentie van wiskunde is. ‘Onder het brede publiek niet tot zijn beschikking en is al sinds het begin der tijden leeft vaak de gedachte dat wiskundigen de hele tijd

Dat vliegtuigen ook bij mist veilig kunnen landen met radar, is te danken aan het gebruik van imaginaire (complexe) getallen, beschrijft Du Sautoy in zijn boek.

’’

foto ’ s : depositphotos

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

WISKUNDE

ellenlange staartdelingen zitten uit te rekenen. Maar dat doen ze niet, ze proberen te komen tot slimme oplossingen, net zoals Gauss dat deed. Ik hoop met dit boek het beeld dat mensen hebben van wiskunde te veranderen.’ Daarvoor laat Du Sautoy talloze mooie voorbeelden zien van hoe wiskunde de mensheid heeft geholpen. Niet in de laatste plaats natuurlijk in de ingenieurswetenschappen. ‘Ik denk dat voor ingenieurs de differentiaalrekening wel de allerkrachtigste shortcut is

Wereldspellen Waar hĳ de tĳd vandaan haalt, is een raadsel, maar Marcus du Sautoy, die ook een fulltime aanstelling heeft als hoogleraar wiskunde en als Simonyi professor for the public understanding of science aan Oxford University, is alweer een volgend boek aan het afronden: Around The World in 80 Games. ‘Een van mĳn passies is om op mĳn reizen spellen te verzamelen die typisch zĳn voor het land waar ik dan ben. Of het nu India, China of Zuid-Amerika is, ik vind het geweldig om te ontdekken welke spellen in een cultuur geliefd zĳn.’ De centrale stelling van dit boek is dat spellen een manier zĳn om wiskunde

in de praktĳk toe te passen, vertelt Du Sautoy. ‘Elk spel is eigenlĳk een verborgen stuk wiskunde, met een stel axioma’s en een set regels voor hoe het spel dient te worden gespeeld. Elk spel heeft een wiskundige structuur en bĳ het spelen verkennen mensen alle mogelĳkheden binnen die structuur. Een goed spel heeft veel verschillende manieren waarop het kan evolueren. Boter, kaas en eieren wordt al snel saai wanneer je doorhebt welke opties er zĳn. Een spel als schaken is veel rĳker. Dus in dit boek vertel ik over wat het perfecte spel is, een met een goede balans tussen strategie en geluk.’

die wiskundigen hebben bedacht.’ Korte opfrisser: de differentiaalrekening, calculus in het Engels, is de wiskunde van de differentiaalvergelijkingen die overal in de natuurkunde en techniek worden ingezet. Van het beschrijven van de beweging van objecten tot het berekenen van de krachten in een bouwwerk en de stromingen van vloeistoffen. ‘De differentiaalrekening helpt ons om technische structuren te begrijpen, maar ook om de optimale vorm te vinden van voertuigen om efficiënt door de lucht of door water te bewegen. Wat ik bij mijn lezers hoop te bewerkstelligen, is niet om ingenieurs van ze te maken, maar wel dat ze gaan waarderen welke geweldig krachtige gereedschappen de wiskunde hun aanreikt.’ Complexe getallen Nog een voorbeeld: imaginaire getallen. Du Sautoy besteedt er in zijn boek een volledig hoofdstuk aan, omdat ze enorm belangrijk zijn geweest. Niet alleen de wiskunde zelf, maar ook de technische wetenschappen hebben talloze vruchten geplukt van het feit dat het trekken van de wortel van -1 voortaan ook was toegestaan – en iets opleverde dat men i is gaan noemen. Dit was niet alleen het doorbreken van de wiskundige conventies in de vroege negentiende eeuw, maar bleek ook verduiveld handig in de techniek. ‘Mijn favoriete voorbeeld daarvoor is radar’, vertelt Du Sautoy. ‘Het veilig laten landen van een vliegtuig was totaal onmogelijk geweest voor wie alleen reële getallen gebruikte. Die berekeningen om het radarbeeld te vormen waren zo ingewikkeld dat het vliegtuig al was gecrasht voordat je de uitkomst had.’ Later bleek ook de quantummechanica niet zonder imaginaire getallen te kunnen, want het centrale concept van deze moderne tak van de natuurkunde – de golffunctie – wordt ermee beschreven. De introductie van complexe getallen, zoals wetenschappers ze later zijn gaan noemen, was een belangrijke stap in de wiskunde, schrijft Du Sautoy. ‘Die stap was erg moedig, want een handjevol wiskundigen stapte toen in het totale onbekende.’ Ze hadden een echte shortcut gevonden. Onoplosbaar probleem? Een fascinerend probleem dat Du Sautoy in zijn boek beschrijft is het handelsreizigersprobleem, the traveling salesman problem. Dat luidt: ‘Wat is, bij n steden, de kortste totale afstand waarbij je één keer langs iedere stad komt en eindigt bij de eerste stad?’ Dit is een probleem dat prima is op te lossen door domweg alle opties uit te rekenen, maar niet met zuivere wiskunde. Althans, wiskundigen denken dat er geen shortcut is. ‘We hebben een sterk vermoeden dat er geen algoritme bestaat dat dit probleem efficiënt oplost en de kortste weg vindt’, zegt Du Sautoy. ‘En dat is uitzonderlijk en gelijk de reden dat er een miljoen dollar is uitgeloofd voor diegene die wiskundig kan bewijzen dat het handelsreizigersprobleem is op te lossen, of niet.’ Ligt de oplossing dan buiten het traditionele wiskundige kader? ‘Misschien lukt het om dit probleem op te lossen met een quantumcomputer of een DNA-computer, waarover ik in mijn boek schrijf. Wie zichzelf verschillende manieren van rekenen toestaat, komt er misschien wél. Ook dat is een vorm van een shortcut.’ •

DE INGENIEUR • JUNI 2023

Enith

Een maandelijkse column in stripvorm door wetenschapsjournalist Enith Vlooswijk.

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

INDUSTRIEEL ONTWERPEN T E K S T: R I J K E R T K N O P P E R S

Boeiende expositie over aerodynamisch ontwerpen

Gestroomlijnd door het leven

DE INGENIEUR • JUNI 2023

Een van de belangrijkste ontwerpprincipes van de moderne tijd is de stroomlijn. In de tentoonstelling Sneller, beter, mooier, te zien in het Design Museum in Den Bosch, komen alle facetten van dit design van de minste weerstand aan bod, of het nu gaat over vliegtuigen, treinen, auto’s of strijkijzers. Hoe vang je al fietsend zo weinig mogelijk wind? Voorover buigen? Het zadel lager zetten? Strakke kleding aantrekken of een aerodynamische helm opzetten? Er is een aantrekkelijke manier om hier achter te komen. Reis af naar het Design Museum in ’s-Hertogenbosch, loop de trap op naar de tweede zaal, ga op de gereedstaande sportfiets zitten, laat de groot uitgevallen ventilator een sterke windstroom blazen, et voilà: zo ondervind je aan den lijve bij welke houding je de minste last van de wind hebt. Wie weet wat voor een verrassend inzicht deze proef voor je fietsplezier gaat opleveren! Dit is niet het enige experiment dat in dit Stroomlijnlab is uit te voeren. Want in een moeite door is in een nagemaakte windtunnel te onderzoeken hoe een optimale vorm van een vliegtuigvleugel eruit ziet, hoe papieren vliegtuigjes zijn te stroomlijnen en hoe een supersnel voertuig is te ontwerpen. Dat de windtunnel al in een vroeg stadium een belangrijk hulpmiddel was om de luchtweerstand van voorwerpen te bepalen, blijkt uit het feit dat de Franse ingenieur Gustave Eiffel al in 1909 met dit instrument experimenteerde.

Vloeiende vorm Het laboratorium is onderdeel van de grote tentoonstelling Sneller, beter, mooier, waarin alle facetten van het gestroomlijnd design aan de orde komen. Het streven naar een vloeiende vorm met weinig weerstand is sinds de jaren dertig van de twintigste eeuw tot een van de belangrijkste ontwerpprincipes uitgegroeid. Vanaf die periode gingen ontwerpers steeds vaker vliegtuigen, auto’s en treinen zo ontwerpen dat die zich met zo min mogelijk energie zo snel of zo ver mogelijk konden

In het Stroomlijnlab in de tweede zaal kunnen bezoekers ondervinden welke fietshouding de minste weerstand heeft of naar prachtige modellen kijken. foto ’ s : ben nienhuis

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

INDUSTRIEEL ONTWERPEN

Boven: Bezoekers kunnen hun eigen papieren vliegtuigjes testen. Het stroomlĳnen van gebruiksvoorwerpen kan ook oogstrelend zĳn. Onder: Van de druppelvormige Schlörwagen (1930) van Karl Schlör is maar één prototype gebouwd. De MRD-1, een aerodynamische motorfiets uit 1986 van Luigi Colani, haalde een topsnelheid van 330 kilometer per uur. FOTO ’ S : BEN NIENHUIS ; DLR GERMAN AEROSPACE CENTER

De tentoonstelling Sneller, beter, mooier. De vormgeving van de vooruitgang is tot en met 3 september te zien in het Design Museum in Den Bosch. 34

verplaatsen. In de tentoonstelling zijn hiervan tal van voorbeelden te zien, soms aan de hand van fotomateriaal en modellen, maar ook door het tonen van levensechte producten. Bekijk eens de MRD-1, een motorfiets uit de jaren tachtig van de Duitse ontwerper Luigi Colani, waarbij de half liggende coureur een stalen platte kap op zijn rug moest bevestigen om nog efficiënter te kunnen rijden. Of neem de Big Engine S1, een treinlocomotief van ontwerper Raymond Loewy uit 1939 die zo slank is gevormd dat deze ook voor de hedendaagse treinontwerpers nog als inspiratiebron zou kunnen dienen. Pinguïn Zou de mens bij het streven naar een ideale lijn veel hebben geleerd van de dierenwereld? De tentoonstelling laat verschillende dieren zien, die, zonder enige theoretische kennis, hun energieverbruik tijdens het voortbewegen

DE INGENIEUR • JUNI 2023

hebben weten te minimaliseren. Zo is er een fraaie foto van een zwemmende pinguïn te zien, die zich moeiteloos onder water verplaatst. En de torenvalk, waarvan een opgezet exemplaar is te zien, blijkt uitstekend met de luchtweerstand te kunnen omgaan. Hij kan heel precies boven één plek blijven zweven, voordat de duikvlucht naar beneden plaatsvindt. Een belangrijke vraag blijft waarom er heden ten dage nog steeds voertuigen rondrijden die niet optimaal zijn gestroomlijnd? Kost het meer materiaal om een vorm met een minimale luchtweerstand te ontwerpen? Of waardeert het publiek niet altijd de gestroomlijnde vormen, zoals ontwerper Karl Schlör in 1939 moest ervaren toen hij zijn druppelvormige Schlörwagen op de markt probeerde te brengen? Dit zijn vragen waarover de tentoonstelling nog wel wat meer duidelijkheid had kunnen verschaffen. Wel komt nadrukkelijk naar voren hoe

Rechts: Het model van een duikboot van Antoine Lipkens en Olke Uhlenbeck (1835-1840) heeft wel iets weg van de gestroomlijnde zwemmende pinguin, die zich moeiteloos onder water verplaatst. Links: In de tentoonstelling zijn allerlei gestroomlijnde dagelijkse voorwerpen te aanschouwen, van functioneel tot mooi, van vroeger en nu. foto ’ s : rijksmuseum ; david herraez calzada ; ben nienhuis

belangrijk het streven naar een gestroomlijnde vorm is, met name uit oogpunt van duurzaamheid. Zo schreef de ingenieur Paul Jaray in 1922 al dat een goede stroomlijn van groot belang is om een auto zuinig te laten rijden. Stroomlijn zonder nut Opvallend is dat de tentoonstelling ook ruimte biedt aan gestroomlijnde voorwerpen, waarbij de aerodynamische vorm uit energetisch oogpunt in feite geen nut heeft. Neem bijvoorbeeld de Erres SZ3 uit 1935, een torpedo vormige stofzuiger, ontworpen door Otto van Tussen broek. Of de SteamoMaticstrijkijzer van fabrikant Waverly Products, en de bakelieten Radio Excellence van de Franse fabrikant SonoraRadio. Prachtige voor werpen, die duidelijk maken dat de stroomlijn een aan trekkelijk, modern stijlmiddel was, goed voor hoge ver koopcijfers.

Het meest prominente pronkstuk is te zien zonder de tentoonstelling te bezoeken en staat (tot half juli!) in de entreehal van het Design Museum: La Jamais Conten te (de nooit tevredene). Dit is de originele racewagen, waarme ontwerper Camille Jenatzy in 1899 in het Parc d’Agricole in het Franse Achères een snelheid van 105,88 kilometer per uur haalde. Een absoluut wereldrecord, dat nog drie jaar lang op zijn naam zou staan. Dat de elektrisch aangedreven auto nog veel sneller had kunnen rijden als Jenatzy wat meer ineengedoken in het voertuig was gaan zitten was kennelijk niet tot hem doorgedron gen. Maar wie de tamelijk logge eenpersoonswagen ziet, waarmee de concurrerende coureur Gaston de Chasse loupLaubat eveneens in Achères in dezelfde periode ook het snelheidsrecord probeerde te verbeteren, zal moeten erkennen dat Jenatzy erin was geslaagd een uit stekend gestroomlijnde racewagen te ontwerpen. • JUNI 2023 • DE INGENIEUR

Podium

Vier experts delen hun inzichten in de technisch-maatschappelĳke actualiteit. Deze maand: Thĳs ten Brinck.

Een stilstaande windturbine als teken van vooruitgang Het duurde even, maar inmiddels gaat het lekker sector sinds 2015. Die is het directe gevolg van met de verduurzaming van onze elektriciteit. In besparing op kolen en aardgas in de elektrici2022 kwam de uitstoot van de Nederlandse elek- teitsproductie. Goeddeels afgedwongen door triciteitssector uit op 31 miljoen ton CO2. Ruim windturbines en zonnepanelen, die zich niets aantrekken van onze vraag naar elektriciteit. 40 procent minder dan op de piek in 2015. De uitvallende omvormers en de negatieHet succes van de transitie in elektriciteit blijkt nu vooral op de momenten dat het lijkt ve elektriciteitsprijzen tonen nu helaas dat de mis te gaan. Op de momenten dat omvormers opdracht aan windturbines en zonnepanelen van zonnepanelen uitvallen en er alsnog sprake toch echt te simpel is geweest. Het ooit margiis van negatieve elektriciteitsprijzen. Juist dan nale ‘omgekeerde verbruik’ door zonnepanelen blijkt dat hernieuwbare energie echt geen mar- en windturbines is op zonnige dagen nu groter dan ons daadwerkelijke elektriciteitsverbruik. ginaal verschijnsel meer is. Dat kunnen kolen- en gasZo zijn zonnepanelen en windcentrales niet opvangen met turbines wel geïntroduceerd. Het lagere productie. De grenzen bestaande elektriciteitssysteem De grenzen aan aan de historische flexibiliteit met vooral gas- en kolencentrade historische zijn bereikt. les, had voldoende omvang en Dat is geen reden voor paflexibiliteit om een beetje windflexibiliteit van niek. Ook windturbines en en zonnestroom in te passen. kolen- en zonnepanelen zijn flexibel. Die weersafhankelijke stroom Als we het maar van ze vraviel letterlijk jarenlang weg in de gascentrales gen. Net zoals kolencentrales marge, als een soort omgekeerd zĳn bereikt de zelfbeheersing hebben om elektriciteitsgebruik. niet het hele kolenhok leeg te Als de lucht op een grijze middag opklaart en de productie van zonnepanelen stoken als niemand op elektriciteit zit te wachplots piekt, is dat vanuit de oude elektriciteits- ten, kunnen ook windturbines en zonnepanelen centrales bezien niets anders dan het doven van desnoods volledig op de rem bij harde wind en duizenden lampen op de late avond. Kolen- en volle zon. Aan ons nu de taak om te accepteren dat dit gascentrales beperken in beide gevallen hun productie, in reactie op de nu kleinere restvraag wenselijk gedrag is. Natuurlijk is er de komende jaren nog volop ruimte voor verdere optimalisanaar elektriciteit. Via de uiteenlopende subsidies voor duur- tie, met vraagsturing, accu’s en waterstofproduczame energie kregen alle windturbines en zon- tie, maar dit is stap 1. Het feit dat er steeds vaker nepanelen steeds dezelfde simpele opdracht genoeg wind- en zonnestroom is om onze volmee: produceer zoveel elektriciteit als het weer ledige elektriciteitsvraag te dekken, is een mijltoelaat. Op elk moment. Eigenlijk een nogal paal op zich. Net zoals een kolencentrale waar wonderlijke taakomschrijving. Het is alsof je geen rook uitkomt, is ook een windturbine die een kolencentrale vraagt om altijd op maximaal de wieken tijdelijk uit de wind draait een teken vermogen te produceren, totdat er geen kruimel van vooruitgang. kolengruis meer in voorraad is. En dat bij elke Thijs ten Brinck is duurzaamheidsadviseur nieuwe levering steenkool opnieuw. Hoe wonderlijk ook, deze opdracht is de bij We-Boost Transitions en publicist op basis van de aanzienlijke CO2-reductie in de WattisDuurzaam.nl.

DE INGENIEUR • JUNI 2023

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 5/5/’24 Friesland van boven Wat je op de grond niet ziet, wordt vaak duidelijk vanuit de lucht. Dat laat ook de fototentoonstelling Fryslân van boven zien in het Fries Museum in Leeuwarden. Dat Fryslân continu in beweging is, is vanaf de grond lang niet altijd zichtbaar, maar wie de provin cie van bovenaf bekijkt, valt op hoe heden en verleden patronen nalaten in het landschap. Luchtfoto’s leggen deze sporen haarscherp bloot. Op historische en nieuwe beelden is het landschap van bovenaf te ‘lezen’ en is te ontdekken op welke manieren tijd en mens deze provincie de afgelopen eeuwen hebben getekend. Een deel van de tentoonstelling is gewijd aan remote sensing, het verzamelen van informatie op afstand. Vanuit vliegtuigen of satellieten worden met speciale camera’s infrarood of warmtebeelden gemaakt. Ze tonen spectaculaire hoogteverschillen in het landschap (ja, ook in Friesland), hoe verwoestend de extreme droogte van 2018 was of hoe een muizenplaag een aanzienlijk deel van de Friese wei landen ondermijnde. Kijk voor meer info op friesmuseum.nl/ te-zien-en-te-doen/tentoonstellingen

t/m 29/10 Spelen met Nederland waterland Spelen met water, blijer kun je kinderen niet maken. Bij Rijks museum Boerhaave in Leiden kunnen ze helemaal losgaan in Waterland Boerhaave, een wetenschappelijke speeltuin op de monumentale binnenplaats van het museum. Daar kunnen kinderen ervaren wat er nodig is voor droge voeten in ons land. Spelenderwijs maken ze kennis met principes uit de wetenschap en de techniek. Hoe werken waterraderen en hoe ‘schroef’ je water omhoog? Alle speel elementen van de waterbaan beïnvloeden elkaar. Steek zelf je handen uit de mouwen en ontdek de eigenschappen van water. Meer info: rijksmuseumboerhaave.nl/te-zien-te-doen/waterland-boerhaave/

Gemaakt door AI?

t/m 22/6 Nooit gebouwd Misschien minder bekend bij toeristen en andere bezoekers van Amsterdam, maar het Javaeiland is een prachtige plek middenin het IJ. Met als kers op de taart de Kop van het Javaeiland, door de stadsbestuurders vrijgehouden van bebouwing. Maar wat had er kúnnen staan? Daarover gaat Expo Nooit Gebouwd Java in Arcam. Tijdens de Maand van de Architectuur zijn de opzienbarende plannen te zien die de afgelopen 25 jaar zijn gelanceerd, zoals kantoortorens, megahotels, bruggen, ecokathedralen en vrijheidsbeelden. Meer info: arcam.nl/events/pop-up-expo-nooitgebouw-kop-java/ beeld : siebe swart ; bert kommerij / cc by - nc - sa 2.0 ; rijksmuseum boerhaave

AI (artificial intelligence) heeft de afgelopen jaren een enorme ontwikkeling doorgemaakt en de mogelijkheden lijken eindeloos. Maar kunnen wij het verschil nog wel zien tussen het werk van mensen en AI? Bezoek de ten toonstelling AI-Catcher in Oyfo Techniekmuseum in Hengelo en kom erachter! Leer hoe AI werkt, welke toepassingen er zijn en ontdek zelf hoe moeilijk het kan zijn om het verschil te zien tussen wat mens en machine voortbrengen. Meer informatie: oyfotechniekmuseum.nl/38595/wat-is-er-tedoen/activiteiten/aicatcher JUNI 2023 • DE INGENIEUR

ACTUEEL TECHNIEKNIEUWS vind je op deingenieur.nl

Alles wat je zoekt overzichtelijk bij elkaar Wat speelt er vandaag op technologiegebied? Je leest het op de website van De Ingenieur. Elke dag nieuwe berichten geïllustreerd met beeld en video. deingenieur.nl

TECHNIEK MAAKT JE TOEKOMST

DE INGENIEUR

Ook op de site: • Activiteiten op techniekgebied in een overzichtelĳke agenda • Dossiers over onderwerpen als schoon staal, kernenergie in Nederland en droogte • De interessantste vacatures voor ingenieurs

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

Genieten in een galmbak Ik heb niet zo vaak last van fomo (fear of missing out), maar nu is het toch raak. De Ierse rockband U2 geeft eind dit jaar een reeks concerten in de Verenigde Staten en hoewel ik daar niet bij zal zijn (de ticketprijzen, de vliegreis, de CO2-uitstoot!), zal het tegen die tijd wel gaan kriebelen. Ik heb U2, een van mijn lievelingsbands, al twee keer live zien optreden. Wat voegt nóg een concert dan toe? Wel, de band gaat nu spelen in wat technologisch gezien de meest geavanceerde zaal ooit wordt genoemd: Sphere in gokparadijs Las Vegas. In gesprek met het entertainmentblad Variety vertelt U2-gitarist The Edge over de voorbereidingen van hun optredens. Sphere blijkt niet alleen plaats te bieden aan twintigduizend bezoekers, maar ook een allesomhullend IMAX-scherm van ledjes te hebben en een uniek geluidssysteem. De bezoekers krijgen U2 te horen zoals nog niemand de band ooit heeft gehoord. Het dynamische (van een speld die valt tot keihard, maar onvervormd) geluid stroomt van alle kanten om de fans heen. Deze optimale geluidskwaliteit voor livemuziek is mogelijk doordat Sphere speciaal is ontworpen voor liveconcerten. Tot nu toe moesten bands die de popzalen zijn ontgroeid het doen met voetbal- en honkbalstadions. En die zijn helemaal niet ontworpen voor de ultieme geluidsbeleving, vertelt The Edge. ‘Je probeert te vechten, probeert zo dicht mogelijk bij het bedoelde geluid te komen, maar

PORTRET : ROBERT LAGENDIJK ; FOTO : DE INGENIEUR

je kunt het nooit bereiken, omdat de zaal je constant tegenwerkt, geluidstechnisch gezien.’ Mijn gedachten gingen terug naar het jaar 2005, toen ik mijn geliefde U2 voor het eerst live mocht aanschouwen en aanhoren. Dat was een teleurstelling. Het was niet dat de Ieren niet vol overgave hun muziek speelden. Ik kende alle liedjes en zong sommige integraal mee. Maar de Johan Cruijff ArenA waar ze optraden klonk gewoon slecht. We stonden met ons gezelschap achteraan op het veld en het volle geluid van hoog tot laag waarop je bij een concert hoopt, reikte gewoon niet zo ver. Wél klonken in mijn oren allerlei ongewenste geluidsgolven die tegen het dak van de Arena waren weerkaatst. ‘De galmbak’, zo stond de Arena bij muziekliefhebbers bekend. Onlangs was ik weer in de Arena, om te luisteren naar Bruce Springsteen. Van cd-kwaliteit was het geluid uiteraard nog steeds niet, maar ik had sterk de indruk dat het er wel op vooruit was gegaan vergeleken met twintig jaar geleden. Bovenin hingen lange, zwarte ‘worsten’ die ongetwijfeld dienden om geluid te absorberen en ongewenste weerkaatsingen tegen het dak af te zwakken. Het was bij de eerste liedjes weer even wennen aan het zompige stadiongeluid, maar na een paar liedjes hadden de technici hun schuifjes goed staan en klonk het heel behoorlijk. En ook al was het geen Sphere waar hij speelde, met de sfeer zit het bij Springsteen altijd wel goed.

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

Productontwerpen van morgen

Drijvend voetstuk Om het enorme potentieel aan windenergie op open zee te benutten moeten windturbines op een betaalbare en haalbare manier worden geïnstalleerd. Gazelle Wind Power introduceert daarvoor een nieuw lichtgewicht platform. Een fundering in de zeebodem heien is duur en complex op grotere diepte ver buiten de kust. Een drijvend platform is een goed alternatief, maar het stabiliseren van een wind turbine van zo’n 130 meter hoog gaat met een gigantisch krachtenspel gepaard. De hui dige oplossingen zijn daarom zwaar uitgevoerd zodat actieve stabilisatie tijdens gebruik mogelijk is, wat transport en installatie erg kostbaar maakt. Gazelle Wind Power ontwik kelde een betaalbaar alternatief 40

door twee gangbare systemen voor drijvende windturbines te combineren: het semi-submersible en het tension legplat form. Het systeem werkt met een lichtgewicht, half verzonken platform met rondom gelijk verdeeld drie kantelbare ge leiders voor kabels. De kabels zijn aan een kant verankerd in de zeebodem en lopen over de geleiders naar een contra gewicht dat in het midden onder het platform hangt. Zo ontstaat een passief systeem

DE INGENIEUR • JUNI 2023

dat golf, getijden en wind bewegingen balanceert, de krachten opvangt en stamp bewegingen vermindert, wat de efficiëntie van de turbine ten goede komt. Het platform is volgens Gazelle Wind Power veel com pacter en door minder gebruik van staal lichter in gewicht dan de alternatieven. Daardoor is het 30 procent goedkoper dan een semisubmersibleplat form. Alleen de kabels zijn al 75 procent korter, doordat ze recht naar beneden gaan,

uitgaande van een waterdiepte van honderd meter of meer. Als gevolg hiervan is het platform makkelijker, goedkoper en milieuvriendelijker te installeren en zijn daarvoor geen specialis tische kranen of boten nodig. Het platform wordt modulair samengesteld uit onderdelen die standaard verkrijgbaar zijn. Hierdoor is het ontwerp mak kelijk op en af te schalen voor alle formaten windturbines, waaronder de nu gangbare uit voering met een vermogen van vijftien megawatt. (PS)

•

foto : gazelle wind power limited

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

Opruimrobots Naar schatting ligt er 26 tot 66 miljoen ton afval in de oceanen, waarvan 94 procent op de zeebodem. Het SeaClear-project gaat voor het eerst autonome robots inzetten om dat afval in ieder geval gedeeltelijk op te ruimen.

Megabatterij Vele batterijen samen kunnen duurzaam opgewekte elektriciteit opslaan en vrijgeven om zo het elektriciteitsnet te helpen stabiliseren. Gogoro en Enel X uit Taiwan gaan dat nu doen met batterijwisselstations voor elektrische scooters. Gogoro levert een reeks aan elektrische scooters met een Swap & Gobatterijwissel systeem. De scooterrijder kan zijn lege batterij binnen enkele seconden verwisselen voor een volle uit een batterijwissel station. Ook andere scooter merken maken van het systeem gebruik. Inmiddels heeft Gogoro door heel Taiwan een netwerk gebouwd van enkele duizenden van deze GoStations. En die krijgen nu een tweede functie.

foto ’ s :

gogoro ; seaclear

Enel X beheert de grootste virtual power plant (VPP), ofwel virtuele energiecentrale, van Taiwan door allerlei batterij systemen te koppelen. Daaraan zijn nu vanuit de samenwerking met Gogoro dertienhonderd GoStations toegevoegd op vijfhonderd locaties door heel Taiwan. Halverwege dit jaar moeten dat er 2500 zijn. Wanneer er een overschot aan groene stroom is, kan dit worden opgeslagen in de batterijen in de GoStations, afhankelijk van de beschikbare batterijcapaciteit. Wanneer er veel vraag is op het elektrici teitsnet wordt het laden van de accu’s tijdelijk onderbroken en gaan ze stroom leveren. Uit een pilotproject bleek al dat het benutten van GoStations als VPP geen belemmering oplevert voor scooterrijders. (PS)

De pogingen om afval in zee op te ruimen concen treren zich hoofdzakelijk op wat er op het water oppervlak drijft. De veel grotere hoeveelheid afval op de bodem kan alleen door duikers worden geborgen, met alle risico’s van dien. Het Europese project SeaClear, search, identification and collection of marine litter with autonomous robots, van acht Europese partners onder leiding van de TU Delft, wil dat proces automatiseren met robots en kunstmati ge intelligentie. Het autonome SeaClearsysteem is bedoeld om bepaalde stukken zeebodem op te ruimen. De gebruiker markeert daarvoor eerst een gebied op een digitale kaart. De onbemande boot SeaCat gaat daar vervolgens rondvaren om een 3Dscan van de zeebodem te maken. Hieruit volgt een 3D referentiekaart waarop grotere objecten van het formaat autoband worden gemarkeerd. Daarna vertrekken vanaf de SeaCat kleinere auto nome duikboten die met een camera, sonar en me taaldetector kleiner afval lokaliseren en identificeren met kunstmatige intelligentie. Ook dit wordt op de kaart gemarkeerd. Op locaties met voldoende helder water voert een drone inspecties uit om plekken met grotere hoeveelheden afval op de bodem in kaart te brengen. Tenslotte gaat een tweede onderwater robot daadwerkelijk het gemarkeerde afval verzame len met een grijparm en zuignappen. De robot gooit dit in een speciale verzamelbak die als hij vol is door de SeaCat naar boven wordt gehaald. De twee beoogde pilotprojecten voor SeaClear in 2023 bevinden zich in het havengebied van Hamburg en op een toeristische locatie voor de kust van Dubrovnik. De pilots moeten aantonen dat het detecteren en classificeren van afval kan worden uitgevoerd met een slagingskans van 80 procent en het opruimen met een slagingskans van 90 procent. En dat de hele operatie 70 procent minder kost dan wanneer er duikers worden ingezet. (PS)

•

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

EUREKA

Ultralichte motorboot Een elektrische motorboot van koolstofvezel kan op het dak van een auto worden vervoerc. Onderhoud en opslag van een boot weerhouden veel lief hebbers ervan er een aan te schaffen. Zeilfanaat Kai Krause uit München brengt daarin mis schien verandering door een ultralichte, elektrische motor boot te bouwen. De motorboot van startup Kaebon is met een gewicht van 89 kilogram licht genoeg om op het dak van een auto te vervoeren. De innovatie zit in de aerodynamische romp van de boot, vervaardigd van koolstofvezel. Ook was er oog voor detail: de metalen boot kikkers die dienen om de boot

DE INGENIEUR • JUNI 2023

vast te leggen zijn vervangen door lussen van textiel. De motor voegt het meeste gewicht toe aan de boot, al is deze kleiner dan in de meeste zwaardere motorboten. Kaebon biedt twee opties: een motor met een vermogen van zes kilo watt die 49 kilogram weegt en een van twaalf kilowatt en 149 kilogram. Een grotere motor be tekent ook een hoger prijskaart je, dat begint bij een bedrag van 75.000 euro. De boot kan met een volle accu tien uur rustig varen of drie kwartier op vol vermogen.

Met een lengte van vijf meter kan de boot in de achtertuin of garage worden opgeslagen en in de lengte te water gaan. Afhankelijk van het type auto – gemiddeld is de maximale daklast van een auto honderd kilogram – kan de boot op de auto worden vervoerd. De romp althans; accu’s en motor van de boot moeten er daarvoor worden afgeschroefd. Krause: ‘Het is niet zo ge makkelijk als een kajak die je elk weekend op het dak bindt, maar twee keer per jaar moet dat lukken.’ (SB)

•

foto : kaebon

Diepzeeduikpak Diepzeeduikers zijn gebonden aan tijdrovende decompressiemaatregelen. Een atmosferisch duikpak voorkomt dat, maar bood tot voor kort niet voldoende flexibiliteit om goed te kunnen werken en manoeuvreren.

Veelzijdig superschuim Een veelzijdig schuimmateriaal kan olievlekken opruimen in zee en dienstdoen als antimicrobieel verband, ontdekten onderzoekers aan de University of Georgia. ‘Een Zwitsers zakmes’, zo omschrijven de onderzoekers van de University of Georgia het veelzijdige schuimmateriaal. Naast de eigenschappen om olie van water te scheiden, geleidt het materiaal ook elektriciteit en werkt het antibacterieel. Dat alles is voor vrij lage kosten te produceren omdat er geen dure materialen of speciale apparatuur aan te pas komen. Het ‘superschuim’ bestaat uit een siliconen matrix aangevuld met waterafstotende nanodeeltjes van grafeen en kopermicrodeeltjes. Het koper doodt bacteriën die in aanraking komen met het schuim. Het grafeen maakt het schuim elektrisch geleidend. Ook werkt het materiaal als een spons voor olieachtige en organische stoffen, terwijl het water juist afstoot. De combinatie van deze eigenschappen maakt het materiaal uniek, aldus universitair hoofddocent Hitesh Handa, onder wiens leiding het materiaal werd ontwikkeld. Momenteel ziet Handa twee concrete toepassingen voor het materiaal. Ten eerste zou het schuim dienst kunnen doen als spons om organische stoffen in water mee op te ruimen, zoals olielekkages op zee. Olie-absorberende materialen die hier al voor bestaan zijn duurder en complexer om te produceren. Bovendien hebben ze geen antibacteriële eigenschappen, waardoor de poriën verstopt raken door bacteriën die slijmerige biofilms vormen. Het superschuim blijft vooralsnog stabiel na herhaaldelijk gebruik voor olieabsorptie – minimaal tien keer getest in het lab. Toch zijn de onderzoekers het meest te spreken over de medische toepassingen. Door de waterafstotende kwaliteiten bindt het superschuim namelijk niet aan bloed, micro-organismen en eiwitten waardoor bloedstolling wordt tegengegaan. Hitesh: ‘Een materiaal dat antibacterieel is én bloedstolling kan voorkomen, is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de huidige materialen.’ De onderzoekers willen via dierproeven onderzoeken of het materiaal geschikt is als antibacterieel verband. (SB)

Om decompressieziekte te voorkomen moeten duikers via een duikklok onder druk naar boven en meteen de decompressiekamer in, of langzaam terugkeren met een aantal tussenstops. Doen ze dat niet, dan kan in hun bloed en weefsel opgelost stikstofgas belletjes gaan vormen. Dit kan tot allerlei klachten leiden en zelfs dodelijk zijn. Het enige alternatief is het duiken in een atmosferisch duikpak. Dit is van oudsher een log en zwaar harnas om de enorme waterdruk te weerstaan, maar waarin de duiker zich nauwelijks kan bewegen en gebruik moet maken van voortstuwingssystemen en grijpers. DSEND (deep sea expeditionary with no decompression), ontwikkeld door een consortium onder leiding van de Amerikaanse marine, is een lichtgewicht en flexibel atmosferisch duikpak. Het pak is gemaakt van een hard, maar tevens lichtgewicht materiaal met roterende gewrichten waardoor de duiker veel meer behendigheid, flexibiliteit en manoeuvreerbaarheid heeft. De gewrichten zijn zo geplaatst dat de duiker ook werkelijk met het pak aan kan zwemmen, over de zeebodem lopen en werkzaamheden uitvoeren. Het duikpak is relatief makkelijk aan en uit te trekken en kan worden aangepast aan de lichaamsgrootte van de duiker. De duiker heeft dankzij de isolatielaag geen last van de kou op grote diepten en kan onafhankelijk opereren met eigen luchtflessen. De maximale duikdiepte is wel beperkt tot 92 meter om voldoende flexibiliteit in het pak te behouden. De duiker kan zo langer werken en zonder tussenstops of bezoek aan de decompressiekamer naar boven. Veiliger voor de duiker en goedkoper voor bijvoorbeeld de marine. Die wil het pak inzetten voor onder meer reddingsoperaties, scheepsonderhoud, onschadelijk maken van explosieven en het bergen van gezonken materieel, schepen en vliegtuigen. (PS)

•

foto ’ s : chamberlain smith , university of georgia ; us navy / ronnie newsome

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

EUREKA

Achteruitkijkradar Een achteruitkijkradar voor e-bikes waarschuwt fietsers voor achteropkomend verkeer en wordt aangesloten op de voedingsbron van de e-bike. In 2021 betrof 66 procent van de dodelijke fietsongevallen een botsing met een personenauto, bestelwagen of vrachtauto. Een radar voor e-bikes zou een deel van deze ongelukken kunnen voorkomen door fietsers te waarschuwen voor voertuigen die van achteren naderen. Wanneer een voertuig nadert – op een afstand tot 140 meter – wordt de fietser gewaarschuwd met lichten geluidssignalen op het gekoppelde scherm van een smartphone, fietscomputer of smartwatch. Daar is af te lezen

DE INGENIEUR • JUNI 2023

hoeveel voertuigen naderen en op welke afstand ze zich bevinden. De radar zelf is ingebouwd in een achterlicht, dat zichtbaar is tot 1,5 kilometer. Het Amerikaanse Garmin, de fabrikant die het radarsysteem heeft ontwikkeld, had in 2015 al de primeur voor ’s werelds eerste radarsysteem voor fietsers. Sindsdien is de radar accurater geworden en is deze – naast de populaire gps-fietscomputer van Garmin – ook te koppelen met smartphones en sporthorloges.

Sinds kort is er ook een speciale variant voor de e-bike, de Garmin Varia eRTL616. Deze radar heeft geen batterijen meer nodig omdat deze direct kan worden aangesloten op de voedingsbron van de e-bike. De radar is compatibel met e-bikes van Bosch (met een Gen2-motor), Shimano en is aan te sluiten op een USB-Akabel. Fietsen met een radar vraagt wel om een behoorlijke investering: de e-bikeradar kost driehonderd euro. (SB)

•

foto : garmin

Rolf zag een ding

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

Rafelrandjes

Resistentiemelder Testen of een bacterie resistent is voor antibiotica kan nu heel eenvoudig met een optische microscoop en een smartphone. Bacteriën die ongevoelig zĳn voor antibiotica, vormen een gevaar voor de volksgezondheid. In de EU zĳn er jaarlĳks 700.000 gevallen van antibioticaresistentie, wat naar schatting 1,5 miljard euro kost. De meeste testen die antibioticaresistentie opsporen maken gebruik van kweekof genetische methoden en duren vaak 24 uur of langer. Methoden die sneller werken vereisen in de regel dure en geavanceerde apparatuur. Onderzoekers van de Vrĳe Universiteit Brussel en de École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ontwikkelden een snelle en relatief goedkope methode die gebruikmaakt van een simpele, optische microscoop, een smartphonecamera en software. De techniek, optical nanomotion detection (ONMD) genaamd, is gebaseerd op een simpel principe: levende bacteriën trillen op nanoschaal en dode bacteriën doen dat niet. Door de afzonderlĳke bacteriën te filmen voor en tĳdens blootstelling aan antibiotica, kunnen de onderzoekers dus direct aflezen of een bacterie resistent is (blĳft trillen) of niet (stopt met trillen). ONMD kan worden toegepast op een breed scala aan bacteriën, zoals E.coli-bacteriën en de bacterie die tuberculose veroorzaakt. Ook kan een twintigtal soorten antibiotica worden getest. ‘Omdat onze methode snel is, zal deze een verschil kunnen maken’, zegt Ronnie Willaert, hoofddocent biotechnologie aan de Vrĳe Universiteit Brussel. ‘Zeker bĳ traag groeiende bacteriën die bĳvoorbeeld kinkhoest veroorzaken zoals Bordetella pertussis.’ De gepatenteerde methode wordt nu verder ontwikkeld door het Zwitserse bedrĳf Resistell, een spin-off van EPFL. Het doel is om de techniek beschikbaar te maken voor ziekenhuizen en medische centra. De aanschafprĳs zal grofweg 1000 tot 1500 euro bedragen. (SB).

•

Foto boven: (A) Setup voor het uitvoeren van optical nanomotion detection-techniek (ONMD); (B) weergave van Escherichia coli-bacteriën onder de optische microscoop; (C) bewerkt beeld dat de beweging van de bacteriën weergeeft: hoe roder de kleur, hoe meer de cellen trillen. FOTO ’ S : INES VILLALBA ( EPFL ); ROBERT LAGENDIJK ( PORTRET )

Als je mĳ bĳ een concert kwĳt bent: zoek dan eens bĳ het mengpaneel. De kans is groot dat ik daar sta te kĳken hoe de techniek precies wordt geregeld. Er zĳn veel verschillende manieren waarop mensen worden geïnspireerd om een technische opleiding te gaan doen. Ze krĳgen de liefde voor techniek mee vanuit huis, ze hadden een bevlogen docente of speelden met speelgoed dat interesse in techniek aanwakkert. Opmerkelĳk veel van mĳn studenten geven aan dat ze voor techniek kozen omdat ze als vrĳwilliger het licht of geluid bĳ optredens verzorgden. Jongeren zitten natuurlĳk niet in de Ziggo Dome of op Lowlands zelf aan de knoppen, maar in lokale culturele- en jongerencentra zĳn ze zeer actief. Op plekken waar jongeren veel zelf regelen, gaat het er regelmatig chaotisch aan toe. Mĳn klaslokalen zĳn daarvan het bewĳs. De innovatieve, creatieve sfeer die in dit soort centra hangt, leidt tot veel nieuwe ideeën en initiatieven. De keerzĳde is echter dat er ook creatief en innovatief met regels en vergunningen wordt omgegaan, vaak omdat bestaande regels niet precies dekken wat er allemaal in zo’n centrum gebeurt. Dat is lastig voor bestuurders: enerzĳds zien ze de waarde van creatieve plekken in de stad, anderzĳds wil niemand wetteloosheid. Neem nu het Slachthuis in Haarlem. Het is een oud abattoir dat is omgebouwd tot een repetitieplek voor muzikanten. Van gevestigde saxofoonkwartetten tot piepjonge bandjes: talloze muzikanten huren er een ruimte. Na het sluiten van soortgelĳke plekken in de binnenstad was hieraan grote behoefte. Om die bandjes ook met publiek te laten oefenen, werden er steeds vaker optredens georganiseerd. Voor de bar daaromheen werd snel met de gemeente een kantinevergunning geregeld. In de vergunning staat letterlĳk dat de bar open mag zĳn ‘tot een uur na de laatste wedstrĳd’. Twee jaar later treden er elk weekend bandjes op in het Slachthuis en helpen jongeren met affiniteit voor techniek mee met licht en geluid. Het Slachthuis groeide uit tot een plek waar startende muzikanten, kunstenaars en technici een plek krĳgen om samen te komen en zich te ontwikkelen. Maar die vergunning… Toen een oplettende ambtenaar dat door kreeg, werd snel besloten: voor een poppodium is een andere vergunning nodig dus geen optredens meer. En dat is zó zonde. De gemeente schrĳft beleidsstukken vol waar ‘broedplaatsen’ en ‘rafelrandjes’ worden geroemd als aanjagers van cultuur in de stad. Dan wil je toch dat hier snel een vergunning wordt geregeld in plaats van de stekker eruit te trekken? In eerste instantie natuurlĳk om muzikanten en publiek een plek te laten behouden waar ze elkaar ontmoeten. Maar ook voor al die jongeren die thuis of op school niet, maar hier wel, ervaren hoe leuk het is om met techniek te werken. Rolf Hut is universitair hoofddocent aan de TU Delft, maker, spreker en schrĳver.

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

Wat drijft de hedendaagse ingenieur?

Ben Schippers is natuurkundige en oprichter en directeur van Technolab Leiden, een leerwerkbedrijf waar hij mensen opleidt tot docent en leerlingen enthousiast maakt voor natuur en techniek.

‘Toen wist ik het: ik word ondernemer in onderwijs’ Tekst: Astrid van de Graaf • Foto: Bianca Sistermans

‘Ik heb lang getwijfeld. Toegepaste onderwijskunde aan de Universiteit Twente leek mij wel mooi, maar iets te speels. Het werd uiteindelijk natuurkunde aan de Uni versiteit van Amsterdam en ik heb er wiskunde en filoso fie bij gedaan. Ik ben breed geïnteresseerd. Tijdens mijn afstuderen in de medische fysica in het AMC vond ik de academische wereld erg competitief en oncollegiaal. Wetenschap is leuk, maar hier wilde ik niet werken. In die tijd was er een tekort aan natuurkundedocenten. Ik kon gelijk betaald aan de slag bij een klein atheneum en daarnaast mijn eerstegraads lerarenopleiding halen. Ik gaf natuurkundeles aan twee tot zes vwo, had mijn eigen technisch onderwijsassistent en een eigen lokaal. Fantas tisch. Maar na twee eindexamenjaren dacht ik: als ik nu in het onderwijs blijf, kom ik er nooit meer uit. Voor ingenieursbureaus is natuurkunde een te brede studie, maar niet voor TNO. Ik belandde bij reinigings technologie in Delft als projectmanager, waar vooral gepromoveerde chemici werkten. Gave organisatie, interessant en afwisselend werk. Dat heb ik twaalf jaar gedaan, aanvankelijk voor een aan TNO gelieerde kleine organisatie, die later met TNO Industrie in Eindhoven fuseerde. Wij bleken specifieke kennis te hebben die heel nuttig was voor ASML, dat gerust tientallen TNO’ers in huurde om eigen onderzoek te versnellen. Een spannen de tijd, tot ons kantoor in Delft werd opgeheven.’ Technoparkpret ‘Ondertussen bleef het onderwijs maar kriebelen. Mijn andere droom was ondernemer worden, maar waarin? Na gesprekken met de oprichters van het Archeon, wist ik het: een educatief speelpark gericht op natuur en tech nologie. Ik had zelfs de naam al: Natuniek. Gaandeweg zakte mijn enthousiasme. Het moest geen Efteling voor hoogopgeleiden worden. Ik wilde iedereen bereiken. Toen viel het kwartje: ik moest ondernemer worden in onderwijs. Tijdens het onderzoek bij ASML was de

kracht van het beroepsonderwijs me al opgevallen. Al die gepromoveerde chemici konden niets als Ruud er niet was, een jongen met gouden handen. Hij had zijn mbo niet afgemaakt, maar knutselde alle apparaten voor het onderzoek in elkaar. Dit soort mensen hebben we nodig: mensen die kunnen denken, maar ook ont werpen en maken. Nederland was stukje bij beetje zijn maakindustrie aan het kwijtraken. De baas van het ROC Leiden deelde mijn visie. We moesten dingen maken waardoor jongeren enthousiast worden voor techniek en ontdekken wat ze met hun handen en andere talen ten kunnen. De Willie Wortel Wedstrijd, een uitvind wedstrijd voor middelbare scholieren, was het eerste dat ik organiseerde. Dit jaar was de zeventiende editie.’ Inspirerende leraren ‘Ik heb lang zonder subsidie gewerkt, want is die op, dan stopt een project meestal weer. Ik bepaal graag zelf de koers, samen met scholen. Die moeten er dus ook geld voor over hebben en onderwijstijd voor vrijmaken. Op een gegeven moment klopten subsidieverleners zelf bij ons aan, maar om geld te ontvangen moesten we een stichting worden. Inmiddels bestaat Technolab Leiden dertien jaar. Vorig jaar ontvingen we 36.000 deelnemers, van kleuters tot mbostudenten, die we een dagdeel les geven. Dat is relatief kort, maar dat kan toch het verschil maken voor iemands studiekeuze. We werken met een vast team, veel vrijwilligers en per jaar ruim 150 stu denten en mensen die een carrièreswitch willen maken. Ze leren bij ons actief natuur en techniekonderwijs te geven. Ze krijgen les in didactiek, hoe apparaten werken en hoe je daar praktijkonderwijs van maakt. Technolab ontwikkelt zich intussen door tot een opleidingsinstituut. We willen meer jongeren en zijinstromers opleiden om zo de onderwijsvijver van inspirerende leraren groter te maken. Zij waaieren uit over Nederland en hebben impact met betekenisvol onderwijs. • JUNI 2023 • 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

Verbeterde formule voorspelt groeisnelheid van scheuren

Grip op metaalmoeheid Metaalconstructies die wisselend worden belast, kunnen na verloop van tijd bezwijken. Om dit te voorkomen rekenen ingenieurs nog met een formule uit de jaren zestig van de vorige eeuw. Onderzoekers van NLR hebben die formule nu verbeterd.

Foto van een vermoeiingsbreuk vlak gemaakt met een elektronen microscoop, 120 keer vergroot. foto : nlr

Een stalen windturbinemast die ineens knakt, een brug die op stel en sprong moet worden gesloten vanwege ontdekte scheuren in het metaal. Overal waar metaalconstructies sterk wisselende krachten te verduren krijgen, kan metaalmoeheid optreden. De wind beukt soms zacht, dan weer hard tegen de mast. Over een brug rijdt het ene moment een lichte personenauto, even later een achttientonner. Het woord ‘metaalmoeheid’ dekt de lading niet helemaal van wat er op microscopisch niveau gebeurt. In het metaal zit vaak al een minuscuul en nog onschuldig scheurtje dat zich door al die wisselende krachten in verschillende richtingen uitbreidt. Dat gaat langzaam maar zeker door, tot het moment dat de spanning die zich rond de scheur heeft opgebouwd te groot wordt en het metaal helemaal doorscheurt. ‘We gebruiken de term “vermoeiing” als een constructie bezwijkt door een wisselende belasting waarbij de krachten op zichzelf te laag zijn om voor direct bezwijken te zorgen’, zegt Emiel Amsterdam, senior scientist op de afdeling Aerospace vehicles structural integrity &

lifecycle support van het Koninklijk Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum (NLR). Patroon herkennen Toen hij een tien jaar geleden metingen deed aan metalen, zag hij iets onverwachts. De proefstukken van metaal die hij aan belastingtests onderwierp, hielden het steeds twee keer zo lang vol als op basis van de theorie te verwachten viel. ‘Ik weet nog dat ik verwachtte na een week klaar te zijn, maar de proef liep twee weken door’, vertelt Amsterdam. Toen hij dit nog een paar keer zag gebeuren, begon hij een patroon te herkennen. ‘De experimenten duurden grofweg twee keer zo lang als verwacht. Ik begon te vermoeden dat de formule waarmee we het faalmoment van metaal konden voorspellen, niet helemaal klopte.’ Samen met enkele partners, waaronder ook vliegtuigbouwers als Embraer en Airbus, zette Amsterdam een project op om de betreffende formule te verbeteren: prediction of fatigue in engineering alloys (PROF). ‘Onderzoekers en ingenieurs in de vliegtuigbouw werken allemaal met de Wet van Paris, de formule voor faalgedrag van metalen die in alle studieboeken staat.’ Die formule dateert uit de jaren zestig van de vorige eeuw en is gebaseerd op de lengte en het elastisch rekveld rond de scheur. ‘We kwamen er achter dat zij allemaal correcties op de voorspellingen maakten.’ Een aanwijzing dat er iets aan de hand is met de Wet van Paris. Met name voor variërende wisselende belastingen – denk aan turbulentie bij een vliegtuig of verschillende voertuigen op een brug – geeft die wet slechte voorspellingen voor de levensduur van metalen constructies. Scheurgroeisnelheid In het onderzoeksproject voerde Amsterdam experimenten uit waarbij een proefstuk wisselend werd belast en de lengte van een scheur in de tijd werd gemeten als functie van het aantal (belasting)cycli. ‘De afgeleide van deze grafiek is de scheurgroeisnelheid. Doordat we erin slaagden betere data uit deze tests te krijgen dan anderen, wisten we hoe we de formule moesten aanpassen.’ Amsterdam en collega’s ontwikkelden een formule die ten grondslag ligt aan de Wet van Paris. ‘Net als bij de Wet van Paris gaat de nieuwe formule uit van de scheurlengte,

DE INGENIEUR • JUNI 2023

Testresultaat van een aluminium proefstuk dat een variabel amplitudespectrum kreeg opgelegd. Het gaatje heeft aan beide kanten een kleine inkeping die dienst doet als beginpunt voor een scheurtje. Tijdens de test groeit het scheurtje beide kanten op totdat proefstuk in één keer in tweeën breekt. Op de foto is alleen het onderste gedeelte van het proefstuk te zien. Met de optische microscoop op de achtergrond werd de scheurlengte tijdens de test gemeten. foto : nlr

maar in plaats van het verschil in maximale en minimale belasting tijdens een wissel gebruiken wij de potentiële elastische energie in een materiaal en de grootte van het plastisch rekveld voor de vermoeiingsscheur. Als je die op elkaar deelt, volgt daaruit de Wet van Paris.’ De nieu we formule is nu universeler toepasbaar. De ontwikkelde formule mocht zich in 2020 bewijzen bij een wedstrijd voor het voorspellen van vermoeiing van aluminium proefstukken, waaraan wetenschappers uit de hele wereld meededen. Daar won het team van NLR. ‘Zelfs van een team van de US Air Force, dat al ja ren met dit probleem bezig is’, zegt Amsterdam. De deel nemende teams moesten van drie aluminium panelen berekenen hoe die zich zouden houden na jaren van wis selende cyclische belasting; min of meer wat een vlieg tuigconstructie ondervindt. ‘Die variabele amplitude van de belasting konden we tot voor kort niet betrouwbaar berekenen’, zegt Amsterdam. ‘De constructie krijgt een heel spectrum aan verschillende belastingen te ver werken. In de wedstrijd hebben we een relatief simpele aanpak gehanteerd, waarbij we het belastingsspectrum

namen en op basis van de energie die daarin zit, de tijd schatten waarna de proefstukken zouden bezwijken.’ Veiligheidsfactor De nieuwe formule kan miljoenen aan besparingen op leveren voor vliegtuigbouwers en luchtvaartmaatschap pijen. Op dit moment worden vliegtuigconstructies en onderdelen nog ontworpen met een flinke veiligheids factor – het metaal is iets dikker dan strikt genomen nodig is – om te voorkomen dat ze bezwijken. Dat be houdend ontwerpen is te begrijpen, maar ‘als ontwerpers straks nauwkeuriger en betrouwbaarder kunnen voor spellen hoe lang een constructie meegaat, dan kunnen ze ofwel zorgen dat er langer kan worden gevlogen of dat er lichtere constructies worden ontworpen. Beide zaken zijn gunstig voor de kosten van vliegtuigen én voor het milieu,’ zegt Amsterdam. Inmiddels is er een vervolg project gestart om de formule verder te verbeteren en de kennis over te dragen aan de industrie.

Lees meer over de formule op deingenieur.nl/paris. • JUNI 2023 • DE INGENIEUR

De Ingenieur in gesprek

Ilyaz Nasrullah bekĳkt AI met kritische blik

‘Het wilde westen of beter reguleren?’ Eloquent pratende computers, software die foto’s lijkt te creëren uit het niets, chatbots die helpen programmeren. Kunstmatige intelligentie verleidt mensen op een manier die tot voor kort voor onmogelijk werd gehouden. Oppassen geblazen, zegt digitaal strateeg Ilyaz Nasrullah. ‘Chatbots met de illusie van menselijkheid zijn een probleem.’ Tekst: Jim Heirbaut

Het hek lijkt van de dam, nu we worden overspoeld met software op basis van AI, kunstmatige intelligentie. Eind november vorig jaar trok OpenAI de aandacht met ChatGPT, de eerste goed bruikbare chatbot voor het brede publiek. Al snel buitelden andere bedrijven over elkaar heen om soortgelijke software uit te brengen, zoals zoekmachines gecombineerd met chatbots. En dat was alleen nog maar op tekst gebaseerde AI. Ook grafische software is snel erg goed geworden. Pakketten als DALL-E en Midjourney creëren op basis van een tekstopdracht haarscherpe foto’s of schilderijen in een stijl naar keuze. Naast de dreiging van banenverlies, waarschuwt een deel van de AI-ontwikkelaars en -wetenschappers voor de existentiële bedreiging die AI in de toekomst kan vormen voor de mensheid. Als AI zich doorontwikkelt tot artificial general intelligence (AGI) dan zijn computers in alle taken beter dan de mens. En dan is het niet ondenk-

De Ingenieur Podcast Dit interview is samengesteld uit aflevering 1 van De Ingenieur Podcast, ‘Een eerlĳk gesprek over AI’, met als gast Ilyaz Nasrullah. Met deze podcast wil de redactie van De Ingenieur haar verhalen over techniek op een andere manier brengen naar iedereen die belangstelling heeft voor technologie en de gevolgen voor de maatschappĳ. De Ingenieur Podcast is te vinden in alle populaire podcastapps, op deingenieur.nl/podcast en via de qr-code. 50

DE INGENIEUR • JUNI 2023

baar dat computers en robots vinden dat mensen maar in de weg lopen en ze ons willen vernietigen. Voordat we verder gaan met AI, zouden we een half jaar pauze moeten inlassen, bepleitte een grote groep wetenschappers, ingenieurs en filosofen in maart in een open brief. De Ingenieur sprak met AI-expert en publicist Ilyaz Nasrullah, opgeleid in de informatica en tegenwoordig digitaal strateeg van beroep. Onderstaande gesprek is slechts een selectie uit het hele gesprek dat te beluisteren is in De Ingenieur Podcast (zie kader). Ilyaz: AI lĳkt overal. Wat is dit voor een tĳd?

‘De fase waarin we nu verkeren doet me denken aan twintig jaar terug, toen social media net doorbraken. Ook toen heerste er veel hype en optimisme. Maar ook toen waren er waarschuwende geluiden om het rustiger aan te doen. En nu, twintig jaar later, kijken velen toch met wat spijt terug op de aanpak rond sociale media. Over hoe snel we dat hebben laten gebeuren en hoe weinig voorzorgsmaatregelen we hebben genomen. Ik denk dat we nu met AI weer bij zo’n afslag staan: gaan we weer het wilde westen in of doen we het rustiger aan en gaan we AI beter reguleren?’ Kort nadat ChatGPT eind vorig jaar beschikbaar kwam, ging ik ermee spelen en velen met mĳ. Wat mĳ vooral opviel: het is net alsof je met een mens zit te chatten. De antwoorden zĳn zo vloeiend en taalkundig correct. Wat denk jĳ ervan?

2009: master media & knowledge engineering, TU Delft 2018 - heden: oprichter en eigenaar van Rumified, dat interim-management en consultancy aanbiedt op het gebied van digitale innovatie 2020 - 2021: voorzitter nationale werkgroep Haven en maritiem van de Nederlandse AI Coalitie 2021 - heden: column over digitalisering in Trouw

‘Dit illusie wordt ook in stand gehouden door de soft ware. ChatGPT praat in de ikvorm, en laat drie van die puntjes zien als het systeem “nadenkt” over het volgende woord. Dat zijn dezelfde puntjes die in veel chatapps worden gebruikt als een mens iets typt. Het is net alsof je met een ander mens zit te chatten.’ Je wordt dus voor de gek gehouden. Dat kan problematisch zijn, lijkt mij. In België pleegde een man zelfmoord na ellenlange chatsessies met een computer. Hoe zie jij dat?

‘Ja, die illusie van menselijkheid is zeker een probleem en het fenomeen is ook niet nieuw. In de jaren zestig van de vorige eeuw had je aan de Amerikaanse uni versiteit MIT de chatbot ELIZA. Die speelde de rol van therapeut op een eenvoudige manier: door steeds weder vragen te stellen op de vragen die een mens haar stelde. Maar de wetenschapper achter ELIZA, Joseph Weizenbaum, had haar niet ontwikkeld als therapie robot, hij wilde onderzoeken in hoeverre mensen val len voor de illusie dat een computer een mens lijkt. Hij was geschokt toen proefpersonen hele gesprekken met ELIZA voerden. Resultaat was dat Weizenbaum voor de rest van zijn leven fel tegenstander was van dit soort technologie. Want je valt voor een illusie en maakt geen echte connectie. Als je de illusie gelooft, dan kun je makkelijk worden misleid.’ Toch reageerden veel mensen heel positief op ChatGPT. Je kunt het een opzet laten ma-

ken voor een tekst, je kunt er argumenten mee op een rij zetten. Programmeurs besparen uren tijd doordat ze ChatGPT lappen code laten schrijven.

Ilyaz Nasrullah (links) en redacteur Jim Heirbaut tijdens de opname van De Ingenieur Podcast. foto : marcel van bergen

‘Het probleem dat ik met ChatGPT heb, is dat het taal model niet is gebaseerd op feitelijkheid, het kan je geen garantie geven dat een antwoord correct is. Mensen gingen naar de bibliotheek nadat ze ChatGPT hadden gevraagd naar een boek over een bepaald onderwerp en eenmaal aangekomen in de bieb bleek dat boek helemaal niet te bestaan.’ Wat vond je van die waarschuwende open brief?

‘Eigenlijk vind ik het te bizar voor woorden wat sommige ingenieurs denken over de gevaren van AI. Dat zijn dus techneuten die normaal sterk van de ratio en de weten schap zijn en die geloven dus dat AI een eigen wil kan ontwikkelen en de mensheid op termijn kan uitroeien.’ Waarom is die waarschuwing een probleem?

‘Omdat die afleidt van de werkelijke problemen rond AI waar we nu, vandaag, mee te kampen hebben. We hebben het toeslagenschandaal gehad, waarbij algo ritmen van de overheid de levens van mensen hebben kapotgemaakt. We moeten het hebben over gezichts herkenning die nu sluipenderwijs de openbare ruimte betreedt. Maar in plaats daarvan gaat het de hele tijd over de existentiële risico’s van AI, een hoop gedoe waar je niks mee kan.’ • JUNI 2023 • DE INGENIEUR

WINDENERGIE OP ZEE T E K S T: M A R L I E S T E R V O O R D E

OPSCHALEN

AANSLUITEN

NATUURBEHOUDEN

RECYCLEN

Offshore windstroom inpassen in het energiesysteem

Van turbine naar gebruiker In 2030 wil het kabinet genoeg windturbines in de Noordzee hebben staan voor een totaal vermogen van ongeveer 21 gigawatt, bĳna tien keer zo veel als eind 2021. Die energie moet dan wel op het goede tĳdstip op de juiste plek beschikbaar zĳn. Daarover gaat deel 2 van deze serie over windenergie op zee. Op 13 februari 2023 bedroeg de gemiddelde totale capaciteit van Nederlandse windturbines op zee 39 megawatt. Vier dagen later was dit 55 keer zoveel. De grafiek die de dagelijkse productie van wind op zee laat zien op de website energieopwek.nl is een grillige lijn – de wind waait nu eenmaal niet altijd even hard. Zelfs zonder die grilligheid is het beschikbaar maken van deze windenergie al een behoorlijke uitdaging. De inzet van het kabinet is dat windturbines op de Noordzee in het jaar 2050 op hun piekmomenten ongeveer zeventig gigawatt produceren. Dat moet allemaal bij de gebruikers terechtkomen. Infrastructuur De eerste vereiste om windstroom beschikbaar te maken, is dat er kabels worden aangelegd: zowel hoogspanningskabels van de windparken in de Noordzee naar land als een gelijkstroomcorridor om de energie vervolgens verder landinwaarts te transporteren. Daarnaast is uitbreiding en verzwaring van het landelijke stroomnet noodzakelijk vanwege de elektrificatie van het energiesysteem. Het kabinet houdt er rekening mee dat het stroomverbruik in Nederland in 2050 is verdubbeld. Voor de aanleg en het beheer van het net op zee heeft de Rijksoverheid TenneT aangewezen. In april presenteerde deze netbeheerder een plan voor het elektriciteitsnet van 2045, Target Grid, dat uitgaat van een scenario waarin de Noordzee de belangrijkste bron wordt van

Opschaling van windenergie op zee Wind op zee is de energiebron van de toekomst. De opschaling gaat gepaard met grote uitdagingen. Hoe zĳn windturbines efficiënter te maken? Hoe passen ze in het energiesysteem? Waar moeten de materialen vandaan komen? Hoe is schade aan de natuur, de scheepvaart en de visserĳ te voorkomen? En wat is het lot van afgedankte turbines? Over deze vragen en mogelĳke oplossingen gaat deze vierdelige serie ‘Windenergie op zee’. 52

DE INGENIEUR • JUNI 2023

duurzame elektriciteit in Noordwest-Europa. ‘Belangrijk hierbij is dat er extra verbindingen komen tussen netwerken van verschillende regio’s’, zegt Simon Watson, windenergiespecialist bij de faculteit lucht- en ruimtevaart van de TU Delft. Dan kan de energie beter worden verspreid, wat vooral handig is als het op één plek hard waait en ergens anders juist niet. Watson: ‘Harde wind is weliswaar meestal niet heel lokaal, maar hoe groter het netwerk, hoe beter het lukt de pieken uit te smeren en fluctuaties op te vangen.’ Met Target Grid kan TenneT op tijd beginnen met wat nodig is en niet pas over tien of vijftien jaar, als het te laat is, zei Manon van Beek, ceo van TenneT, bij de lancering van het plan. Toch is de verwachting dat de uitbreiding van het stroomnet de elektrificatie van de energievoorziening niet meteen bij kan houden. Het net barst nu al uit zijn voegen, zoals eerder beschreven in ‘Congestie op het net’ (De Ingenieur, augustus 2022). Omdat dit betekent dat sommige projecten niet meteen kunnen worden aangesloten, heeft het kabinet in maart een prioriteringskader uitgebracht. De netaansluiting van windparken op zee staat hierin hoog op de lijst. ‘Zo zorgen we dat projecten die belangrijk zijn voor de verduurzaming van Nederland zo veel mogelijk op hoog tempo door kunnen gaan’, zei minister voor Klimaat en Energie Rob Jetten bij de presentatie van deze prioritering, ‘al is het geen langetermijnoplossing voor het volle stroomnet.’ Vraag en aanbod Wat wél op de lange termijn kan werken, is een verandering in de manier waarop we energie gebruiken, zegt Watson. Op dit moment is het stroomsysteem vraaggedreven: als bedrijven en huishoudens meer stroom nodig hebben, dan reageert de energiemaatschappij daarop door een tandje bij te zetten. Watson: ‘Maar we zullen naar een aanbod-gedreven markt moeten. Dan krijg je de stroom niet als je hem graag wil hebben, maar als er veel zon of wind is.’

“

De heilige Om te voorkomen dat mensen hiervoor de Watson, is een goede en goedkope opslagme hele dag het weerbericht in de gaten moeten thode bij de windturbines zelf, die ook nog graal is houden, zijn er systemen nodig die autonoom eens kan worden opgeschaald. ‘Maar daar zit goede en kunnen beslissen zich aan te passen aan de ten we nog een eind vanaf.’ Natuurlijk, er zijn goedkope omstandigheden – op grond van data, metin allerlei soorten accu’s en batterijen. Maar die gen en wensen van gebruikers. Hier wordt in zijn vaak duur, al dalen de kosten de laatste energieNederland al hard aan gewerkt, onder andere tijd snel. bij de onderzoeksgroep van Jacquelien Scher opslag bij de Is waterstof die heilige graal? Deze ‘energie pen, hoogleraar meet en regeltechniek aan de windturbines drager’ is ter plekke met windenergie te pro Rijksuniversiteit Groningen en Ingenieur van duceren door water in een elektrolyser te split zelf het Jaar 2023. Daar ontwikkelen wetenschap sen in zuurstof en waterstof. Als het waterstof pers algoritmen waarmee deze systemen be op een andere tijd en plek met zuurstof rea slissingen nemen – zoals het bijstellen van de geert, komt de meeste energie weer vrij. thermostaat of het op een geschikt moment ‘Waterstof wordt erg gehypet’, vindt Watson. aanzetten van de wasmachine. ‘We hebben het weliswaar nodig, bijvoorbeeld voor de Elektrische auto’s kunnen in een dergelijk systeem procesindustrie, voor de luchtvaart en om kunstmest te extra flexibiliteit opleveren, zegt Watson. ‘Auto’s staan maken, maar waterstoffabrieken bouwen als energie meestal stil. Ze zijn dus als accu voor het elektriciteitssys opslag is zonde.’ Dit omdat er veel energie verloren gaat, teem in te zetten.’ De auto kan dan overtollige energie uit zowel bij de omzetting van windenergie naar waterstof het systeem opslaan, om dit op momenten van schaarste als bij de omzetting van waterstof naar elektriciteit. terug te geven aan het net of lokaal te gebruiken. ‘We kunnen beter batterijen of flowbatterijen neerzet ‘Dat idee, vehicle-to-grid, is inderdaad integraal onder ten, of de energie als warmte opslaan in daarvoor ge deel van de oplossing die wij voorstellen’, zegt Scherpen. schikte materialen’, vindt Watson. Een voorbeeld is de Voorwaarde voor het slagen ervan is dat de autobezitter lithiumionflowbatterij, waarbij metaalionen opgelost een acceptabel tarief voor de opslag krijgt en de accu vol in water door membranen stromen. zit op het moment dat iemand de auto nodig heeft. Toch is het kabinet van plan waterstoffabrieken te bou wen, zegt Jan Willem Wagenaar, programmamanager Batterijen en waterstof windenergie bij onderzoeksorganisatie TNO. In eerste De heilige graal waarnaar iedereen op zoek is, zegt instantie mikt het op twee demowaterstoffabrieken,

’’

TenneT legt niet alleen kabels neer, maar bouwt ook transformator stations op zee. In dit 2GWplatform, dat twee gigawatt aankan, komt de wisselstroom van de windturbines binnen en wordt die omgezet in gelijkstroom voor het verder op trans port gaat. beeld : tennet

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

WINDENERGIE OP ZEE

Hoogspanningskabels brengen de energie aan land. foto : tennet

schreef minister Jetten in april in een brief aan de Tweede Kamer: een met een capaciteit van honderd megawatt en een met een capaciteit van vijfhonderd megawatt, die in 2030 in werking moet zijn. ‘Er is vraag naar waterstof ’, zegt Wagenaar, ‘bijvoorbeeld bij bedrijven als Tata Steel die moeten vergroenen en nu nog op steenkool draaien.’ Daarnaast is er straks, als het hard waait, héél veel windenergie, benadrukt hij. ‘Op zo’n moment is de stroom niet veel waard en zijn efficiëntieverliezen dus niet zo erg.’ Het alternatief is dat er windturbines moeten worden uitgezet omdat het net de extra stroom niet aankan, zegt Wagenaar. ‘We krijgen heel bijzondere marktontwikkelingen.’ In feite zijn die er zelfs al: mensen met een flexibel contract kregen dit jaar op 19 april, toen de zon uitbundig scheen en het flink waaide, geld terug als ze stroom gebruikten. Systeemintegratie Het effect van deze ontwikkelingen is inmiddels ook te zien bij de verdeling van de kavels op zee. Hierbij wordt steeds meer rekening gehouden met de inpassing in het elektriciteitssysteem, zegt Wagenaar. ‘De Rijksoverheid vergunt momenteel de ene na de andere kavel op zee aan energiebedrijven. Dit jaar wordt er voor vier gigawatt op grond van tenders verdeeld. De concurrentiestrijd is inmiddels een soort schoonheidswedstrijd geworden. Het gaat er om onderscheidend te zijn: hoe regel je de inpassing in het energiesysteem? En hoe ga je om met ecologie- en circulariteitsvraagstukken?’ 54

DE INGENIEUR • JUNI 2023

Systeemintegratie is daarbij het thema van de toekomst, zegt Wagenaar. Dus: hoe maak je de connectie van de turbine met waterstofproductie? En hoe verdeel je de energie tussen het elektriciteitsnet, de opslag in batterijen en de conversie naar waterstof? ‘Ontwikkelaars als Shell, RWE, Ørsted, TotalEnergies, Vattenfall en Eneco zijn hier nu waarschijnlijk allemaal mee bezig. Het vraagstuk van energiesystemen leeft.’ Ook TNO zelf doet onderzoek naar systeemintegratie. Het onderzoeksinstituut heeft hiervoor samen met Wageningen Research een speciale faciliteit (SWITCH) opgericht in Flevoland. Daar staan een paar kleine windturbines, wat zonnepanelen, een elektrolyser om waterstof te maken en een batterijsysteem. Door deze met elkaar en met het elektriciteitssysteem te verbinden, werkt het geheel als één duurzame energiecentrale. Wagenaar: ‘Hier kunnen we op kleine schaal bestuderen wat de samenhang is en een concept testen voor we het op grote schaal gaan implementeren.’ Zevenduizend kilometer Intussen werkt de landelijke netbeheerder stug door. Afgelopen maand sloot TenneT nog voor 5,5 miljard euro aan overeenkomsten met andere bedrijven voor de aanleg van zevenduizend kilometer aan nieuwe kabelsystemen voor windenergie op zee in Nederland en Duitsland. Deze aansluitingen tussen zee en land zijn waarschijnlijk in 2031 klaar. En dan kan weer een extra deel van de opgewekte windstroom ons rechtstreeks bereiken. •

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

KIVI en Engineering Council erkennen elkaars Chartered Engineers

Jacolien Eĳer (links) en Miguel Delcour tekenden de overeenkomst op afstand.

Wie bĳ KIVI als Chartered of Incorporated Engineer staat geregistreerd, kan voortaan zĳn registratie (CEng of IEng) overzetten naar het register van de Britse Engineering Council en vice versa. Dat is te danken aan een nieuwe afspraak tussen de Britse Engineering Council en de Nederlandse ingenieursvereniging KIVI. KIVI-president Jacolien Eĳer, Engineering Council-voorzitter Chris Atkin, Engineering Council-directeur Alasdair Coates en directeur van het KIVI-bureau Miguel Delcour, registrar van KIVI-Chartered/ Incorporated Engineering, ondertekenden op 6 mei de overeenkomst die de vernieuwde samenwerking bezegelt. De beroepskwalificaties Chartered en Incorporated Engineer zĳn in oktober 2014 in Nederland ingevoerd door het KIVI. Bĳ de Engineering Council bestond dit kwaliteitskeurmerk voor ingenieurs toen al. Zie ook: kivi.nl/nieuws

Een dag vol energie De energietransitie gaat gepaard met technische uitdagingen. Wat is de beste manier om energie te converteren en op te slaan? Waar en wanneer verdient welke methode de voorkeur? Het Eindhoven Institute for Renewable Energy Systems (EIRES) organiseert voor de tweede keer de Energizing Day, voor iedereen met belangstelling voor de laatste ontwikkelingen. Energizing Day 2023, TU Eindhoven, 23 juni, 9.30-16.30 uur, kivi.nl/afdelingen/elektrotechniek/activiteiten

BEELD : KIVI ( BOVEN ) ; COVRA ( BENEDEN ) ; DEPOSITPHOTOS

Kernafval opgeslagen

Hergebruik

COVRA, de enige faciliteit in Nederland voor de verzameling, verwerking en opslag van radioactief afval, biedt KIVI-leden een rondleiding aan. Na een presentatie volgen een bezoek aan de permanente expositie, het hoogradioactief afval behandelings- en opslaggebouw (HABOG) en het laag- en middelradioactief afval opslaggebouw (LOG). Tevens is er ruimte voor discussie. Inschrĳven kan tot 14 juni. Bedrĳfsbezoek COVRA, Nieuwdorp, 21 juni, 9.30-12.00 uur, kivi.nl/afdelingen/ risicobeheer-en-techniek/activiteiten

Een gebouw hergebruiken kost minder materiaal, energie en transport dan een nieuw bouwen. Wel vergt het andere ontwerpmethodiek: in plaats van het gebouw aanpassen aan de nieuwe gebruiker, moet een passende gebruiker worden gevonden. Wie snel is, kan nog naar een seminar: Seminar: Hergebruik of gewoon slopen, Protestantse Kerk Velp, 14 juni, 18.00-20.30 uur, kivi.nl/afdelingen/regio-gelderland/activiteiten JUNI 2023 • DE INGENIEUR

Over hoe AI ons helpt, niet uitroeit Ook zo overweldigd door de golf aan negatieve berichten over kunstmatige intelligentie? Lees dan Slim, slimmer, slimst, een relativerend en zeer informatief boekje over AI. Tekst: Jim Heirbaut

We kunnen wel inpakken, de computers ren al te zien. Wetenschappers gebruiken gaan van ons winnen. Geniet er nog een AI in de natuurkunde, de wiskunde en paar jaar van, maar dan zijn we allemaal de biochemie; Mols schrijft erover in een onze baan kwijt en doet AI al ons werk hoofdstuk met de titel Eurekaboost. Dat voor ons. En met een beetje pech helpt AI gaat bijvoorbeeld over eiwitten, lange moleover een paar decennia de ganse mensheid culen die de werkpaarden van ons lichaam om zeep. Dat is de teneur in talloze recente zijn. Die krijgen hun functie doordat ze berichten in de media. Met AI is zo’n beetje zich op een bepaalde manier vouwen. van alles mis en als we nú niet hard op de Eiwitten die verkeerd vouwen, kunnen tot rem trappen, zijn we het haasje. ziekten leiden. Biologen willen al heel lang Gelukkig loopt het zo’n vaart niet. Wie kunnen voorspellen hoe een nieuw eiwit een beetje een realistische blik op AI wil zich zal vouwen, maar daarvoor waren ze ontwikkelen, doet er goed aan het boekje tot voor kort aangewezen op het lab: ze Slim, Slimmer, slimst te lezen, van moesten het eiwit maken en dan wetenschapsjournalist Bennie met ingewikkelde instrumenten Mols, die ook regelmatig voor kijken welke vorm het aannam. De Ingenieur schrijft. Daarin is Maar een paar jaar geleden introAI kan geen duceerde het bedrijf DeepMind van paniekvoetbal geen sprake. Integendeel, Mols schetst een beroep doen software op basis van AI die de realistisch beeld van hoe het staat vorm van een nieuw eiwit kan op ‘gezond voorspellen: AlphaFold. Inmidmet de ontwikkeling van AI, hoe verstand’ AI ons kan gaan helpen en wat dels zijn over de hele wereld we voorlopig niet van AI hoeven wetenschappers met AlphaFold te verwachten. aan de slag gegaan en zij hebben Om te beginnen is het boek van meer dan tweehonderd milnuttig, omdat het nu eindelijk joen eiwitten de vorm voorspeld. eens goed uitlegt wat wordt bedoeld met In het merendeel van de gevallen was de artificial intelligence, de term die te pas en voorspelling goed genoeg voor praktische te onpas wordt gebruikt in de brede media. toepassing. Mols weet van wanten – hij schrijft al jaren Dit is nog maar één voorbeeld van over het onderwerp – en legt uit waar de nuttige AI, het boek staat er verder vol mee. term vandaan komt, maar ook dat sommiMaar misschien het belangrijkste punt dat Mols maakt, is dat AI op veel vlakken ge wetenschappers hem niet zo gelukkig tekortschiet ten opzichte van de mens. AI gekozen vinden. ‘IA’ zou wellicht beter zijn: kan geen beroep doen op ‘gezond verstand’, intelligence augmentation, het uitbreiden de verzameling impliciete kennis die een van de menselijke intelligentie. mens elke dag opdoet vanaf het moment Want als er één boodschap beklijft van dat-ie ter wereld komt. Hoe werken dingen, Mols’ boek, dan is het dat AI een verzamelwat wil de ander, wat is oorzaak en gevolg? term is voor computerhulpjes die mensen AI mag dan krachtiger zijn op bepaalde kunnen assisteren bij het beter uitvoeren deelgebieden, een general artificial intellivan hun taken. Of het nu het opstellen gence is nog ver weg. Mols maakt dan ook van teksten is, het zoeken op internet, korte metten met de mensen die geloven het stellen van de diagnose kanker in het dat AI zo slim kan worden dat ze de mensziekenhuis of het besturen van een auto. AI heid zal overvleugelen. Die kans is niet nul, zal dit werk niet van ons overnemen, maar maar Mols beredeneert stap voor stap dat maakt het werk wel veel makkelijker. De die kans wel heel erg klein is. Een gerusttoekomst is niet aan AI, maar aan de mens stellende gedachte. ondersteund door AI. Dat gaat trouwens wel wat verder dan alleen een ‘handig computerhulpje’. AI beSlim, slimmer, slimst. looft binnen afzienbare tijd ook te kunnen Hoe kunstmatige intelligentie de helpen bij echt lastige wetenschappelijke mens een turboboost geeft uitdagingen. Daarvan zijn de eerste contou- Bennie Mols | 120 Blz. | € 9,99

“

’’

DE INGENIEUR • JUNI 2023

Podcast hinkt op twee benen Met de nieuwe podcast Pioneering Tech wil de TU Delft laten zien aan welke maatschappelijke problemen ze werkt. Het is jammer dat de eerste aflevering vlees noch vis is: deels interessante gesprekken, deels gortdroge informatie. Tekst: Jim Heirbaut

Vogels als inspiratiebron Op zoek naar een duurzame oplossing? Kijk eens wat vaker naar boven, laat De bionische vogel zien. Tekst: Pancras Dijk

Heb je wel eens een kerkuil horen vliegen? Vermoedelijk niet. De kerkuil beweegt namelijk extreem stil door de lucht. Hoe krijgt die uil dat toch voor elkaar, dachten ingenieurs van wind turbinebouwer Siemens Gamesa. Want als we het geheim van de kerkuil kennen, dan kunnen we windturbines misschien ook wel wat stiller maken. Het onderzoek resulteerde in turbinebladen met een soort tanden en franjes aan de buitenrand: een stuk stiller dan de eerdere modellen. Dit is slechts een van de voorbeelden van biomimicry – het met technologie nabootsen van de natuur – in De bionische vogel. Op zoek naar een inspiratiebron voor creatieve en duurzame oplos singen kijken auteur Annemarit van Broekhoven en illustrator Margot Westermann naar vogels. Voor veel van de problemen waarmee wij worste len (Hoe besparen we energie? Hoe verminderen we de afvalberg? Hoe beschermen we ons tegen hitte en ziekte?) hebben vogels immers allang een oplossing gevonden. Het resultaat is een geweldig boek geworden, waarin vol verwondering naar zowel de natuur als naar de techniek wordt gekeken. Van Broekhoven, biomimicryspecialist en industrieel ontwerper, en prijswinnend illustrator Westermann richtten zich met name op jonge ingenieurs (en vogelaars) vanaf een jaar of twaalf, maar meer ervaren vak genoten zullen ook veel plezier beleven aan deze uitgave van KNNV. Wie zich laat inspireren door de natuur, schrijft Van Broekhoven, krijgt vaak onverwachte cadeau tjes. Die omschrijving past ook precies bij haar boek. En dan is De bionische vogel wel een van de leukste en leerzaamste cadeaus die je je kunt wensen.

Podcasts zijn mainstream geworden. Ook onderwijs instellingen ontdekken audio om hun corporate verhalen te vertellen. Zo ook de TU Delft, die onlangs de pod castreeks Pioneering Tech lanceerde. Daarin gaat in elke aflevering een wetenschapsjournalist op zoek naar concrete oplossingen van de universiteit voor taaie maatschappelijk problemen. In de eerste aflevering is dat de energietransitie, meer spe cifiek het onderdeel waterstof. Het gaat over de Battolyser, een vinding van de Delftse hoogleraar Fokko Mulder. Het apparaat combineert batterij en elektrolysetechnologie om duurzame energie op te slaan en vrij te geven, waardoor het een belangrijke rol kan gaan spelen in de energietransitie. Mulder legt goed uit hoe dat werkt en waarom het belang rijk is om in de toekomstige samenleving flexibel te kunnen omspringen met duurzaam opgewekte energie. Fijn dat voor dit redelijk complexe onderwerp een journalist op pad gaat om de vragen te stellen waar de luisteraars mogelijk ook mee zitten. Dankzij de gekozen vertelvorm – presentator Anic van Damme gaat op repor tage in Delft en Rotterdam – wordt de luisteraar stap voor stap meegenomen in de wereld van de waterstof, duurzame energie, accupakketten en elektrolyse. Leerzaam. Jammer is wel dat de makers van de podcast er te weinig in slagen om het verslag beeldend te maken. Wat radio makers zo goed kunnen wanneer ze op reportage gaan, wordt hier achterwege gelaten: sfeer scheppen door de omgeving te beschrijven, gebouwen, het weer, kleine details. Nu tast de luisteraar in het duister wanneer presentator Van Damme of een van haar gasten op een bepaalde plek in Rotterdam staan en verwijzen naar ‘wat een gave plek is dit’. Neem de luisteraar dan mee, maak het beeldend, laat met taal zien waaróm die locatie zo bijzonder is. Tijdens het schrijven van deze recensie kom ik op in ternet een YouTubetrailer tegen, waarin host Van Damme reclame maakt voor de podcast. De snelle video bevat beel den die zijn gemaakt tijdens de opnamen van de podcast. Alleen, als er de hele tijd camera’s hebben meegedraaid, waarom houd je het dan bij audio? Waarom is er geen video van gemaakt? Pioneering Tech Via de podcastapps en tudelft.nl/innovatieimpact/pioneeringtech/podcast

De bionische vogel. Vogels als creatieve inspiratiebron voor creatieve en duurzame oplossingen. Annemarit van Broekhoven en Margot Westermann | 192 Blz. | € 22,95 JUNI 2023 • DE INGENIEUR

MEDIA

Het onbekende in beeld Dankzij het vernuft van Antoni van Leeuwenhoek leerden we de microwereld kennen. Tekst: Pancras Dijk

Oogwieren uit een zoetwaterplas, 712 keer vergroot. Dankzĳ de rode vlek kan deze eencellige naar het licht zwemmen.

DE INGENIEUR • JUNI 2023

Driehonderd jaar geleden overleed Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723). De Delftse microbioloog eindigt steevast hoog in de lijstjes met ‘grootste Nederlandse wetenschappers’ en een grote overzichtstentoonstelling in Rijksmuseum Boerhave, de hoeder van ons nationaal wetenschappelijk erfgoed, moet die positie schragen. Bij de tentoonstelling verscheen Antoni. Van Leeuwenhoek en de microwereld. Door de lichtvoetige vormgeving, vol kleur en uiteraard schitterende (micro)beelden, is het boek een feest om door te bladeren. Het is dan ook bepaald geen standaardtentoonstellingsboekje geworden. Waar een museale catalogus vaak de tentoongestelde objecten centraal stelt, daar staat deze uitgave eerder op zichzelf. Opmerkelijk genoeg ontbreekt een levensbeschrijving van Van Leeuwenhoek. Wie wil weten hoe zijn jeugd was, wat deze zoon van een mandenmaker ertoe bracht microscopen te ontwikkelen en in welke mate hem dat bij leven al roem en welvaart opleverde, kan beter de vorig jaar verschenen biografie Onzichtbaar leven lezen, van de hand van de voormalige directeur van Rijksmuseum Boerhaave Dirk van Delft. Veel meer dan om Van Leeuwenhoek zelf draait het in Antoni om die microwereld

– en om de manier waarop we daarnaar kijken. Wat was in de tijd van Van Leeuwenhoek het belang van de microscopische blik? Hoe werden de observaties gedeeld, wie zagen ze? Wat zie je eigenlijk als je door een microscoop kijkt? De auteurs spannen zich in om steeds ook de (historische) context te schetsen. Conservator Tiemen Cocquyt laat mooi de voortdurende interactie zien tussen Van Leeuwenhoek en mede-microscopisten als Johannes Hudde, Robert Hooke, Nicolaas Hartsuiker en de familie Huygens. Natuurlijk, Van Leeuwenhoek had weinig werk van betekenis kunnen nalaten zonder z’n ‘eigenzinnige microscoopjes’, schrijft Cocquyt. Maar voor de hoge vergrotingen die hij wist te bereiken waren ook bijzondere lenzen nodig, en een nieuwe manier om preparaten aan te lichten en vloeistoffen voor een lens te houden. Los van elkaar bestonden die technieken al, ‘maar de manier waarop Van Leeuwenhoek ze tot een waarnemingssysteem samensmeedde was revolutionair.’ Antoni. Van Leeuwenhoek en de microwereld Sietske Fransen en Tim Huisman (red.) 128 Blz. | € 24,95

FOTO : WIM VAN EGMOND

Q&A

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

Van onderzoeksjournalist Marcel Metze verscheen Hoog spel, een fascinerende, ‘politieke biografie’ van Shell als politiek speler.

1 2 3 4 5

Tekst: Pancras Dijk

Waarom heeft u dit boek geschreven? ‘Bedrijfsbiografieën richten zich vaak op een organisatie of techno logie. Zo’n boek is over Shell ook geschreven, niet zo lang geleden door Utrechtse historici. Maar ik wilde dieper graven in de ver wevenheid van olie, gas en geopolitiek. Die politiek wordt vaak beschouwd als de context waarbinnen een bedrijf als Shell moet opereren. Maar Shell is juist een actieve speler in dat politieke machtsspel.’ Wat fascineert u in het onderwerp? ‘Ik zie 1995 als een sleuteljaar. Toen speelden er drie crises die de toekomstige koers van het bedrijf hebben bepaald: de milieu kwestie rond het afgedankte boorplatform Brent Spar, de dood van Ken SaroWiwa en de mensenrechtenkwestie rond oliewinning in Nigeria, en een grote reorganisatie waarbij Shell meer naar Ameri kaans model werd opgezet. Er heerste toen chaos rond Shell. Daar ontstond mijn interesse.’ Voor wie is het boek bedoeld? ‘Als onderzoeksjournalist schrijf ik voor een breed, geïnteresseerd publiek. Bij een eerder boek dat ik schreef, over Philips, merkte ik dat het extra interessant was voor mensen die bij het bedrijf of in dezelfde sector werken. Voor hen is het goed om er even bij stil te staan: in wat voor wereld opereer ik, wat doet dat met mij? Want het is geen geheim dat werken in een chaotische wereld van zo’n multinational je persoonlijke ethiek beïnvloedt.’ Wat heeft u geleerd tijdens het schrijven? ‘We weten dat je bij zo’n bedrijf als Shell vuile handen krijgt, maar hoe werkt dat nu echt? Hoe wordt er binnen Shell gedacht en wat zijn de mechanismen die het bedrijf heeft ontwikkeld? Dat perspectief zocht ik, in vele gesprekken en ook in archieven. Shell bood zelf daarbij nauwelijks medewerking. Oudtopman Jeroen van der Veer daarentegen sprak ik uitgebreid. Hij was ook zo spor tief het eerste exemplaar in ontvangst te nemen.’ Waarom moeten ingenieurs het boek lezen? ‘Voor ingenieurs is Shell altijd een fantastisch bedrijf geweest, een fijne werkgever. Maar waar ingenieurs zich voorheen alleen met techniek konden bezighouden, daar is nu een breder bewustzijn nodig. Dit boek laat de context zien van het werk van de Shell ingenieurs: de gevolgen voor het milieu en de mensenrechten bijvoorbeeld. Zo toont dit boek het grotere plaatje.’ Hoog spel. De politieke biografie van Shell Marcel Metze | 632 Blz. | € 34,95 | e-boek € 19,99

portret : flip franssen

Wat eerst een speeltje voor rijke avonturiers was, groeide uit tot de parel van de consumptiemaatschappij. Peter Giesen schetst een caleidoscopisch beeld van de manier waarop de auto de wereld heeft veranderd. autopia. hoe de auto de wereld veranderde 320 blz. | € 22,99 | e-boek € 14,99

Heb je plannen je huis ‘slim’ en duurzaam te maken? Dan helpen de Groene Nerds je op weg. In hun podcastreeks bespreken ze hoe we slim met energie kunnen omgaan. de groene nerds | op alle podcastplatforms

In slechts enkele jaren tijd is er een geheel nieuwe groep kunstmatige eilanden in het Markermeer gecreëerd. De archipel bestaat voornamelijk uit moerassen en ondiepe wateren en is ontworpen als leefgebied voor vogels. marker wadden. natuur, bouwen, ontwerpen | € 39,95

‘Ons’ universitair onderzoek wordt goeddeels gedaan door buitenlandse wetenschappers. Tegelijkertijd waarschuwen inlichtingendiensten voor kennisspionage. Hoe bescherm je kennis op een plek die juist is bedoeld om kennis te delen? vriend of vijand | vpro/human | op alle podcastplatforms

JUNI 2023 • DE INGENIEUR

Voorwaarts

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

Luchtvervuiling heeft ook een verkoelend effect

De nieuwe ijstijd Halverwege de jaren zeventig veroorzaakten berichten over wereldwijde afkoeling verwarring over de menselijke invloed op het klimaat. Niet alleen Amerikaanse bladen, ook Nederlandse kranten waarschuwden voor een ‘nieuwe ijstijd’. De Zweedse natuurwetenschapper Svante Arrhenius wees in 1896 als eerste op de mogelijkheid dat de mens door de verbranding van steenkool en de uitstoot van koolstofdioxide bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Ruim veertig jaar later liet de Britse stoomingenieur Guy Callendar, tevens amateurklimatoloog, zien dat de temperatuur op aarde de voorgaande decennia was gestegen. Daarna leverde de Amerikaanse geochemicus Charles Keeling in 1960 de eerste harde bewijzen voor toename van koolstofdioxide in de atmosfeer. Maar juist toen de bewijzen voor een door mensen veroorzaakt broeikaseffect zich geleidelijk begonnen op te stapelen, ontdekte men dat luchtvervuiling ook een verkoelend effect kan hebben. Luchtvervuiling In de jaren zeventig verscheen er een reeks berichten in de media waarin wordt gewaarschuwd voor afkoeling van de aarde. Het gerenommeerTwee tegengestelde, de Amerikaanse weekblad Time bijvoorbeeld in 1974 een artikel onder de kop door de mens veroor- publiceerde ‘Nog een ijstijd’. De auteur wijst op onderzoek zaakte invloeden op waaruit blijkt dat de temperatuur sinds 1940 met 1,5 graad Celsius is gedaald. het klimaat, streden Het jaar daarop bracht het concurrerende om de aandacht tijdschrift Newsweek een artikel met dezelfde strekking. ‘Het kernpunt is dat, na driekwart eeuw buitengewoon milde weersomstandigheden, het klimaat op aarde schijnt af te koelen. Meteorologen zijn het oneens over de oorzaak en de omvang van de afkoelende trend, alsook over het specifieke effect op het lokale weer. Maar ze zijn bijna unaniem over het inzicht dat de trend de landbouwproductiviteit de rest van de eeuw zal verlagen’, aldus Newsweek (28 april 1975). Het krantenarchief van de Koninklijke Bibliotheek laat zien dat in die jaren ook in Nederlandse dagbladen er tientallen berichten verschenen over de ‘nieuwe ijstijd’. Zo plaatste NRC Handelsblad op 30 november 60

DE INGENIEUR • JUNI 2023

1974 een paginagroot achtergrondartikel onder de kop: ‘Verwachting voor de komende honderd jaar: kouder dan normaal’. Het nieuws kwam niet uit de lucht vallen. Reid Bryson, geoloog en meteoroloog aan de University of Wisconsin-Madison, lanceerde eind jaren zestig het idee dat fijnstof de atmosfeer minder transparant maakt en dat de aarde daardoor minder zonlicht ontvangt. Bovenop de natuurlijke uitstoot van vulkanen komt de luchtvervuiling die Bryson de human vulcano noemde. Het afkoelende effect van aerosolen als zwaveldioxide zou de groei van de ijsmassa’s op de polen versterken en daarmee leiden tot meer reflectie van zonlicht. Door dit zichzelf versterkende effect is een kleine groei van de stofuitstoot genoeg om de aarde te laten afkoelen. In 1963 had de aan het Amerikaanse leger verbonden klimatoloog Murray Mitchell aan de hand van historische metingen al vastgesteld dat de temperatuur op aarde sinds 1940 een dalende trend vertoont. Later is overigens gebleken dat Mitchells waargenomen afkoeling geen wereldwijd fenomeen was, maar alleen gold voor delen van Noord-Amerika en Azië. Oud nieuws Twee tegengestelde, door de mens veroorzaakte invloeden op het klimaat, streden om de aandacht. In het midden van de jaren zeventig leek de theorie van de mondiale afkoeling aan de winnende hand. Maar dat beeld is vertekend. In 2008 publiceerde het Bulletin of the American Meteorological Society een literatuuronderzoek dat laat zien dat de grote media-aandacht over de ‘nieuwe ijstijd’ in de jaren zeventig niet overeenkomt met wat er tegelijkertijd aan klimatologisch onderzoek plaatsvond. Van de in de jaren 1965-1979 verschenen wetenschappelijke publicaties over het klimaat in de 21ste eeuw neigden zeven naar mondiale afkoeling, terwijl 44 opwarming voorspelden. Wat mogelijk een rol heeft gespeeld bij het vertekende beeld in de pers is dat journalisten, naar de aard van hun werk, berichten over wat nieuw is.

1974 ‘Wat de oorzaak ook moge zijn, de gevolgen van de afkoelende trend kunnen zeer ernstig, zelfs rampzalig zijn. Wetenschappers hebben berekend dat een daling van slechts 1 procent zonlicht dat het aardoppervlak bereikt, het klimaat uit balans kan brengen, en de planeet kan laten afkoelen tot een punt van waaraf ze binnen een paar honderd jaar verder afglijdt naar een nieuwe ijstijd.’ Het Amerikaanse weekblad Time (24 juni 1974)

De kennis over het broeikaseffect was ‘oude koek’ terwijl de inzichten over het effect van aerosolen relatief nieuw waren. Vanaf de jaren tachtig nam de wetenschappelijk consensus over de opwarming van de aarde verder toe. De lichte (bovendien tijdelijk en plaatselijke) temperatuurdaling van Mitchell was rond 1975 gestopt. De luchtverontreiniging in de vorm van fijnstof nam af, terwijl de uitstoot van koolstofdioxide en andere broeikasgassen, zoals methaan en stikstofdioxide, bleven stijgen. De ernst van de zaak drong ook door tot de publieksmedia. Op 23 oktober 2006 publiceerde Newsweek bijvoorbeeld een artikel waarin het blad erkende dat het in 1975 ‘spectaculair fout’ zat met de voorspelling van de afkoelende aarde. Toch hebben dergelijke berichten een lang na-ijlend, vertragend effect gehad op de aanvaarding van het inzicht dat we aankoersen op rampzalige mondiale opwarming.

Was het aanvankelijk nog een kwestie van gezonde scepsis, later betrof het steeds vaker verdringing of zelfs boosaardige ontkenning, waarbij de waarheid soms ondergeschikt werd gemaakt aan economische belangen. Zo werden oude berichten over global cooling gerecycled door klimaatsceptici, onder meer door de invloedrijke Amerikaanse columnist George Will in The Washington Post (2009). En ook Donald Trump, op dat moment president van de Verenigde Staten, refereerde in een interview in dezelfde krant in 2018 aan de jaren zeventig-berichten over mondiale afkoeling, om uiting te geven aan zijn twijfel over door mensen veroorzaakte opwarming: ‘Als je teruggaat in de tijd en kijkt naar de berichtgeving, dan was er sprake van mondiale bevriezing. Op een gegeven moment zouden de planeten doodvriezen. En dan zou de aarde weer sterven door oververhitting.’ •

Winterlandschap met schaatsers, Hendrick Avercamp, ca. 1608. BEELD : RIJKSMUSEUM Inzet: Het artikel ‘The Cooling World’ in het tĳdschrift Newsweek uit 1975.

JUNI 2023 • 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: BlueXPRT Doel: innovatieve technologieën helpen realiseren Startjaar: 2018 Aantal medewerkers: vier in vaste dienst en enkele losse krachten Locatie: Enschede

Steun bij innovaties Tussen een pril idee en een product of nieuwe techniek, bevindt zich een lange weg van conceptontwikkeling, prototypen en testen. Een Enschedese startup kan daarbij helpen. Tekst: Pancras Dijk

‘Probeer niet voor een dubbeltje op de eerste rang te zitten. Betaal voor goede adviseurs!’ Ludwin Daal, oprichter en directeur van BlueXPRT, weet direct antwoord op de vraag welke goede raad hij zou meegeven aan jonge mensen die een tech-startup willen beginnen. ‘Kies niet voor de goedkoopste accountant of voor zomaar een bedrijfsjurist. Stap naar een grote firma. Daar begrijpen ze heus wel dat je niet zoveel te besteden hebt en zullen ze je een schappelijk tarief rekenen.’ Na zowel scheikunde als milieukunde te hebben gestudeerd, in respectievelijk Utrecht en Wageningen, belandde Daal in het consultancywerk op het gebied van afval, water en biomassa. ‘Ik heb daar veel geleerd, omdat ik er veel zelfstandig bezig was. Maar na een tijd wilde ik een nieuwe uitdaging.’ Hij ging rond bij z’n cliënten, die graag met hem verder wilden, en besloot daarop voor zichzelf te beginnen. ‘Ik kom uit een familie van ondernemers. Als kind deed ik al klusjes in het bedrijf van mijn vader. Voor-

al op het gebied van administratieve taken heb ik daar veel geleerd. En dat is belangrijk, want als het niet lukt om de administratie op orde te houden dan gaat het mis.’ Omdat Daal aan de universiteit niets over ondernemerschap had geleerd, vond hij het toch een uitdaging om een eigen BV te beginnen. ‘Ineens kreeg ik te maken met zaken als aansprakelijkheid, arbeidsrecht en risico’s. Maar ik vertrouwde erop dat ik die stap kon maken. Er zijn genoeg IT-toepassingen die het werk een stuk vereenvoudigen. En dankzij sociale media is ook het promoten van het bedrijf niet ingewikkeld meer.’ Plasticvrij Met BlueXPRT, zoals hij zijn bedrijf noemt ‘omdat veel van de projecten met verbetering van onze blauwe planeet te maken hebben’, brengt Daal innovaties naar de markt. ‘We ondersteunen bedrijven bij het opzetten van complete innovatieprojecten, regelen subsidieaanvragen en ondersteunen vervolgens bij het uitvoeren van de projecten’, zegt

Het project In-No-Plastic ruimt nanoen microplastics op in aquatische ecosystemen. foto : depositphotos 62

DE INGENIEUR • JUNI 2023

Daal. Een voorbeeld is het project In-NoPlastic. ‘Een aantal grote partijen, waaronder Uniper (energie), Dow (chemie) en de Noorse onderzoeksorganisatie SINTEF, kwamen drie jaar geleden bij ons omdat ze iets positiefs wilden doen met energiecentrales. Wij kwamen op het idee om technologie te ontwikkelen om het koelwater plasticvrij te maken.’ De subsidieaanvraag werd gehonoreerd, waardoor er vanuit het Europese Horizon2020-budget een bedrag van zes miljoen euro beschikbaar kwam voor een project van drie jaar. Er doen zeventien partners uit tien verschillende landen mee: twee onderzoeksorganisaties, twee overheidsinstellingen, vier industriële grootgebruikers, twee ngo’s en zeven mkb-bedrijven, waarvan vier op het gebied van technologie. BlueXPRT is als projectmanager de spin in het web tussen al die partijen. ‘Wij maken de planning, houden bij wat van welke partij wordt verwacht en waaraan de technologie moet voldoen’, zegt Daal. Daarnaast houdt

Een van de plekken waar In-No-Plastic plastics uit het water haalt is de lagune van Venetië. foto : in - no - plastic

Volgende maand in De Ingenieur Terug naar de maan De European Service Module wordt het Europese onderdeel van NASA’s baanbrekende SLS-raket. De Ingenieur ging langs in de enorme cleanrooms van Airbus Defense and Space in Bremen.

Made in EU Is de globalisering te ver doorgeschoten? Corona en de kortstondige Suez-blokkade hebben duidelijk gemaakt dat onze afhankelijkheid van met name Azië kwetsbaar is. Kunnen we vitale producten weer zelf gaan maken?

Daybreak Matt Leacock maakte naam als ontwerper van het bordspel Pandemic. Toen het daarin geschetste nachtmerriescenario werkelijkheid werd, bedacht hij het onderwerp van zijn nieuwste game: het klimaat. illustratie : edward tuckwell

BlueXPRT zicht op de financiële kant van het project, de technische integratie en regelt het de publiciteit. Hoogtepunt was afgelopen februari, toen koning Willem-Alexander, koningin Maxima en kroonprinses Amalia zich bij een officieel bezoek aan Sint Maarten lieten bijpraten over het project. Dat was goed voor de pr naar de buitenwereld, maar ook voor de projectpartners zelf. ‘Innovatietrajecten kunnen heel lang duren. Het is dan soms lastig om iedereen tevreden te stellen en bij de les te houden’, zegt Daal. ‘Het is enorm motiverend als de koning langskomt en het project ineens op televisie verschijnt.’ Tegelijk is een belangrijke taak voor Daal in grootschalige en langlopende projecten, zoals In-No-Plastics, ook het managen van verwachtingen. ‘Wij stellen de key performance indicators (kpi’s) op en houden de voortgang bij’, zegt Daal. Elke zes maanden worden de kpi’s waar nodig bijgesteld, alle-

maal met als doel dat er aan het eind van de rit een succesvol demonstratiemodel is opgezet. Bij innovatie is een succesvolle uitkomst nooit te garanderen, stelt Daal. ‘Geen resultaat is ook een resultaat.’ Subsidies aanvragen De staalsector biedt BlueXPRT meer werk. ‘Wij helpen bedrijven als Arcelor Mittal bij het verminderen van de CO2-uitstoot.’ Dat Daal de weg kent naar talloze subsidiepotjes in met name Brussel heeft voor de cliënten grote meerwaarde. Daal stond in het verleden namelijk ook aan de andere kant, als beoordelaar van subsidieaanvragen namens de EU. ‘Ik weet uit eigen ervaring dat een fors deel van de aanvragen gewoon niet goed is geschreven. Die vallen direct af.’ Vervolgens blijven er altijd nog enkele goede aanvragen over en welke partij het geld krijgt, blijft dan een loterij. ‘De meeste bedrijven

BlueXPRT is ook betrokken bij het afvangen van CO2 door membraantechnologie. foto : depositphotos

hebben geen grote innovatieafdeling. Die hebben vaak geen tijd om snel een subsidieaanvraag te schrijven. Wij kunnen dat wel.’ BlueXPRT heeft inmiddels vier mensen in vaste dienst met daaromheen een schil van freelance medewerkers. En als het nodig is, beknibbelt Daal dus niet op juridisch of financieel-economisch advies. ‘Ik geef daar jaarlijks veel geld aan uit. Maar dat interesseert me niet, ik wil zeker weten dat ik het goed doe.’ Daal hoopt zijn bedrijf te kunnen uitbouwen naar twintig medewerkers, al blijkt dat in de huidige tijd van personeelsschaarste nog lastig. Vanaf dat moment, zegt Daal, wordt het een ander type organisatie, niet meer door één persoon te runnen. Wat hij dan gaat doen? ‘Misschien verkoop ik het, misschien ook ga ik verder als eigenaar en R&D-chef, maar dan draag ik de ceo-functie over aan een ander.’ •

Met Vattenfall werkt BlueXPRT aan het project Carbon Green, gericht op de circulaire technologie. foto : martine goulmy JUNI 2023 • DE INGENIEUR

Vragenvuur

Acht prikkelende vragen aan langeafstandszwemmer Maarten van der Weĳden, die in 2008 olympisch goud won. Deze maand organiseert hĳ een Elfstedentriatlon, waarvan de opbrengst naar kankeronderzoek gaat.

Tekst: Pancras Dijk

Wat is het laatste dat u zelf heeft gerepareerd?

‘Mijn waterdichte zwemsokken. Het zijn latex voetstukken met een vernauwing om ze strak op de kuiten te laten aansluiten. Vanuit tijdsdruk dacht ik dat ik ze wel even zelf kon lijmen. Uiteindelijk zag het er niet uit en lekte het ook nog eens. Inmiddels heeft een partij met ervaring dit helemaal netjes voor me gemaakt.’

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

‘Het kunstmatig op grote schaal laten bevriezen van natuurwater zodat de Elfstedentocht alsnog kan worden geschaatst. 1997 is veel te lang geleden.’

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

‘Aardewerk. Je zult het maar als allereerste mens ontdekken en begrijpen wat jij en iedereen die je kent er aan zou kunnen hebben. En dat je dat dan gaat perfectioneren met slib en vuur.’

Welke technologische ontwikkeling baart u zorgen?

‘Het onvoorspelbare vanuit de exponentiële groei van AI. Dat niemand weet waartoe die zal leiden. In de tijd dat ik wiskunde studeerde was ik gefascineerd door de chaostheorie. Dat het fladderen van een vlinder in Zuid-Amerika het begin kan zijn van een verwoestende storm in Australië. AI is die vlinder die voor het eerst fladdert, waarvan we niet weten waartoe dat zal leiden.’

Bent u bang dat robots uw werk overnemen?

‘Ik doe met mijn werk een aantal dingen. Ik zwem soms heel lang; dit lijkt me irrelevant voor een robot om over te nemen. Ik zamel geld in voor kankeronderzoek; wat zou het waanzinnig zijn als robots via AI een oplossing zouden vinden tegen kanker. Mijn commerciële werk is dat ik lezingen en presentaties geef bij bedrijven over omgaan met onzekerheid, omgaan met tegenslagen en het stellen van doelen in onzekere tijden. Het zou goed kunnen dat het vak van motivational speakers wordt overgenomen door robots. Het gaat te ver om te noemen dat ik hier angst door ervaar. Als het gebeurt, dan gebeurt het.’

Welk leerzame boek ligt momenteel op uw nachtkastje?

‘De Gruffalo. Je leert ervan om dapper te zijn en dat je soms iets moet doen om te krijgen wat je wilt ondanks dat je het spannend vindt.’

Zijn de dijken hoog genoeg?

‘We kunnen met zekerheid zeggen van niet. Het is alleen de vraag wanneer dit zal blijken. Ik zou niet weten of dit nog vijftig of vijftigduizend jaar zal duren.’

Welk sociale medium zou u niet meer willen missen?

‘Instagram. Voor het verleiden en oproepen van mensen om mee te sporten tijdens mijn Elfstedentriatlon is dit socialemediaplatform erg waardevol. Dit event vindt plaats tussen 18 en 24 juni en wie dat wil kan een stukje mee zwemmen, fietsen of lopen. Dus wie nog een sportief doel zoekt, een echte Friesland-ervaring wil beleven en wil bijdragen aan kankeronderzoek, moet even kijken op elfstedentriatlon.nl.’

DE INGENIEUR • JUNI 2023

FOTO : BETER . NU

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.

Ben jĳ onze eerstvolgende Chartered Engineer? “Het chartership past binnen mĳn doel om verbonden te blĳven met mĳn Nederlandse ingenieurswortels. Voor het uitvoeren van managementrollen zal ik zichtbaar zĳn als een sterke ingenieur. Het sluit heel goed aan bĳ mĳn kernwaarde van eerlĳkheid en bĳ de verantwoordelĳkheden die een ingenieur heeft.”

“Het chartership biedt een raamwerk van competentiegebieden voor de ingenieur om hun doelen en doelstellingen op te bouwen. Dit geeft een proces van voortdurende ontwikkeling van professionele competentie.” Rafik Djigouadi CEng

Willem Keĳ CEng

Wat biedt professionele registratie jou als ingenieur? Een kwalificatie Een internationaal erkende kwalificatie voor ingenieurs als Chartered Engineer (CEng) of Incorporated Engineer (IEng). Een structuur Biedt een structuur voor kennisuitwisseling en continue professionele ontwikkeling op diverse technische werkvelden en disciplines. Sleutelelementen hierbĳ zĳn: reflectief leren, peer review, en ontwikkeling van de kennis en ervaring van de ingenieur.

Erkenning Een uitgelezen kans voor excellente en toegewĳde ingenieurs om zich te onderscheiden van niet-geregistreerde ingenieurs. Bewĳs Het is een bewĳs van bekwaamheid en betrokkenheid, plus voor het bereiken én behouden van een professionele kwaliteitsnorm.

Toegang tot Toegang tot interessante projecten en dito banen. In een groeiend aantal landen is Chartership vereist voor het verwerven van projecten op hoog niveau. Chartered Engineers stellen de normen die anderen volgen. Start direct! www.charteredengineer.nl