In december vorig jaar presenteerde De Ingenieur technische toepassingen die in 2017 zouden doorbreken. Wat is er van terechtgekomen en zijn ze voorbodes van een nieuwe trend?
Dit was ons overzicht, met erbij de uitkomst: groen is goed voorzien, rood is niet uitgekomen, blauw is redelijk op weg. Klik door voor meer informatie.
Duurzaamheidswijk op het IJ
Vorig jaar voorspelden we dat het na een lange tijd van plannen maken eindelijk zover was: een duurzame wijk met een speciaal Smart Grid dat de energie van zonnepanelen en windmolens optimaal verdeelt onder de bewoners, zodat er nog maar heel weinig of zelfs geen extra energie nodig is van buitenaf. En een afvalverwerkingscentrale die afvalwater lokaal omzet in biogas.
Maar door een discussie over het erfpacht met de Gemeente Amsterdam is de bouw niet in 2017 gestart. Nu is de planning begin volgend jaar, en kunnen de eerste bewoners halverwege 2018 eindelijk hun huis in.
Ondertussen zijn onderdelen van Schoonschip al niet meer uniek. Eind vorige maand opende bijvoorbeeld een buurtbatterij in Rijsenhout, waar de opgewekte stroom van een wijk lokaal wordt opgeslagen. Het is minder geavanceerd dan Schoonschip, maar het is wel al realiteit
Conclusie: zelfs na acht jaar plannen bleek de voorspelling dat de bouw van de duurzame wijk in 2017 zou beginnen te voorbarig. Dat staat nu komend jaar te gebeuren.
Computer spoort kanker op
Last van je slokdarm, pijn bij eten en drinken. Het kunnen de eerste symptomen zijn van slokdarmkanker. Met een slang – endoscoop – die bij een inwendig onderzoek naar binnen gaat, maakt een arts videobeelden, waarop die vervolgens moet speuren naar afwijkend weefsel. Komend jaar zou beeldherkenningsalgoritmen daarbij gaan helpen.
In 2017 werd het onderzoek uitgebreid met OCT, een lasertechniek, waarbij het licht enkele millimeters in het weefsel van de slokdarmwand binnendringt. Medisch gezien is dit geweldig, want poliepen en andere afwijkingen die tot kanker kunnen uitgroeien, beginnen vaak onder het oppervlak. Maar de beelden die de lasertechniek opleveren zijn erg onduidelijk en zitten vol met ruis, vertelt Peter de With, hoogleraar Video Codering en Architecturen bij de Technische Universiteit Eindhoven. Een arts kan daar dus nauwelijks informatie uithalen, maar de algoritmes van De With wel. ‘Experts kunnen een kwaadaardige poliep op die beelden nauwelijks herkennen. Onze computer lukt dat wel, in 95 % van de gevallen, door om te beginnen de ruis er grotendeels uit te filteren.’ Onlangs promoveerde Fons van der Sommen uit de groep van De With er cum laude op.
Met deze techniek zullen artsen veel meer problematische gevallen kunnen ontdekken vóórdat die echt kanker worden. De benodigde ingreep is dan klein en de patiënt heeft een veel grotere kans om gezond verder te leven. ‘Dit kan de gezondheidszorg veel kosten besparen.’
Maar zover is het nog niet. De With en collega’s gaan hun onderzoek nu uitbreiden van alleen Nederlandse naar Europese ziekenhuizen. Ook werken ze samen met de producenten van endoscopen. Misschien dat die in de toekomst dus ook een kleine laser hebben die ín het weefsel van de darmwand kan kijken.
Conclusie: software voor beeldherkenning wordt nog niet gebruikt in het ziekenhuis, maar wordt wel steeds beter en veelzijdiger.
Scheur in turbineblad repareert zichzelf
Het is een vernuftig principe: materialen zo ontwerpen dat ze bij scheurvorming zichzelf gaan herstellen. De TU Delft kondigde aan met dit principe de coatings op de schoepen van turbinebladen in vliegtuigmotoren en gasturbines te verbeteren. Nu moeten die nog om de paar jaar helemaal worden vervangen, een financiële aderlating.
Het idee is om aan de coating bolletjes met molybdeendisilicide toe te voegen, die zijn ingekapseld, zodat ze pas actief worden als er scheurtjes in de coating ontstaan. Op dat moment gaat het molybdeendisilicide oxideren, waarbij siliciumoxide ontstaat. ‘De crux is de enorme volumeverhoging die hiermee gepaard gaat; zo loopt de scheur vol. Door een tweede reactie ontstaat kristallijn materiaal, waardoor de scheur de facto weer netjes gevuld is’, legt Wim Sloof van de TU Delft uit.
Proeven binnen het Europese project SAMBA, dat in 2017 werd afgerond, lieten zien dat met dit bijzondere materiaal de levensduur van de coating met minstens 25 % omhoog kan. ‘We hebben zelfs veel extremere stijgingen gezien, maar we werken met keramieken en die hebben een enorme spreiding vanwege hun brosheid. Wel is duidelijk dat het productieproces van de bolletjes robuuster – en dus beter reproduceerbaar – moet worden voordat bedrijven dit in de praktijk kunnen gebruiken. Dat is dan ook de volgende stap.’
Beton
Zelfhelend beton, ook bedacht in Delft, is al wel in de praktijk toegepast. Al eind 2016 kwamen in Simpelveld, Limburg, vier watertanks gereed die deels zijn gemaakt van zelfhelend beton (lees: ‘Zelfhelende zuiveringstank’ ) .
En in november van dit jaar leverde BAM in de haven van Rotterdam een bluswaterbassin op van zelfhelend beton, het grootste project tot nu toe met het bijzondere materiaal (lees: ‘Bluswaterbassin van zelfhelend beton’ ).
In zelfhelend beton zitten bacteriën die niet actief zijn, tenzij ze in contact komen met water. Dan gaan ze een voedingsstof – calciumlactaat, dat ook in het beton is verwerkt – omzetten in kalksteen. Op deze manier vullen de bacteriën kleine scheurtjes die waren ontstaan, op.
Conclusie: voor zelfhelende materialen was 2017 een goed jaar. Beton komen we al tegen in de praktijk, maar voor de coatings op turbinebladen moeten we nog een paar jaar geduld hebben.
Recyclebare woning uit de fabriek
De belofte was mooi, een circulaire woning uit de fabriek. Vorig jaar kondigden we aan dat Think Wonen alles in gereedheid heeft voor de eerste orders van de herbruikbare woning. Tot nu toe is het er echter niet van gekomen. ‘We hebben ons vooral toegelegd op het opnieuw inrichten van onze fabriek. Komend kwartaal zijn we daar mee klaar’, vertelt directeur Mark Spee van Think Wonen. Het eerste project waarmee hij vervolgens aan de slag gaat, 32 woningen en 15 appartementen in de nieuwbouwwijk Zuiderhoeven in Hoofddorp, is meer toegespitst op energie- en materiaalprestaties dan op circulariteit. ‘Deels valt dat met elkaar samen.’
Zo houdt Think Wonen vast aan het principe van een stalen frame als casco van de woning. Dat frame is, wanneer de woning niet meer voldoet, gemakkelijk zonder volledige demontage voor een andere woning te gebruiken. ‘Vergeleken met een betonnen casco is dat stalen frame uit oogpunt van hergebruik veel gunstiger.’ De binnenwanden zijn van geperst hout of geperst vlas, ook die zijn goed herbruikbaar. De buitenmuur wordt van baksteen. ‘Mensen vinden dat mooi en baksteen is een prima warmtebuffer.’ Spee zou die bakstenen het liefst met een kliksysteem aan elkaar bevestigen, maar de opdrachtgever wilde per se een – minder circulaire - gemetselde uitvoering.
Het is een van de punten waar Spee tegenaan loopt: bij opdrachtgevers zit circulariteit nog nauwelijks tussen de oren. Ook andere bouwbedrijven hebben daar last van: projecten kenmerken zich door uitstel en nog eens uitstel. Los hiervan, voor het energie- en materiaalgebruik voldoet de woning die Think Wonen nu in Hoofddorp gaat bouwen wel aan heel hoge prestatie-eisen.
Conclusie: de circulaire woning komt aarzelend van de grond.
Big Data voorspelt blaadjes op het spoor
Het klonk veelbelovend: gebruik data-analyse en intelligentie om te kunnen voorspellen waar en bij wat voor weer er in de herfst blaadjes op het spoor komen die het treinverkeer kunnen ontregelen. Toch is de toepassing niet van de grond gekomen. ProRail en NS vonden gebruik van het nieuwe systeem niet nodig, zo meldt Maarten van Zanen van Arcadis, een van de bedenkers van de blaadjesvoorspeller.
Toch is er niet niks gebeurt. Want die blaadjes zijn maar een van de toepassingen van de combinatie van big data en kunstmatige intelligentie. Dat wordt nu wel gebruikt bij het onderhoud van de wissels. Vastzittende wissel hebben bovendien een veel groter verstorend effect op de treinenloop, omdat ze zich het hele jaar kunnen voordoen, en niet alleen in de herfst.
ProRail en NS werken nu aan de ontwikkeling van een model dat storingen in de wissels kan voorspellen, Arcadis is daar ook bij betrokken. ProRail heeft voor dit soort activiteiten een speciaal DataLab opgericht.
De NS gebruikt een soortgelijke methode voor het onderhoud van zijn treinen. Zo wordt de onderhoudstoestand van de nieuwe sprinter Flirt realtime bijgehouden en de data-analyse geeft aan welk onderhoud wanneer nodig is (lees ‘Onderhoud trein in realtime bijhouden’)
Conclusie: de blaadjesvoorspeller is er niet gekomen, wel vindt big data gecombineerd met kunstmatige intelligentie langzaam zijn weg op het spoor.
Koe uit het lab
Kunstmatige melk en leer: in 2017 beloofden bedrijven dat koeproducten steeds vaker uit het lab zouden komen. Twee Amerikaanse Start-ups zouden de wereld van de herkauwer goed opschudden door belangrijke rundproducten, leer en melk, voortaan kunstmatig te maken.
Het bedrijf Perfect Day had een ingenieus plan: door zuivelgist te combineren met suiker is niet meer de vervuilende koe nodig. Het gist wordt in een laboratorium vemenigvuldigd, suiker komt van een plantaardige bron.
Het leer zou komen van geoogste huidcellen van de koe. Modern Meadows, bedenkers van het lableer, zouden die huidcellen laten groeien in een petrischaaltje in het lab en zo leerlappen maken zonder de koe zelf. Dat proces lijkt veel op kweekvlees waar Wageningse onderzoekers in Nederland aan werken.
Maar zoals dat vaak gaat met start-ups, is er weinig meer vernomen van Perfect Day in 2017. Inmiddels praat het bedrijf over 'verbinding zoeken met de industrie', wat waarschijnlijk betekent dat ze geld en kennis nodig hebben van grote zuivelbedrijven.
Modern Meadow heeft meer bereikt. Op dit moment kun je in het New Yorkse Museum of Modern Art een t-shirt van laboratoriumleer bewonderen. Dat het leer voorlopig alleen geschikt is als kunstinstallatie zegt wellicht iets over de kosten van het maakproces. Of Modern Meadows ooit zover komt dat ze duurzaam leer kunnen maken dat even duur of goedkoper is dan de 'real deal', is niet te zeggen, maar de start is gemaakt.
Het kweekvlees, waar Mark Post van de Universiteit van Maastricht aan werkt, lag in 2017 nog niet in de winkel. Het zal waarschijnlijk nog wel een paar jaar duren; op dit moment werken Post en anderen (zoals het Amerikaanse) Memphis Meats aan proeffabriekjes. Daar moet duidelijk worden of de techniek opschaalbaar is. Voor we daar echter iets van zien in restaurants of winkels zijn we minstens vier jaar verder.
Conclusie: de koe vervangen blijkt lastiger dan je denk. Vervangende zuivel is er niet gekomen, wel uit huidcellen gegroeid kunstleer.
Batterij op zout en zoet water
Met decentrale opwekking van elektriciteit, bijvoorbeeld door zonnepanelen, is de mogelijkheid van opslag belangrijk. Want als in een straat elk huis zonnepanelen op het dak heeft en de zon schijnt fel, dan wordt er veel meer elektriciteit geproduceerd dan de bewoners nodig hebben. Sla die elektriciteit op, en gebruik die bijvoorbeeld ’s avonds.
Meestal wordt voor die opslag een Li-Ion batterij gebruikt, zoals de Tesla Home Battery of MyReserve van Solarwatt. Vorig jaar presenteerde we de waterbatterij als alternatief. Die heeft niet meer nodig dan twee vaten gevuld met zout en zoet water, een membraan en wat pompen. De batterij is veel eenvoudiger te produceren, gebruikt geen materiaal als lithium en dergelijke dat voor andere toepassingen dringend nodig is, en kan bovendien naar behoefte worden opgeschaald.
AquaBattery, de start-up die de batterij ontwikkelde, kondigde vorig jaar aan dat er op de Green Village van de TU Delft een exemplaar van 10 kWh zou komen. Op de valreep is dat ook gelukt: eind november werd de batterij in gebruik genomen. Voor die capaciteit zijn twee forse vaten met zoet en zout water nodig, elk 8000 liter groot. En de stacks met het membraan wordt straks van de huidige twee uitgebreid tot tien stuks, waarmee de batterij een vermogen van 1 kW kan leveren. Ter vergelijking: de nieuwe Powerwall 2.0 van Tesla heeft een capaciteit van 13,5 kWh.
De werking van de batterij berust op het principe dat de natuur altijd streeft naar evenwicht: komen zoet en zout water bij elkaar, dan dringt het zout het zoete water binnen om de zoutconcentratie overal gelijk te maken. Om daar elektriciteit uit te winnen maakt de batterij gebruik van membranen die selectief ionen doorlaten: het ene alleen de positieve natriumionen, het andere de negatieve chloride-ionen. In de cel met de membranen ontstaat zo een spanningsverschil. Bij het opladen van de batterij gebeurt precies het omgekeerde: het ‘brakke’ water wordt weer gescheiden in zoet en zout.
In de testsituatie op de Green Village moet blijken hoe de batterij zich gedraagt met de willekeurige laad- en ontlaadpatronen van de vier studentenwoningen. Daarnaast gaat Aquabattery aan de slag met het ontwikkelen van een gemakkelijk hanteerbaar thuismodel voor de batterij. Want het grote voordeel van eenvoudige en zeer gemakkelijk verkrijgbaar materiaal, namelijk zout en zoet water, heeft als prijs dat het apparaat bij wat groter vermogen nog erg omvangrijk is.
Conclusie: de waterbaterij heeft zijn belofte waar gemaakt, en verkeert nog in de testfase.
Tapijt recyclebaar dankzij loslatende lijm
Afgedankt tapijt waar nauwelijks meer iets zinvols mee valt te doen vanwege de lijm die er in zit, het is een gruwel voor het streven naar hergebruik van materialen.
Vorig jaar meldden we een fraaie oplossing van Niaga-DSM: tapijt dat volledig recyclebaar is vanwege een onomkeerbare lijm. Eenmaal aangebracht zorgt die dat de twee lagen van het tapijt stevig op elkaar blijven, maar is het tapijt versleten, dan is verhitting tot zo’n 100 °C voldoende om de lijm weer los te laten. De twee lagen komen weer volledig schoon van elkaar, en omdat de lijm zelf ook een polyester is laat die zich prima met de polyester onderlaag bewerken. Het tapijt van Niaga is dus volledig recyclebaar.
Inmiddels wordt het in de Verenigde Staten verkocht onder de naam Air.o. Die naam verwijst onder meer naar een bijkomende voordeel van het recyclebare tapijt. Omdat er geen latex-lijm of andere vluchtige koolwaterstoffen worden gebruikt, heeft het tapijt geen last van die bekende penetrante geur die het meeste nieuwe tapijt wel heeft.
Het tapijt wordt onder licentie geproduceerd door Mohawk. Recycling van gelegd tapijt is uiteraard nog niet aan de orde, maar wel al van de snijresten. ‘Ook dat doet Mohawk zelf, met prima resultaat’, weet Chris Reutelingsperger van Niaga.
Inmiddels leveren meer fabrikanten beginnetjes van herbruikbare woning- en kantoorinrichting. Zo waren er al volledig recyclebare stoelen, ModuPlus introduceerde de modulaire zitbank en Philips levert nu licht als service voor bedrijven.
Conclusie: recyclebaar tapijt is aan het doorbreken in 2017.
Thuis medische diagnose stellen
Dit jaar bereikte de Tricorder XPRIZE-wedstrijd eindelijk zijn climax. Hierin waren miljoenen uitgeloofd aan de uitvinders van een goede thuistest voor het meten en monitoren van verschillende lichaamsfuncties. Het achterliggende idee is dat mensen in de (nabije) toekomst gewoon thuis hun gezondheid in de gaten houden, geholpen door technologie. Daardoor verschuift de nadruk van genezen naar meer preventie - je ziet problemen eerder aankomen - en zullen tegelijkertijd de zorgkosten dalen.
De winnaar werd het team Final Frontier Medical Devices met de DxtER (spreek uit “Dexter”) (lees: ‘Broers winnen Tricorder XPRIZE-wedstrijd’). Dat kastje analyseert lichaamsvloeistoffen met behulp van een chip, bijvoorbeeld op glucose, witte bloedcellen en hemoglobine, en gebruikt ook gegev4ens van bijvoorbeeld de eerste hulp en artsen.
Veel belangrijker is de software voor kunstmatige intelligentie die erin zit. Daarmee leert het apparaatje gaandeweg steeds beter om medische diagnoses te stellen. Inmiddels doet Basil Leaf Technologies klinische proeven met een eenvoudiger versie van het apparaatje.
Conclusie: de DxtER thuistest is nog niet op de markt, maar er zijn al wel klinische proeven.
Landbouwdrone komt van de grond
Als er één bedrijfstak is die zeker gaat profiteren van drones, dan is het de landbouw wel. Het vliegen met kleine drones is een goedkope manier om vanuit de lucht informatie te vergaren over hoe de plantjes erbij staan. Maar maak zo’n toestel een maatje groter en hij kan plantjes besproeien met water of bestrijdingsmiddelen en zo de tractor vervangen.
Dat is dan ook waar het Nederlandse bedrijf Drone4Agro aan werkt. ‘Boeren willen af van het verrijden van de spuitboom met een tractor. De wielen zorgen voor een ongewenste verdichting van de ondergrond en het tractorspoor is ook oppervlak waar je niet op kunt planten’, zo voorzagen we.
Het bedrijf had gehoopt al dit jaar een landbouwdrone op de markt te kunnen zetten, maar dat is niet gelukt. Drone4Agro moest noodgedwongen afscheid nemen van een partner. Inmiddels zijn die formaliteiten afgewikkeld en gaat alle energie weer in het ontwikkelwerk zitten. Het ontwerp van de drone ging op de schop en dit jaar bouwde het bedrijf een versie van 3 m lang van een unieke V-vormige landbouwdrone. ‘Die kan al van waypoint naar waypoint vliegen, terugkeren op het dockingstation bij een lege accu en na opladen weer verder gaan waar hij was gebleven’, vertelt Rijssenbeek.
De volgende stap is het bouwen van de uiteindelijk versie, 9 m lang. Dan gaat er een behoorlijk gevaarte de lucht in; is dat allemaal wel veilig? ‘Onze drone zeeweft op maar 75 cm boven de grond. En uiteraard bouwen wij allerlei waarborgen in voor de veiligheid. In de software van de drone is vastgelegd dat hij in een denkbeeldige kooi moet blijven. Zo houden drie verschillende hoogtemeters in de gaten dat hij netjes laag blijft.’
Conclusie: de landbouwdrone heeft vertraging opgelopen en heeft 2017 niet gehaald. Maar Drone4Agro werkt naarstig door.
Mest wordt grondstof
Het mestoverschot in Nederland aanpakken is niet eenvoudig. Mestvergisters, die het afval omzetten in energie, helpen een beetje. Maar het restproduct (digestaat) is nog steeds een probleem. In 2017 had er een eerste fabriekje moeten komen dat het digestaat verwerkt tot nuttige grondstoffen voor de landbouw, zoals fosfaat en stikstof. Het overgebleven water wordt gefilterd en is in theorie schoner dan het gewone oppervlaktewater.
De fabriek had najaar 2017 open moeten gaan, maar is door bureaucratie en strenge regelgeving vertraagd. 'Het lozen van water is gebonden aan een hoop regels. Het duurde langer dan verwacht eer we de vergunningen hadden', vertelt Wilbert Menkveld. Hij is als R&D-manager bij Nijhuis Industries betrokken bij het project. 'Maar inmiddels is alle engineering klaar en gaat de bouw begin volgend jaar van start.'
Na de komende zomer verwacht dan te kunnen produceren. Ondertussen heeft Nijhuis Industries met lokale boeren in de Achterhoek een project opgezet: 'Achterhoek zonder kunstmest'. De nuttige stoffen uit de digestaatverwerking zullen als vervanging van de kunstmest dienen en zo de landbouw goedkoper en duurzamer maken.
Conclusie: Door papierwerk kwam de vergaande mestverwerkende fabriek er niet in 2017, nu staat die voor 2018 op de rol.
Algorime doorzoekt videobeelden
Hoe weet je wat er op televisie is zonder te kijken? De Amsterdamse start-up Media Distillery werkt aan software die automatisch kan samenvatten wat er in een radio- of tvprogramma werd besproken. Wat is inmiddels de sdtand van zaken?
Media Distillery gaat nu samen met de NPO vanaf begin volgend jaar uitzendingen van NPO Radio 1 herkennen. Het doorzoeken van uren en uren aan radio wordt zo veel gemakkelijker, en daar hoeft geen mens aan te pas te komen.
Ondertussen werkt het bedrijf ook verder aan een nieuw aanbevelingssysteem aan de hand van beeldherkenning. Op basis van de voorkeur van de kijker voor bepaalde personen of onderwerpen op de tv, kan de software straks nauwkeuriger programma's aanbevelen. Volgend jaar maart gaat een Belgische televisiezender de techniek ook daadwerkelijk gebruiken.
Conclusie: in 2017 waren er nog geen toepassingen, de eerste waar consumenten mee in aanraking komen verschijnt in 2018.
Drijvend windpark
Sinds afgelopen najaar levert het eerste drijvende windpark stroom aan het net. Hywind van Statoil, in de buurt van Schotland, doet het zoals verwacht, zo laat het energiebedrijf weten.
Onze voorspelling over het drijvende windpark is dus volledig uitgekomen. De vijf turbines van elk 6 MW zijn dit jaar vanaf de werf op het vasteland bij het Schotse Pietershead naar hun locatie op zee gesleept, het turbinedeel nog los van de onderwaterballast. Ter plekke zijn ze aan elkaar gezet en voorzien van 800 m lange ankerlijnen. De onderwaterballast dient als contragewicht en houdt de turbine overeind. Het windpark heeft de stormen van het afgelopen najaar goed doorstaan.
De windturbines op zee die we tot nu toe kennen hebben alle een vaste verankering in de zeebodem. Dat gaat goed tot een waterdiepte van zo’n 60 m, wordt de zee dieper dan is drijvend de beste optie. De drijvende turbines van Statoil staan op een locatie waar de zee 100 m diep is.
Nu met het drijvende windpark de diepte van de zee geen belemmering meer vormt, is een veel groter zeeoppervlak beschikbaar om windenergie te winnen.
Grootschalige projecten liggen echter nog niet in het verschiet. Statoil wil eerst meer ervaring opdoen met zijn Hywind-park. Japan is nu nog in het stadium van testen. Na de ramp met de kerncentrale van Fukushima Daichi staat offshore wind sterk in de belangstelling, en gezien de enorme diepte van de zee vrijwel direct bij de kust is drijvend de enige optie. Op een testveld staan nu drie verschillende types, de laatste werd in augustus 2016 geplaatst.
Maar bij een verdere uitbreiding van wind op zee zal de drijvende toepassing steeds meer gemeengoed worden.
Conclusie: onze voorspelling over het drijvende windpark is uitgekomen, van een echte doorbraak is nog geen sprake.
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.