Als er een innovatie van groot belang is geweest in 2020, dan is het wel de ontwikkeling van het corona-vaccin. De SARS-CoV-2-pandemie heeft voor een groot deel de agenda bepaald. Ook in de wereld van wetenschap en innovatie. Dat was niet per definitie slecht. Vanuit het beginsel ‘never waste a good crisis’ zijn er allerlei ontwikkelingen versneld en werden zelfs nieuwe technologieën geboren. Innovation Origins blikt deze maand terug op innovaties en ontwikkelingen waarover de redactie in het nu bijna voorbije jaar berichtte. Vandaag het thema ‘duurzaamheid’.
Er gloorde hoop bij velen die zich zorgen maken over de gezondheid van Moeder Aarde. De lockdowns dit voorjaar als gevolg van de coronapandemie, bleken de lucht letterlijk te zuiveren. Verplicht thuiswerken bleek in de ogen van managers toch verbazingwekkend effectief. Files verdwenen en emissie-eisen lagen opeens binnen bereik. De geluiden aan het einde van dit jaar zijn somberder. We vervallen waarschijnlijk grotendeels weer in hetzelfde vervuilende gedrag als voor de pandemie.
Mierenzuur vervangt dieselolie
Zijn we dan niets opgeschoten? Natuurlijk wel. In het afgelopen jaar zijn vele technieken gepresenteerd die over enige tijd duidelijk gaan bijdragen aan een gezondere wereld. Neem nou diesel. Het levenselixer van zware apparaten en voertuigen. Daar zijn mooie en schone alternatieven voor ontwikkeld. Mierenzuur bijvoorbeeld. Het Eindhovense studententeam RenewCO2 werkt aan een techniek die CO2 om zet in mierenzuur. Met alleen elektriciteit en water verandert het broeikasgas in een CO2-neutrale chemische stof.
De Helmondse onderneming DENS is al een stap verder. Hydrozine is daar het toverwoord. In hydrozine zit waterstof op een veilige en niet brandbare manier “gevangen”. In het aggregaat wordt uit de hydrozine weer waterstof opgewekt en direct in een brandstofcel omgezet naar schone elektrische energie.
Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge en de Universiteit van Tokio hebben eveneens een technologie ontwikkeld waarbij door zonlicht, kooldioxide en water omgezet wordt in zuurstof en mierenzuur.
Bomen leveren grondstof voor asfalt
Ook voor de echt grote vervuiler, de internationale scheepvaart, doemt licht aan de horizon. De scheepsmotoren draaien nu nog op zware stookolie. De sector ziet echter een alternatief in lignine. Dat is een brandstof die uit hout wordt gewonnen. Lignine lijkt een grote toekomst tegemoet te gaan. Deze stof vormt namelijk ook de basis voor een nieuwe generatie asfalt. Zeeland had de primeur van het allereerste stuk wegdek voor dagelijks gebruik dat gemaakt is op basis van lignine.
Er wordt op allerlei terreinen onderzoek gedaan naar alternatieve brandstoffen. Zo maakt bijvoorbeeld een nieuw pyrolyseproces het mogelijk om waterstof en koolstof te produceren uit aardgas. Koolstof is een bijproduct van het proces, die voor andere toepassingen weer gebruikt kan worden. Aan de TU Eindhoven werkt wetenschapper Fausto Gallucci aan een reactor die waterstofproductie veel goedkoper moet maken. Deze reactor is vooral bedoeld voor de chemische industrie.
Doe mee met onze poll!
[yop_poll id=”5″]
Andere wetenschappers zien in de toekomst kleine waterstofcentrales in elk huis. De waterstofproductie gebeurt dan door middel van elektrolyse. Dat vindt plaats in een klein systeem dat draait op hernieuwbare energie. Bijvoorbeeld met stroom afkomstig van zonnepanelen. Het is klein genoeg om in een kelder of garage te worden geplaatst.
Het kan zelfs nog eenvoudiger. Ramen die stroom opwekken door het zonlicht dat er doorheen schijnt. Promovendus aan de TU/e Daniel Vakulov heeft een microgenerator gebouwd op basis van nanodraden die gebruik maken van de warmte uit de omgeving om elektriciteit op te wekken.
Het meest opvallende nieuws over alternatieve energie, was wellicht het proefproject bij de Brabantse bierbrouwer Bavaria. De warmte die de brouwerij nodig heeft voor het brouwproces wordt geleverd door ijzerpoeder te verbanden. Geen CO-2 uitstoot en het restafval na verbranding kan weer worden hergebruikt.
Vervuiling kunnen we dus in de toekomst beste voorkomen. Maar we moeten ook nog de troep van vroeger opruimen. Ook in 2020 baarde de plastic soep in de oceanen zorgen. De hoop is gevestigd op de mini-werkers van Moeder Aarde zelf: plastic etende enzymen. Dat was al bekend. Maar Britse en Amerikaanse onderzoekers hebben twee enzymen van een microbe zodanig gecombineerd dat het plastic zes keer zo snel kan afbreken als het plastic etende enzym PETase.
Verstandig omspringen met grondstoffen
Een andere manier om onze samenleving te verduurzamen, is natuurlijk verstandig omspringen met grondstoffen. Water bijvoorbeeld. Al decennia waarschuwen geleerden dat schoon drinkwater wel eens een schaars goed kan worden. Wetenschappers van de universiteiten in Amsterdam en Utrecht hebben een ondergrondse irrigatiesysteem ontwikkeld dat het zoetwaterverbruik door de Nederlandse landbouwsector met 25 procent kan verminderen.
En waarom zou je kostbaar vers drinkwater gebruiken als het ook met gerecycled water heel goed kan, zo bewezen twee Duitse wetenschappers met hun project HypoWave. Die hydrocultuur, ook wel aquaponics geheten, is volgens vele dé manier om in de toekomst de wereld van voedsel te voorzien.
Het is slechts een van de vele ontwikkelingen op het gebied van agricultuur. Groenten worden in de toekomst vers gekweekt in je supermarkt om de hoek of je kweekt zelf in je eigen keuken of huiskamer als alternatief voor een kamerplant. We helpen het milieu ook door veel meer vleesvervangers te eten, of om te schakelen op lekkere hapjes gemaakt van insecten. Een andere instelling van de mens over wat hij op zijn bordje wil, kan dus grote positieve uitwerkingen hebben voor het milieu.
Dat geldt evenzeer voor onze manier van wonen. Denk maar aan de stikstofdiscussie in Nederland. Om de maximale emissies niet te overschrijden door -noodzakelijke- woningbouw, moet de landbouw inkrimpen en is de maximum snelheid op de snelwegen verlaagd. Maar de bouw zelf kan ook wat doen.
Zo heeft het Finse Betolar een alternatief gevonden voor cement, dat een grote CO2-vervuiler is. Het gaat om een soort beton op basis van geopolymeren (anorganische binders), die een op maat gemaakt, door kunstmatige intelligentie ondersteund alternatief is voor cementgebaseerd beton. Het bestaat onder meer uit vliegas, een residu dat achterblijft bij onder andere de verbranding van steenkool en biomassa.
Milieuvriendelijk bouwen
Franse onderzoekers hebben een methode ontwikkeld, waarbij een constructie zich kan aanpassen aan de belasting. Dankzij die nieuwe methode is er veel minder materiaal nodig en neemt de milieubelasting daardoor af. Zo zijn er op bouwkundige gebied nog veel meer dingen mogelijk die onze steden verduurzamen en het milieu ten goede komen. Zo kunnen daken in steden door beplanting veranderen in een compleet nieuwe biotoop door flora en fauna.
Daken zijn verder de een ideale plek voor de aanleg van zonnecollectoren, net zo als de gevelpartijen. Ook de inrichting van woonwijken in het stedelijk gebied -zelfs binnen bestaande bouw- kan bijdragen aan een groenere wereld door ze te organiseren als ‘superblocks‘. En dankzij nieuwe vindingen op het gebied van verwarmen en watervoorziening hoeven we wat comfort betreft niets in te leveren.
Dat gaat ook op voor de mode. Zo is het inmiddels mogelijk kleding van samengestelde vezels weer af te breken tot afzonderlijke draden waarmee weer nieuwe stoffen geweven kunnen worden. We hoeven geen runderen te houden om aan leer te komen. Dat kunnen we ook maken van kunnen we ook bedorven fruit of vissen. Net als vezels van de ananasplant gebruikt kunnen worden voor de productie van papier en biopasta van hout, de inkt is voor 3D-printers.
Duurzame chemie
De chemische industrie draait in de toekomst op het al eerder genoemde lignine. Deze bio-olie uit hout vervangt de vervuilende aardolie. Er worden duurzame kunststoffen geproduceerd, die zichzelf kunnen repareren en gemakkelijk te recyclen zijn. Dankzij chemie kunnen we waardevolle grondstoffen terugwinnen uit afvalwater.
Het kostbare lithium dat zo noodzakelijk is voor batterijen waarin we groene stroom kunnen opslaan, laat zich winnen uit het water van oude mijngangen. En in een circulaire economie is het volkomen gebruikelijk dat je oude T-shirt uiteindelijk terecht komt in de bekleding van je nieuwe auto en je oude smartphone de grondstof levert voor je nieuwe.
Lees ook deze terugblikken op de opvallendste IO-artikelen uit 2020:
Vliegende auto’s en flitsreizen met de hyperloop blijven nog toekomst
Drones, supercomputers, de opmars van robotica en heel veel slimme apps
