Tentoonstelling Vroeger en nu

Exhibition at

Tentoonstelling

Bo tan ies tra

eg w al na Ka

entree

Poortlandplein

Botanische Tuin TU Delft Poortlandplein 6, Delft Tel: 015 - 2782356 www.botanischetuin.tudelft.nl

Exhibition

Juli a

nala

an

Then and Now

Tentoonstelling

Vroeger en Nu 24 mei - 25 oktober 2008

Delft University of Technology Botanical Garden, then and now.

24 May – 25 October 2008; for opening hours go to:

De Botanische Tuin van de Technische Universiteit Delft, vroeger en nu.

24 mei – 25 oktober 2008; voor openingstijden

www.botanischetuin.tudelft.nl

zie: www.botanischetuin.tudelft.nl

This exhibition in the New Orangery of the Botanical Garden offers a

Deze tentoonstelling in de Nieuwe Oranjerie van de Botanische Tuin

bird’s eye view of the origin, the development and the actual state

geeft in vogelvlucht een beeld van het ontstaan, de groei en de

of affairs concerning the Garden and related research and education.

actuele stand van zaken rondom de Tuin en het ermee verbonden

There are ten themes: History, Phyllotaxis, Biomimetics, Particles,

onderzoek en onderwijs. Dit aan de hand van tien thema’s: Historie,

Middle garden, Biofuel, Waterside, Rubber, Forestfloor, Fibres.

Phyllotaxis, Biomimetica, Deeltjes, Middentuin, Biobrandstof, Waterkant, Rubber, Bosbodem, Vezels.

Special attention has been given to Professor Gerrit van Iterson jr., Professor of Microscopial Anatomy and Applied Botany. He was the

Speciale aandacht wordt geschonken aan professor Gerrit van Iterson

founder of the Garden. Part of the Biotechnology building which forms

jr., hoogleraar Microscopische Anatomie en Toegepaste Botanie. Hij

one side of the Garden was built for him. He was a pupil of M.W.

is de stichter van de Tuin en het oudste deel van het Biotechnologie-

Beijerinck, the first Professor of Microbiology in Delft, and discoverer

gebouw waar de Tuin een eenheid mee vormt. Van Iterson was een

of the virus, among other things. A.J. Kluyver was the successor of

leerling van M.W. Beijerinck, de eerste hoogleraar Microbiologie in

Beijerinck and a pupil of Van Iterson. These three Professors are among

Delft en onder meer de ontdekker van het virus. Beijerinck werd

the founders of modern biotechnology and education at Delft University

opgevolgd door A.J. Kluyver, een leerling van Van Iterson. Deze

of Technology and elsewhere.

drie hoogleraren legden mede het fundament voor het moderne biotechnologisch onderzoek en onderwijs, aan de TU Delft en elders.

2008 is an important year for the Garden. The 2nd World Scientific Congress Challenges in Botanical Research and Climate Change, will

Het jaar 2008 is een belangrijk jaar voor de Tuin met als

highlight the scientific significance of the Botanical Garden. Moreover,

hoogtepunt het 2e Wetenschappelijk Wereldcongres Uitdagingen in

the results of the work of the previous years is becoming visible: the

Botanisch Onderzoek en Klimaatverandering, dat eens te meer het

new public entrance, the growing number of visitors, the renewal of the

wetenschappelijk belang van de Tuin voor het voetlicht zal brengen.

paths, the renovation of the greenhouses, the redesign of the northern

Ook worden in dit jaar de resultaten van het werk van de afgelopen

garden and the growing importance of the Garden as a site for scientific

jaren meer en meer zichtbaar: de representatieve entree, het

research and experiments.

toenemende bezoekersaantal, de vernieuwing van het padenstelsel, de renovatie van het kassencomplex, de herinrichting van de

This exhibition has been achieved with the cooperation of co-workers

noordelijke tuin en het toenemende gebruik voor wetenschappelijk

of the Faculty of Applied Sciences who provided information on

onderzoek en experiment.

recent research, as well as the assistance of the Archives of the Delft School of Microbiology at Delft University of Technology which holds

Deze tentoonstelling is gerealiseerd met bijdragen van medewerkers

a vast amount of the original work of Beijerinck, Van Iterson and

van de Faculteit Technische Natuurwetenschappenen die informatie

Kluyver, together with educational material from this period. Among

over recent onderzoek gaven en van het archief van de Delftse

other things, illustrations from its archives were used to serve as

School der Microbiologie van de Technische Universiteit Delft, dat een

backgrounds in the presentation. Special thanks go to the Faculty of

grote hoeveelheid origineel materiaal van Beijerinck, Van Iterson en

Architecture for allowing the author access to their Map Room, and

Kluyver beheert, evenals onderwijsmateriaal uit die periode. Onder

for lending a model from an Undergraduate study in the Garden in the

andere werden illustraties uit dit archief gebruikt als achtergronden

autumn of 2007.

in de presentatie. Speciale dank aan de Faculteit Bouwkunde voor de faciliteiten van hun Kaartenkamer en voor het beschikbaar stellen van een maquette uit een Bachelorstudie in de Botanische Tuin in de

Picea abies Fijnspar

herfst van 2007.

Concept: Delft University of Technology Botanical Garden

Concept: Botanische Tuin TU Delft

Research and Design: Ir. Bert van der Meijden

Onderzoek en Vormgeving: Ir. Bert van der Meijden

Lay-out: MultiMediaServices

Opmaak: MultiMediaServices

Blik naar het westen vanuit het Laboratorium voor Technische Botanie, met links het gebouw van Aardwetenschappen en rechts dat van Geodesie; 1930.

Kleine historie van de TU Delft, de Botanische Tuin en hun plaats in de stad.

De geschiedenis van de TU begint met de oprichting van de artillerie-en genieschool in Delft in 1814. Er werden o.m. waterbouwkundig ingenieurs opgeleid. Dit is in een periode waarin ook elders in Europa dergelijke scholen werden gesticht o.a. de École des Ponts et Chaussées in Parijs in 1747 en de Polytechnische School van Berlijn in 1821. Vóór die tijd was het gebruikelijk dat technici in de praktijk hun kennis en vaardigheden verwierven.

De scheiding tussen militaire en technische opleiding kwam tot stand in 1841 met de oprichting van de Koninklijke Academie te Delft. Niet langer werden militairen geschoold.

In 1863 werd, met het van kracht worden van de Wet op het Middelbaar Onderwijs, onder Thorbecke, de naam gewijzigd in Polytechnische School. Naast instelling van de Hogere Burger School voorzag deze wet in verregaande maatregelen ten gunste van beroepsgerichte opleidingen onder andere die in Delft.

In 1905 kreeg, met de Wet op het Hoger Onderwijs, de Polytechnische School de naam Technische Hogeschool. De aanvankelijke cursusduur van drie jaar werd met een jaar verlengd en later met nog een jaar. Naast intensivering van het onderwijs kwam meer nadruk te liggen op onderzoek In 1986 ten slotte, met de inwerkingtreding van de nieuwe Wet op het Hoger Onderwijs, waarin bepaald was dat de benaming ‘hogeschool’ alleen van toepassing was op hoger beroepsonderwijs, werd het boven beschreven proces van emancipatie en opwaardering bekrachtigd met een nieuwe naam: Technische Universiteit Delft.

Het begin van de ontwikkeling van een ‘groene’ tak aan het Delftse onderwijs was de benoeming van Professor Beijerinck in 1895 aan de afdeling Scheikunde. Beijerinck volgde een opleiding tot (chemisch) technoloog in Delft, ging daarna naar Leiden waar hij in 1877 de graad Doctor in de Wisen Natuurkunde behaalde en werd docent botanie aan de Wageningse Hogere Landbouwschool. Vervolgens kreeg hij een aanstelling als onderzoeker bij de Nederlandse Gist en Spiritusfabriek. Dank zij de invloed van de directeur J.C. van Marken, werd Beijerinck in 1895 benoemd tot hoogleraar in de bacteriologie aan de Polytechnische School. Drie jaar later kreeg hij de beschikking over een nieuw laboratorium.

Dit gebouw aan de Nieuwe Laan bestaat nog steeds.. Bij dit laboratorium was een kleine tuin waarin materiaal gekweekt werd ten behoeve van onderwijs en onderzoek. Het gebouw heeft nu een woonfunctie

Een tweede grote naam die verbonden is met de ontwikkeling van het biologieonderwijs in Delft is die van Gerrit van Iterson jr. Hij behaalde het diploma van technoloog in 1901 en werd door Beijerinck uitgenodigd om diens assistent te worden. In de zes jaar van hun nauwe samenwerking ontwikkelde Van Iterson zich tot een vaardig botanicus. Hij promoveerde in 1907 op een in het Duits gesteld proefschrift over phyllotaxis, een onderwerp waarvoor nu, honderd jaar later, toenemende belangstelling is. In datzelfde jaar 1907 werd Van Iterson benoemd tot hoogleraar in de microscopische anatomie.

Aanvankelijk werkte hij nog in hetzelfde laboratorium als Beijerinck, maar spoedig was de ruimte te klein en verhuisde hij naar een pand aan de Oude Delft met beschikking over een kleine tuin waar de benodigde planten gekweekt werden.

De ruimte in en om het gebouw aan de Oude Delft was beperkt en kon dan ook niet meer dan een tijdelijke voorziening zijn. In een nota uit 1908 aan de Afdeling der Scheikundige Technologie en Mijnbouwkunde formuleert Professor van Iterson het programma van eisen voor nieuwbouw en voor de aanleg van een cultuurtuin voor technische gewassen en een tropische kas. Over de noodzaak van tuin en kas zegt hij o.a.: ‘wil de aanstaande ingenieur de processen welke vereist worden ter verkrijging van de zo gewichtige produkten uit het plantenrijk volkomen kunnen doorgronden, dan zal hem de gelegenheid moeten worden geschonken de gewassen, welke daarvoor het uitgangspunt zijn, zoals zij aan de techniek worden aangeboden, in de meeste gevallen in levende toestand, te bestuderen’.

Het zou tot 1917 duren voordat het nieuwe gebouw voor Technische Botanie aan de Julianalaan en de tuin gerealiseerd werden. Een bloeitijd voor onderwijs en onderzoek volgden.

Veel aandacht werd gegeven aan tropische gewassen, vooral name vezelstoffen en rubber. Deze bloeiperiode kwam ten einde na WOII met het verbreken van de banden tussen het dan zelfstandige Indonesië en Nederland. In de decennia die volgden werd de positie van de Botanische Tuin zwakker door herstrukturering van het wetenschappelijk onderwijs waardoor taken overgeheveld werden naar de Landbouwhogeschool Wageningen, en door fusie van de vakgroep waaronder de Tuin viel, waardoor de band met onderzoek en onderwijs verbroken werd. Ook werd de Tuin kleiner na overdracht door de TU aan Rijkswaterstaat van het Geodesiegebouw inclusief naastliggende grond, de voormalige Proeftuin voor Geneeskrachtige Kruiden..

Echter, in het jaar 2000 kenterde het tij. Toen verscheen een beleidsrapport waarin de positie van de Botanische Tuin doorgelicht werd en aanbevelingen gedaan werden voor

versterking van die positie in de toekomst. De verwachtingen die toen uitgesproken werden, onder meer wat betreft herstel van de band met onderwijs en onderzoek en de publieke functie van de Tuin zijn bewaarheid.

Nu, acht jaar later, is de Botanische Tuin partner in de afdeling Biotechnologie. Samen met vijf andere afdelingen en het Reactorinstituut Delft vormen zij de faculteit Technische Natuurwetenschappen (TNW), één van de acht faculteiten, de grootste, van de TU Delft.

Naast eigenstandig onderzoek participeert de Tuin in talrijke onderwijs- en onderzoeksprojecten zowel facultair als interfacultair en interuniversitair.

Ingrijpende innovaties en renovaties werden de afgelopen jaren uitgevoerd: een representatieve bezoekersingang, de kassen, het padenstelsel. Er is er grote aandacht voor het collectiebeheer en een intensieve samenwerking met andere botanische tuinen. Speciale vermelding verdient het opzetten van een collectie bedreigde plantensoorten.

De publieke recreatieve en educatieve functie floreert, mede dankzij de gastvrije ontvangst bij de Museumshop naast de publieksingang. Deze werd in 2006 geopend en wordt gestuurd door een enthousiast team vrijwilligers. Inmiddels trekt de tuin meer dan 30.000 bezoekers per jaar en zijn er talrijke groepsrondleidingen en evenementen. Vast onderdeel van het jaarprogramma zijn o.m. de educatieve uurtjes voor de hoogste klassen van lagere scholen in het kassencomplex.

Mede door een grote, actieve Vereniging van Vrienden is de Botanische Tuin hecht verbonden met de samenleving.

De groei van de Technische Universiteit Delft vanaf zijn prille begin tot nu vindt zijn evenknie in de groei van de stad en de uitwaaiering in zuidelijke richting van de locaties in de stad waar onderzoek en onderwijs gehuisvest zijn. Deze locaties bevonden zich aanvankelijk geheel binnen het gebied van de oude stad. Op de overgang van de negentiende naar de twintigste eeuw vond nieuwbouw plaats buiten die oude stad, aan de overzijde van het Rijn-Schiekanaal. In de eerste helft van de twintigste eeuw kwam daar de ‘oude’ TU wijk tot stand, met o.a. het boven al genoemde Laboratorium voor Technische Botanie, dat in 1958 onder regie van Professor Kluyver uitgebreid werd met de vervanger van het laboratorium aan de Nieuwe Laan. De huidige gangbare benaming van dit gebouwencomplex aan de Julianalaan waarachter De Botanische Tuin verscholen ligt is: Biotechnologie. De volgende fase in het groeiproces is de verhuizing van de afdeling Biotechnologie naar het Mekelpark in 2012. Het voornemen is de tuin én het bestaande gebouw te behouden voor wetenschap en onderwijs, innovatief bio-ondernemerschap, publieke educatie en recreatie.

Historie Markt

Botanische Tuin

TU Delft campus

1975

1913

1958

2004

1

Phyllotaxis Professor van Iterson promoveerde op een in het Duits gesteld proefschrift: Mathematische und mikroskopisch-anatomische Studiën über Blattstellungen nebst Betrachtungen űber den Schalenbau der Miliolinen. Met deze studie (1907) waarin regelmatigheden in de plantenbouw wiskundig doorgelicht worden plaatste Van Iterson zich in een wetenschappelijke traditie waarvan de eerste aanzet te vinden is bij Leonardo da Vinci’s observatie van de spiraalsgewijze plaatsing van bladeren langs de stengel. Rond 1754 bedacht Charles Bonnet de term phyllotaxis. Met dit woord wordt dit object van wetenschap dan ook nu aangeduid. Het is samengesteld uit het Griekse woord phullon dat ‘blad’ betekent en het woord taxis dat ‘rangschikking’ betekent. Na zijn benoeming tot hoogleraar liet Van Iterson dit onderzoek grotendeels los wegens de prioriteit van onderwijs en toegepast onderzoek naar vezels, rubber, kleur-en geurstoffen en farmaceutische planten. Maar uit lezingen in die jaren blijkt dat het onderwerp hem na aan het hart lag. Na zijn universitaire loopbaan pakte hij het onderzoek opnieuw op en publiceerde in 1964: Nieuwe studiën over bladstanden.

Tegenwoordig is er veel belangstelling voor dit onderwerp. Veelvuldig wordt het werk van Van Iterson ook nu nog geciteerd in allerlei onderzoek. In de Botanische Tuin maakt phyllotaxis deel uit van het biomimetics-onderzoek van Prof. Klaus Ammann. Biomimetics wil zeggen: goed ontwerp in de natuur vertalen in nuttige technologie en strukturen voor een beter bestaan.

Leonardo van Pisa

De regelmatigheden in phyllotaxis kennen we ook op andere gebieden.

Behalve in de bladstanden vinden we ze ook elders in de natuur terug, bijvoorbeeld in de verhoudingen van het lichaam van mens en dier. Maar ook in schilderijen, beelden, architectuur, stedebouw.

Deze regelmatigheden worden genoemd: de Gulden Snede en de Reeks van Fibonacci.

De Gulden Snede.

Volgens de traditie is Leonardo da Vinci degene die de uitdrukking sectio aurea, de latijnse term voor Gulden Snede, bedacht. Het gebruik was al bekend in het oude Egypte. De eerste definitie is van Euclides.

De Gulden Snede verdeelt een lijnstuk in twee ongelijke delen zodanig dat het hele lijnstuk zich verhoudt tot het grootste deel als het grootste deel tot het kleinste.Het omgekeerde is ook waar: het kleinste deel verhoudt zich tot het grootste als het grootste tot het geheel.

Nemen we voor het grootste deel van het lijnstuk een waarde 1, dan heeft het geheel een waarde 1,6180339.. en het kleinste deel een waarde 0, 6180339… Deze waarden worden resp. aangeduidt met de Griekse letters, Φ en φ, spreek uit: phi, naar de Griekse beeldhouwer Phidias.

De Reeks van Fibonacci.

Waarschijnlijk was deze reeks ook al bekend bij de oude Egyptenaren en Grieken. De huidige naam werd in de 19e eeuw gegeven door Edouard Lucas die de reeks vernoemde naar de ontdekker, de wiskundige Leonardo van Pisa (1170 – 1250), bijgenaamd Fibonacci.

In deze reeks is elke volgende term de som van de twee voorgaande, als volgt: 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987 1597 2584 4181 …..

In de hogere termen van deze reeks zullen we zien hoe bij deling van een getal door het voorgaande, de uitkomsten Φ dicht benaderen.

B.v. 4181 : 2584 = 1,6180340…

De uitkomst van de omgekeerde deling benadert φ: 2584 : 4181 = 0,6180339…

Uit een studie naar de bladstand bij Hevea brasiliensis, 1931. Van een enigzinds uitgelopen eind of zijknop werden met een microtoom dwarscoupes gesneden.

De dwarsdoorsnedes werden met een tekenprisma in beeld gebracht. De gemeten gemiddelde divergensie tussen opeenvolgende bladen is 137˚29’. Dit komt overeen met 360˚/ Φ2, de gouden hoek.

Phyllotaxis Brassica ‘Romanesco’; een cultuurvariëteit van bloemkool

Proefschrift van Van Iterson uit 1907

2

Studie uit 1964 over hetzelfde onderwerp

Musa acuminata; banaan. Er zijn verschillende systemen van plaatsing van de bladeren op de stengel.

Vaak groeit het volgende blad aan de stengel onder een hoek die overeenkomt met de Gouden Hoek.

Bestudering van de groei van nootmuskaatplantjes voor het toetsen van gecomputeriseerde interactieve verdelingsmodellen voor de industrie.

De Botanische Tuin TU Delft heeft de meest omvangrijke nootmuskaatcollectie ter wereld.

Over de architectuur van deze planten is nog maar weinig wetenschappelijk bekend.

Plantencellen kennen een individuele groei terwijl ook de plant als geheel groeit. De wetmatigheid achter beide processen komt overeen. Het is in feite een dubbel groeimodel.

Individuele cellen nemen in aantal en omvang toe en tegelijkertijd neemt ook de gehele plant in omvang toe, zonder wezenlijk van vorm te veranderen. Deze processen zijn gebaseerd op de phi-verdeling en de optimale groeipatronen volgens de Italiaanse wiskundige Leonardo Fibonacci (1170 – 1250).

Door de groei van nootmuskaatplantjes te bestuderen op diverse groeiniveaus, van de habitus tot een individuele cel, kunnen we deze patronen herleiden en doorgronden.

Uit de nootmuskaatcollectie van de Botanische Tuin

Op dit moment bestaat er in de techniek geen goed rekenmodel voor de verspreiding van deeltjes en vloeistoffen, in bijvoorbeeld de verdelingen van vezels en harder in composietmaterialen door vacuüminjectie. Meer kennis hiervan is van belang om kwalitatief betere materialen te maken.

Computermodellen, met als basis de phi- en patroonverdeling van Fibonacci zijn wezenlijk gelijk zijn aan de groei van de nootmuskaatplantjes. De validiteit van de modellen kan getoetst worden aan de groei van deze planten.

Op dit moment wordt, op initiatief van de Botanische Tuin, op de Faculteit Electrotechniek, Wiskunde en Informatica van de TU Delft gewerkt aan de opzet van een computersimulatieprogramma waarmee de verdeling van deeltjes en vloeistoffen bestudeerd kan worden op een vergelijkbare wijze als de toename of groei van cellen en verschillende structuren van nootmuskaatplanten. Hieruit zal uiteindelijk een computermodel ontwikkeld worden, dat niet alleen de groei van nootmuskaat wiskundig beschrijft, maar ook in staat is om verschillende patronen van verschillende grootheden en samenstelling in diffusie of verdeling te simuleren en multi-level te berekenen.

De vruchten van de nootmuskaat zijn zeer divers qua omvang. Van oudsher wordt de noot gebruikt als specerij in voedsel, evenals de zaadhuid die bekend staat als foelie.

Structuren and Stadia van de “NooteMusschaat” (Myristica fragrans).

Missive 88, Delft 1mei 1695 gericht aan Heinsius, door Antony van Leeuwenhoek.

De nootmuskaatcollectie in de Botanische Tuin.

Het begin van de collectie in de huidige omvang werd gemaakt in het midden van de negentiger jaren van de vorige eeuw toen in de Tuin ruime aandacht werd besteed aan de producten van de voormalige Verenigde Oost-Indische Compagnie. Sinds die tijd is de collectie blijven groeien en omvat nu enkele honderden exemplaren. Weinig is bekend in de literatuur over de systematiek van nootmuskaat. De naamgeving van de exemplaren in de tuin is vaak naar de regio van oorsprong. Meer duidelijkheid verschaffen in de systematiek is een taak voor de komende jaren.

Myristica fragrans; nootmuskaat

Biomimetica Biologisch UV filter In de Alpen groeit in de kromhoutzone een dennensoort, de Bergden of Pinus mugo var. mugo. Deze den groeit zelfs tot de nivale zone en op geëxponeerde plaatsen waar in de winter de sneeuw wordt weggeblazen. De Bergden staat in de winter bloot aan enorme hoeveelheden UV straling, vanwege de dunnere ozonlaag, reflectie door het omringende sneeuwdek en door de grote hoogte.

Als men bedenkt dat bacteriën gedood worden door een UV behandeling, dan kan men begrijpen dat een dergelijke grote straling voor planten zeer nadelig moet zijn.

De meeste dennensoorten op deze hoogte produceren in de zomerperiode een dikke waslaag om zich in de winter erna mee te beschermen. Dit gebeurt, net als bij het gebruik van zonnebrandcrème, door chemische afbraak. De Bergden, zo ontdekte men in de Botanische Tuin TU Delft, blijkt in de zomer niet een bijzonder dikke waslaag aan te maken maar een ander mechanisme te gebruiken. Dit mechanisme heeft geleid tot de ontwikkeling van een nieuw duurzaam biologisch UV filter.

Pinus mugo var. mugo; bergden

3

Het principe is eenvoudig uit te leggen…

Het dodelijke UV licht uit het zonnespectrum wordt door componenten uit de waslaag ingevangen. De componenten worden hierdoor in een hogere energietoestand gebracht of aangeslagen. Deze toestand kan maar kort bestaan, zodat het complex weer terug valt tot het oude energieniveau.

Omdat de wetten van het behoud van energie en massa altijd van toepassing zijn, zal het uitgezonden licht minder energetisch zijn. Dit principe van fluorescentie vertaalt zich in het uitzenden van licht in het blauwe golfgebied, ofwel een golflengte van rond de 420 nanometer. Het complex blijft intact en kan keer op keer opnieuw aangeslagen worden en daarmee duurzaam gevaarlijk UV licht omzetten tot ongevaarlijk blauw licht. De toepassingen van deze vinding zijn van groot belang voor de industrie.

In november 2005 heeft deze ontdekking in de toegepaste natuurwetenschappen geleid tot een honorering van de vakjury als beste innovatie van het jaar in de sensortechnologie in Nederland.

proefopstelling voor het melken van taxus

Taxus baccata var. dovastoniana

Electrostatisch melken van planten Dit onderzoek binnen de Faculteit Technische Natuurwetenschappen- de Botanische Tuin in samenwerking met de sectie Deeltjeschemie- richt zich op een nieuwe methode om de voorloopstoffen van het medicijn TAXOL® te oogsten. TAXOL® is een kankerremmend middel, het duurste medicijn ter wereld.

Componenten van de vloeistof in de naalden worden via de huidmondjes en langs het oppervlak naar de top van de naalden geleid en daar, door een kegelvormige druppel, als elektronische sproeideeltjes of aerosolen in de lucht gebracht.

De afstand tussen de elektrisch geladen plaat en de naalden is klein maar doorslag van de lading vindt niet plaats. Met het vrij maken van de aerosolen, worden secondaire plantencomponenten geatomiseerd en vervolgens getransporteerd naar de positief geladen opvangplaat.

Na verdamping van het water, blijven de secondaire plantproducten achter op de plaat voor verdere toepassing in de industrie.

De planten blijven uitstekend in leven en de levensprocessen in de planten wordt niet verstoord, omdat deze immers primair van suikers leven. Op deze wijze zijn wij in staat om meerdere keren per jaar te melken, uiteraard na een tussentijd van productieherstel.

De binnenzijde van de bast van een minimaal 60 jaar oude Taxus vormt een bekende bron van deze stof. Echter, de twee meest productieve boomsoorten, de Amerikaanse Taxus (Taxus brevifolia) en de Japanse Taxus (Taxus wallichiana) dreigen in de vrije natuur uit te sterven.

Wegens deze bedreiging zijn zij enkele jaren geleden door regeringen en niet gouvernementele organisaties (ngo’s )op de zogenaamde CITES lijst geplaatst.

Een andere bron vormt het snoeiafval van onze Europese Taxus (Taxus baccata), maar door onregelmatige aanvoer van snoeisel en het feit dat 9000 kilo biomassa nodig is om één kilo TAXOL® te produceren, is men hiervan afgestapt.

Taxus baccata ‘Fastigiata’

stam van Taxus baccata

Deeltjes Wat is fijnstof en wat doet het?

Fijnstof reductiesysteem

Fijnstof is een mengsel van deeltjes van verschillende grootte en verschillende samenstelling. Sommige typen fijnstof zijn schadelijker voor de gezondheid dan andere. De precieze samenstelling en herkomst van de totale hoeveelheid fijnstof is nog niet helemaal vast te stellen. Een deel is afkomstig uit natuurlijke bronnen, zoals opwaaiend stof en ‘zeezoutaërosol’. Een ander deel bestaat uit de verzurende emissies ammoniak, stikstofoxiden en zwaveldioxide.

De meest schadelijke emissies zijn afkomstig uit het wegverkeer. Het gaat dan bijvoorbeeld om roetdeeltjes in uitlaatgassen, en stofresten van remschijven en koppelingsplaten. Andere bronnen van fijn stof zijn uitlaatgassen van de zeescheepvaart en de binnenvaart, verbrandingsprocessen in de industrie, en houtkachels in woningen.

Fijnstof in de lucht kan leiden tot gezondheidsklachten en zelfs tot voortijdige sterfte. In Nederland speelt fijnstof jaarlijks bij ongeveer 1.700 tot 3.000 (vroegtijdige) sterfgevallen een duidelijke rol. Dit blijkt uit studies van het Nederlands Aërosol Programma, waarin RIVM, TNO, ECN en IRAS van de Universiteit van Utrecht samenwerken. Te veel uitstoot van fijnstof leidt bovendien tot neerslag van verzurende stoffen (zure regen), wat slecht is voor gewassen, bossen en planten.

Bovendien brengt deze luchtverontreiniging ook schade toe aan gebouwen en monumenten.

De afgelopen jaren werd, aanvankelijk in een laboratoriumopstelling in de Botanische Tuin, later grootschaliger op een fabrieksterrein, een systeem ontwikkeld om fijnstof weg te vangen uit de atmosfeer. De proefnemingen waren succesvol en leidden tot een systeem dat in de praktijk van alle dag werkbaar is. Het is nu gepatenteerd en draagt de codenaam FDRS-PM10.

bron: http://www.montesquieu-instituut.nl

Het systeem reduceert de fijnstofconcentratie in de omgeving waar het is geïnstalleerd. Het principe berust op enerzijds het creëren van een ruimtelading (elektrostatisch dak) boven de weg en anderzijds het opladen van het fijnstof. Door deze lading is het mogelijk het fijnstof te manipuleren en te sturen.

De ontwikkelde methode maakt gebruik van fijne draden, die boven de weg aan bijvoorbeeld lichtmasten worden bevestigd, en metalen geaarde schermen van gaas in de bermen. Door het elektrostatische veld dat ontstaat tussen de draden en de schermen worden de geladen fijnstofdeeltjes naar de metalen geaarde schermen geleid. Het systeem gebruikt weinig vermogen en is daarom zeer milieuvriendelijk en ongevaarlijk voor mens en dier.

TU Delft en BAM hebben de Intertraffic Innovation Award 2008 gewonnen met het “Fijnstof reductiesysteem”, een vinding van Bob Ursem, Rein Roos en Jan Marijnissen. Deze onderscheiding is op 1 april door de heer W.J. Kuijken, secretaris-generaal van het ministerie van Verkeer en Waterstaat, in de RAI uitgereikt aan het samenwerkingsverband TU Delft en BAM. Op dit moment wordt gezocht naar een tunnel in het openbare wegennet waar het systeem toegepast kan worden. Ook wordt in samenwerking met de gemeente Delft gewerkt aan een zogeheten streetcanyon proefopstelling op de Julianalaan.

5

Beta vulgaris bron van de vijf prenten: © 1995-2005 Missouri Botanical Garden http://www.illustratedgarden.org

Cannabis sativa

Brassica rapa bron: http://www.kuleuven-kortrijk.be/bioweb

Thema van de Middentuin van de Botanische Tuin van de TU Delft in 2008.

Het belangrijkste motief voor de promotie van biobrandstof is de eindigheid van de fossiele olievoorraad. Binnen een decennium zal de productie van fossiele olie haar maximum bereikt hebben terwijl de vraag naar olie door de groeiende wereldbevolking en de spreiding van welvaart alleen maar zal toenemen.

Het tweede motief is dat door het verbruik van biobrandstof de hoeveelheid kooldioxyde in de atmosfeer van de aarde niet toeneemt. Kooldioxyde is een broeikasgas, evenals methaan en stikstofoxyde. Toename van deze gassen in de atmosfeer veroorzaakt een stijging van de temperatuur op aarde. Bij verbruik van biobrandstof wordt de vrijkomende kooldioxyde in kringloop gebracht. De planten van de volgende oogst nemen hem tijdens hun groei weer op en leggen hem vast.

Tien gewassen die momenteel gebruikt worden als grondstof voor biobrandstof werden in de Middentuin gezaaid of geplant. Uiteraard is dit een beperkte selectie. Zo moest een zeer belangrijke leverancier van biomassa, suikerriet, buiten beschouwing blijven omdat deze plant in het Nederlandse klimaat niet gedijt.

Het merendeel van de tien gewassen levert biomassa voor de zogenaamde ‘eerste generatie biobrandstof’. De brandstof wordt uit deze gewassen verkregen via de relatief eenvoudige omzetting van suikers en zetmeel uit bijvoorbeeld maïskolven, in alcohol. Ofwel door het uitpersen van de oliehoudende bestanddelen uit bijvoorbeeld zonnebloemen.

De eindproducten van deze twee onderscheiden processen worden respectievelijk bioëthanol en biodiesel genoemd. Een bijzonder schadelijk neveneffect van de teelt van een aantal gewassen, vooral suikerriet en oliepalm, dat uitbreiding van het productieareaal vergezeld kan gaan met ontbossing en teloorgang van biodiversiteit.

Ruwoliemotor Deze motor werkt op plantaardige olie en is een tijdgenoot van de huidige dieselmotoren, maar werkte volgens een ander principe. De motor werd in 1911 gebouwd door de Nederlandse firma Kromhout en heeft dienst gedaan in de Poelpolder.

Als de energie die nodig is om deze brandstoffen te produceren vergeleken wordt met de opbrengst aan energie van het eindproduct, dan blijkt de toegevoegde waarde vaak maar klein te zijn. Bij de input moet dan gedacht worden aan de energie die door landbouwmachines gebruikt wordt bij zaaien, oogsten, transport; meststoffen en bestrijdingsmiddelen die gemaakt worden uit fossiele olie; het productieproces om uit biomassa het gewenste eindproduct te maken; het transport naar olieopslag en pomp.

Een belangrijk argument tegen het produceren van ‘eerste generatie biobrandstof’ is dat de gebruikte biomassa ook geschikt is voor menselijke consumptie. De term waarmee dit algemeen wordt aangeduid is ‘het voedsel versus brandstof debat’. Een eerste signaal daarvan was de voedselrel in Mexico in 2007 die veroorzaakt werd door prijsstijging van maïs voor tortilla’s. Op dit moment zien we wereldwijd een sterke stijging van de voedselprijzen die voor een deel veroorzaakt wordt door het gebruik van biomassa voor de productie van biobrandstof. De impact daarvan is het grootst in arme landen.

De productie van ‘tweede generaratie biobrandstof’ omzeilt dit conflict doordat biomassa wordt gebruikt die niet voor menselijke consumptie geschikt is. Een voorbeeld daarvan is het switchgras (Panicum variegatum), een grassoort van de prairie. Maar ook plantenresten als stro en maïsstengels kunnen gebruikt worden. In principe komen alle biologische bronnen van koolstof in aanmerking. Meestal gaat het daarbij om planten die door middel van fotosynthese zonne-energie opslaan. Deze biomassa bestaat uit moeilijk afbreekbare plantenvezels. Als die eenmaal afgebroken zijn, ontstaan veel verschillende suikers. Een deel van die suikers kan gist zonder problemen afbreken, een ander deel niet.

Ook in dit geval geldt dat, of het nu gaat om voor dat doel geteelde gewassen ofwel om plantenresten, dat de verhouding tussen de input van energie in de teelt, het transport en de omzetting van de biomassa enerzijds en de energieopbrengst van het eindproduct anderzijds, een maatstaf is voor het nut en de duurzaamheid van methode die toegepast wordt. Overigens geldt ook voor de gewassen die niet geschikt zijn voor menselijke consumptie en die geteeld worden met het doel om daaruit biobrandstof te winnen dat ze beslag leggen op een bepaald areaal van het land en dat ze zoet water nodig hebben om te kunnen groeien. Vooral zoet water is op onze aarde een goed dat toenemend schaars is.

De ‘derde generatie biobrandstof’ wordt geproduceerd op basis van algen. Algen groeien snel en hebben een hoge biomassa-opbrengst, dus ook een hoge energie-opbrengst, per oppervlakte-eenheid. Vele, vaak kleinschalige experimenten zijn momenteel wereldwijd gaande. Op den duur zal het wellicht de enige bruikbare manier blijken te zijn om grootschalig vloeibare, en daarmee voor de bestaande transportinfrastructuur geschikte brandstof te winnen. Naast de andere beschreven methodes die op locale schaal zinvoller kunnen blijken te zijn. Zeker waar het betreft het gebruik van afval als grondstof.

bron: Techniek Museum Delft.

Middentuin Plantlijst Middentuin 2008

Zea mays

Linum usitatissimum

Helianthus annuus

6

Suikerbiet

Beta vulgaris var. altissima

Vlas

Linum usitatissimum

Aardappel

Solanum tuberosum

Hennep

Cannabis sativa

Switchgrass

Panicum virgatum

Maïs

Zea mays

Raapzaad

Brassica rapa

Tarwe

Triticum vulgare

Soya

Glycine max

Zonnebloem

Helianthus annuus

zijn nu de meest gebruikte grondstoffen. Die worden vergist tot ethanol. De gist die daarvoor gebruikt wordt, bakkers- of brouwersgist, is bijzonder goed in het omzetten van de suikers in maïs en suikerriet. Een groot nadeel van dit proces is dat het mogelijk concurreert met de voedingsindustrie.

Een andere mogelijke grondstof voor bio-ethanol is plantenresten zoals gras, stro of de stengels van maïsplanten.

Het voordeel hiervan is dat er geen concurrentie met de voedingsindustrie is. Helaas bestaan dit soort grondstoffen uit moeilijk afbreekbare plantenvezels. En als die eenmaal afgebroken zijn, ontstaan veel verschillende suikers. Een deel van die suikers kan gist zonder problemen afbreken, maar met sommige houtsuikers uit plantenresten lukt dat niet. Dit betekent dat hij er ook geen alcohol van kan maken, en de opbrengst laag is. Daarom proberen we gist te leren ook de houtsuikers af te breken.

Door in de natuur te kijken hoe andere micro-organismen (bacteriën of schimmels) die houtsuikers afbreken, kunnen we het trucje leren aan gist. In het DNA van micro-organismen die houtsuikers kunnen afbreken, zitten genen (“recepten”) die coderen voor eiwitten. Die eiwitten, ook wel enzymen genoemd, kunnen de omzettingen laten plaatsvinden die er voor zorgen dat de houtsuikers afgebroken worden.

Powerbin: energie uit je eigen afval!

Astrid Hoetmer en Linda Koop doen dit onderzoek in het kader van hun afstuderen bij de vakgroep Environmental Biotechnology.

De Powerbin is een kleinschalig huishoudelijk systeem, waarin biologisch afbreekbaar afval wordt omgezet in biogas. Dit gas kan worden gebruikt in centrale verwarming of andere huishoudelijke toepassingen, in plaats van aardgas uit het net. Het gebruik van eigen geproduceerd gas leidt tot een besparing op de energierekening en een besparing in afval transportkosten.

De biogasproductie is gebaseerd op anaerobe vergisting. Er wordt tijdens het proces ook compost geproduceerd, dat direct kan worden gebruikt in de tuin.

De eerste proefopstelling van de Powerbin wordt nu getest in de botanische tuin. De gasproductie wordt gemeten, en ook wordt het vergistingsproces in de gaten gehouden. Naar verwachting zal de Powerbin vanaf 2010 worden ingebouwd in nieuwbouwprojecten. www.powerbin.nl

Saccharomyces cerevisiae; bakkersgist

Rijd op plantenafval!

Door: Eline Huisjes Hoe rijdt u straks naar uw werk als fossiele brandstoffen daadwerkelijk op zijn? Misschien wel op alcohol, gemaakt uit plantenafval! Hier aan de TU Delft werken wetenschappers aan betere gisten, die meer alcohol maken zodat dit proces rendabel wordt.

Fossiele brandstoffen zoals aardgas, aardolie en steenkool dreigen op te raken. Fossiele brandstoffen ontstaan doordat de resten van planten en dieren in de aardkorst gedurende miljoenen jaren bloot hebben gestaan aan hoge druk en temperatuur. Dit betekent dat er op dit moment ook fossiele brandstoffen worden gevormd, maar dat gaat erg langzaam.

Ondertussen hebben wij al flink wat verbruikt, en doen dat zelfs meer en meer! Dit zorgt voor een toename van CO2, een broeikasgas, in onze atmosfeer.

Door de genen uit die micro-organismen te halen, en in het DNA van gist te zetten, kan gist die eiwitten ook maken, en zo de suikers afbreken. Onderzoekers uit Nijmegen hebben in olifantenmest een schimmel gevonden. Hier in Delft is een gen van die schimmel in gist gezet. Die gist is nu het beste ter wereld in het omzetten van xylose (een belangrijke houtsuiker) in alcohol!

Hoewel dit een belangrijke stap was voor het gebruik van plantenresten voor alcoholproductie, zijn er nog meer dingen die we graag op willen lossen: zo willen we gist ook graag leren de andere suikers uit het mengsel om te zetten. Ook zijn er andere interessante grondstoffen te bedenken, zoals suikerbietenpulp, een afvalproduct van de suikerindustrie. De samenstelling daarvan is weer anders dan houtachtig afval, en ook dat moeten we de gist leren. Dus er is nog genoeg te doen!

Daarom is men hard op zoek naar alternatieve brandstoffen zoals water-, wind- en zonne-energie of waterstofgas. Een van de alternatieven is alcohol, ook wel ethanol genoemd. Dit kan worden gemaakt uit landbouwgewassen. Om te groeien nemen planten CO2 uit de lucht op. Zonlicht is hierbij de energiebron.

Als we vervolgens van die planten alcohol maken, en die verbranden in onze auto’s, is er netto geen toename van CO2 in de lucht.

Gewone auto’s kunnen rijden op een mengsel van alcohol en benzine, maar als de motor van de auto aangepast wordt, kan dat ook op pure alcohol. Al rond 1900 ontwierp Henry Ford de Model T Ford zelfs voor alcohol! Volgens hem was het “de brandstof van de toekomst”. Vaak wordt de alcohol voor auto’s bio-ethanol genoemd.

De productie van bio-ethanol is vergelijkbaar met het maken van bier of wijn, alleen is het niet belangrijk hoe het smaakt, maar dat je zoveel mogelijk alcohol maakt. Maïs en suikerriet

Werkpaard van industriele biotechnologie: Saccharomyces cerevisiae, ook bekend als bakkergist.

Biodiesel uit algen.

Dit verhaal begint als in 2004 twee middelbare scholieren van het Baarns Lyceum een competitie winnen om samen met wetenschappers van de TU een kleinschalig project op te zetten om biobrandstof te winnen uit algen. Locatie: Quelimane, Mozambique. Adequate technische infrastruktuurbv electriciteit- ter plaatse ontbrak, gewoonten en gebruiken van de plaatselijke bevolking waren grotendeels onbekend.

Uiteraard waren er tegenslagen.

Het project is succesvol. Er wordt brandstof geproduceerd. Het is inmiddels overgedragen aan de Eduard Mondlane Universiteit in Quelimane en volop in in ontwikkeling. Het onderzoek richt zich met name op het verhogen van de hoeveelheid brandstof die per kilogram algen kan worden gewonnen. Internationaal is er veel belangstelling voor. De participerende wetenschappers kregen onlangs een vakprijs voor hun baanbrekende productiemethode die de economische haalbaarheid van biodiesel veel dichter bij brengt. www.foundation-imagine.org algenvijver

Biobrandstof Zonne-energie uit zee.

In 2006 werd een vinding van Prof. Dr. Ir. F.H. Kreuger (Emeritus Electrotechniek TU Delft) gepatenteerd die de omzetting van zonne-energie door algen in biobrandstof beoogt. Nu, twee jaar later is deze vinding aanleiding voor een onderzoek waarbij ook de Botanische Tuin betrokken is, vooral wat betreft de keuze van de algensoort en lokalisering van gebieden op zee die in aanmerking komen voor deze grootse onderneming.

Het vertrekpunt van de vinding is de berekenbare hoeveelheid zonne-energie waarmee elk deel van het aardoppervlak iedere dag weer wordt opgeladen en hoeveel brandstof, zoals olie, je nodig zou hebben om diezelfde hoeveelheid energie op te wekken. De eerste zeer voorzichtige schatting waarbij gebruik wordt gemaakt van opbrengstgegevens van allerlei gewassen waaruit biobrandstof wordt gewonnen komt uit op 1 ton brandstof/ km²/ etmaal. Echter, alternatieve interpretatie van de kengetallen geeft een opbrengst van 10 ton/ km²/ etmaal of hoger.

De brandstof wordt gewonnen uit algen die op grote velden in open zee gezaaid en geoogst worden en op een fabrieksschip verwerkt. Hoe ziet een dergelijk schip er uit? Enkele vragen die zich aandienen zijn: hoeveel ton droge zeewier heb je nodig om 1 ton brandstof te produceren, en, hoeveel ton natte zeewier moet je opzuigen om 1 ton droge zeewier te produceren, en, met welk proces wordt het wier omgezet in brandstof? Een indicatie voor de omvang van de operatie blijkt uit een berekening van de opzuigcapaciteit die vergelijkbaar is met die van een fors poldergemaal.

Uitgaande van een opbrengst aan biobrandstof van 1 ton/ km²/ etmaal, blijkt dat het project economisch haalbaar kan zijn, d.w.z. een jaaropbrengst van 100 miljoen euro geeft waarbij een investering in de orde van grootte van 1 miljard

7

euro nodig is. Het betreft dan een veld van 1000 km². Daarbij moet bedacht worden dat in de berekening uitgegaan is van de laagste opbrengstverwachting maar dat- onderzoek moet dit uitwijzen- deze opbrengst ook het tienvoudige zou kunnen zijn dat wil zeggen dat de 1000 ton/ olie/ etmaal niet op een veld van 1000 km², maar op een veld van 100 km² geproduceerd kan worden, wat grote voordelen geeft voor de inrichting van het fabrieksschip en de oogsttechniek.

Er zijn een aantal redenen ten gunste van het produceren van biobrandstof uit algen vergeleken met andere gewassen.

Daarbij springt als eerste de hoge productiviteit (liters brandstof per hectare) in het oog. Die is twee keer zo hoog als die van het toch al zeer succesvolle suikerriet en zelfs zeven keer zo hoog als die van maïs. Bovendien worden algen weinig als menselijk voedsel gebruikt. Alleen in China en Japan, op enige schaal, bijvoorbeeld in sushi. Geen gebruik als veevoer is bekend. De algen waarom het gaat behoren vooral tot de familie van de Laminariaceae en staan ook wel bekend als kelp.

Geen gebruik wordt gemaakt van schaarse landbouwgronden en van het eveneens schaarse zoetwater. Algen groeien zeer snel en er zijn geen bronnen die gewag maken van ziektes. Bemesting is nauwelijks nodig; fosforrijk zeewater met een toevoeging van ijzer-chelaat volstaat. Dit ijzerchelaat kan gemengd worden met het restproduct van de brandstofproductie dat op deze wijze opnieuw in kringloop gebracht wordt.

Het uitgangspunt van de vinding is veelbelovend. Een vervolgstudie- Jantien Herfst en Frank Pieterse- is nu opgesteld om diepgaand de haalbaarheid ervan te peilen. Deze betreft de uitwerking van de techniek- het schip, het winnen van brandstof uit algen. Én de instituties die in aanmerking komen om in een dergelijk uiterst complexe onderneming te participeren.

Kweekprogramma mangrove in de Botanische Tuin

Oktober 2006

Februari 2007

Kustbescherming door mangrove ( Aegoceras majus )

Juli 2007

Country Bangladesh India Indonesia Kenya Madagascar Malaysia Maldives Myanmar Seychelles Somalia Sri Lanka Tanzania, United Rep. of Thailand Total extent From FAO. 2003.

Maart 2008

Most recent reliable mangrove area estimate ha year 614 500 2003 487 100 1997 3 062 300 2003 52 980 1982 325 560 1987 587 269 1995 n.a. n.a.

452 492 1996 2 000 1995 10 000 1975 8 688 1992 127 200 2000 244 085 5 974 174

2000 2000

Mangrove area 1980

Mangrove area 1990

ha 597 506 4 200 54 327 669

ha 606 492 3 640 52 320 620

100 000 000 700 000 000 n.a.

531 000 2 400 9 500 9 400 152 000

285 500 7 343 600

400 600 000 000 000 500 n.a.

480 000 2 100 8 500 8 800 139 600

Annual change 1980-1990 ha 930 -1 340 -56 000 -270 -700 -4 850 n.a.

-5 100 -30 -100 -60 -1 240

262 000 6 632 500

-2 350 -71 110

Mangrove area 2000

000 000 000 000 000 100 n.a.

432 300 1 900 7 500 7 600 127 200

Annual change 1990-2000 ha 1 360 -1 360 -48 000 -200 -600 -4 840 n.a.

-4 770 -20 -100 -120 -1 240

244 000 6 015 600

-1 800 -61 690

ha 620 479 3 160 50 314 572

Mangrovebossen groeien in moerassen langs de kusten van tropische en subtropische gebieden. Ze wortelen beneden het hoogwaterniveau van het springtij en worden van tijd tot tijd overspoeld met zout water. Zij voeden zich met mineralen uit dit zoute water en met mineralen uit zoet water dat via kreken en rivieren de kust bereikt.

Mangrovebossen worden bedreigd door het afdammen en omleiden van rivieren en de ontwikkeling van hun habitat voor industrie-, landbouw- en aquacultuurdoeleinden met verdroging als gevolg. Elders is sprake van overexploitatie tbv brandhout- en houtskoolwinning.

Dit alles is aanleiding voor bezorgdheid omdat mangrovebossen een sleutelrol vervullen in de kustbescherming doordat ze de kracht getijdegolven dempen.

Uit de voorlopige cijfers van het Forest Resources Assessment Report 2005 blijkt dat mangrovebossen wereldwijd een oppervlak van ongeveer 15 miljoen hectare beslaan, ongeveer 40% daarvan in gebieden die door de tsunami van 2004 getroffen zijn De cijfers geven aan dat landen die getroffen werden door de tsunami gemiddeld 21% van hun mangrove areaal kwijtraakten in de periode tussen 1980 en 2000.

Gegeven de rol die mangrovebossen kunnen spelen bij de kustbescherming in tropische en subtropische gebieden is in de Botanische Tuin , ter voorbereiding van toekomstig onderzoek, een kweekprogramma van mangrove opgezet. Op den duur zullen de planten uitgezet worden in een golfbak waarna in een reeks proefnemingen en metingen inzicht kan worden verkregen in de specifieke eigenschappen en mogelijkheden ervan wat betreft die kustbeschermende functie.

Waterkant Een tropisch grassoort verstevigt dijken.

Vetiver of Vetiveria zizanoides is een grassoort uit ZuidoostAziĂŤ. Vetiver heeft een steriele groeivorm die wordt gekweekt en veel toegepast in tropische- en subtropische delen van de wereld als vezelplant voor vlechtwerk. De plant dient ook als basis voor aftershave en deodorant.

Vetiver is een stug gras met lange stijve bladen en opgaande stengels, welke tot ruim twee meter hoog kunnen worden.

De wortels gaan verticaal en tot bijna vier meter diep. Ze vertakken zich horizontaal in bijwortels. Beide eigenschappen zijn van groot belang voor civieltechnische toepassingen.

Samen met de sectie Waterbouw (Faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen) doet de Tuin (Faculteit Technische Natuurwetenschappen) proeven met Vetiver in stroomgoten en worden planten en wortels bestudeerd en getest met verschillende grondsoorten en groeiomstandigheden.

Zowel in Nederland als in de tropen en subtropen zijn stabiele dijken van groot belang. Golven kunnen over dijken heen slaan en aan de achterzijde ervan grote stukken weg slaan of zelfs gaten veroorzaken. Daarnaast is bescherming van oevers van belang om erosie ten gevolge van bijvoorbeeld scheepvaart tegen te gaan.

Het Vetiver onderzoek aan de TU Delft geeft goede oplossingen die direct toepasbaar zijn in de tropen en subtropen. Vetiver blijkt als een overblijvende plant voor golfoploop op dijken zeer effectief en blokkeert een golf met een blokkeringfactor tot 75% en een reductie tot 55% van het overtopping volume. Hierdoor kan een dijklichaam met 20% volume gereduceerd worden met behoud van dezelfde oploopbescherming als voorheen. In een tijd van een globaal stijgende zeespiegel voor bestaande dijken van groot belang!

De wortels groeien diep en vertakken zich horizonaal, waardoor in een dijklichaam een soort matrixstructuur groeit en waardoor er een veel grotere stabiliteit kan worden gegarandeerd.

Verder vormen de bijwortels aan het oppervlak en op grotere diepte bovendien een hechtende werking, waardoor bodemdeeltjes, veelal klei, niet uitspoelen onder een sterkere stroming van zuigende scheepschroeven. Vetiver is daarmee een van de meest goedkope en effectieve vormen van oeverbescherming tegen erosie en afkalving in de tropen en de subtropen.

8

Vetiveria zizanoides

Professor van Iterson en rubber

Rubberbomen in Maleisië

www.rubber-stichting.info

De Braziliaanse rubberboom (Hevea brasiliensis) is een tot 30 meter hoge, rijkvertakte, in droge tijden bladverliezende boom met meestal een slanke kruin.

Een zeer belangrijk product in de toenmalige kolonie Nederlands- Indie was rubber, afkomstig van de Hevea brasiliensis. Planten uit de zaden van deze uit Brazilie afkomstige boom waren via Kew Gardens aan het eind van de negentiende eeuw verspreid over Zuid- Oost Azie. De productie van de plantages die daar aangelegd werden, overtrof spoedig die van het land van oorsprong. NederlandsIndie zou in de eerste decennia van de twintigste eeuw een van de belangrijkste rubberproducenten worden. Professor van Iterson was van deze ontwikkeling uitstekend op de hoogte en verwijst ernaar in zijn intreerede van 1907: ‘..omdat de gewinning dezer producten, welke tot de meest waardevolle voortbrengselen van onze archipel behoren, vaak een ware roofbouw genoemd moeten worden’.

In 1910 werd de Rijksvoorlichtingsdienst ten behoeve van rubberhandel-en nijverheid, de Rijksrubberdienst, opgericht.

Aanvankelijk klein behuisd in het laboratorium aan de Oude Delft 81 maar snel groeiend en vanaf 1918 gevestigd in een vleugel van het gebouw voor Technische Botanie, het huidige Biotechnologie. Naast chemische en mechanische keuring van aangeboden monsters werd hier onderzoek gedaan en onderwijs gegeven. Professor van Iterson was hierin de grote inspirator. Tot 1916 was hij directeur, daarna adviseur.

Volgens de wet op het Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek uit 1930 ging de Rijksrubberdienst in 1941 over in het rubberinstituut TNO, daarna genoemd TNO Centrum voor Polymere Materialen.

De rubberproductie was in de eerste helft van de twintigste eeuw een koloniale aangelegenheid. Engeland, Frankrijk en Nederland werkten nauw samen wat betreft productie op de plantages, handel, industrie, onderzoek en propaganda.

De belangrijkste aanjager van de rubberconsumptie was de autoindustrie. De wereldproductie van rubber met Hevea brasiliensis als bron bedroeg in 1934 ruim1 miljoen ton.

Nederland was een belangrijke speler in dit veld. Professor van Iterson heeft hierin een grote rol gespeeld, zowel in het onderzoek en het onderwijs ervan in Delft als door zijn betrokkenheid bij het nationale en internationale netwerk.

In 1936 was er een Rubber Symposium in Delft. Van Iterson was uiteraard een van de sprekers, met een lezing over de struktuur van de latexvaten en onderzoek naar tapmethoden.

In hetzelfde jaar werd de Rubberstichting opgericht. Deze maakte deel uit van de International Rubber Research Board.

Beide instituties bestaan nog altijd. De Rubberstichting ontwikkelde zich tot een internationaal hoog aangeschreven instituut met talrijke publicaties en maakte met name in de eerste jaren na WOII een sterke groei door.Na de breuk met Indonesie moest het bijna al z’n activiteiten staken. Na een jarenlang sluimerend bestaan werd de draad weer opgepakt.

De eerste projecten richtten zich op de overdracht van kennis en en apparatuur aan Indonesische laboratoria. Ook nu worden elk jaar projecten gericht op onderzoek en toepassing van natuurlijke rubber ondersteund. Daarnaast heeft de Rubberstichting een publicitaire functie.

Tappen van rubber

Rubber Rijksvoorlichtingsdienst t.b.v. de Rubberhandel en -nijverheid, rond 1935. Gevestigd in het huidige biotechnologiegebouw vóór de diverse verbouwingen.

Rubber Stichting, rond 1950, te Delft

Zaden van de rubberboom

10

Water op de bosvloer Bah, het begint te regenen, net nu je buiten bent. Je ziet een mooie grote boom en vlug ga je er onder staan. Je bent weer droog! Helaas is het geluk echter maar van korte duur, want na vijf minuten voel je ook hier de eerste spatjes door de bladeren heen sijpelen. Je begint je al zorgen te maken over je steeds natter wordende jas, maar gelukkig is de bui van korte duur en begint de zon alweer te schijnen. Je wacht nog even en je merkt dat inmiddels de bladeren van de boom al droog beginnen te worden. Dit alledaagse voor iedereen herkenbare verschijnsel, wordt in de hydrologie (de wetenschap die zich met het gedrag en de eigenschappen van water op aarde bezighoudt) interceptie genoemd: het tijdelijk opvangen van regen en vervolgens het verdampen van de neerslag. Dit verschijnsel is belangrijk omdat dit water niet in de ondergrond terecht komt en dus ook niet mee doet aan daarop volgende hydrologische processen. Als wij bijvoorbeeld een model gebruiken om de afvoer van rivieren te voorspellen en het proces interceptie niet of verkeerd meenemen, dan zullen de uitkomsten waarschijnlijk onjuist zijn. Of, wat meestal gebeurt, het model wordt zodanig aangepast dat andere processen de foutieve modelstructuur compenseren. Wanneer we met zulke modellen proberen antwoord geven op vragen als ‘wat is het effect van klimaatsverandering op de afvoer van water’ of ‘wat gebeurt er met de grondwaterstanden als een bos gekapt wordt’ dan krijgen we uiteraard verkeerde antwoorden. De reden voor mijn promotieonderzoek is dat er veel onduidelijkheden zijn over hoe het interceptie proces werkt en welke rol het proces heeft in de gehele kringloop van het water.

20

0.0

18

0.2

16

0.4

14

0.6

12

10

8 6

neerslag [ mm / 15 min.]

gewicht [ mm regen]

Er zijn vele soorten interceptie, maar mijn promotieonderzoek richt zich op twee typen: de zogenoemde canopy interceptie en de forest floor interceptie. Canopy interceptie is regenwater dat wordt afgevangen door de bladeren van een boom. Dit kan simpel gemeten worden door het verschil te berekenen tussen de hoeveelheid regen die bovenop de boom valt en de regen die door het bladerdak onder de boom valt. Probleem hierbij is echter wel dat het bladerdek niet homogeen is, wat het lastig maakt om een representatieve meting te doen van de neerslag die door he bladerdak valt. Het ‘bomen wegen’ onderzoek van Jan Friesen (zie Papyrus nummer 38, maart 2007) zal kunnen bijdragen aan een oplossing voor dit probleem. Ondanks de problemen met het meten van canopy interceptie, is er al vrij veel bekend over dit type interceptie. Dit kan niet gezegd worden over het tweede type interceptie, de forest floor interceptie. Dit is de neerslag die wordt afgevangen door de bovenste laag van de bosgrond, dus het water dat blijft liggen op en tussen de bladeren en de takjes en vervolgens weer verdampt. Om dit te meten, is een speciale meetopstelling ontworpen (zie afbeelding), die onder andere in de botanische tuin van Delft (locatie “coniferen”) geïnstalleerd is.

Het bestaat uit twee aluminium bakken die boven elkaar hangen in de ondergrond. In de bovenste bak wordt een strooisellaag gelegd (hier in Delft een naaldendek). De bodem van de bovenste bak is waterdoorlatend, zodat water naar de tweede bak kan stromen. In deze onderste bak zit een elektronisch gestuurde klep, die dagelijks de bak leegt om verdampen uit de onderste bak zoveel mogelijk tegen te gaan. Doordat we beide bakken continu wegen, kunnen we berekenen hoeveel water er vanuit het bladerdek verdampt.

Behalve het gewicht wordt ook de temperatuur continu gemeten. Om te onderzoeken wat de invloed is van het type bladerdek zijn er naast de opstelling in de botanische tuin nog drie andere opstellingen: één in Luxemburg met beukenbladeren, één in Westerbork met gras en mos en sinds afgelopen november één in bij meteorologisch station in Harare, Zimbabwe met Msasa bladeren. Deze opstelling wordt beheerd door de universiteit van Zimbabwe. Hier wordt dus ook gekeken naar de invloed van een compleet ander klimaat op de interceptie van de strooisellaag (andere temperaturen, andere neerslagpatronen).

Hoeveel regenwater wordt afgevangen door interceptie van de bosgrond hangt voornamelijk af van drie dingen. Ten eerste de interceptiecapaciteit. Die wordt voornamelijk bepaald door het type vegetatie of strooisellaag. Een naaldboom kan nu eenmaal meer water vasthouden dan een loofboom (denk maar hoeveel sneeuw naaldbomen kunnen vasthouden). Ten tweede is het neerslagpatroon van invloed. Een grote bui kan snel de interceptiecapaciteit opvullen, daarna zal alles infiltreren. Een aantal kleine opeenvolgende buitjes kunnen daarentegen telkens weer binnen de interceptiecapaciteit vallen, doordat de neerslag steeds verdampt voordat de interceptiecapaciteit vol raakt. De laatste belangrijke invloed is dan ook de verdampingspotentieel: de hoeveelheid energie die er beschikbaar is om het opgevangen water te verdampen.

Al met al blijkt uit de metingen dat vrij veel regenwater kan verdampen na interceptie. Voor de canopy zijn waarden van 5-20 % (loofbomen) tot 50% (naaldbomen) van de neerslag vrij normaal, afhankelijk van het seizoen. Uit de bosgrond kan nog eens 5-34% van de neerslag verdampen. Een significant deel van de neerslag wordt dus gelijk terug gestuurd naar de atmosfeer en komt dus niet tot afvoer. Het is daarom ook van belang dit proces correct in hydrologische modellen mee te nemen.

Verdere informatie over mijn promotiewerk is te vinden op http://www.interception.citg.tudelft.nl Miriam Gerrits

0.8

1.0 bovenste bak 1.2 onderste bak neerslag

1.4

4

1.6

2

1.8

0

2.0 0

50

100

150 200 tijd [ x 15 min.]

250

In deze grafiek is een stukje van een regenbui weergegeven. Zoals te zien is neemt het gewicht van de bovenste bak meteen toe. Het duurt echter even voordat water naar de tweede bak stroomt: eerst moet de interceptiecapaciteit gevuld worden. Je kunt dit vergelijken met de hoeveelheid water die de boom uit het begin van dit stukje kan vasthouden, voordat je nat wordt. Als daarna de regenbui stopt is te zien dat na nog wat nadruppelen het gewicht van de onderste bak niet meer toeneemt en dat het gewicht van de bovenste bak langzaam minder wordt: het interceptiewater verdampt.

Schematische tekening van het instrument waarmee de interceptie van de bosgrond wordt gemeten.

Bosbodem Boomwater In de tuin wordt op vele terreinen onderzoek verricht. Een van die projecten houdt zich bezig met de rol van planten in de waterhuishouding. Water dat opgeslagen wordt in en op vegetatie is een belangrijke factor in de hydrologische kringloop. Door transpiratie via de bladeren en verdamping van het boomoppervlak, speelt dat vegetatiewater een belangrijke rol in de overdracht van vocht van het land naar de atmosfeer.

Water kan op twee verschillende manieren worden vastgehouden door vegetatie. In de eerste plaats is er inwendig water dat opgenomen wordt door de wortels en vervolgens transpireert via de stam, takken en bladeren. In de tweede plaats is er het water dat bomen bedekt in de vorm van dauw of na een regenbui, extern vegetatiewater.

neerslag

canopy interceptie

doorval neerslag stamafvoer Weerstation

forest floor interceptie

infiltratie

Momenteel is er geen techniek beschikbaar waarmee deze stromen van vegetatiewater direct, continue en op een niet destructieve manier kunnen worden gemeten. Veranderingen in het vegetatiewater van bomen kunnen gezien worden als veranderingen in gewicht. Wanneer er meer water in de kruin van een boom aanwezig is neemt het gewicht van de kruin toe. De stam van de boom wordt daardoor enigszins samengeperst en dus iets korter. Wanneer het water weer vrij komt zet de boomstam weer uit tot de lengte van voor de wateropname.

11

Tijdens een unieke proefopstelling in de Botanische Tuin van de TU Delft hebben we een ‘boom last meter’ ontwikkeld. Een serie van sensoren is op de boomstam van een lindeboom geïnstalleerd om de veranderingen van de lengte van de stam te meten en daarmee ook de gewichtsveranderingen van de kroon. We beschouwen een gedeelte van de boomstam van één meter lengte als een veer die zich kan indrukken en ontspannen. Aan drie kanten van de boom zijn drie potentiaalmeters bevestigd waaraan een één meter lange kwarts-stang is vastgemaakt. Deze instrumenten zijn met metalen bouten aan de boomstam bevestigd. Potentiaalmeters zijn kleine, goedkope sensoren die de verandering van afstanden zeer nauwkeurig meten. Veranderingen in de lengte van dit deel van de stam kunnen ook door andere oorzaken optreden. Door de wind buigt de stam waardoor hij aan een kant iets langer wordt en aan de andere kant iets korter. Door aan drie zijden van de boomstam tegelijkertijd te meten kunnen we onze metingen corrigeren voor die effecten. De gemiddelde verplaatsing van alle drie de sensoren kan dan vervolgens gerelateerd worden aan de totale gewichtsverandering in. De verandering in gewicht is dan direct gerelateerd aan effecten zoals het opvangen van water na regenval.

J.C Friesen

Professor van Iterson en vezels

Manilla hennep, verkregen uit Musa textilis

Degene die Professor Van Iterson bij uitstek heeft ingeleid in de kennis van de vezelstoffen was Professor Behrens ( 1842 – 1905). Deze hoogleraar gaf aanvankelijk les aan de afdeling Mijnbouwkunde. Hij liet dit achter zich om zich geheel aan de microchemie te wijden. In 1907 bewerkte Van Iterson het deel over de vezelstoffen uit Behrens’ ‘Anleitung zur microchemischen Analyse der wichtigsten organischen Verbindungen’. Het was de opmaat naar zijn latere intensieve betrokkenheid bij deze materie.

In een voordracht uit 1910 voor de Nederlands-Indische Maatschappij van Nijverheid en Landbouw getiteld: ‘De cultuur, bereiding en wetenschappelijke keuring der technische vezelstoffen’, geeft hij een overzicht van de materie. In de litteratuur waren een duizendtal plantaardige vezelstoffen beschreven. Hiervan waren er ongeveer 450 in de collectie van het Koloniaal Museum in Haarlem. In de bij de voordracht gevoegde plantlijst zijn er ruim vijftig vermeld met botanische herkomst, Indische naam van de plant, groeiplaats en gebruik.

Op drie ervan gaat hij uitgebreid in: sisal, manillahennep en kokosvezel.

Ingebruikneming van de proefinstallatie voor papierfabricage in het Laboratorium voor Technische Botanie in 1931.

Een interessante inkijk in de omstandigheden van zijn tijd geeft hij met een opmerking over vlas: ‘ Hoe bijvoorbeeld te verklaren, dat het zaad van het vlas, hetwelk in Groningen verbouwd wordt, afkomstig is uit Rusland, dat de in Groningen gewonnen vlasstengels vervoerd worden naar België, waar de vezel bereid wordt, dat deze vezel vandaar in hoofdzaak gezonden wordt naar Schotland, om hier tot garen te worden versponnen, terwijl dit garen o.a. in onze provincie N. Brabant tot weefsel wordt gemaakt.

Musa textilis

Vezelstoffen zijn ook belangrijke grondstoffen voor de papierfabricage en in het Laboratorium voor Technische Botanie werd dan ook veel onderzoek gedaan aan papier. Er bestond een nauwe band tussen wetenschap en industrie evenals bij de rubber het geval was. In 1918 werd Van Iterson benoemd tot voorzitter van de ‘Commissie inzake de vaststelling van papiernormen’. De werkzaamheden van deze commissie leidden tot het zogenaamde Papierbesluit waarin de eisen voor ‘normaal’ en ‘standaardpapier’ werden vastgelegd. Als blijk van waardering voor zijn inzet voor de papierindustrie werd in het Laboratorium een proefinstallatie voor papierfabricage gebouwd. Zes jaar later, in 1937, werd een bijzondere leerstoel voor papierfabricage ingesteld.

Naast zijn grote kwaliteiten als onderzoeker en leraar was van Iterson ook een begaafde organisator die gestreefd heeft naar het opzetten van open voorlichtingsorganisaties. Dit deed hij voor rubber, voor vezels en ook voor hout. Al in 1907 noemde hij ‘hout’ als een product dat voor de ingenieur van groot belang is en een uitgebreide verzameling houtsoorten werd bijeengebracht. Vanaf 1911 stond regelmatig een cursus voor houtanatomie en houtherkenning op het programma en het Laboratorium kreeg bekendheid als een centrum voor houtonderzoek. Onder andere werd zo, onder zijn leiding, ten behoeve van Rijkswaterstaat onderzoek ingesteld naar de geschiktheid van bepaalde Australische en Surinaamse houtsoorten voor havenwerken en werd voor een houtfirma vergelijkend onderzoek gedaan naar de structuur en eigenschappen van het Manbarklakhout van Suriname en het Demara-Greenheart van Brits Guyana.

Als een verre voorloper van moderne houtmodificatietechnieken werd de kennis van het al in 1860 gepatenteerde ‘lignostone’ door Van Iterson in Nederland geïntroduceerd.

Hij had een groot aandeel in het ontwikkelen van producten daarvan, gemaakt door een bedrijf in Ter Apel. Het procedé is als volgt: hout wordt onder hoge druk samengeperst waardoor de lignine vloeibaar wordt en versteent. Het produkt krijgt daardoor een grotere slijtvastheid, vergelijkbaar met die van metaal en bovendien een grotere elasticiteit.

Eén van de vele publicaties over vezels uit het begin van de vorige eeuw.

De hierboven al genoemde open voorlichtingsorganisatie voor hout werd gerealiseerd in 1939 met de oprichting van het Houtinstituut TNO. Cocos nucifera

Vezels

Nieuwe industriële toepassingen met plantenvezels in alledaagse producten.

Recent, in 2006, is de Botanische Tuin met de Faculteit Industrieel Ontwerpen een onderzoek begonnen naar de toepassingen van verschillende planten in industriële producten.

Al eerder waren er voorstudies gedaan, welke hebben geleid tot enkele toepassingen.

Zo werd een designstoel ontworpen die gemaakt was van balsahout (Ochroma lagopus) uit tropisch Zuid-Amerika, plantenvezels van Vlas (Linum usitatissimum), en composieten die ontwikkeld werden door Centrum voor Lichtgewicht Constructies (Faculteit Lucht- en Ruimtevaart). Het model heeft de markt nimmer bereikt, maar vormt toch een illustratief voorbeeld van de mogelijkheden.

Een product dat de markt wel, en met succes, bereikte is gebaseerd op de analyse van de waslaag van de Lotusplant (Nelumbo nucifera), uit de subtropen en tropen van Azië.

Door de structuur van de was bleek deze laag vuil- en waterafstotend te zijn. De was heeft een geribbeld oppervlak van kleine wasruggetjes, waardoor hechting van deeltjes met de vaste onderlaag onmogelijk is. U kunt dit zelf in de kas testen door water op de bladen te brengen en de druppels erover te laten rollen!

De structuur van de waslaag is synthetisch nagemaakt en wordt thans toegepast als zelfreinigende coating op ramen van grote kantoren en andere omvangrijke gebouwen. Het gebouw van de verzekeringsmaatschappij ‘Nationale Nederlanden’ in Rotterdam is een goed voorbeeld van waar dit gebruikt wordt.

Dit jaar zijn we begonnen met een studie naar biologisch afbreekbare schoenzolen. Plantenvezels uit de Botanische Tuin van Vlas (Linum usitatissimum), Hennep (Cannabis sativa) en Nieuw Zeelands Vlas (Phormium tenax) ondermeer, worden momenteel getest en met een hardingcomponent verwerkt tot een nieuwe composiet voor schoenzolen. De huidige schoenzolen zijn veelal vervaardigd van een op aardolie gebaseerd product of van leer. Deze schoenzool op basis van plantaardige vezels zal daarom een duurzame innovatie betekenen.

Daarnaast wordt de fabricage van tal van andere alledaagse producten overwogen en voorbereid, welke beginnend als afstudeeropdracht voor voor IO-studenten, kunnen leiden tot nieuwe en duurzame innovaties.

sisaltouw

Cocos nucifera

12