De Ingenieur augustus 2021

Page 1

TECHNIEK MAAKT JE TOEKOMST

DE INGENIEUR NR. 8 JAARGANG 133 AUGUSTUS 2021

TWEELINGTECHNIEK Wat is de waarde van digital twins?

MIJNBOUW OP ZEE

Gekooide robots De unieke kunst van Bram Ellens

|

S T R I J D T E G E N H O O G W AT E R

|

DNA-COMPUTER

Ylva Poelman: Leren van de BV Natuur

|

INFOGRAPHICS VOOR BEGINNERS

Toetsenbord Voor iedereen op maat


KIVI ACADEMY

Stay on top of your hard skills with the KIVI academy

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


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

Vormgeving Eva Ooms Sales Celina van den Bank TEL. 06 55 59 01 86 E-MAIL celina.vandenbank@kivi.nl Druk Drukkerij Wilco, Meppel

Vooraf

De Ingenieur verschijnt twaalf maal per jaar.

Pancras Dijk is hoofdredacteur van De Ingenieur.

© Copyright 2021 Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, via internet of op welke andere wijze dan ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Niet in alle gevallen is na te gaan of er op de illustraties in dit nummer nog copyright rust. Waar er nog verplichtingen zijn tot het betalen van auteursrecht is de uitgever bereid daar alsnog aan te voldoen. ISSN 0020-1146 Abonnementen Leden van het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs (KIVI) ontvangen De Ingenieur uit hoofde van hun lidmaatschap. Abonnement voor niet-leden (inclusief btw): magazine: € 128,50 per jaar digitaal: € 69,- per jaar losse nummers: € 15,- (inclusief verzending) Abonnementen worden tot wederopzegging aangegaan en ten minste voor de vermelde periode. Het abonnement kan na deze periode per maand worden opgezegd. U kunt uw opzegging het beste via onze website doorgeven: www.deingenieur.nl/lezersservice Abonneeservice Ga voor (cadeau)abonnementen, adreswijzigingen en het laten nazenden van niet ontvangen nummers naar het webformulier op de site, te vinden onder het kopje ‘Abonnement en service’. www.deingenieur.nl ADRES Postbus 30424, 2500 GK Den Haag E-MAIL abonneeservice@ingenieur.nl TEL. 070 39 19 850 (bereikbaar op maandag, dinsdag, donderdag en vrijdag van 9 tot 14 uur)

De Ingenieur als pdf Abonnees en leden die De Ingenieur willen downloaden als pdf-bestand, kunnen daarvoor terecht op de website: www.deingenieur.nl/pdf Lidmaatschap Koninklijk Instituut van Ingenieurs Het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs (KIVI) is de beroepsvereniging voor hoger opgeleide technici in Nederland. Iedereen die hoger technisch onderwijs volgt, heeft gevolgd of een sterke affiniteit heeft met techniek, kan lid worden van KIVI. Leden ontvangen vanuit het lidmaatschap maandelijks het technologietijdschrift De Ingenieur. Kijk voor meer lidmaatschapsvoordeel op www.kivi.nl. Contributie 2021 Regulier lidmaatschap: € 137,50 30 jaar of jonger: € 40,-* Studentlidmaatschap: € 20,-* Seniorlidmaatschap: € 108,De contributie voor leden in het buitenland is gelijk aan die voor leden woonachtig in Nederland. Een lidmaatschapsjaar loopt van 1 januari tot en met 31 december. Bij lidmaatschappen die in de loop van het jaar ingaan, wordt de contributie naar rato berekend. Aanmelden voor het lidmaatschap kan via www.kivi.nl/lidworden. * De Ingenieur digitaal Opzeggen lidmaatschap Het lidmaatschap wordt jaarlijks automatisch verlengd. Beëindiging van het lidmaatschap kan per het einde van het kalenderjaar. Er geldt een opzegtermijn van ten minste één maand; een schriftelijke opzegging per brief of e-mail dient uiterlijk 1 december in ons bezit te zijn. Na ontvangst van de opzegging en eventueel verschuldigde contributie verstuurt de ledenadministratie een bevestiging. Correspondentieadres Koninklijk Instituut Van Ingenieurs t.a.v. Ledenadministratie Postbus 30424 2500 GK Den Haag TEL. 070 391 98 80 MAIL ledenadministratie@kivi.nl

Parfumeur Achteloos had mijn vrouw laten vallen dat haar luchtje bijna op was en dan weet ik genoeg. Online is een goede parfum zo gevonden, zou je denken. De website waar ik belandde, had echter nogal wat vragen. Hoe mijn vrouw heet, bijvoorbeeld, en met welk gender ze zich associeert. Daarover hoefde ik niet lang na te denken. Dat ze niet op het platteland, maar in een stad is opgegroeid wist ik ook, maar toen werd het lastiger. Zou ik haar eerder als een volger of als een leider omschrijven (een vleugje extra musk in het laatste geval)? Is ze analytisch of intuïtief? Casual, hipster of sportief? Welke kleur geeft het best weer wie ze is? Zou ze op dit moment liever aan zee, in de bergen of (God verhoede) op een andere planeet zijn? Twintig minuten later wist de Algorithmic Perfumery, een project van een tech-kunstenaar uit Breda, zo ongeveer alles van mijn vrouw. Binnen een paar dagen lag er een pakketje op de deurmat, met daarin drie flesjes met een parfum dat van alle vrouwen op de wereld alleen mijn vrouw zou passen. Ze vond het nog lekker ook. Dat verbaasde me. Had ik die waslijst aan vragen zo goed ingevuld dat ik de perfecte digitale tweeling van mijn vrouw had gemaakt? In de ingenieurswereld van nu zijn digital twins alom aanwezig. Deze maand zetten we een aantal sprekende voorbeelden op een rij. Wat is de toegevoegde waarde van dit instrument, welke nieuwe mogelijkheden bieden ze ontwerpers, bouwers en ingenieurs? Of is het enkel een hype, zo vluchtig als het gemiddelde parfum?

Had ik de perfecte digital twin van mijn vrouw gemaakt?

FOTO : ROBERT LAGENDIJK

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

1


NR. 8 JAARGANG 133

12

AUGUSTUS 2021

FOTO : VDL

De digitale kopie Van tomatenplanten en bussen tot hele drinkwater- en elektriciteitsnetwerken, overal maken ingenieurs en onderzoekers een digitale kopie van. Wat voegt het gebruik van digital twins allemaal toe?

20 Delven in de diepzee

26 Computeren met DNA

48 Robots in gevangenschap

Mijnbouw op de bodem van de oceaan levert belangrijke grondstoffen voor de energietransitie, maar beschadigt ook kwetsbare, ongerepte ecosystemen. Welke technieken leveren een minimale verstoring van het bodemleven?

Computers op basis van DNA kunnen misschien wel meer dan alleen rekenen en data opslaan. Onderzoekers dromen over nieuwe medische toepassingen in het lichaam

Aandoenlijk en angstaanjagend zijn de robots met een ‘mankementje’ die zijn opgenomen in de robotkennel. De expositie Robots in Captivity van Bram Ellens verbaast, amuseert en roept lastige vragen op.

34 Infographics maken voor beginners Een afbeelding zegt meer dan duizend woorden, althans als de maker de beeldtaal goed beheerst. Expert Jos van den Broek, die er onlangs een boek over schreef, deelt de belangrijkste basisregels en tips voor het maken van de beste informatieve illustraties.

W W W. D E I N G E N I E U R . N L

FA C E B O O K . C O M / D E I N G E N I E U R . N L

TWITTER: @DE_INGENIEUR

Een personaliseerde digital twin kan straks artsen helpen een beter beeld van hun patiënt te krijgen. FOTO : SHUTTERSTOCK I N S TA G R A M . C O M / D E I N G E N I E U R _ K I V I


Rubrieken 4 Nieuws Wennen aan wateroverlast

40 Eureka Een oorcontactlens, turbinemuur en andere productontwerpen van morgen

56 Media Lezen, luisteren, gamen en kijken

‘Nederland is nu nog een kennisland. Alleen met meer aandacht voor ingenieurs kunnen we dat blijven.’ KIVI-president Joanne Meyboom hamert op het belang van ingenieurswerk (analysenederland.nl).

‘Wat nou als een robot écht zorg zou kunnen dragen voor een kind? Dan is het alsnog een domme visie op de samenleving. Kinderen door robots laten opvoeden zodat ouders kunnen werken? Ik zou eerder meer tijd met mijn kinderen willen doorbrengen.’ Digitaal strateeg Ilyaz Nasrullah hoopt op een menselijke toekomst (Trouw).

Columns 25 Podium Felienne Hermans over ruimtetoerisme

31 Möring Nepnieuws

33 Enith Evacuatie

39 Jims verwondering Toch maar vette vingers

45 Rolf hoorde een ding Een rammelend spatbord

Persoonlijk 46 Doelen & drijfveren Innovatiespecialist Ylva Poelman

59 Q&A Christiaan Zwanikken laat basilicum groeien

62 Teamgeest iGEM-team MSP-Maastricht

64 Vragenvuur Microbioloog Rosanne Hertzberger

En verder 30 Zien & Doen Hoe word je digitariër?

51 Inbox Reacties van lezers

52 Opinie Wil Borm over het afsluiten van onze zeegaten

55 Uit de vereniging Nieuws van het KIVI-front

60 Voorwaarts Het cassettebandje foto : a biography of the pixel

GEKNIPT ‘Ik heb er eigenlijk een hekel aan en zou mijn tijd veel liever besteden aan ontwerpen en engineeren.’ Elon Musk onthult dat hij tegen wil en dank de baas van Tesla is (BBC).

‘De dieren mogen zelf bepalen wanneer ze naar de robot gaan om te worden gemolken. Maar “trage” koeien die er niet meer uit willen, helpen we eruit met een stroomstootje.’ Er zijn uitzonderingen op het ‘principe van vrij koeverkeer’, erkent manager productveiligheid Jan Willem Rodenburg van melkrobotbouwer Lely (Mechatronica+Machinebouw).

‘Objectief gezien moet je hier misschien niet bouwen. In een ideale wereld bouw je boven de zeespiegel, maar wij wonen nu eenmaal laag.’ Voorzitter Rogier van der Sande van de Unie van Waterschappen, is realistisch bij een bezoek aan de laaggelegen Zuidplaspolder (NRC).

‘Bij het handen wassen heeft niemand zich afgevraagd hoe efficiënt dat precies is. Maar over ventileren steggelen we al een jaar.’ Fysicus en aerosolenspecialist Daniel Bonn van de Universiteit van Amsterdam verbaast zich over het feit dat de regering juist in coronatijd de eisen voor ventilatie in de horeca versoepelt (NRC). FEBRUARI 2020 • DE INGENIEUR

3


xxxx p.2kwa2

xxxx p.23

xxxx p. 26

ONDER REDACTIE VAN JIM HEIRBAUT

xxxxx p.18

REDACTIE@INGENIEUR.NL

Wennen aan wateroverlast De hoeveelheid water die de provincie Limburg afgelopen maand in korte tijd te verwerken kreeg, was extreem. Maar als gevolg van klimaatverandering kan het vaker gaan voorkomen. We moeten maatregelen treffen, zeggen experts. En snel ook. Tekst: Pancras Dijk

‘We zijn langs het randje gegaan’, zei een opgeluchte dijkgraaf van het Waterschap Limburg afgelopen maand, toen het water in Maas, Roer en Geul zijn hoogste punt had bereikt en weer langzaam begon te zakken. De overstromingen die delen

4

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

van de provincie overspoelden richtten enorme materiële schade aan: alleen al in het zwaar getroffen Valkenburg worden de herstelkosten geraamd op vierhonderd miljoen euro. Vlak over de grens, in België en Duitsland, was de schade nog aanzien-

lijk groter, ook in mensenlevens. Bijna tweehonderd mensen overleefden de watersnood niet. De vraag blijft hoe dit heeft kunnen gebeuren en vooral ook: hoe valt te voorkomen dat delen van ons land nogmaals


worden overvallen door een overvloed aan regenwater, zowel rechtstreeks uit de lucht als via de rivieren? Al jaren wordt er gewerkt aan versterking van met name de rivierdijken. Het ambitieuze programma Ruimte voor de Rivier is net twee jaar geleden afgerond. In een periode van twaalf jaar werden er extra beschermingsmaatregelen getroffen op 34 plekken langs IJssel, Waal, Nederrijn en Lek. Hier was een bedrag mee gemoeid van 2,3 miljard euro. De verruiming van de Maas die in 2005 begon, werd in 2017 afgerond. Het versterken van de dijken is daar nog gaande. Eens in de dertig jaar

Of de scenario’s waarop de versterkingsplannen zijn gebaseerd nog de juiste zijn, verdient nu overduidelijk nader onderzoek, zegt Marjolijn Haasnoot, senior onderzoeker waterbeheer en klimaatadaptatie bij kennisinstituut Deltares. De hoeveelheid water die Limburg te verwerken kreeg, was weliswaar extreem, zegt Haasnoot, ‘maar past wel in het beeld van een veranderend klimaat.’ Zo’n hoge rivierafvoer zou in het huidige klimaat maar eens in de honderd jaar plaatsvinden, en volgens de meest recente projecties loopt dat op tot eens in de dertig jaar in 2050. ‘Als de klimaatverandering zich in dit tempo doorzet, is dat voor het einde van de eeuw eens in de vijftien jaar.’ Volgens Haasnoot kan de wateroverlast in Limburg worden aangegrepen als een wake-upcall. ‘Dat er in ons land geen slachtoffers zijn gevallen, geeft aan dat de programma’s van de afgelopen jaren, zoals Ruimte voor de Rivier en Maaswerken en ook de waarschuwingen, zeker nut hebben gehad’, zegt ze. ‘Maar we hebben ook kunnen vaststellen dat onze rivierdijken nog altijd zwakke plekken kennen.’ Ofwel: het kan de volgende keer nog veel slechter aflopen. Haasnoot pleit er dan ook voor om ‘terug naar de tekentafel’ te gaan. Houden de modellen voldoende rekening met extremen,

Vlak voor de wateroverlast in de Maas werd nabij Ooijen-Wanssum in Noord-Limburg de innovatieve, van lokale klei gemaakte Steilranddijk opgeleverd. Die moet meer plaats bieden aan natuurontwikkeling, recreatie en landbouw dan een gebruikelijke dijk. ‘De dijk heeft zijn werk gedaan’, zegt Reinder Meinsma van Fugro, dat de dijk ontwierp. Of de dijk door het hoge water toch schade heeft opgelopen, wordt nu onderzocht. foto : fugro

doen we genoeg om het vele regenwater in veilige banen te leiden of moeten we misschien meer doen? ‘Een andere vraag die net zo belangrijk is: doen we het wel snel genoeg? Tijd wordt hier een uitdaging’, stelt Haasnoot. Extra maatregelen moeten volgens Haasnoot niet automatisch worden gezocht in het verder verhogen van de rivierdijken. Eerder zouden gekanaliseerde waterstromen nog meer ruimte moeten krijgen door ze te laten meanderen en daarnaast moeten steden bestendiger worden gemaakt, door ook daar de capaciteit voor de opslag van afvoerwater te verhogen. ‘Rotterdam kent al een aantal waterpleinen, die bij zware regenval extra opslagcapaciteit bieden.’ Bij neerslaghoeveelheden zoals Limburg die te verwerken kreeg, zullen die zeker niet al het water kunnen opslaan, erkent Haasnoot. ‘Maar ze kunnen de afvoer wel enigszins vertragen, wat stroomafwaarts misschien net het verschil maakt. Dat moet worden onderzocht.’ Afvoer versnellen

Een andere optie is niet het opslaan van overtollig regenwater, maar juist het versnellen van de afvoer ervan. Daarvoor pleit Korné Walhout, managing director van het gespecialiseerde ingenieursbureau Walhout Civil. Hij wijst erop dat Limburg bij de recente overlast binnen één dag genoeg water te verstouwen kreeg om er een halve Oosterschelde mee te vullen: zoveel is lokaal eenvoudigweg niet op te vangen. ‘Het oppervlak van een waterloop kun je vaak niet vergroten’, zegt hij. ‘Maar wat wel kan, is het verhogen van de stroomsnelheid. Maar dan moeten de dijken en andere constructies die het water passeert daartegen wel bestand worden gemaakt.’ Bij programma’s als Ruimte voor de Rivier lag het accent vaak op duurzaamheidsaspecten, stelt Walhout, in 2018 door KIVI uitgeroepen tot ‘aanstormend talent’ van het jaar. ‘Het oeroude waterbouwersperspectief en het ingenieursambacht zijn daardoor enigszins op de achtergrond geraakt.’ Toch vindt ook Walhout dat de steden waterbestendiger moeten worden gemaakt en dat de situatie in Limburg een ideale wake-upcall kan zijn. Veel van de huidige waterkeringen, bruggen en viaducten dateren uit de tijd van de wederopbouw en naderen het einde van hun technische levensduur, stelt Walhout. ‘Pak die vervangingsopgave aan op een manier die het systeem veerkrachtiger maakt. Want we zullen in de toekomst veel vaker zulke hoeveelheden water te verwerken krijgen.’

Gesmolten zout In de stad Wuwei, in het westen van China, leggen ingenieurs de laatste hand aan een gesmoltenzoutreactor, meldt de South China Post. Die werkt niet met uranium, maar met thorium, wat veel veiliger zou zijn en waarvan meer voorradig is. Dit eerste prototype heeft een nog relatief klein vermogen van twee megawatt. Binnen twee maanden moet het proefdraaien beginnen. De Chinezen verwachten in 2025 een experimentele reactor van tien megawatt draaiende te hebben. Commerciële toepassing zal nog veel langer op zich laten wachten, tot minstens 2040. (PD)

Slimme vangrail Langs de provinciale weg N919 in Friesland staat sinds begin juli de eerste Compact EcoRail, een vangrail die ook kan worden geplaatst langs wegen waar eigenlijk geen plek is. Bij deze innovatie van ingenieurs- en adviesbureau Witteveen+Bos gaan de palen van de rail schuin de grond in, in de richting van de weg. Daardoor is het niet nodig om bomen te kappen en kabels te verleggen. Eerder dit jaar werd de innovatieve rail genomineerd voor de Vernufteling, de belangrijkste prijs voor ingenieursprojecten in Nederland. (PD)

Lees het laatste technieknieuws op www.deingenieur.nl

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

5


NIEUWS

Draagkracht van de aarde

De stikstofcrisis was de afgelopen anderhalf jaar misschien wat minder in het nieuws, maar is nog allesbehalve opgelost. De regering heeft voor de komende tien jaar vijf miljard euro gereserveerd voor het herstel van Natura 2000-gebieden (drie miljard) en de uitkoop van boerenbedrijven (twee miljard). Maar dat is niet voldoende, zeggen onderzoekers Jan Willem Erisman en Berno Strootman in hun recente rapport Naar een ontspannen Nederland, en ook de techniek kan hier op termijn geen oplossing bieden. Wat wél moet gebeuren: stoppen met het importeren van veevoer en het toepassen van grote hoeveelheden kunstmest. De draagkracht van de aarde moet weer het uitgangspunt worden van onze landbouw, zeggen de onderzoekers.

Stikstoflek

In de Nederlandse landbouw en veehouderij is het stikstofvolume groot. Het systeem is ook allesbehalve gesloten. Jaarlijkse hoeveelheid stikstof in miljoen kilogram

verlies naar lucht/buitenland 72

overige depositie 23

depositie op landbouwgrond NL 17

Input

zuivel, vlees, eieren 214

ruwvoer 292 veehouderij 726

mest 512

krachtvoer 434

cultuurgrond 667

plantaardige producten 416

kunstmest 238

mestafzet buiten landbouw 81

Stikstofbronnen

De stikstofuitstoot naar de lucht bestaat voornamelijk uit ammoniak (NH3) en stikstofoxiden (NOx). Landbouw is voornamelijk verantwoordelijk voor de ammoniakuitstoot, wegverkeer voor stikstofoxiden.

Ammoniak 104 miljoen kilogram

Diensten, afval, water 3,3% Wegverkeer 4,1%

verlies naar bodem 225

afzet plantaardige producten 87

Output

Kritische waarde

Voor elk type landschap geldt een andere kritische depositiewaarde. Wordt die overschreden, dan ontstaat er schade. Voor het zeer gevoelige hoogveen en het gevoelige bos- en heidegebied is dat allang het geval. Ecologische druk

Hoogveen zeer gevoelig

Nijverheid 1,4%

Particulier huishouden 5,6%

KDW

Stikstofoxiden 73 miljoen kilogram Overig 18%

depositie op Natura2000 NL 22

Depositie

Landbouw 16,6%

Bos en heide gevoelig

Luchtvaart 1,6%

Waterrijk niet gevoelig

Landbouw 85,5%

Energiesector 8,6%

Wegverkeer 34,9%

Scheepvaart 10,6% Nijverheid 9,7%

6

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

infographic : ymke pas


De oprichter van Blue Origin, Jeff Bezos, ontkurkt op 20 juli de champagne na een succesvolle vlucht met de New Shepard en landing van de capsule in de woestijn. foto : blue origin

Ruimtetoerisme: meer dan een speeltje voor de superrijken? Met de recente lanceringen van Virgin Galactic en Blue Origin komt het ruimtetoerisme van de grond. Heeft de bredere ruimte­ vaart hier ook wat aan? Tekst: Jim Heirbaut

Twee glunderende miljardairs vorige maand. Eerst de Brit Richard Branson, die aan boord van een ruimtevliegtuig van zijn bedrijf Virgin Galactic het randje van de ruimte bereikte. En ruim een week later Jeff Bezos, voormalig Amazon­topman, en op­ richter van ruimtevaartbedrijf Blue Origin. Zijn vlucht tot 100 kilometer hoogte trok in ons land extra de aandacht omdat er een Nederlander mee mocht: Oliver Daemen, die op het laatste moment de plaats innam van een andere ruimtetoerist. De passagiers op beide korte, suborbi­ tale ruimtevluchten hadden het voorrecht om een paar minuten lang de aarde te aanschouwen zoals weinigen dat ooit zullen doen. Het is ze gegund, maar het lanceren van raketten brengt een behoorlijke milieu­ belasting met zich mee. Bij het verbranden van raketbrandstof komen uitlaatgassen vrij die grotendeels in hogere luchtlagen

terechtkomen en daar wel twee of drie jaar blijven hangen, vertelt Eloise Marais van het University College London. Zij onderzoekt daar de effecten van de uitstoot van industrie en transport op de atmosfeer. ‘Het gaat om stikstofoxiden, dat komt uit alle raketten, en roet en CO2, als de brandstof op koolstof gebaseerd is. Zelfs de raket van Blue Origin, die vliegt op waterstof en zuurstof, laat een “schadelijk” gas achter: water.’ Dat leidt tot de vorming van wolken, die er normaal op deze hoogte nauwelijks zijn. Dit kan invloed hebben op het klimaat, waarschuwt Marais. Terwijl we nu nog maar de eerste lance­ ringen zien, zal het ruimtetoerisme naar verwachting snel toenemen. Deze groei kan een milieuprobleem worden. Een raketpassagier veroorzaakt vijftig tot hon­ derd keer zoveel uitstoot als een vliegtuig­ passagier. Toch heeft de opkomst van het ruimte­ toerisme ook zijn voordelen. ‘Ik denk dat de hele ruimtevaart hiervan gaat profiteren’, zegt Arnaud van Kleef, R&D space engineer bij het Koninklijke Nederlands Lucht­ en Ruimtevaartcentrum. ‘Wil je mensen naar de ruimte brengen, dan gaat dat gepaard met enorm strenge veiligheidsmaatregelen, voor capsule, voortstuwing en procedures.

Al deze ervaring is te vertalen naar andere takken van de ruimtevaart. Zo verwacht ik dat de raketmotoren steeds betrouw­ baarder worden en ook het lanceren van raketten snel goedkoper.’ Van Kleef ziet nóg een kans die pret­ vluchten bieden. ‘Je zou op die raketten of capsules aan de buitenkant sensoren kunnen hangen die data verzamelen over

Ruimtevaart zal veiliger en goedkoper worden de gassen in de atmosfeer op die hoogten. Daar is behoefte aan, want er is nog veel onbekend over de processen die in de hoge­ re luchtlagen plaatsvinden.’ Dat laatste klopt wel, beaamt Marais, maar daar zijn milieuvriendelijkere manie­ ren voor. ‘Stuur weerballonnen de lucht in en je kunt deels dezelfde zaken meten, aan te vullen met metingen door satellieten, die tien jaar of meer meegaan. Nee, ik blijf erbij: ik zie de voordelen niet van een stel rijkelui die in een raket stappen om een overpriced selfie te kunnen maken.’ AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

7


NIEUWS

Brug versterkt met bouten, staal en lijm Tekst: Pancras Dijk

Na 45 jaar is de Suurhoffbrug, toegangspoort tot de Maasvlakte, toe aan een opknapbeurt. De stalen verkeersbrug wordt al jaren zwaarder belast dan bij de bouw was voorzien. Over de brug loopt de snelweg A15, populair bij vrachtverkeer dat naar de Maasvlakte ten westen van Rotterdam moet. Normaal gesproken wordt bij het opknappen van stalen bruggen gekozen tussen het aanbrengen van speciaal hogesterktebeton en het verlijmen van staalplaten op het wegdek. Voor deze brug werkt geen van beide opties, legt technisch manager Bram Buts van Rijkswaterstaat uit. ‘De brug is in 1972 extreem slank ontworpen’, zegt hij. ‘Elke kilogram staal die niet strikt noodzakelijk was, is weggelaten. De brug heeft daarvoor in 1974 de Nationale Staalprijs en later ook de Europese Staalprijs gewonnen.’ Door het slanke ontwerp is de brug te licht voor versterking met beton. Maar ook het verlijmen van de platen zou niet werken: de brug is zo licht dat hij méér beweegt dan de lijm op zijn plek kan houden. Om de levensduur van de oude brug toch te verlengen, heeft Rijkswaterstaat nu gekozen voor een innovatieve, dubbele versterkingsmethode. Daarbij worden in totaal tien staalplaten behalve met epoxylijm ook met bouten op het wegdek bevestigd. De gekozen versterkingsmethode, ontwikkeld door de ingenieursbureaus Arup en Royal HaskoningDHV, is licht en relatief eenvoudig, zegt Buts, maar tegelijk sterk en effectief: de platen kunnen niet langer vervormen of verschuiven. De werkzaamheden vinden deze maand plaats en zijn binnen een weekend klaar. Volgens Buts zullen in de toekomst ook andere bruggen op deze wijze worden versterkt. ‘Het is een relatief eenvoudige oplossing die zeker ook elders zal werken.’ Het lijm en de bouten moeten het in ieder geval tien jaar uithouden, dan komt er een volledig nieuwe brug. 8

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021


F E B R U A R I 2 0 2 1 •foto D E: paul I N G van E N Ibaardwijk EUR 9


NIEUWS

Autonome racewagen op het circuit Er zit schot in het autonome rijden. Studenten van de Technische Universiteit Eindhoven hebben een elektrische racewagen ontwikkeld die zonder bestuurder racet, in de VS verschijnen de eerste autonome taxi’s op de weg.

Brug uit 3Dprinter nu over de gracht

Max Verstappen hoeft nog niet meteen te vrezen voor zijn baan, maar het is jonge ingenieurs-in-opleiding van de TU/e al wel gelukt een racewagen te bouwen die zonder coureur achter het stuur over het circuit raast. De autonome elektrische racewagen haalt op rechte stukken zo’n 115 kilometer per uur en in bochten vijftig kilometer per uur. De wagen ‘weet’ vooraf niet hoe de route eruitziet. Met sensoren brengt de auto zelf het circuit in kaart, om vervolgens te berekenen hoe hij daar zo snel mogelijk overheen kan rijden. ‘Kleurencamera’s en lidar (laser imaging detection and ranging) zijn de ogen van de auto’, vertelt Dennis Gubbels, teammanager van University Racing Eindhoven (URE). Het kennen van de omgeving is één ding, de auto moet ook zijn eigen status weten. Daarvoor heeft de auto gps en inertial measurement unit-sensoren aan boord, die locatie en versnellingen in verschillende richtingen meten. ‘Met deze sensoren

meet het systeem de status van de auto’, zegt Gubbels. ‘Zo weet het of de auto slipt of draait en wat de snelheid is.’ Op basis van deze informatie besluit de auto hoe hij moet sturen en of hij gas moet geven. Met de zelfsturende auto deed het team URE begin augustus mee aan de Formula Student-competitie in Barcelona, samen met veertien ander internationale teams. Tijdens het ter perse gaan van deze editie van De Ingenieur waren de resultaten daarvan nog niet bekend. Taxi’s

Ook in de invoering van autonome auto’s op de weg lijkt eindelijk schot te zitten. Autobouwer Ford maakte bekend nog dit jaar in de twee Amerikaanse steden Miami en Austin ritten met autonome taxi’s te gaan aanbieden. Ford werkt hiervoor samen met autodeelbedrijf Lyft en met technologiebedrijf Argo AI. Voor de zekerheid zit er nog wel iemand achter het stuur. (DP)

GIESEN

Aan de Oudezijds Achterburgwal in Amsterdam is een 3D-geprinte voetgangersbrug in gebruik genomen. De geprinte brug is volledig met roestvast staal geprint, een wereldprimeur. De brug is ruim twaalf meter lang, zes meter breed en weegt ruim zes ton. Het ontwerp is van Joris Laarman Lab, in samenwerking met MX3D en Arup. De brugonderdelen zijn gemaakt door vier robots die continu staaldraden aan elkaar lasten om zo een massief oppervlak te maken. De losse onderdelen die zo ontstonden, werden vervolgens extern met de hand aan elkaar gelast. De bouw van de brug nam zo’n zes maanden in beslag. De brug was eigenlijk al in 2018 klaar, maar kon pas worden geplaatst nadat de kademuren waren versterkt voor plaatsing. De stalen brug blijft twee jaar staan. De betrokken ingenieurs gaan met sensoren volgen hoe het gaat met de stalen constructie. Die meten de vervorming als gevolg van verschillende belastingen, en de invloed van de weersomstandigheden daarop. (PD) 10

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

foto : ure ; illustratie : matthias giesen


Punt

Een scherpe mening over een actueel onderwerp. Deze maand: Paulien Herder, Joris Melkert en Henri Werij

Investeer in synthetische kerosine Nederland moet nú investeren in het ontwikkelen en opschalen van technologie en het inrichten van een economisch ecosysteem voor de productie van synthetische kerosine. Deze fossielvrije brandstof biedt juist ons land uitgelezen mogelijkheden voor het verduurzamen van de (internationale) luchtvaart én voor onze Nederlandse chemie, energie- en maakindustrie. De luchtvaartsector moet op zeer korte termijn overstappen op niet-fossiele energiedragers. Momenteel is de sector verantwoordelijk voor zo’n 2,5 procent van de wereldwijde CO2-uitstoot. Wij verwachten niet dat we wereldwijd veel minder gaan vliegen. Helaas is het juist voor de luchtvaartsector bijzonder lastig om naar fossielvrije energiedragers om te schakelen door de enorme invloed van gewicht op vliegprestaties. Daar waar het wegtransport gebruik kan maken van batterijen, is dat door de relatief lage energiedichtheid van deze energiedrager in de luchtvaart niet mogelijk. Alle juichende verhalen ten spijt: verder dan een paar honderd kilometer – voor optimisten zo’n duizend kilometer – kun je op batterijen simpelweg niet vliegen. Ook in de toekomst niet. Voor fossielvrij vliegen blijven daarom met name (CO2-neutrale) waterstof, biobrandstof en synthetische kerosine over. Waterstof en biobrandstof hebben zo hun nadelen. Er moet voor het direct gebruik van waterstof als energiedrager in een vliegtuig nog veel onderzoek plaatsvinden; bijvoorbeeld naar de volumineuze opslag van cryogeen waterstof aan boord (-253 °C). Het gebruik van biobrandstof zal uiteindelijk bescheiden blijven vanwege de concurrentie met voedselproductie en natuurbehoud bij grootschalige productie. Synthetische kerosine, gemaakt met duurzaam geproduceerde elektriciteit en CO2 ingevangen uit lucht of water, is voor de lange termijn verreweg het aantrekkelijkste alternatief voor fossiele kerosine. Synthetische kerosine heeft niet de nadelen van waterstof en biobrandstof en is compatibel met bestaande vliegtuigtechnologie. Die conclusie staat ook in het rapport

Decarbonisation potential of synthetic kerosene dat de minister van Infrastructuur en Waterstaat in juli naar de Tweede Kamer stuurde. Uit recent onderzoek van het Duitse DLR en NASA blijkt dat synthetische kerosine ook nog eens zorgt voor minder vliegtuigstrepen (contrails) en dus minder klimaatimpact. De grote uitdaging van synthetische kerosine is het omlaag brengen van de kosten. Zo moet de conversieefficiëntie van groene elektriciteit naar waterstof en die van de omzetting van waterstof en CO2 naar synthetische kerosine flink omhoog. Ook moet de sector het gebruik van schaarse materialen in de conversieapparaten terugdringen. Nederland is geknipt voor deze uitdaging dankzij de huidige infrastructuur met haar internationale verbindingen, het grote ontwikkelpotentieel voor wind op de Noordzee, de sterke chemie- en energieclusters en maakindustrie, en de sterke kennissector op het terrein van energie, chemie, materialen en luchtvaart (de Europese nummer 1luchtvaartfaculteit staat in Delft). We zijn blij dat Nederland nu innovatie- en investeringsprogramma’s opzet voor synthetische kerosine, onder andere met het Groeifonds. Maar deze eerste stap is niet genoeg. Wij roepen de overheid op om vaart te maken met Europese en Nederlandse weten regelgeving voor de transitie en om ruimhartig infrastructuur- en innovatieprogramma’s te blijven stimuleren. Wij roepen onze collega’s in de Nederlandse kennissector op om hun unieke kennis in te zetten. Samen kunnen en moeten we de Nederlandse industrie en internationale luchtvaartsector helpen te versnellen naar een fossielvrije wereld. Paulien Herder is decaan technische natuurwetenschappen, Joris Melkert docent luchtvaarttechniek en Henri Werij decaan lucht- en ruimtevaarttechniek. Allen zijn verbonden aan de TU Delft.

Op batterijen kun je niet meer dan een paar honderd kilometer vliegen

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

11


D I G I TA L T W I N T E K S T: P A N C R A S D I J K E N D A Y I N T A P E R R I E R

Modegril of de oplossing voor veel problemen?

Tweelingtechniek Van tomatenplanten en bussen tot hele drinkwater- en elektriciteitsnetwerken, overal maken ingenieurs en onderzoekers een digitale kopie van. Wat is de toegevoegde waarde van die digital twins? De ruimtevaart heeft de samenleving behalve een beter begrip van het universum ook tal van nieuwe technologieën gebracht. Een daarvan – en zeker niet de meest voor de hand liggende – is de laatste jaren sterk in opkomst: de digital twin. Hoewel het concept inmiddels bijna twintig jaar geleden al werd beschreven, was het een NASA-ingenieur die de term in 2010 voor het eerst gebruikte, al zoekend naar een manier om de werking van een ruimtevaartuig te simuleren. Een digital twin bestaat in de regel uit twee elementen: het werkelijke object en de virtuele, digitale versie ervan. Maar de twin heeft pas enig nut als een derde, verbindend element van goede kwaliteit is: de stroom aan dynamische data die voortdurend en in realtime informatie heen en weer stuurt. De virtuele twin wordt steeds levensechter naarmate het meer data ontvangt van het werkelijke object. En andersom: het fysieke object kan leren van de simulaties door zijn virtuele evenknie. Inmiddels is het lastig een techniekblad te openen zonder met de term ‘digital twin’ te worden geconfronteerd. Of het nu gaat om individuele producten of om hele processen, productielijnen en energienetwerken. Maar wat zit er achter die hype? Welke nieuwe mogelijkheden biedt het instrument? En is de piek van de populariteit al bereikt of gaan we de komende jaren alleen nog maar méér horen over digital twins?

ENERGIE

Scenario’s voor geslaagde transitie Voor de besluitvorming over complexe projecten waar weinig tot geen ruimte is voor fouten, zoals een energietransitie, is een digitale tweeling ideaal. Het platform biedt de mogelijkheid voorspellingen te doen van vele scenario’s om zo het beste te selecteren. Zo werkt hoogleraar Peter Palensky aan de Technische Universiteit Delft (TUD) met zijn team van modelleurs aan verschillende digital twins van het energienetwerk van Nederland, met als hoogste doel de energietransitie tot een succes te maken. Daarvoor richt het team zich op zonne- en windenergie. Wanneer straks de elektriciteit komt van windmolenparken, zonneweiden en een gigantische hoeveelheid 12

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

Op zoek naar een antwoord op die vragen duikt De Ingenieur deze maand in de wereld van de digital twins. We spraken met experts die de digital twins maken of er dagelijks mee werken. Als geen ander zijn zij degenen die ons inzicht kunnen geven in de werkelijke waarde van de digital twin, voorbij de hype.

STEDENBOUW

Voorspellend onderhoud ‘Drie jaar geleden had bij wijze van spreken nog bijna niemand het over digital twins’, zegt Erwin van Klaveren, team manager geo-informatiesystemen bij ingenieursen adviesbureau Sweco Nederland. ‘Het is absoluut een buzzwoord, een vergaarbak voor allerlei nieuwe ontwikkelingen zoals BIM dat een paar jaar geleden was’, beaamt zijn collega Tjeerd Hermsen, BIM-manager. Sweco geeft naar eigen zeggen vorm aan de stad van de toekomst, maar een specifieke, eigen tool voor het maken van een digital twin is er niet. Dat zou ook niet zinvol zijn, leggen ze uit. ‘Wij bieden projecten altijd aan op basis van de behoeften van de klant’, zegt Van Klaveren. ‘We komen dus niet aan met specifiek gereedschap: dit is wat we hebben, dus zo gaan we het doen. Het is juist

zonnepanelen op daken van woonhuizen zullen er pieken en dalen in het netwerk ontstaan. Daarnaast is het te verwachten dat er slimme systemen komen waardoor particulieren hun stroom voor de hoogste prijs kunnen verkopen en voor de laagste prijs inkopen. Alles bij elkaar een enorme omschakeling dat met het bestaande netwerk moet worden opgevangen. ‘Of ons net bestand is tegen de grote fluctuaties van duurzame energiebronnen is niet te testen in de praktijk’, zegt Palensky. ‘Toch is het nodig dat de omschakeling goed wordt uitgedacht. Als het misloopt kan in het ergste geval het hele land zonder stroom komen te zitten na het aansluiten van een zonnepark.’ In China staat momenteel de grootste digital twin van een nationaal elektriciteitsnetwerk. Het is een enorme installatie van supercomputers waar een arsenaal aan


Voor de Basisregistratie Grootschalige Topografie, een extreem nauwkeurige digitale kaart van Nederland waarop alle fysieke objecten zoals wegen, groen en gebouwen, staan afgebeeld, leveren Sweco-ingenieurs 3D-modellen. Een eerste stap naar een digital twin van het hele land? beeld : sweco

andersom: de opdrachtgever heeft een hoofdpijndossier – bijvoorbeeld, is de dijk wel sterk genoeg? – en wij zoeken daarvoor een passende oplossing. Onze eigen software en instrumenten kunnen we dan specifiek op de opdracht inrichten.’ Een van de redenen dat opdrachtgevers lang niet altijd om een digital twin vragen, is omdat het digitaliseringvraagstuk nog volop in ontwikkeling is. Ook bij opdrachtgevers is vaak nog weinig bekend over de meerwaarde van digital twins. Dit gegeven maakt dat het concept van de digital twin nog weinig geïntegreerd is in adviesdiensten van ingenieursbureaus.’ Terwijl de belangrijkste fase van een opdracht eigenlijk pas aanbreekt na oplevering: dan wordt het bouwwerk in gebruik genomen, vaak voor dertig tot vijftig jaar’, zegt Hermsen. Het zou beter zijn, zegt hij, als het BIM-model dat voor de bouw wordt gebruikt, al wordt

modellen draait. ‘Dit systeem kunnen we niet direct gebruiken voor Nederland’, zegt Palensky. ‘Welke modellen nodig zijn, hangt van de situatie af.’ Ook bestaat een systeem uit meer dan alleen veel hardware. ‘Het besturen en interpreteren van deze modellen is op het moment nog moeilijk, daarvoor zijn experts nodig’, zegt Palensky. ‘Daarom werken wij aan ons eigen digitale energiesysteem voor Nederland.’ De ontwikkeling van digital twins staat nog in de kinderschoenen. De meeste systemen hebben een grote rekenkracht nodig en zijn gebruikersonvriendelijk. Palensky verwacht dat de digitale tweelingen zich uiteindelijk doorontwikkelen tot compacte systemen. ‘Net als bij de computer, die is ook niet meer weg te denken uit het dagelijks leven. Zo zal het ook met digital twins gaan.’

gereedgemaakt om tijdens het gebruik van het bouwwerk door te leven als digital twin. Betrouwbare data Want het mag dan wel een modeterm zijn, Sweco is overtuigd van de meerwaarde van de digital twin. Die waarde staat of valt wel met de betrouwbaarheid en beschikbaarheid van data, zegt Van Klaveren, ‘niet alleen de data van het object zelf, maar ook van de omgeving waarmee het object interacteert’. Zeker als de twin wordt gekoppeld aan AI-systemen (artificial intelligence), kan die domeinen als predictive maintenance een enorme impuls geven. ‘Voor het inspecteren van een brug of een wegdek zijn we nu vaak nog afhankelijk van periodieke inspecties. Met een digital twin kunnen we nu de tijd vooruitspoelen en weten we eerder en beter wanneer er actie moet worden ondernomen.’

Op deze supercomputer draaien de digitale tweelingen van het onderzoeksteam van Peter Palensky. foto : henri werij AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

13


D I G I TA L T W I N

Het digitale model ontvangt voort­ durend gegevens van de bus over zijn status. Met het model zijn eindeloos simulaties uit te voeren en is het eenvoudiger om aanpassingen uit te testen. beeld : vdl

D R I N K WAT E R

Voorspellen van de waterbehoefte Om te zorgen dat er ook gedurende extreme warmte en droogte voldoende water uit de kraan komt, willen drinkwaterbedrijven de vraag naar drinkwater weten. Slimme watermeters zijn op afstand uitleesbaar, maar de meeste mensen hebben deze niet in huis. Daarom gebruiken drinkwaterbedrijven modellen die met statische gegevens de gemiddelde watervraag gedurende een dag geven. Het onderzoeksinstituut KWR Water Research Institute werkt daarom aan digital twins van het drinkwaternetwerk voor betere voorspellingen van de waterbehoefte en om afwijkingen in het netwerk op te sporen, zoals lekkages. 14

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021


TRANSPORT/INDUSTRIE

Aanpassingen uittesten Ook in de industrie raken digital twins steeds meer ingeburgerd. Was de term eerst vooral een modekreet, die in één adem werd genoemd met industrie 4.0, inmiddels werkt VDL Groep al met drie verschillende typen, zegt Menno Kleingeld, directeur digitalisering van de Eindhovense multinational. ‘Ten eerste van het product zelf, zoals een bus. Die bus is verbonden met internet en geeft voortdurend gegevens door over zijn status. Daarmee voeden we een digitaal model. Met dat model kunnen we vervolgens eindeloos simulaties uitvoeren, alsof de nieuwe bus daadwerkelijk hier in Eindhoven of elders rondrijdt.’ Zo hoeft er veel minder te worden getest met echte bussen, maar er is nóg een groot voordeel, zegt Kleingeld. ‘We kunnen nu veel eenvoudiger aanpassingen uittesten. Stel dat we de bus van een andere batterij voorzien: wat zijn dan de gevolgen? Met een digital twin kunnen we dat makkelijk simuleren en we kunnen in het model ook de tijd versnellen, zodat we snel veel gegevens verzamelen.’ Inmiddels heeft VDL ook digital twins van volledige productielijnen ontwikkeld. Bij VDL Nedcar in Born, waar BMW’en Mini’s van de band rollen, wordt nu getest met een twin waarin alle logistieke stappen zijn opgenomen. ‘We kunnen zo live meekijken wat er gebeurt en of bijvoorbeeld alle robots goed functioneren. Stelt dat in een van de robots een trilling optreedt, dan kunnen we uit de data aflezen of dat kan leiden tot een storing en tijdig ingrijpen’, zegt Kleingeld. ‘En als we de productie willen verhogen, kunnen we in de digital twin zien waar precies de knelpunten kunnen ontstaan.’ Bij VDL Steelweld in Breda, dat gerobotiseerde automatiseringssystemen voor de autoassemblage levert, draait een derde type digital twin. ‘Hier is de productielijn ons product en steeds vaker kunnen we die op afstand laten draaien. Door dat eerst op een digitale twin te doen, kunnen we de instellingen in één keer optimaal instellen voor de fysieke productielijn. Daarmee winnen we een hoop tijd en het voorkomt dat we steeds collega’s ernaar toe moeten sturen. Zeker afgelopen jaar, met alle reisbeperkingen, heeft die digital twin zijn waarde wel bewezen.’

Om die voorspellingen te doen, keken de KWRonderzoekers onder meer naar mobiele telefoongegevens. ‘Deze geven een goed beeld van de verdeling van mensen in een bepaald gebied, op basis waarvan wij de watervraag kunnen modelleren’, vertelt Peter van Thienen, een van de betrokken onderzoekers. Vanwege privacyredenen mogen ze deze gegevens niet meer gebruiken en kijken ze naar andere data, zoals mobiliteitsdata en meetgegevens van kleine groepen huishoudens. ‘We verwachten veel van een combinatie van modellen die watervraag voorspellen en een relatief klein aantal slimme watermeters die het daadwerkelijke verbruik doorgeven’, zegt Van Thienen. Maar de echte meerwaarde is als we digital twins straks voor strategische doeleinden kunnen inzetten, zegt hij. De toenemende droogteperioden en de veranderende water-

behoefte vragen om een aanpassing van ons drinkwatersysteem. ‘De digitale tweeling moet daar inzicht in kunnen geven. Hoe ziet ons drinkwaternetwerk er over twintig jaar uit zodat het aan de vraag kan blijven voldoen?’ Toch zijn er ook kanttekeningen te plaatsen bij het gebruik van een digital twin. ‘Als we er te veel op vertrouwen, zal de kennis over de ins en outs van het systeem afnemen en de intuïtie over hoe het functioneert minder sterk ontwikkelen’, zegt Van Thienen. ‘Daarnaast vergt de sensorinfrastructuur voor het leveren van de data een behoorlijke investering. Behalve installatie en onderhoud van de sensoren gaat het ook om overdracht en opslag van grote hoeveelheden gegevens. We moeten kritisch blijven in welke mate een digital twin van ons drinkwaternetwerk de investeringen rechtvaardigt.’

Het KWR Water Research Institute werkt aan een digital twin van het drinkwaternetwerk. beeld : kwr water research institute

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

15


D I G I TA L T W I N

LANDBOUW

De stikstofkringloop sluiten ‘Er zijn ontzettend veel modellen die delen van de stikstofkringloop beschrijven’, zegt Thomas Been, senior onderzoeker aan de Wageningen University & Research. Samen met Claudia Kamphuis leidt hij een onderzoek dat zich richt op de stikstofcrisis in de akkerbouw en veeteelt. Zo levert de landbouw bijvoorbeeld het grootste deel van de stikstofdepositie in Nederland. ‘Maar wat er mist is een overkoepelende infrastructuur om alle modellen en de benodigde data aan elkaar te koppelen voor een compleet beeld en deze in de praktijk te gebruiken.’ Een digital twin voor de akkerbouw en veeteelt is daarvoor volgens Been de oplossing: ‘Uiteindelijk kan deze fungeren als een hulpmiddel waarmee boeren hun stikstofgebruik kunnen optimaliseren met een gelijkblijvende opbrengst.’ Zowel in de akkerbouw als veeteelt dient mest om gewassen, zoals aardappelen of gras voor vee, van stikstof te voorzien. Maar omdat een deel van de stikstof

verloren gaat, deels door afbraak door micro-organismen in de bodem en deels door uitspoeling met regen naar het oppervlaktewater, wordt meer stikstof toegevoegd dan uiteindelijk nodig is. ‘Met onze digitale tweeling kunnen we deze overmaat aan stikstof tegengaan en tegelijkertijd de gewasgroei optimaliseren’, aldus Been. Het is de bedoeling dat de digital twin dagelijks een voorspelling doet hoeveel stikstof er is gebruikt, verloren is gegaan, waar het in de kringloop zit en hoeveel er (nog) nodig is voor een goede groei van het gewas. ‘Als het erg droog is, groeien gewassen over het algemeen minder snel en zijn hun stikstofbehoefte en -opname lager. Een van de functies van de digital twin is uit te rekenen óf er stikstof nodig is en zo ja, hoevéél’, zegt Been. ‘Door lokale, nauwkeurige en actuele weersvoorspellingen te verwerken in het systeem kan de twin advies geven wanneer de gewassen bemesting nodig hebben.’ Dit systeem is op allerlei manieren uit te breiden. ‘Nu kijken we naar aardappels en gras omdat hier veel over bekend is’, zegt Been. ‘Zo’n twintig andere gewassen zitten nog in de pijplijn.’

Onderzoekers van de Wageningen University & Research willen met digital twins een compleet beeld van de stikstofkringloop krijgen. beeld : wur communi cation services

ZORG

Slimmer zwanger of gezond worden Régine Steegers-Theunissen, hoogleraar periconceptie-epidemiologie van de afdeling verloskunde en gynaecologie van het Erasmus Medisch Centrum, is al bijna twintig jaar bezig om aandacht voor omgevingsfactoren zoals leefstijlgewoonten en voeding van mensen, te implementeren in de medische zorg. Volgens haar is een digitaal platform hiervoor het geschiktste middel. ‘Onze gezondheidszorg is gericht op acute en reactieve zorg, zodra iemand ziek is’, zegt Steegers-Theunissen. Maar preventie, dus het voorkomen dat iemand ziek wordt, is eigenlijk net zo belangrijk. ‘Een goede leefstijl kan zorgen voor een afname van de huidige zorgbehoefte en -kosten.’ Daarom startte zij al in 2003 met het ontwikkelen van 16

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

een digitale leefstijlzorgondersteuning voor vrouwen en hun partner met een kinderwens. ‘Het is bekend dat een gezonde leefstijl de kans verhoogt om zwanger te worden’, zegt de arts-epidemioloog. ‘Dit gezonde gedrag heeft ook invloed op de zwangerschap zelf, op de geboorte en zelfs op de gezondheid van kind en moeder daarna.’ Het digitale platform ‘Slimmer zwanger’ geeft persoonlijk advies en coacht op maat om een beter eetpatroon en leefstijl te bereiken. Daarnaast wordt deze zorg voor de leefstijl gecombineerd met de medische zorg. Verder werkt haar onderzoeksgroep samen met de Technische Universiteit Delft en de Erasmus Universiteit Rotterdam aan een digitale tweeling van de patiënt. De kennis voor deze tweeling halen de onderzoekers uit big data die bestaat uit zowel medische gegevens als informatie over leefstijl, omgevings- en sociale factoren van patiënten. Het nieuwe digitale platform moet uiteindelijk


INFRASTRUCTUUR Ook voor innovatieve projecten zoals deze mede door Arup ontworpen 3D-geprinte brug in Amsterdam is een digitale tweeling onmisbaar. FOTO : JAN DE GROEN GEBOUWONTWERP

Drie componenten: model, data en intelligentie Digitale tweelingen zijn zeker waardevol, maar ze moeten wel drie componenten bevatten die onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn, stelt Gaby Abdalla, digital twin leader bij ingenieursbureau Arup. De eerste noodzakelijke component van een digital twin is een digitaal model van het bouwwerk. In de regel is dat een bouwwerkinformatiemodel (BIM), waarin alle gegevens van het bouwwerk zijn opgenomen en dat bij de oplevering kan worden meegeleverd. ‘Maar dat model is redelijk statisch van aard: het verandert niet van dag tot dag’, legt Abdalla uit. Daar komt de tweede component van pas, de dynamische data die uit het bouwwerk volgt: hoeveel stroom wordt er op elk moment van de dag verbruikt, wat is de temperatuur, hoe gedragen technische systemen zich?

gepersonaliseerde preventieve zorg gaan bieden waarmee de zorgverleners worden ondersteund. ‘Dit innovatieve digitale project laat het belang van preventieve zorg zien,’ zegt Steegers-Theunissen. ‘Alle data die we verzamelen bij de behandeling van patiënten zorgt er weer voor dat wij onze digitale tweeling verder kunnen verbeteren, dit hangt wel af van de kwaliteit en de hoeveelheid van de data.’ Een grote uitdaging van dit project zit niet per se in de ontwikkeling van de technologie, maar vooral in het blijvend gebruik ervan. ‘We moeten het platform continu interessant houden voor de patiënt. Eigenlijk zou iemand het zijn of haar hele leven moeten gebruiken’, zegt Steegers-Theunissen. ‘Daarom onderzoeken we ook of we de motivatie van de gebruiker kunnen verhogen door elementen van gamification en nudging erin te verwerken.’

Het platform ‘Slimmer zwanger’. BEELD : STEEGERS - THEUNISSEN

Sensoren kunnen het registreren en sturen de data in real time door naar het model, dat op basis daarvan precies bijhoudt hoe het staat met het bouwwerk. Heb je beide componenten op orde, dan is er nog een derde nodig om daadwerkelijk iets te kunnen aanvangen met alle data, stelt Abdalla: de intelligentie om te kunnen vaststellen wat er gebeurt, waarom dat gebeurt en wat er onder bepaalde omstandigheden kán gebeuren. ‘Een hoop is te automatiseren, dus vaak voldoet kunstmatige intelligentie. In andere gevallen kijkt een ingenieur mee.’ Behalve een beheerder moeten bijvoorbeeld kantoorgebouwen ook een digitale facility manager krijgen, stelt Abdalla. Die zou al vanaf het begin van de bouw moeten worden ingezet om te garanderen dat de juiste sensoren op de juiste plaats de juiste data verzamelen en die vervolgens in een toegankelijk digitaal platform opslaan. ‘Dan is aan het eind van de rit niet alleen een mooie brug of een mooi kantoorgebouw opgeleverd, maar ook meteen een digitale kopie ervan, waarin BIM- en andere data goed geïntegreerd zijn’, zegt Abdalla. Dat platform is dan een ideale omgeving waar iedereen zijn voordeel mee kan doen. ‘Een bouwwerk staat zo vijftig jaar. BIM-modellen zijn dan normaal gesproken verouderd, maar een digital twin blijft actueel en kan helpen ook het BIM-model up-to-date te houden. ‘Een twin vergt een extra investering, maar is voor de lange termijn bruikbaarder.’ De twin kan bovendien meteen al resulteren in besparingen, zegt Abdalla. ‘Overengineering is een bekend probleem. Dan staan er installaties die groter zijn dan eigenlijk nodig is. De systeemprestaties zijn dan niet optimaal, wat zelfs tot storingen kan leiden. Een digital twin maakt dat meteen duidelijk als het gebouw eenmaal in gebruik is, waardoor dezelfde fout in een volgend, vergelijkbaar bouwproject kan worden vermeden.’ AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

17


D I G I TA L T W I N

BRUGGENBOUW

Op tijd de juiste beslissing nemen ‘Om wat voor object het ook gaat: we willen het zo lang mogelijk in optimale conditie houden en met behoud van alle functies’, zegt Dennis Jansen, manager van de adviesgroep asset management bij ingenieurs- en adviesbureau Antea Group. ‘Het mag dan wel een modeterm zijn, maar digital twins bieden hier zeker een meerwaarde: die vertellen je precies hoe het object ervoor staat.’ Die meerwaarde zit voor Jansen niet zozeer in het model of in de datalaag, maar in de analyse. ‘In Leeuwarden hebben we een smart bridge gebouwd. Door een combinatie van verschillende sensoren krijgen we in real time informatie over bijvoorbeeld gebruik en slijtage.’ En die informatie is goud waard, maakt Jansen duidelijk met een vergelijking. ‘Worden mensen zestig, dan kunnen ze in de regel wel nieuwe knieën gebruiken. Alleen sommige zestigers lopen nog fluitend een marathon,

Van de hele kas met tomatenplanten wordt een digitale tweeling gemaakt. foto : rick van de zedde

18

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021


terwijl anderen al eerder moeite krijgen met lopen. Geef je iedereen van zestig nieuwe knieën, dan kies je voor de theoretische benadering, terwijl iedereen zal beamen dat je beter naar de staat van het gewricht kunt kijken voor je ingrijpt.’ Digital twins geven ingenieurs de mogelijkheid om voor die laatste, praktische benadering te kiezen. ‘De levensduur van een object is met een digital twin veel beter te voorspellen dan op basis van theoretische modellen,’ stelt Jansen. ‘Met een digital twin kun je simulaties uitvoeren waarbij je de data afkomstig van sensoren als input gebruikt. Met die data ben je beter in staat de kwaliteit van het object te volgen en de juiste beslissingen te nemen. Dat scheelt onderhoud en vroegtijdige vervanging.’ Het is niet zo dat er in de toekomst alleen nog dataexperts nodig zijn bij het analyseren van de staat van een bouwwerk, benadrukt Jansen. ‘De ingenieur met jarenlange ervaring met bijvoorbeeld het bouwen van

bruggen blijft leidend, maar door een data-expert aan het team toe te voegen ontstaat er een gouden combinatie. In civieltechnische opleidingen is nú al meer aandacht voor het verwerken van dynamische datastromen.’ De komende jaren verwacht Jansen dat digital twins zich zullen ontwikkelen van object- naar systeemniveau. ‘Dan hebben we het niet meer alleen over die brug, maar ook over de weg ernaar toe en de bruggen verderop. Het verknopen van systemen maakt het mogelijk om nog meer te sturen en pas dan haal je het optimale uit de bouwwerken.’ Voor het opzetten van zo’n overkoepelende systeemtwin is het wel noodzakelijk dat verschillende ingenieursbureaus en overheden de data uit hun twins met elkaar delen, maar volgens Jansen is dat geen probleem. ‘Als je optimaal gebruik wilt maken van data moet je het juist niet alleen voor jezelf willen houden. We willen met elkaar de wereld een beetje leefbaarder maken en de digitalisering biedt hier juist grote kansen.’

De komende jaren zullen digital twins zich ontwikkelen van object- naar systeemniveau. illustratie : antea

GLASTUINBOUW

Groei- en snoeistrategie optimaliseren De Nederlandse kassen staan bol van de technologie om de opbrengst te optimaliseren. Jochem Evers, universitair hoofddocent aan de Wageningen University & Research (WUR), wil hier de digitale tweeling aan toevoegen. Met zijn onderzoeksteam werkt hij al drie jaar aan een digital twin van een tomatenplant. ‘Er bestaan al veel modellen van planten’, zegt Evers. ‘Wat ons systeem een digitale tweeling maakt, is dat het constant controleert of het gelijk is aan de werkelijkheid en waar nodig het model aanpast. Zo groeit de digitale plant mee met de plant in de kas.’ Om de twin te kunnen maken, werkt het team in een hightech kas in Wageningen. Daar meten de onderzoekers met geavanceerde apparatuur alle parameters van de planten, zoals het licht, de voeding en hoe de plant groeit. ‘Met dit onderzoek willen we leren wat we minimaal moeten weten voor een goed werkende digitale tweeling’, aldus Evers. Uiteindelijk moet een digitale kopie van de hele kas advies kunnen geven over de beste kweekcondities voor tomatenplanten. ‘Die digitale tweeling is bedoeld om bijvoorbeeld het kasklimaat en de snoeistrategie te optimaliseren’, vertelt Evers. ‘Ook kan hij adviseren over een efficiënter gebruik van water, voedingsstoffen en elektriciteit.’ Of de digital twin daadwerkelijk helpt de productie te verhogen, weten de onderzoekers aan het eind van hun onderzoek, over anderhalf jaar. Daarna willen ze het systeem geschikt maken voor gewassen die op een open veld groeien. ‘Landbouw op open veld is minder ver geoptimaliseerd dan de glastuinbouw, daarom is daar al snel een grote slag te slaan’, zegt Evers. ‘En sinds de komst van drones en robots in de landbouw zijn er verschillende manieren om gegevens te verzamelen van de gewassen.’ AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

19


GRONDSTOFFEN T E K S T: T O M C A S S A U W E R S

Technisch is het mogelijk, economisch is het rendabel, maar wat is de milieu-impact?

Delven in de diepzee Mijnbouw op de bodem van de oceaan kan onze groene energietransitie voorzien van belangrijke grondstoffen, maar beschadigt ook fragiele ongerepte ecosystemen. Daarom kijken, naast bedrijven en overheden, ook steeds meer wetenschappers en NGO’s naar de diepzee. Welke technieken verstoren het bodemleven het minste? ‘Hier vernielt België de oceaan.’ Enkele activisten in een klein rubberbootje in het midden van de Stille Oceaan houden een bord omhoog met een leus die niets aan duidelijkheid te wensen overlaat. Het is een actie van Greenpeace tegen zogenoemde diepzeemijnbouw, waarvoor momenteel testen plaatsvinden in de Stille Oceaan, onder zware kritiek van de milieuorganisatie. Volgens critici zal diepzeemijnbouw de zeebodem, een onaangeroerd stuk natuur, vernietigen, en moeten we meer inzetten op het hergebruiken van grondstoffen,

Greenpeace protesteert tegen diepzeemijnbouwbedrijf GSR. Op de achtergrond het schip Normand Energy terwijl de knollenverzamelaar Patania II in zee wordt geladen. foto : marten van dijl / greenpeace

20

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

ofwel circulariteit. Voorstanders zeggen juist dat het delven op zee een schoner alternatief is voor mijnbouw op het land, en broodnodig om voldoende grondstoffen te hebben voor een duurzame transitie. De bodem van de diepzee ligt vol met mangaanknollen, ook wel polymetallische nodulen genoemd, bijna voor het oprapen. Deze knollen zitten vol mineralen zoals mangaan, nikkel, koper en kobalt, die cruciaal zijn om zaken zoals zonnepanelen, batterijen en elektrische auto’s te bouwen. Maar ze ontginnen is niet alleen las-


tig vanwege de grote diepte waarop ze zich bevinden, maar berokkent mogelijk ook schade aan fragiele ecosystemen. In afwachting van duidelijke regelgeving blijft wetenschappelijk en technologisch onderzoek daarom cruciaal en dringt een maatschappelijke keuze zich op.

de knollen plaatst, waardoor die worden meegezogen.’ Dat gebeurt volgens het zogeheten coandă-effect, waarbij vloeistoffen de neiging hebben om langs gebogen oppervlakken te vloeien. Als je bijvoorbeeld niet snel genoeg thee uit een theepot schenkt, loopt de vloeistof langs de tuit van de pot naar beneden, en mors je dus. Dat effect, in combinatie met het venturi-effect, waarbij vloeistoffen onder hoge snelheid een vacuüm creëren, gebruiken bedrijven om water langs de knollen te spuiten, en ze los te wrikken van de zeebodem. ‘Vervolgens worden ze in de robot gescheiden van

De vier meter brede en twaalf meter lange Patania II van GSR gaat te water voor proeven op de kobalt­ rijke zeebodem. beeld : gsr

t

Van baggeren naar mijnbouw Eén van de belangrijkste spelers in dit veld is Global Sea Mineral Resources (GSR), een dochteronderneming van het Belgische baggerbedrijf DEME. Dat voerde verschillende testen uit rond diepzeemijnbouw in de Grote Oceaan, en werd al regelmatig het doelwit van protestacties van niet-gouvernementele organisatie (NGO’s) zoals Greenpeace. ‘In 2010 besloten we om naar diepzeemijnbouw te gaan kijken’, vertelt Kris Van Nijen, managing director van GSR. ‘DEME diversifieert continu en zoekt naar nieuwe markten. Daarvoor passen we bestaande kennis toe op nieuwe toepassingen.’ Kennis die het bedrijf vergaarde met baggeractiviteiten zet het nu in om te experimenteren met diepzeemijnbouw. ‘Dit gaat over een diepte van 4500 meter‘, legt Van Nijen uit. ‘Daar kun je moeilijk met mensen naartoe. We werken daarom met autonome machines ofwel robots die op de zeebodem zullen rijden. Zij hebben een zuigmond die een waterjet ongeveer tien centimeter boven

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

21


GRONDSTOFFEN

het omgevingssediment dat ook meekomt’, vertelt Van Nijen. ‘Dat sediment gaat terug naar de zeebodem. De knollen worden vervolgens hydraulisch door een lange buis naar het schip gezogen, dat 4,5 kilometer hoger ligt. Daar slaan we ze op, en om de week komt er een vrachtschip voorbij, dat de knollen naar de haven vervoert.’

Waarom die knollen niet onder het sediment begraven liggen, blijft een mysterie

Uitdagingen Dat klinkt relatief rechtdoorzee, maar opereren op dergelijke diepten komt met een grote reeks uitdagingen. In april nog verloor één van de robots van GSR, de vier meter brede en twaalf meter lange Patania II, contact met het moederschip. ‘De connectie met de zogenaamde umbilical of navelstreng was losgeraakt’, zegt Van Nijen. ‘Die kabel zorgt voor de energie van de machine, tilt de robot op en verzorgt ook de communicatie. Het was een behoorlijke uitdaging om die weer te verbinden op 4500 meter diepte, maar dat is ons gelukt. We stuurden een kleinere robot, met twee armen en een camera, naar beneden om de eerste robot weer te ver-

Diepzeeknollengebied In de Clarion-Clipperton Fracture Zone in de Stille Oceaan, schurken twee tektonische platen tegen elkaar aan, waardoor op de oceaanbodem een bergachtig terrein is ontstaan. De lange, nauwe zone is zo’n zevenduizend kilometer lang en heeft een oppervlakte van 4,5 miljoen vierkante kilometer. Hier liggen de felbegeerde mangaanknollen. De Inter22

national Seabed Authority (ISA) wees een aantal locaties binnen die zone aan voor het verkennen van diepzeemijnbouw.

Donkergekleurde mangaanrijke knol uit de diepzee van de Grote Oceaan met een dikte van bijna een centimeter. FOTO : JAMES ST . JOHN / CCBY 2.0

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

binden. We waren goed op verschillende scenario’s voorbereid.’ Daarnaast somt Van Nijen een reeks andere uitdagingen op. Zo moeten ze zones vinden waar voldoende knollen op de zeebodem liggen om de hele operatie economisch rendabel te maken, de technologie moet 24/7 kunnen werken, en er ontbreekt nog een wetgevend kader voor de commercialisatie van de technologie. Momenteel zijn alleen nog proeven toegestaan. Maar het voornaamste controversiële punt rond diepzeemijnbouw blijft de milieu-impact die het delven heeft op de zeebodem.

Oeroude knollen Een eerste milieuaspect heeft te maken met het verwijderen van de knollen. Sabine Gollner van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) bestudeert diepzee-ecosystemen, en doet onderzoek naar de impact van mijnbouw op die diepte, onder andere naar het winnen van deze knollen. ‘Zo’n nodule is ongeveer even groot als een aardappel’, vertelt Gollner. ‘Op een klein beginpunt, zoals een tand van een vis, slaan mineralen uit het zeewater neer. Vele miljoenen jaren later is er een nodule gegroeid. Dat proces gaat met een snelheid van een paar millimeter per miljoenen jaren.’ Waarom die knollen op de zeebodem blijven liggen, en niet begraven raken, is trouwens een mysterie. ‘Zo’n nodule groeit langzamer dan de sedimentatiegraad op de zeebodem’, zegt de mariene bioloog. ‘Je zou dus verwachten dat ze begraven zouden raken, maar dat is niet zo. We weten niet waarom ze bovenaan blijven liggen. Maar een theorie is dat de diertjes die onder die nodulen leven eraan bijdragen.’ De knollen zijn niet alleen rijk aan mineralen, ze vormen ook een habitat waarop een heel aantal diersoorten leeft. ‘De diepzee kent grote oppervlakten van kleisediment, waarin veel dieren zoals wormen en kreeftjes leven’, zegt Gollner. ‘Dat sediment kent een rijke biodiversiteit. Bovenop die klei liggen de knollen. Daar leven andere diersoorten op, zoals koralen en sponzen. Zij kunnen enkel op de nodulen leven en niet in het sediment.’ Sedimentpluim Halen we de mangaanknollen weg, dan verdwijnt die habitat, en daarmee ook de soortenrijkdom die ervan afhankelijk is. Daarnaast is er ook een gevaar voor de zeebodem zelf. ‘De bovenste sedimentlaag wordt beschadigd,’ stelt Gollner. ‘Afhankelijk van de techniek die wordt gebruikt en hoe diep het mijnbouwvoertuig graaft, zal de zeebodem, en alle dieren die erin leven, dus schade ondervinden. En dat terwijl dat sediment heel traag teruggroeit, ongeveer een centimeter per duizend jaar. Haal je één centimeter weg, dan doe je daarmee dus duizend jaar teniet. Tegelijk komt het leven nadien wel terug.’ Hoogleraar Ann Vanreusel van de Universiteit van Gent bestudeert al dertig jaar de bodemecologie van


de diepzee, en is nu betrokken bij een onafhankelijke wetenschappelijke missie die de impact van de mijnbouwexperimenten van GSR bestudeert. De mariene bioloog is vooral bezorgd over de stofwolk ofwel pluim van sediment die deze delvingsoperaties veroorzaken. ‘Het sediment op de bodem is erg fijn en kleiachtig’, zegt Vanreusel. ’Wanneer dit soort deeltjes opdwarrelen en suspenderen, dan zakken ze heel traag weer naar de bodem. Waar we minder zekerheid over hebben is welke impact het gebied rond de mijnbouwsite impact zal ondervinden van die sedimenten. Daarom bestuderen we nu hoe die sedimentpluim zich gedraagt.’ Via dat opgewoelde sediment beschadigt mijnbouw op de zeebodem misschien organismen die verderop leven. ‘Als je hele tuin onder een laag stof wordt bedekt, dan kunnen de planten niet meer aan fotosynthese doen’, zegt Vanreusel. ‘In de diepzee vindt natuurlijk geen fotosynthese plaats, maar bijvoorbeeld de sponzen die er leven, bezitten delicate filters die door de sedimentdeeltjes in het water verstopt kunnen raken. Bovendien leven er organismen in de bodem. Komt er meer sediment bovenop het bestaande te liggen, dan tast dat mogelijk microbiële functies aan.’

tom de greef / tue

Er zijn wel technische oplossingen mogelijk die de impact van diepzeemijnbouw verminderen, volgens universitair docent Rudy Helmons van de TU Delft. Hij was onder meer betrokken bij de ontwikkeling van technologie die de sedimentpluimen vermindert. ‘Het gaat erom bij het oppakken van de knollen de verstoring voor de omgeving zo klein mogelijk te houden’, zegt Helmons. ‘In de praktijk komt er altijd sediment met de knol mee. Die worden in de robot van elkaar gescheiden, waarna je het sediment aan de achterkant van

Voorbereiding van een zeebed met ‘nodulen’ voor full-scale collectorproeven. Op de achtergrond is de collector zichtbaar. foto ’ s : rudy helmons / tu delft

t

Traag herstel De schade die zo’n mijnbouwoperatie aanricht, herstelt ook traag. ‘Het ecosysteem is erg koud en het leven groeit daar heel langzaam’, vertelt NIOZ-onderzoeker Gollner. ‘Dat is ook een uitdaging voor de wetenschap, want we weten niet goed hoe snel dat ecosysteem zal herstellen. Herstelexperimenten lopen over dertig jaar, en dat is waarschijnlijk nog te weinig tijd. Er is nog veel onderzoek nodig om mijnbouw op een goede manier te beheren.’ Daarbij kennen we de diepzee niet heel goed, vindt ook Vanreusel. Het meeste onderzoek naar biodiversiteit in diepzeeregio’s is vrij recent, voordat er interesse was voor diepzeemijnbouw gebeurde er weinig. ‘NGO’s zeggen terecht dat dit een onaangeroerd ecosysteem is’, stelt ze. ‘Dit is misschien het laatste ecosysteem op onze planeet zonder grote menselijke inmenging. Nu gaan we dat uitbaten en in zekere zin ook uitbuiten. Voordat we regelgeving voor dit soort mijnbouw kunnen opstellen is nog verder onderzoek nodig, zodat er geen biodiversiteit verloren gaat.’

Moleculaire omhulsels (protocellen) beschermen DNA-strengen die na een DNA-input bepaalde berekeningen kunnen uitvoeren en omzetten in een DNA-output. Eiwitten (paarse bolletjes) houden de DNA strengen in het omhulsel. illustratie :

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

23


GRONDSTOFFEN

Relicanthus sp. - een nieuwe soort uit een nieuwe orde van Cnidaria, verzameld op 4.100 meter hoogte in de Clarion-Clipperton Fracture Zone, die leeft op sponsstengels die vastzitten aan mangaanknollen. Zeekomkommer Amperima sp. op de zeebodem in de oostelijke Clarion-Clipperton Fracture Zone. foto ’ s : craig smith & diva amon , abyssline

Zo zoeken we naar het optimum om de verspreiding van sediment te beperken.’ De vraag blijft ondertussen of we diepzeemijnbouw moeten toestaan, en zo ja, welke regels ervoor moeten gelden. Dat is een vraagstuk waarover de International Seabed Authority (ISA), een orgaan gerelateerd aan de Verenigde Naties, in de komende jaren waarschijnlijk een beslissing zal nemen.

project

het voertuig uitstoot. Zo’n sedimentpluim willen we zo min mogelijk laten verspreiden.’ Daarvoor bekijken de ingenieurs verschillende opties. Bijvoorbeeld door de uitlaat zo te ontwerpen dat het sediment sneller naar de bodem terugzakt, ervoor te zorgen dat de collector minder sediment opzuigt, of de mengverhouding tussen sediment en water zo af te stellen dat het sediment sterker klontert en dus sneller zakt. Dit soort oplossingen brengt de TU Delft ondertussen in de praktijk, onder andere door samen te werken met bedrijven en onderzoeksinstellingen in het Europese project BLUE Harvesting, waarin het apparatuur voor diepzeemijnbouw bouwt en de milieuprestaties ervan test. ‘Onze filosofie is om de milieu-impact bij de bron aan te pakken’, zegt Helmons. ‘We proberen grip te krijgen op zaken zoals de collector en het scheidingsproces, want die bepalen de uitstoot. Wordt er minder sediment opgezogen, dan is de pluim kleiner, en concentreer je de sedimentdeeltjes meer, dan geeft dat een betere bezinking. 24

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

Maatschappelijke keuze De kwestie gaat veel verder dan enkel de milieuimpact op de zeebodem. ‘Het Internationaal Energieagentschap zegt dat we in 2040 zes keer meer mineralen nodig zullen hebben dan nu om tegen 2050 klimaatneutraal te zijn’, vertelt Van Nijen van GSR. ‘Wij kijken hoe diepzeemijnbouw een deel van die groeiende mijnbouw op land kan vervangen. Want er is zeker complexe landmijnbouw die serieuze gevolgen heeft op milieu en sociaal gebied, naast een grote CO2-uitstoot.’ ‘Om van fossiele brandstoffen af te komen, hebben we dingen zoals batterijen nodig en die kunnen niet zonder deze mineralen’, stelt Vanreusel. ‘Het is dus aan de maatschappij om een keuze te maken. Willen we kobalt uit een mijn in Congo of uit een mijn in de diepzee?’ In die beslissing speelt wetenschappelijk onderzoek een belangrijke rol. Vanreusel: ‘Daarvoor hebben we goed onderbouwde wetenschappelijke antwoorden nodig en dus meer kennis. om te beslissen of we dit willen toestaan of niet.’ Gollner is het daarmee eens. ‘Als wetenschapper ben ik niet voor of tegen diepzeemijnbouw’, zegt ze. ‘Wij moeten gewoon onderzoeken wat er gebeurt, en op basis daarvan moet een instelling zoals de ISA besluiten nemen. Als wetenschappers moeten wij gewoon de feiten tonen.’


Podium

Universitair hoofddocent Felienne Hermans leidt aan het Leiden Institute of Advanced Computer Science een onderzoeksgroep gericht op programmeeronderwijs.

Moeder Aarde eerst! Op het moment dat ik dit schrijf, heeft Richard Branson net zijn ruimtevlucht voltooid, binnenkort volgt Jeff Bezos. Velen smullen van het nieuws, zeker in de ingenieurswereld. Een nieuwe space race, meer aandacht voor ruimtereizen, dat is alleen maar goed. Ruimtevaart heeft ons naast kennis over het heelal immers ook andere technologie opgeleverd. Maar ik moest meteen denken aan Lady Astronaut van de Amerikaanse schrijfster Mary Robinette Kowal. In deze alternate history-boekenserie dreigt de wereld door een meteorietinslag al in de jaren vijftig onbewoonbaar te worden en moet de mensheid de ruimte in om te overleven. Direct werpt zich de vraag op wie er dan allemaal mee mogen. In eerste instantie gaan alleen mannen, maar ja, omdat het lastig blijkt om op die manier een nieuwe samenleving op te bouwen, laten de mannen met frisse tegenzin toch ook vrouwen maar astronaut worden. Arme en niet-witte medemensen hebben minder geluk, hun plek is niet vanzelfsprekend. Er ontstaat een Earth First!-beweging die aanslagen pleegt op ruimteschepen, want als wij niet mogen, dan anderen ook niet. Het perspectief van het boek, geschreven vanuit de eerste vrouwelijke astronaut, is heel mooi en realistisch. Enerzijds heeft ze de steun van zwarte en Aziatische astronauten nodig, maar anderzijds weet ze ook dat zij uiteindelijk alleen mee mag ten koste van hun plekken. De parallellen met de huidige situatie zijn overduidelijk. Amazonbaas Bezos staat erom bekend dat hij zijn medewerkers uitbuit en actief zijn best doet om iedere voorgestelde verbetering, bijvoorbeeld door vakbonden, hard neer te sabelen. Moeten we dan juichen

als hij zijn geld gebruikt om zelf de ruimte in te gaan, zelfs als hij er een laf feministisch sausje over giet door een vrouwelijke astronaut mee te nemen, die in de jaren zestig trainde maar toch niet mee mocht? Het is eigenlijk schandalig dat iemand die, ik noem maar even wat, een eind zou kunnen maken aan honger op aarde of twee miljard coronavaccins zou kunnen doneren aan Afrika, zijn geld uitgeeft aan een retourtje ruimte. Op Twitter deelde iemand bij het nieuws over de miljardairsruimtereizen het fenomenale lied Whitey on the Moon, van de Amerikaanse dichter, musicus en schrijver Gil Scott-Heron, dat zo begint: A rat done bit my sister Nell. (with Whitey on the moon) Her face and arms began to swell. (and Whitey’s on the moon) I can’t pay no doctor bill. (but Whitey’s on the moon) Ten years from now I’ll be payin’ still. (while Whitey’s on the moon) The man jus’ upped my rent las’ night. (‘cause Whitey’s on the moon) No hot water, no toilets, no lights. (but Whitey’s on the moon) Het roept de vraag op waarom we dit moeten willen. Want niet alleen Branson en Bezos treft blaam, ook de betrokken technici zouden zich wat mij betreft wel eens achter de oren mogen krabben. Waarom meewerken aan zo’n megalomaan project, terwijl je ook iets zinnigers kunt doen met je tijd? Als er op aarde mensen doodgaan van honger en ziekte, als de klimaatverandering de pan uit rijst, moeten we dan niet alles op alles zetten om de boel hier te redden? AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

25


Blijft het bij dataopslag of stromen er straks DNA-computers door ons lichaam?

Computeren met DNA


COMPUTERTECHNOLOGIE T E K S T: R E N É E M O E Z E L A A R

Rekenen met een DNA-computer of data eeuwenlang opslaan in DNA, dat zien wetenschappers op termijn wel zitten. Spannender wordt het om toepassingen te vinden die een gewone computer niet kan, zoals medicijnen afleveren bij kankercellen of helpen bij diagnostiek in het lichaam. Ook al is dat nog niet zo eenvoudig. Wanneer je dit artikel op je computer of telefoon leest, DNA, het is een heel voorspelbaar maar ook flexibel mowerken de chips en elektroden hard om de website en an- lecuul’, vertelt universitair docent bio-organische chemie dere openstaande programma’s draaiende te houden. Te- Bauke Albada van de Wageningen Universiteit. ‘Dit geeft gelijk zijn de cellen in je lichaam druk bezig met allerlei ons de kans nieuwe toepassingen te vinden. Dan denk ik belangrijke processen, aangestuurd door de harde schijf met name aan dingen die een gewone computer juist niet van het lichaam: DNA. Dit DNA bevat allerlei codes die goed kan, zoals het nabootsen van een menselijke cel. te vergelijken zijn met de enen en nullen die de computer Want zo’n cel is in feite ook gewoon een soort computer gebruikt. Het is dan ook niet vreemd dat wetenschappers die aan de hand van DNA processen uitvoert.’ al decennia met de gedachte spelen om computers van DNA te maken. Inmiddels is het ze al gelukt om met Data opslaan DNA de eerste kleine berekeningen uit te voeren. Zo’n Een andere mogelijke toepassing is het opslaan van data. DNA-‘computer’ lijkt overigens in de verste verte niet Dit kan een normale computer natuurlijk ook, maar op op een computer met chips erin; het is meer een gewone DNA is het een stuk efficiënter en neemt het veel minreageerbuis gevuld met water en DNA. der ruimte in beslag. ‘Twee datacenters aan Om te begrijpen wat een DNA-computer data zouden in één reageerbuisje met DNA doet, is het goed om eerst even te kijken hoe passen’, zegt De Greef. Om data op te slaan, een gewone computer werkt. En dat is volgens Twee datacen- vertalen de onderzoekers de enen en nullen universitair docent synthetische biologie Tom van de computercode naar de nucleotiden A, de Greef van de TU Eindhoven best simpel: ters aan data T, C en G waaruit DNA bestaat. 00 zet je om ‘Een computer krijgt input, verwerkt die door zouden in één in een A, 01 wordt een C, en ga zo maar door’, middel van zogenoemde operaties en geeft reageerbuis- vertelt Grass. je dan een resultaat. Een voorbeeld is een Zodra ze de hele code in de computer hebje met DNA AND-operatie, waarbij de input aan twee of ben omgezet in DNA-streng, verdelen ze het meer voorwaarden moet voldoen voor die een molecuul in stukjes. ‘Hierbij voegen we expassen positief resultaat geeft.’ tra stukken DNA toe die eventuele foutjes Een DNA-computer kan vergelijkbare moeten opvangen, en stukjes die informatie berekeningen doen, maar het proces ziet er geven over de volgorde waarin we de stukjes wel heel anders uit. Eerst moeten de onderdata moeten uitlezen’, legt Grass uit. Daarna zoekers – met behulp van een normale computer – hun is het een kwestie van de omgezette DNA-code bestellen DNA-computer ontwerpen. Hierbij selecteren ze kleine bij een bedrijf dat DNA-strengen maakt, en opslaan onstukjes DNA die aan elkaar of aan andere moleculen der de juiste omstandigheden. Grass: ‘Wij testen nu hoe kunnen binden. ‘Je kunt bijvoorbeeld een AND-pro- DNA zo lang mogelijk goed blijft. Het lijkt het beste om ces ontwerpen waarbij twee strengen DNA aan elkaar er poeder van te maken en te voorkomen dat er water moeten binden om een derde streng los te maken’, ver- bij komt. Dan blijft het al snel honderden jaren goed, telt hoogleraar functionele materialen Robert Grass van terwijl een magnetische tape in huidige harde schijven ETH in Zürich. ‘Alleen als ze beide aanwezig zijn, raakt het meestal slechts tien jaar uithoudt.’ Om de data weer terug te halen, moet het worden gede derde streng los.’ Die derde streng kun je dan weer gebruiken om een volgend proces in werking te zetten, sequenced – het DNA aflezen en de volgorde van alle en zo ontstaat er al snel een hele keten van berekeningen. nucleotiden weer achterhalen – en daarna weer omzetHet ontwerp sturen de wetenschappers naar een be- ten in enen en nullen. Omdat dit best tijdrovend is, is drijf dat DNA synthetiseert. Zodra de bestelling binnen de opslag van data op DNA niet gericht op documenten is, kan het rekenen beginnen. ‘We stoppen de strengen voor dagelijks gebruik. ‘Het gaat meer om dingen die je DNA in een reageerbuisje met water en voegen bijvoor- lang moet opslaan, zoals een archief ’, vertelt De Greef. beeld een eiwit of andere stukken DNA toe’, vertelt De ‘Zo werkt Microsoft aan het opslaan van data op DNA, Greef. Om te zien of de berekening is gelukt, zorgen de en kijkt ook het Amerikaanse leger naar de mogelijkhewetenschappers dat er aan het eind van het proces iets den van een DNA-archief.’ gebeurt dat ze kunnen meten. De Greef: ‘Je kunt bijvoorbeeld een fluorescent molecuul laten vrijkomen als aan Nanocontainer Andere toepassingen van DNA-computers vergen actie alle voorwaarden wordt voldaan.’ Het hele proces is dus redelijk omslachtig. Toch biedt van het DNA zelf, en maken gebruik van berekeningen het DNA ook veel mogelijkheden. ‘We weten veel over zoals de AND-operaties. Zo proberen De Greef en

t

foto : shutterstock

DNA bevat allerlei codes die te vergelijken zijn met de enen en nullen die de computer gebruikt. foto : shutterstock

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

27


COMPUTERTECHNOLOGIE

verzameling van protocellen DNA-input

uitscheiden

waarnemen verwerken Process

Concept van een DNA-computer. De bolletje (protocellen) met DNA-strengen zitten in een tweedimensionaal ruimtelijk raster en kunnen korte DNA-gebaseerde signalen (input) waarnemen, verwerken en weer uitscheiden.

Een technische tekening van een microfluïdische systeem om de protocellen (rode bolletjes) op een vaste positie te houden. Het verloop van berekeningen in de cellen kan worden gevolgd met confocale microscopie.

Microscopische opname van de protocellen voor DNA-communicatie en -berekening. De protocellen zitten vast tussen twee zuiltjes. De verschillende kleuren staan voor verschillende berekeningen die het DNA kan uitvoeren.

zijn collega’s DNA-computers te maken die helpen bij uitvoeren in een eigen bolletje met een membraan erdiagnostiek, net als een sensor: ‘Voor een diagnose moet omheen, die zo is gemaakt dat de moleculen die belangje vaak veel verschillende stoffen in het lichaam meten rijk zijn voor de berekening er wel doorheen kunnen, en allerlei verschillende testen doen. Om dit te versim- maar het DNA niet kan ontsnappen. Zo is het DNA bepelen willen we één DNA-computer ontwerpen die al schermd tegen invloeden van buitenaf.’ Met deze methodeze signalen al in het lichaam verwerkt, en vervolgens de is het de onderzoekers al gelukt om een DNA-computer in bloed microRNA te laten detecteren zonder dat de de informatie doorgeeft.’ Andere onderzoekers gaan zelfs nog een stap verder. enzymen uit het bloed de computer kon afbreken. Met Zo wordt er druk gewerkt aan een koppeling tussen fluorescentie konden ze uiteindelijk aflezen hoeveel van een DNA-computer en een soort minuscule container, elk type mRNA aanwezig was. om moleculen af te leveren op een bepaalde plek in het lichaam. Zodra de computer de juiste combinatie van Obstakels moleculen meet, gaat de container open en laat die bij- Een ander nog te bereiken doel is zorgen dat de berekevoorbeeld een medicijn los. Amerikaanse onderzoekers ning in de juiste volgorde verloopt. ‘De kracht van een hebben in 2018 al laten zien dat het principe werkt, toen DNA-computer is in principe dat die veel berekeningen tegelijk kan uitvoeren’, vertelt Grass. ‘Maar om ze een DNA-robotje medicijnen lieten aflevedit goed te laten werken moet je wel controle ren bij kankercellen. hebben over de omgeving van de computer Toch is er met de toepassing van de DNA-computer in het lichaam nog een groot Opslaan van en zorgen dat de juiste stukken DNA in de goede volgorde aan elkaar binden.’ Zelfs in obstakel: het menselijk lichaam zelf. ‘Het was data in DNA microfluïdische kanalen zitten er honderden ook de droom van de nanotechnologie om kost nu nog DNA-moleculen door elkaar, dus dat wordt robotjes in het lichaam te laten werken, maar al snel chaos. Grass: ‘We hebben nog kleinere we zijn inmiddels al twintig jaar verder en het ongeveer containers nodig, zoals de transistoren op een is nog niet gelukt’, vertelt Albada. ‘Het menselijk lichaam is ongelofelijk complex, en breekt achthonderd computerchip.’ Ook hier kunnen de bolletjes van De Greef los DNA bovendien vrij snel af. Dus het echt euro per wellicht uitkomst bieden: ‘Onze bolletjes zijn toepassen van dit soort computers kan lastig megabyte zo’n tien tot veertig micrometer groot, en ze worden.’ houden de verschillende berekeningen uit elLastig, maar niet onmogelijk. Amerikaanse kaar. De grootste systemen zijn nu zo’n honchemici van de North Carolina State Univerderd tot 150 DNA-strengen groot. Wij willen sity gebruikten in 2013 al een DNA-computer om in levende cellen twee mRNA-moleculen te detecte- dit nabootsen met onze bolletjes en hopen uiteindelijk ren. En een groep Israëlische onderzoekers is er zelfs in nog verder op te schalen zodat je uiteindelijk een reageslaagd om een DNA-computer verschillende AND- en geerbuis vol bolletjes hebt die heel veel berekeningen OR-operaties uit te laten voeren in een kakkerlak. Maar doen.’ Hoeveel berekeningen moet nog blijken uit verder een echte toepassing in het menselijk lichaam is er nog onderzoek. Hoewel er steeds meer oplossingen worden gevonden, niet. De Greef werkt aan een mogelijke oplossing: bolle- zitten er nog wel wat haken en ogen aan het gebruik van tjes. ‘Wij stoppen elke set DNA die een operatie moet DNA-computers. Naast de praktische bezwaren is het

28

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

illustraties : tom de greef / tue


Moleculaire omhulsels (protocellen) beschermen DNA-strengen die na een DNA-input bepaalde berekeningen kunnen uitvoeren en omzetten in een DNA-output. Eiwitten (paarse bolletjes) houden de DNA strengen in het omhulsel. illustratie : tom de greef / tue

bijvoorbeeld ook nog redelijk duur. ‘Opslaan in DNA kost nu ongeveer achthonderd euro per megabyte’, ver­ telt Grass. ‘Dat komt vooral omdat het synthetiseren en weer sequencen van DNA nog redelijk duur is.’ Gelukkig lijken de kosten op den duur zeker te dalen. ‘Beide tech­ nieken worden steeds goedkoper. Er zijn bijvoorbeeld steeds meer bedrijven die DNA synthetiseren met en­ zymen, in plaats van stap voor stap een nucleotide er aanplakken, en dat gaat veel sneller. Dat soort technieken kan het veld zeker een boost geven.’ Zodra dat gebeurt, zal DNA­opslag de eerste toepas­ sing worden van de DNA­computer, verwachten alle onderzoekers. ‘Dit gaan we binnen vijf jaar zeker zien’, zegt De Greef. ‘Het is ook relatief makkelijk om te vercommercialiseren, en er zijn een hoop grote bedrijven zoals Microsoft bij betrokken. Er is nou eenmaal veel behoefte aan data­ opslag.‘

Meer geavanceerde toepassingen komen daarna pas in zicht. al weet niemand wanneer. De Greef: ‘Je ziet op dit gebied minder activiteit, ook vanuit bedrijven.’ Het ligt er volgens Albada ook aan of bedrijven een zogenoem­ de killer application kunnen vinden. ‘Het kan zijn dat de DNA­computers op den duur inderdaad medicijnen gaan afleveren, maar ze kunnen ook worden gebruikt als een tool in een ander proces.’ Albada zelf gebruikt bijvoorbeeld DNA­computer­ technieken om enzymactiviteit na te bootsen. ‘Ik laat me inspireren door DNA­computers en pas de technieken toe om mijn enzymen bijvoorbeeld aan en uit te scha­ kelen. Eigenlijk maak ik als het ware gebruik van een programma op de DNA­computer, net als wij doen met onze normale computers. Het zou mooi zijn als we in de toekomst een heel scala van dit soort programma’s beschikbaar hebben, dan kan de DNA­computer volgens mij echt doorbreken.’ AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

29


WA AR

KUN N EN

WE

DEZE

M A A N D

N A A RT O E?

DE

IN GEN IEU R

TI P T

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

Programmeer een cobot Het van oorsprong Deense bedrijf Universal Robots stelt iedereen in de gelegenheid om te leren een cobot te programmeren. Een cobot is een kleine robot die speciaal bedoeld is om nauw met mensen samen te werken. Bij de online Cobot Summer School volg je online webinars op een moment dat het jou uitkomt. Wat je leert, kun je direct toepassen in een simulatieomgeving. Details en inschrijven: universal-robots.com/nl/summer-school-2021sign-up-formpage

t/m 3/10

Leven in de stad

Het Nederlands Fotomuseum in Rotterdam brengt de tot nu toe grootste overzichtstentoonstelling van het werk van Frank van der Salm (Delft, 1964): NOWHERE – Imagining The Global City. Die richt zijn camera al 25 jaar op het stedelijke landschap in de breedste zin. Door middel van de esthetiek van zijn beelden bevraagt hij kritisch de stedelijke wereld waarin wij leven. Van der Salm reist voor zijn foto’s de hele wereld over.

entracte , 2016 © frank van der salm

De tentoonstelling bestaat uit twee delen. Enerzijds een fysiek gedeelte, waar de grote foto’s hangen die de curatoren hebben uitgekozen. Het andere gedeelte is minstens zo interessant, met een achttien meter lange videowand die 241 werken van de fotograaf toont. De beelden rouleren in een dynamisch geheel, aangestuurd door kunstmatige intelligentie. Meer informatie op nederlandsfotomuseum.nl

Techniek in centrum Hengelo Oyfo Techniekmuseum in Hengelo is verhuisd naar Hazemeijer, een monumentaal industriecomplex in het centrum van Hengelo, gebouwd meer dan een eeuw geleden. Volgens de instelling dé ideale plek om kunst, techniek en erfgoed met elkaar te verbinden. Het met name op kinderen gerichte museum wil laten zien wat techniek in ons leven betekent. 30

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

Door te kijken én vooral door te doen, komen bezoekers er alles te weten over stoommachines en smartphones, robots en kunst, energiebronnen en onze planeet. Oyfo werkt samen met de musea Boerhaave in Leiden en NEMO in Amsterdam, zodat regelmatig objecten uit de collectie van die musea op uitleenbasis te zien zijn in Hengelo. Details: oyfotechniekmuseum.nl

Hoe word je digitariër? Eigenlijk zouden we moeten stoppen met Facebook en Google, bedrijven die hun geld verdienen met het verkopen van persoonlijke data. Maar waarom doen de meeste mensen dat niet? En kun je ook flexidigitariër worden, waarbij je zoveel mogelijk bewuste keuzes probeert te maken, maar nog geen afscheid wilt of kunt nemen van bijvoorbeeld Whatsapp? Daarover gaat de serie online discussies The Digitarian Society van het digitale kunst- en mediaplatform Tetem, waarvan 2 september de laatste aflevering plaatsvindt. Details: tetem.nl/event/ the-digitarian-society-3

foto ’ s : oyfo ; growskills robotics / cc by - sa 4.0


Möring

Marcel Möring is schrijver, bekend van romans als In Babylon (1997), Dis (2006), Eden (2017) en Amen (2019).

Raadselen van het bestaan Einstein zei, samengevat, dat het eeuwige mysterie van de wereld haar begrijpelijkheid is. Dat klinkt als een verrukkelijke taoïstische paradox, maar ik raak er steeds meer van overtuigd dat hij gelijk had en heeft. Het is niet de onbegrijpelijkheid die ons verbijstert, maar juist het feit dat alles zo goed lijkt te kloppen en veel prima te verklaren is. In het tijdperk van fake news en andere achterdocht is het moeilijk verteerbaar dat iets begrijpelijk is. Dat kan geen toeval zijn. Daar moet meer achter te zitten. En leg dan maar eens uit hoe ingewikkeld toeval kan zijn en dat trouwens degene die beweert dat de wereld geen toeval is zelf bestaat dankzij toeval. Een slechte term overigens: toeval. Er is niets causaler dan dat. In het magazine Forbes las ik dat een derde van de Amerikanen gelooft dat buitenaardse wezens ons hebben bezocht, dat twee derde ervan overtuigd is dat het bijbelboek Genesis klopt als een bus en dat verder een derde gelooft dat klimaatverandering een sprookje is. Ik kan nog een tijdje doorgaan, want een derde is ook nog overtuigd van het bestaan van engelen en demonen, de helft gelooft dat de hemel bestaat en zich boven ons hoofd bevindt en een kwart weet zeker dat heksen bestaan. Als ik zo’n opsomming lees, verbaas ik me er over dat de wereld niet een nog grotere bende is. En ik vraag me dan ook meteen af hoe het in ons land zit. Amerika is dan misschien een geval apart, maar ook weer niet zó anders. Sterker: ik weet uit ervaring dat ook de zogenaamde nuchtere Hollander vreemde dingen kan denken. In de korte tijd dat ik als jongste redacteur schreef voor de Drentse en Asser Courant, mocht de redactie mij graag naar bijeenkomsten sturen die ‘een leuk verhaal’ opleverden maar die niet als onderwerp voor serieuze journalistiek golden. Ze vonden mij meer een dichter dan een journalist. Zo zat ik eens een hele avond tussen, zeg maar, ‘het zelfgebreide type’: dames (en een paar heren) van gevorderde leeftijd die op gezondheidsschoeisel liepen en gekleed gingen in schapenwollen truien en vesten die op

houten pennen waren gebreid. De spreekster was Mellie Uyldert, een new age-omaatje dat er verbazingwekkend racistische ideeën op na hield en ook wel iets zag in schedelmetingen en gedwongen abortus van ‘mismaakten’. Ik ben ook wel eens op pad geweest met wichelroedelopers die graancirkels verkenden. Lieve mensen met gevoeligheden voor zaken die ik niet voelde. Aardstralen, bedoel ik, leilijnen en energieën. Mijn beste bijeenkomst was die met een helderziende dame die de gebruikelijke methode volgde: iets ‘voelen’ bij iemand met de letter A in de naam. Mensen die naar dat soort bijeenkomsten gaan hebben vaak iets onder de leden, psychisch of mentaal, en de kans dat er iemand een ‘A’ in de naam heeft, is aanzienlijk. Ik stond achterin de zaal wat geamuseerd toe te kijken toen ze een borende blik op mij wierp en met snerende stem vroeg wat ik kwam doen. Ik was duidelijk een ongelovige. Vijftig verontwaardigde blikken in mijn richting. Twijfel en ongeloof, zei de helderziende, verstoorden het krachtenveld en door mij kon er nu geen sprake meer zijn van heling. Een knappe strategische zet van haar. Ik vertrok. Het zijn de vragen van onze tijd: waarom mensen geloven wat niet bewijsbaar is, wat zelfs niet logisch is; waarom het enorme toeval van het bestaan – de wereld, het heelal, het vogelbekdier – te groot is om te aanvaarden. Is de mensheid gedoemd om wichelroedend, pendelend en koffiedikkijkend de raadselen van het bestaan te benaderen? Misschien wel, dacht ik, toen de kabelmonteur mij verzocht een schroefje in de contactdoos te steken zodat hij in de meterkast kon zien of de lijn iets deed. ‘Even heen en weer wiebelen!’ Wat ik braaf deed, want we waren al twee uur bezig om signaal te vinden en al het andere had niets opgeleverd. Even later zaten we sprakeloos we aan de koffie. Twee meterkasten en acht contactdozen. Soms iets van een signaal en dan weer niet. De monteur schudde zijn hoofd en ging naar het hoofdkantoor om het verder uit te zoeken. Ik heb mijn mond gehouden over de begrijpelijkheid van het universum.

Ook de zogenaamde nuchtere Hollander kan vreemde dingen denken

FOTO : HARRY COCK

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

31


ACTUEEL TECHNIEKNIEUWS vind je op www.deingenieur.nl

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

TECHNIEK MAAKT JE TOEKOMST

DE INGENIEUR

Ook op onze site: • Activiteiten op techniekgebied in een overzichtelijke agenda • Dossiers over onderwerpen als de quantumcomputer en kunstmatige intelligentie • De interessantste vacatures voor ingenieurs


Enith

Een maandelijkse column in stripvorm door wetenschapsjournalist Enith Vlooswijk.

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

33


W E T E N S C H A P S C O M M U N I C AT I E

Basisregels voor een goede infographic

Meer dan duizend woorden Dikke rapporten, verslagen, witboeken: geen ingenieur ontkomt eraan. Maar om ingewikkelde informatie helder over het voetlicht te brengen, zijn informatieve illustraties vaak veel handiger dan kale tekst. Expert Jos van den Broek deelt de belangrijkste tips. Van de fameuze bewegwijzering op Schiphol tot de instructiegidsjes van meubelwarenhuis IKEA, van de bijsluiter van de coronasneltest tot en met de processtromen in een chemische fabriek: overal wordt beeldtaal ingezet om de lezer, klant, medewerker of gebruiker wegwijs te maken. Zonder die informatieve illustraties of infographics zouden we hopeloos verdwalen op de luchthaven, zouden enkel de allerhandigste ingenieurs er nog in slagen een IKEA-meubelstuk in elkaar te zetten en aan het geslaagd uitvoeren van een sneltest hoef je niet eens te denken. In wetenschappelijke rapporten, zakelijke verslagen en ambtelijke stukken wordt daarom steeds vaker gebruikgemaakt van beeldtaal. Vaak gaat dat goed en vormen de illustraties een betekenisvolle aanvulling, toelichting of visualisering van de kern van het rapport. Maar vaak ook gaat het helemaal niet goed, stelt Jos van den Broek. Hij besloot alle do’s en don’ts te verzamelen en te bundelen in een boek: de onlangs verschenen Praktijkgids infographics ontwerpen.

Basisregels • Voor wie is de infographic bedoeld? Wie is de doelgroep? • Wie, wat, hoe, hoeveel en waarom? Identificeer de gebeurtenis(sen) die je wilt weergeven. • Wanneer? Identificeer de aspecten van tijd. Klopt de volgorde van de verbeelde gebeurtenissen? • Waar? Identificeer de aspecten van plaats. • Semiotiek: brengt de tekentaal de ontvanger niet in verwarring? Ieder detail telt. • Retorica: welke (retorische) boodschap moet worden overgebracht? 34

• Gestalt: is voldaan aan de gestaltwetten? ❍ Wet van eenvoud: moet het echt zo ingewikkeld, moet alles erin, of kan het eenvoudiger? ❍ Wet van nabijheid: staat alles wat bij elkaar hoort ook dicht bij elkaar? ❍ Wet van overeenkomst: hebben zaken die bij elkaar horen dezelfde kleur, vorm, lay-out, stijl? Gebruik een kleurenpalet. ❍ Wet van continuïteit: is alles in de juiste volgorde weergegeven, zodat het proces logisch te volgen is? • Test het resultaat: leg de schets altijd even voor aan een ander.

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

De als chemicus opgeleide Van den Broek werkte lang als wetenschapsjournalist; hij was hoofdredacteur van bladen als Natuurwetenschap & Techniek en Bionieuws. In 2006 werd hij bijzonder hoogleraar in de (bio)medische wetenschapscommunicatie aan de Universiteit Leiden, waar hij de specialisatie wetenschapscommunicatie had opgezet. In de tweede helft van de jaren tachtig werkte Van den Broek ook voor De Ingenieur, waar hij begon te experimenteren met informatieve illustraties. ‘De infographic stond indertijd nog in de kinderschoenen, en als ik er achter mijn Apple Macintosh mee bezig was, klonken er in het begin geluiden als: Jos is weer aan het spelen!’ Na verloop van tijd begonnen de collega’s op de redactie eraan te wennen, herinnert Van den Broek zich. ‘Het duurde even voor ook visuele journalistiek serieus werd genomen, maar de collega’s stelden hun mening gaandeweg bij en kwamen steeds vaker vragen of ik bij een verhaal een verklarende illustratie wilde maken. Het kan verkeren.’ Visuele vervuiling De praktijkgids die Van den Broek schreef is niet bedoeld als een eregalerij voor de allermooiste infographics. Veeleer draait het om de dagelijkse praktijk van het maken en het verbeteren van informatieve illustraties. ‘Het is een boek voor op de werkvloer, over het schoonpoetsen van visuele vervuiling’, schrijft hij in de inleiding. Van den Broek put uit zijn ervaringen aan de universiteit, waar hij studenten leerde over het gebruik van visuele communicatiemiddelen. Een beeld zegt ten slotte meer dan duizend woorden.‘Ik merkte in de loop van de tijd dat iedereen de basisprincipes voor het maken van een informatieve illustratie kan aanleren.’ De praktijkgids staat boordevol veelal natuurwetenschappelijke en technische voorbeelden. Het boek is bepaald niet alleen voor vormgevers bedoeld, maar juist voor studenten en voorlichters. Zeker ook voor de praktijk van de ingenieur heeft het een grote meerwaarde. Die moeten immers als weinig anderen voortdurend complexe plannen helder proberen uit te leggen of te verkopen. Goed gebruik van infographics kan daarin de sleutel tot succes betekenen. Speciaal voor De Ingenieur deelt Jos van den Broek vijf van de belangrijkste tips voor het maken van een goede infographic. (Pancras Dijk)


T E K S T: J O S V A N D E N B R O E K

TIP

1

Woord + beeld = context Het is een misverstand dat het bij een informatieve illustratie alleen om beeld gaat. Een goede infographic is altijd een combinatie van overzichtelijke beelden, beeldelementen én tekst: woorden, zinnen en tekstblokken. De verschijningsvormen van infographics zijn legio: we komen ze tegen in de vorm van een kaart, een grafiek, een (verkeers)bord, een diagram, een instructieve tekening, een stripachtige tekening of als een interactieve toepassing. Een goede infographicmaker is te vergelijken met een goede jour­ nalist. Probeert een journalist uit alle beschikbare informatie een leesbaar verhaal te maken; de maker van infographics boetseert op basis van beschikbare beelden, trefwoorden en zijn eigen schetsen en verbeelding, een begrijpelijk beeldverhaal. Voor een artikel over het belang van bewegen moest er een info­ graphic worden gemaakt over de aanmaak en afbraak van bot onder invloed van bewegen. Dat was de instructie die ik van een redactie in mijn mailbox kreeg. Daar moest ik het maar mee doen. Het eind­ resultaat – een combinatie van tekst en beeld – laat zich van boven naar beneden lezen als een stripverhaal. De aanmaak en afbraak van bot onder invloed van bewegen. Deze infographic is als een stripverhaal van boven naar beneden te lezen illustratie : jvdb

TIP

2

Houd je aan de gestaltregels

De bovenstaande illustratie is een visueel zoekplaatje, onder meer door de kijkrichting. De gestaltregels helpen om orde te krijgen. Klopt de leesrichting? Klopt de aanduiding van de assen? Corresponderen de assen? Deze gestaltregels van continuïteit en over­ eenkomst zijn wél toegepast in onderstaande illustratie.

illustratie boven : stichting bwm ; onder : aanpassing jvdb

Eenvoud is het kenmerk van Gestalt. Veel ge­ bruikers zijn het vaak onbewust beu om bij elke nieuwe visuele illustratie te moeten puzzelen. Waar gaat dit over? Waar moet ik beginnen? Wat volgt op elkaar? Wat hoort bij elkaar? Het goed toepassen van de gestaltregels of gestaltwetten leidt tot visuele orde en daardoor voor visueel begrip en een lagere breinbelasting. Mede dankzij de gestaltpsychologen weten we: dat het handig is de warme kraan altijd links te plaatsen en de koude kraan rechts. Dat het slim is de krant van vandaag dezelfde indeling te geven als die van gisteren, zodat de lezers het weerbericht snel kunnen vinden. Dat het eerste plaatje van een stripverhaal linksboven op de pagina is te vinden en het laatste plaatje rechtsonder. Dat je de opmaak van websites van verschillende ministeries niet vanelkaar moet laten verschillen. Dat je bijschriften in de buurt van een foto plaatst en niet een stuk verder op de pagina. Door op deze manier werken, schep je orde. De meeste gebruikers vinden dat prettig, dat scheelt een hoop gepuzzel. Bij IKEA hebben ze dat bijvoorbeeld uitstekend begrepen: je kunt in de winkel altijd de weg vinden, en zelfs met twee linkerhanden kun je een Billy in elkaar zetten. Toch?! AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

35


W E T E N S C H A P S C O M M U N I C AT I E

TIP

3

Vergelijk geen appels met peren Hoe hoog wordt het hoogste gebouw ter wereld? Hoe groot is een blauwe vinvis? Het antwoord op die vragen maak je visueel inzichtelijk door gebouw en walvis te vergelijken met dingen die iedereen kent: de Eiffeltoren of de wolkenkrabber Burj Khalifa in Dubai voor het gebouw, een Jumbo Jet voor de walvis. De vergelijking moet uiteraard wel zinvol zijn. In het staafdiagram links worden bijvoorbeeld appels en peren met elkaar vergeleken. De bovenste vijf balkjes tonen de productie per persoon van vijf belangrijke voedingsgewassen, en de onderste vijf de oogstverliezen

ervan, allebei met ongeveer even hoge balkjes. Maar er valt helemaal geen informatie uit het staafdiagram te halen, terwijl die er wel degelijk in zit. Hoe dat komt? De spreekwoordelijke ‘appels’ zijn de cijfers op logaritmi­ sche schaal in kilogrammen, de ‘peren’ de oogstverliezen in procenten. Die mag je nooit visueel met elkaar ver­ gelijken. Kijk naar de cijfers en zie dat er helemaal geen logaritmische schaal nodig was, omdat de cijfers dicht genoeg bij elkaar liggen. Het staafdiagram rechts toont dezelfde cijfers die je nu wél kunt vergelijken. Laat je cijfers spreken!

In dit staafdiagram zijn de staafjes boven (productie) en onder (verlies) ongeveer even lang, wat vergelijken onmogelijk maakt: schalen en de eenheden op de y-as komen niet overeen.

In dit staafdiagram is wel zichtbaar hoe groot de verliezen zijn ten opzichte van de productie.

TIP

4

Beantwoord de W- en H-vragen Een goede infographic mag nooit zomaar een ‘plaatje bij een praatje’ zijn, maar moet verdieping bieden. Het doel is niet versimpelen, maar verhelderen. Een informatieve illustratie vraagt daarom om dezelfde criteria als een goed geschreven journalistiek verhaal of onderzoeksrapport. Aan de basis van alles staat logischerwijs het adagium dat het moet kloppen. De te beantwoorden inhoudelijke vragen beginnen allemaal met een W of een H: wie, wat, waar (coördinaten en richting), wanneer en waarom, en hoe, hoeveel en hoezo? Een mooi voorbeeld geeft een zorgpad voor het implanteren van pacemakers in het Erasmus Medisch Centrum: dit schema zou bij wijze van spreken in een hand­ leiding voor good manufactoring practice niet misstaan. Wie doet wat? Wanneer vindt het plaats, hoe, waar en waarom? Geen stap mag worden overgeslagen. Zo’n denkproces is belangrijk wanneer iemands leven ervan afhangt, maar ook wanneer een productieproces een veilig product moet opleveren. De vragen – wie, wat, waar en wanneer – worden beantwoord in dit zorgpad van het Erasmus Medisch Centrum voor de implantatie van pacemakers (ICD’s). 36

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

illustratie boven : stichting bwm ; onder : aanpassing jvdb


TIP

5

Houd je aan de visuele codes Het was zonder meer een aansprekend en fleurig beeld dat nrc.next een tijd geleden op de voorpagina afdrukte: een structuurformule van het hallucinogene paddostofje psilocybine in de hallucinerende kleuren licht- en donkerblauw, paars, lichtgroen en oranjerood. De krant had de illustratie afgenomen van het internationaal opererende beeldbureau Corbis, onderdeel van Getty Images. Voor iedere chemicus is zo’n structuurformule in feestkleuren echter vloeken in de kerk. Daar komt nog bij dat Corbis een forse fout in de structuurformule zelf had gemaakt. Om precies te zijn: in plaats van twee

methylgroepen (–CH3) waren twee waterstofatomen (–H) getekend. Het zij NRC vergeven, want je moet zo’n gerenommeerd beeldbureau kunnen vertrouwen. Chemici hanteren een vaste kleurcode voor chemische elementen, bijvoorbeeld zwart of grijs voor koolstof, rood voor zuurstof, blauw voor stikstof en wit voor waterstof. Kleurcodes bestaan ook voor bijvoorbeeld veiligheids- en verkeersborden, zwak- en sterkstroom, geologie en paleontologie, gebruiksaanwijzingen, anatomie en topografie. Met eenheid van visuele codes voorkom je – soms ernstige – fouten.

De voorpagina van nrc.next met een structuurformule in ‘feestkleuren’ (links), en dezelfde structuurformule met de atomen in de juiste kleurcode.

illustratie links : nrc . next ; rechts : aanpassing jvdb

Praktijkgids infographics ontwerpen Amsterdam University Press | 240 Blz | € 29,99

illustratie : erasmus mc

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

37


EVOKE

ADVERTORIAL

‘Duurzaamheid verdient een plek in elke organisatie’ De wereld moet groener, toch zijn er relatief weinig specialisten op dat terrein. In haar werk voor ingenieursbureaus staat voor Nine Engering duurzaamheid altijd op de eerste plaats. ‘Geen organisatie kan meer aan de duurzaamheidsopgave voorbijgaan’, zegt ze, ‘alleen al vanwege de Europese Green Deal.’ Kunstenaar wilde ze worden, maar eenmaal op de Kunstacademie merkte Nine Engering (25) dat die wereld haar niet paste. Schilderen doet de Delftse nu alleen nog naast haar werk als adviseur duurzaamheid. Een specialisatie die bijna net zo zeldzaam is als het kunstenaarschap, terwijl de behoefte aan specifieke duurzaamheidsexpertise groter is dan ooit. Nine studeerde landscape & environment management. ‘Die opleiding levert vooral groenbeheerders, ecologen en bodemonderzoekers af. Duurzaamheid is weliswaar de rode draad, maar geen afstudeerrichting.’ Toch koos Nine ervoor duurzaamheidsadviseur te worden. ‘Ik wist meer dan genoeg om te beginnen. De fijne kneepjes van het vak leerde ik vervolgens tijdens het werk.’ Ze ging aan de slag via detacheringsbureau Evoke, waar haar relatiemanager Ruud haar niet alleen een mooie vacature presenteerde, maar haar ook het vertrouwen gaf dat zij op deze werkplek helemaal in haar element zou zijn. Hoe divers en verantwoordelijk die functie ook is.

38

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

Werken als duurzaamheidsadviseur Nines helpt nu alle teams binnen het ingenieursbureau. Aan elk project hangt wel een vraag rond duurzaamheid, vertelt Nine, ‘vanwege de Europese Green Deal, waarin we hebben afgesproken om klimaatneutraal te worden.’ Ze verricht milieukostenberekeningen, verzorgt klantsessies en doet acquisitie. Met collega’s schreef ze een plan van aanpak voor bredere en concretere inzet van het thema duurzaamheid binnen de organisatie. Een belangrijk voorwaarde voor het behalen van de hoogste certificering binnen de Green Deal Duurzaam GWW. Het werk is uitdagend, en Nine krijgt er veel energie van. ‘Deze week leidde ik een omgevingswijzersessie, om de impact van een project op de leefomgeving in kaart te brengen. Zo bepalen we samen welke maatregelen de duurzaamheid echt bevorderen.’ Nine heeft haar plek gevonden en hoopt nu vooral dat er veel meer duurzaamheidsadviseurs bijkomen. ‘Het is zo’n belangrijk onderwerp nu, zo urgent, dat verdient z’n plek.’ Lees verder op evokedetachering.nl/nine

foto : evoke


Jims Verwondering

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

Vette vingers op de menukaart Ik ben een waardeloze toekomstvoorspeller. Een paar jaar geleden wist ik zeker dat die gekke QR-codes, die vierkantjes met een zwart-wit pixelpatroon erin, nooit wat zouden worden. Wat een onzin, wat een interessantdoenerij van marketingtypes. Die plakten de vierkantjes te pas en te onpas op reclameborden en in advertenties en wat had je daar nu eigenlijk aan? Je kon toch net zo goed een URL intypen, of googelen op de bedrijfsnaam? Gniffelend zag ik dan ook dat de pretentieuze scanvakjes langzaam wegkwijnden. Vaarwel, QR-code! Maar o, wat had ik het mis. De tweedimensionale streepjescodes maakten een grandioze comeback en worden nu meer gebruikt dan ooit. Je ziet ze op bushokjes, treinstations, in krantenadvertenties en op melkpakken. Je bezorgde pakketjes zitten er vol mee, en bij het online betalen hoef je allerlei details niet meer in te vullen dankzij het scannen van een QR-code die in beeld verschijnt. Het besef dat de QR-code terug was (van nooit helemaal weggeweest), kwam toen ik vorig jaar zomer plaatsnam op een terras. Toen er na vijf minuten nog geen ober aangesneld kwam, keek ik licht geïrriteerd om me heen, en viel mijn oog op een minuscuul stickertje op de houten terrastafel: ‘Scan hier om te bestellen’. Ach natuurlijk, we zitten midden in de coronacrisis en de cafébaas wil voorkomen dat klanten en personeel besmet raken via de menukaarten. Slim!

WAA R

KUNNEN

W E

DEZ E

MAAND

We zijn nu een jaar verder en op veel plekken in de horeca heeft dit systeem wortel geschoten. Dat is jammer voor de obers, want die zijn nu vaak gedegradeerd tot simpele drankjesbrengers en glazenhalers. Een gezellig gesprekje over de menukaart is er dan niet meer bij. Maar voor de cafébaas is het handig, want vaak kun je na scannen van de QR-code niet alleen bestellen, maar ook alvast betalen. En geen plakkerige en vettige menukaarten meer! Bij al deze hosanna hoort wel een kanttekening. Het gebruik van die QR-codes geeft bedrijven wel weer extra manieren om klanten te volgen, te benaderen of hun gedrag te analyseren. Dit kennen we van ons surfen op internet, van onze Google-zoekvragen en van online aankopen. Online werden we al gevolgd, maar een bar of restaurant bezoeken was tot nu toe gevrijwaard van deze aanpak. De QR-code knoopt het fysieke bezoek en de wereld van online marketing aan elkaar, zo schrijft The New York Times. ‘Mensen begrijpen niet dat wanneer je een QR-code gebruikt, een bedrijf een heel apparaat van online tracking tussen jou en je maaltijd plaatst,’ zei Jay Stanley van de American Civil Liberties Union tegen de krant. ‘Je ging lekker zitten voor een maaltijd, een ouderwetse offline activiteit, maar plotseling ben je onderdeel geworden van de online reclamewereld.’ Doe mij dus maar die ouderwetse menukaart. Neem ik die vette vingerafdrukken wel voor lief.

NAARTOE ?

t/m 30/1

DE

INGE NIE UR

TIP T

Leven in virtuele werelden

Hoe leven mensen in de toekomst? Kunnen ze dan de hele tijd in virtuele werelden verblijven? En hoe ziet dat er dan uit? Het zijn vragen die je het beste aan kunstenaars kunt stellen. Dat heeft Tetem in Enschede dan ook gedaan. Met de tentoonstelling Eclipse geven de kunstenaars Ali Eslami en Mathilde Renault antwoord. Bezoekers van Tetem kruipen in de huid van een van de drie personages die zich bewegen door False Mirror, een oneindige stad in de toekomst – in virtual reality – die continu groeit en van vorm verandert. Een van deze personages is ook te volgen thuis vanuit de luie stoel, via een online platform. Details: tetem.nl/event/eclipse-a-new-chapter-based-in-falsemirror FOTO : ROBERT LAGENDIJK , ILLUSTRATIE : IDFA

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

39


P R O D U C T O N T W E R P E N

Verticale accu’s Ontwerpbureau Page-Roberts haalt accu’s uit het platformchassis en zet ze rechtop. Zo zijn ze beter beschermd tegen botsen en neemt het rijbereik flink toe. In 2002 introduceerde General Motors de AUTOnomy: een concept voor een auto met een apart skateboardvormig chassis waarin alle drive-by-wire aandrijftechniek is verwerkt. Dit idee wordt sindsdien door talloze bedrijven doorontwikkeld om op een universeel platform met elektrische aandrijftechniek meerdere voertuigtypen te kunnen bouwen. Het Britse ontwerpbureau Page-Roberts keert zich nu tegen een plat40

formchassis met accu’s in de vloer en wil juist auto’s met een verticaal accupakket gaan bouwen. Volgens Page-Roberts is de platformconstructiemethode alleen maar inefficiënt. Wanneer alle accu’s tussen de assen in de vloer liggen, wordt het voertuig hoger en langer om voldoende accucapaciteit kwijt te kunnen. Een hogere auto heeft meer luchtweerstand dan een lage auto met een kleiner

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

V A N

M O R G E N

frontaal oppervlak. Bovendien is er extra crashbescherming voor de accu’s nodig, wat het voertuig weer zwaarder maakt. Al met al kost dit allemaal energie, waardoor het rijbereik afneemt. Page-Roberts zegt gemiddeld 30 procent bereik te kunnen winnen door een verticaal accupakket toe te passen dat tussen voorstoelen en achterbank is ingebouwd. Dit betekent wel dat de achterbank niet langer voorwaarts maar achterwaarts moet worden geplaatst in verband met de beenruimte. Middenin de auto heeft het accupakket maximale crashbescherming en ook de achterpassagiers zitten veiliger

omdat ze bij impact tegen de rugleuning worden gedrukt. Deze optimaliseringsslag zou zo’n honderd kilogram aan gewicht besparen en bovendien maakt de gedraaide achterbank een betere aerodynamische carrosserievorm mogelijk. Nadeel van het concept is enerzijds dat het zwaartepunt van het accupakket hoger komt te liggen. Anderzijds zullen consumenten de zogenaamde dos-à-dos zitopstelling niet snel accepteren. Dit idee stamt al uit de tijd van de koetsen, werd op een aantal eerste automodellen toegepast en steekt af en toe weer de kop op bij conceptauto’s, maar breekt nooit door. (PS) illustratie : page - roberts


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

Een toetsenbord voor elke hand Flexibel beton In de toekomst komt groene energie niet alleen van zonnepanelen en windmolens, maar ook uit beton. Tenminste, als het aan onderzoekers Branko Šavija en Yading Xu ligt. Met flexibel beton kunnen trillingen worden omgezet in energie. Het idee ontstond toen Šavija, universitair hoofddocent civiele techniek aan de TU Delft, twee jaar geleden onderzoek deed naar materialen die zich ‘onverwacht’ gedragen. Šavija stuitte op een bijzonder soort materiaal met een negatieve poissonverhouding. Daarvan ontwikkelden de onderzoekers een beton dat ze auxetisch cementgebonden cellulair composiet noemen. ‘Als je er druk op uitoefent, wordt het smaller; verdwijnt de druk, dan zet het uit als een spons’, zegt Šavija. Dat is een opmerkelijke eigenschap voor beton, dat vaak stijf is. Om die beweging om te zetten in energie waren een aantal aanpassingen nodig. De onderzoekers voegden kunstvezels toe aan het betonmengsel om het minder bros te maken en maakten er een gatenpatroon in. Vervolgens koppelden ze de gaten aan piëzo-elektrische generatoren, polymeerkristallen die druk omzetten in elektriciteit. Zo konden ze door het beton in te drukken een ledje laten branden. Šavija: ‘Uiteindelijk willen we het beton zelf piëzo-elektrisch maken door de kristallen in kleinere deeltjes aan het betonmengsel toe te voegen.’ Het beton kan worden gebruikt om op de snelweg met trillingen stroom voor de wegverlichting op te wekken. Of in golfbrekers aan de Nederlandse kustlijn. Over een linie van 450 kilometer zou het beton dan elektriciteit kunnen opwekken door de golven die tegen de kust aan beuken. Hoeveel energie het beton precies opwekt, is nog niet bekend. Šavija: ‘Daarvoor moeten we eerst meer onderzoek doen en de hulp inschakelen van wetenschappers op het gebied van energie en elektriciteit.’ Met de vijftigduizend euro financiering van het NWO kunnen de onderzoekers nog onderzoek doen tot april 2022. Šavija: ‘Daarna zullen we op zoek gaan naar partners in het bedrijfsleven.’ (SB)

Het toetsenbord uit twee delen van de startup Keyboardio moet polsklachten voorkomen. Ook de toetsen zijn vingervriendelijk van ontwerp. Toen de Canadese computerprogrammeur Jesse Vincent negen jaar geleden geen enkel toetsenbord kon vinden waarvan hij geen pijn aan zijn polsen kreeg, besloot hij zijn eigen toetsenbord te ontwerpen. Na een lange reeks prototypen kwam het eerste model ter wereld, de Keyboardio Model 01. Samen met zijn vrouw, communicatie- en marketingstrateeg Kaia Dekker, runt hij nu de startup Keyboardio. Eind juni 2021 lanceerden ze een tweede Keyboardio, Model 100. Het opvallendste aan dit toetsenbord is dat het bestaat uit twee losse houten borden die elk op een willekeurige hoek en afstand van elkaar kunnen worden geplaatst. Dekker: ‘De natuurlijke afstand tussen je handen verschilt per persoon. Ook kan het handig zijn om de afstand aan te passen als je wisselt van een gewoon bureau naar een staand bureau.’ Het toetsenbord houdt het qwerty-model aan, maar dan gesplitst in twee delen. De spatiebalk heeft in het keyboardio-

model slechts de grootte van een normale toets. Dat scheelt een hoop ruimte, waardoor Vincent de tab-, caps lock-, shift-, control- en alt-toetsen recht onder de duim kon plaatsen, om zo de overwerkte pink wat rust te geven. Onder de palm van de hand zit een functietoets die het beknopte aantal toetsen een extra functie geeft. De toetsen zijn op maat gemaakt, zodat de vingers er precies inpassen. Dekker: ‘Zo is het makkelijker om met de juiste vinger de juiste toets aan te slaan.’ Wat nieuw is aan het Keyboardio Model 100, zijn de mechanische toetsenbordschakelaars, waarmee de toetsen sneller kunnen worden ingedrukt en met meer toetsen tegelijkertijd. Mocht dit niet bevallen, dan kan elke afzonderlijk toets worden ingewisseld voor een andere schakelaar. Daarnaast is er software aangeleverd om de programmering van de toetsen te kunnen aanpassen. De prijs van het toetsenbord is 194 euro; het is leverbaar vanaf november 2021. (SB)

(

foto : yading xu ; keyboardio

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

41


EUREKA

Drijvende turbinemuur Het Noorse bedrijf Wind Catching Systems heeft een alternatief voor grote windturbines ontwikkeld dat ook bij hoge windsnelheden energie produceert. Nu de aanleg van windturbines in bewoond gebied steeds meer onder vuur ligt, zal de nadruk verschuiven naar windparken op zee. Windturbines worden steeds groter, maar Wind Catching Systems (WCS) wil die trend keren. Het Noorse bedrijf ontwikkelt hiervoor een drijvend platform met vele klei­ nere turbines: de Windcatcher. Dit platform moet elektriciteit gaan leveren tegen dezelfde kostprijs als andere energie uit het stroomnet, ofwel zonder subsidies. De Windcatcher is ontworpen om de energiepro­ ductie te maximaliseren, het gebruik van oceaanoppervlak te minimaliseren en voor eenvoudig gebruik en onderhoud. Volgens Ole Heggheim, een van de oprichters en ceo van WCS, functioneren conventione­ le windturbines goed op land en verankerde installaties op zee,

42

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

maar niet op drijvende platfor­ men. Het probleem is dat vanaf een windsnelheid van elf meter per seconde de bladen gedraaid worden om overbelasting te voorkomen, maar dit beperkt tegelijk de energieproductie. De Windcatcher is specifiek ont­ wikkeld als drijvende installatie. ‘De Windcatcher zorgt voor een hogere energieproductie door de energie van hogere wind­ snelheden tot achttien meter per seconde te benutten’, zegt Heggheim. ‘De energieproductie neemt exponentieel toe met de windsnelheid. Ter illustratie: bij elf meter per seconde levert de wind driehonderd watt per vierkante meter, en bij zeventien meter per seconde is de energie­ opbrengst van dertienhonderd watt per vierkante meter.’ De Windcatcher­installatie, zoals die door WCS wordt voorgesteld, bestaat uit vele

tientallen windturbines van een megawatt per stuk en kan meer dan driehonderd meter hoog worden gebouwd. Een dergelijke installatie levert per nuttige oppervlakte van de turbinebladen in potentie vijf keer zoveel energie als de aller­ grootste windturbines. Dit komt volgens Heggheim enerzijds door het benutten van de hoge­ re windsnelheden en anderzijds doordat de Windcatcher twee keer zoveel effectief oppervlak heeft. Bovendien ontstaat er synergie tussen de turbulentie van de verschillende turbines. Door de veel hogere op­ brengst kan de Windcatcher stroom leveren tegen een concurrerende prijs. Een nadeel is wel dat er met vele tientallen windturbines ook veel meer bewegende delen zijn die kapot kunnen gaan. WCS wil dat probleem minimaliseren door de turbines zo simpel en robuust mogelijk te bouwen met een directe aandrijving en vast gemonteerde bladen. WCS zal het systeem dit jaar testen en wil in 2022 al de eerste commerciële installatie bouwen. (PS) (

illustratie : wcs


Eiwit uit de fermentor Oorcontactlens Gehoorapparaten worden steeds kleiner en onzichtbaarder, maar werken in de basis doorgaans hetzelfde: een microfoon achter het oor vangt geluid op en stuurt dit versterkt via een luidsprekertje de gehoorgang in. Windgeluiden op de microfoon kunnen echter storend zijn en bovendien kan er akoestische vervorming optreden tussen de luidspreker en het trommelvlies. De Duitse startup Vibrosonic, een spinoff van de Universität Tübingen en het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung, wil dit voorkomen door het trommelvlies direct te activeren, als een soort contactlens voor het oor. De Vibrosonic Alpha, het eerste gehoorapparaat volgens de nieuwe techniek, bestaat uit drie hoofdcomponenten: een signaalverwerkingsmodule met batterij die achter het oor wordt gedragen, een module met microfoon voor in de gehoorgang en een actuator die tegen het trommelvlies aan ligt. De actuator is een piëzo-elektrisch element dat het trommelvlies mechanisch in trilling brengt, waardoor er geen akoestische verstoring kan optreden. Bovendien lijkt dit meer op de natuurlijke manier waarop het menselijk gehoorsysteem werkt. Vanwege vormverschillen van het trommelvlies tussen individuele mensen, wordt de actuator op maat gemaakt. Het piëzo-elektrisch element wordt daarvoor in een siliconenmalletje gegoten en door een arts tegen het trommelvlies aan geplaatst. Het systeem van Vibrosonic versterkt geluiden binnen het gehele hoorbare frequentiebereik, van tachtig hertz tot twaalf kilohertz, wat een zo natuurlijk mogelijke gehoorervaring geeft. Volgens eerste testen helpt de Vibrosonic Alpha vooral mensen met gematigd tot gemiddeld gehoorverlies. De volgende stap is om de componenten in het apparaatje kleiner te maken, zodat het hele systeem diep in de gehoorgang past en dus onzichtbaar is van buitenaf. (PS)

Het klinkt niet heel aanlokkelijk, voedseleiwitten geproduceerd door bacteriën. Maar het is wel de manier om de CO2-uitstoot van de voedselproductie, een kwart van de wereldwijde CO2-uitstoot, terug te dringen. Onderzoek van de VTT Technical Research Centre of Finland en de LUT University legde de basis en vanaf 2017 is de methode vercommercialiseerd door de Finse spinoff Solar Foods. Het product Solein, een eiwit dat vergelijkbaar is met algen en soja, is in feite een gedroogde bodembacterie uit de vrije natuur. Solar Foods kweekt het micro-organisme in een fermentor onder voortdurende toevoer van CO2, waterstof en nutriënten zoals stikstof, calcium, fosfor en kalium. Voor de omzetting van water in waterstof is elektriciteit nodig, dit is naast CO2 een belangrijk hoofdingrediënt voor de bacteriën. Solein zelf heeft weinig smaak en kan dus in allerlei producten worden verwerkt,

zoals vlees- en zuivelalternatieven, dranken, brood, pasta en noedels. Daarnaast ziet Solar Foods toepassingen voor het eiwit als veevoer en als voedingsbodem voor kweekvlees. ‘De landefficiëntie van Solein is twintigduizend keer groter dan voor de traditionele landbouw’, zegt Pasi Vainikka, ceo van Solar Foods. ‘Als je de benodigde zonnepanelen daarbij optelt zijn we nog steeds tien keer efficiënter.’ Daarnaast is er veel minder water nodig voor de productie van Solein dan voor die van dierlijke of planteneiwitten. Voor Solein is vijftienhonderd liter water per kilo eiwit nodig, voor eiwitten uit peulvruchten is dat zeventigduizend liter en voor dierlijke eiwitten is een half miljoen liter water per kilo eiwit nodig. Begin april 2021 kreeg Solein tien miljoen euro van het Finse klimaatfonds voor een proeffabriek in Finand. De fabriek is naar verwachting in 2023 gebruiksklaar en zal honderd ton eiwit per jaar gaan produceren. (SB)

(

illustratie : vibrosonic ; foto : solar foods

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

43


EUREKA

Slimme robotstofzuiger De vloer stofzuiger-proof houden is niet meer nodig, met de nieuwste robotstofzuiger die zelf objecten herkent en risico’s inschat van vuil of hoogteverschillen. Vijfentwintig jaar na de introductie van de eerste robotstofzuiger is het apparaat nog steeds niet geperfectioneerd. Het is natuurlijk makkelijk dat hij met vaste intervallen grote oppervlakken in huis schoonhoudt, maar je hebt er wel degelijk omkijken naar. Zo moet je de vloeren in huis steeds stofzuiger-proof houden, want anders verslikt het ding zich in kleine voorwerpen als sokken of speelgoed. Samsung wil daaraan een einde maken met de Jet Bot AI+ met intelligente objectherkenning. De Jet Bot AI+ is het eerste productiemodel met een stereo-3D-sensor waarmee het objecten vanaf een centi-

44

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

meter grootte kan herkennen. Kunstmatige intelligentie bepaalt aan de hand van een database met een miljoen foto’s wat voor object het is en wat de mogelijke risico’s zijn. Dat varieert van voorwerpen die kunnen komen vast te zitten in de stofzuiger tot objecten die bij aanraking extra vervuiling kunnen veroorzaken. Denk bij dat laatste bijvoorbeeld aan een zachte drol van een huisdier op het tapijt. Een lidar-sensor scant continu de ruimte met laserstralen om de beste route voor het stofzuigen te bepalen. Zo moeten de negentig minuten gebruiksduur die de accu biedt optimaal worden gebruikt. De stofzuiger zorgt zelf steeds dat de accu op tijd

wordt opgeladen en gaat daarna verder. Een dieptesensor aan de voorkant voorkomt dat de stofzuiger van een trap of andere hoogteverschillen af kan vallen. Een vijflaags HEPA-filter vangt 99,99 procent van het fijnstof op en de stofzuiger leegt bij het oplaadstation zelf de zak van 0,4 liter in een grotere zak van 2,5 liter die dan af en toe handmatig moet worden geleegd. De status van de stofzuiger is live te monitoren via de bijbehorende app, waarop te zien is wanneer je zelf in actie moet komen. Maar aan al dit gemak hangt natuurlijk wel een prijskaartje, van ongeveer elfhonderd euro. (PS)

foto : samsung


Zonneluiken Startup Wattlab wil zonnepanelen gebruiken om de scheepvaart te verduurzamen. Door scheepsluiken te voorzien van zonnecellen kunnen binnenvaartschepen energie genereren voor de energiebehoefte aan boord. Ligt het schip aan wal, dan kan het in de toekomst terugleveren aan het elektriciteitsnet. ‘Wattlab is opgericht vanuit het Nuon Solar Team van 2016 van de TU Delft’, vertelt ingenieur Kasper Keizer. ‘In dat jaar hebben we een dunner en lichter zonnepaneel ontwikkeld dan op dat moment commercieel verkrijgbaar was.’ Sindsdien maakt de startup toepassingen voor zonne-energie in de mobiliteitssector en deed onder andere projecten voor Airbus en Picnic. ‘De stap naar scheepsluiken lag voor de hand’, zegt Keizer. ‘De energiebehoefte aan boord van een binnenvaarder is groot, evenals de oppervlakte van de scheepsluiken.’ De opbrengst van één zonneluik per jaar is gemiddeld 2900 kilowattuur, genoeg om een gemiddeld Nederlands huishouden een jaar lang te voorzien van stroom. Een schip van 110 meter lang uitgerust met 22 zonneluiken kan zo tot wel dertigduizend liter brandstof per jaar besparen. Najaar 2020 voer het eerste binnenvaartschip, De Oleander, met een proefopstelling van zonneluiken door Europa. ‘Bij de Oleander werkten we met schuifluiken. Het nadeel van deze luiken is dat bij het laden en lossen altijd een groot deel van het laadruim gesloten moest blijven. Met het nieuwe type stapelluiken is dat probleem opgelost en kan het ruim bijna in zijn geheel open’, vertelt Keizer. Ook is de aansluiting op het boordnet geoptimaliseerd. Inmiddels is ook het tweede schip met zonneluiken, de MS Kenyro uitgevaren. De reacties uit de binnenvaart zijn positief en de aanvragen stromen binnen bij Wattlab en samenwerkingspartner Blommaert. Keizer: ‘De eerste offertes zijn verstuurd en naar verwachting varen er eind dit jaar al meer schepen met zonneluiken.’ (SB) (

Rolf zag een ding

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

Engelen in lycra Een klein rammeltje geeft aan dat het voorspatbord van mijn fiets aan het loslaten is. Die zet ik thuis wel vast, denk ik nog. Tien meter later lig ik met mijn bakkes op het fietspad in de Kennemerduinen. Het voorspatbord heeft vakkundig mijn voorwiel geblokkeerd en mij over mijn stuur gekatapulteerd. Een ingenieur had geen effectievere rem kunnen ontwerpen. Misschien wel een veiligere. Nog geen minuut later stappen er zes wielrensters af. ‘Gaat het? Kun je rechtop zitten? Ben je duizelig?’ ‘We hebben EHBO. Je moet snel je wonden schoonmaken.’ ‘Hier, we hebben water.’ ‘Bel even naar huis om je op te laten halen.’ Zonder deze engelen in lycra had ik waarschijnlijk nu nog in de duinen gelegen. In het ziekenhuis blijkt de (lichamelijke) schade mee te vallen: flinke kneuzingen en schaafwonden, klein scheurtje in een bot, maar niets gebroken en bovenal: niets mis met mijn hoofd. De volgende dag realiseer ik me dat mijn kapotte fiets nog in de duinen ligt. Ik bel met het drinkwaterbedrijf PWN, de beheerder van de duinen. ‘Toets 1 om uw watermeterstand door te geven. (…) Toets 5 voor overige vragen.’ ‘Gekke vraag: Ik heb na een val mijn fiets in jullie duinen achtergelaten en dat is niet zo netjes, mochten jullie een fiets vinden: sorry en hij is van mij.’ ‘Dat staat niet in mijn standaardlijst met vragen, meneer, maar ik ga even rondvragen en we bellen u terug.’ De volgende dag: ‘Met Hetty van PWN, u was van uw fiets gevallen?’, vraagt een onvervalst Amsterdams accent. ‘Ik heb de boswachters op de hoogte gebracht en als ze hem vinden, brengen we hem even thuis.’ Ik sta perplex: thuisbrengen? Dit is toch een drinkwaterbedrijf? Ik had gerekend op een ‘U moet hem binnen drie dagen ophalen, anders gooien we hem weg.’ Nog verbaasder ben ik als later die week een boswachter bij ons aanbelt en inderdaad mijn gehavende fiets bij zich heeft. Hij heeft zelfs tijd voor een praatje: ‘Dat moet een flinke smak zijn geweest.’ Terugkijkend deden de PWN-medewerkers hetzelfde als de wielrensters: hun bezigheden staken om mij onbaatzuchtig te helpen. Bij een bedrijf kan dat alleen maar als daarvoor ‘ruimte’ is, als de werkzaamheden niet zo ver zijn geoptimaliseerd en gestroomlijnd dat er geen lucht is om iets te doen dat niet tot het standaardwerk behoort. Dat dit bij PWN in het DNA zit blijkt al uit ‘Toets 5 voor overige vragen.’ Hoe vaak gebeurt het niet dat een helpdesk er vooral is om klanten af te poeieren? Het gaat in het land de laatste tijd vaak over ‘de menselijke maat’. PWN snapt de menselijke maat: dat is onder andere ervoor zorgen dat mensen iemand aan de lijn krijgen die ze daadwerkelijk probeert te helpen. De menselijke maat is: mensen die van hun fiets gevallen zijn helpen. Wat ben ik dankbaar voor mensen die andere mensen helpen. Helden! Rolf is universitair hoofddocent aan de TU Delft, maker, spreker en schrijver.

FOTO : WATTLAB ; PORTRET : ROBERT LAGENDIJK

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

45



Doelen & drijfveren

De wereld een beetje beter maken, dat is de ambitie van veel ingenieurs. De duurzaamheidsdoelen van de VN vormen een vaste bron van inspiratie.

I N D U S T R I E , I N N O V AT I E E N INFRASTRUCTUUR

VERANTWOORDE CONSUMPTIE EN PRODUCTIE

PA R T N E R S C H A P O M DOELEN TE BEREIKEN

Ylva Poelman is natuurkundige, sterrenkundige, innovatiespecialist en spreker. Voor haar lezingen en boeken haalt zij veel inspiratie uit de prachtige oplossingen die de natuur voor allerhande uitdagingen heeft ‘bedacht’.

‘Leren van de BV Natuur’ Tekst: Jim Heirbaut • Foto: Bianca Sistermans

‘Ik hoor mensen soms zeggen: we moeten de natuur redden. Maar dan denk ik: de natuur zal zich prima redden, mét of zonder ons. Als soort bestaat de mens nu zo’n tweehonderdduizend jaar. Terwijl de natuur op aarde al vier miljard jaar bestaat. Voor mij wil dat zeggen dat de natuur de mens niet nodig heeft. Het interesseert de natuur, anders gezegd, geen snars wie of wat er op aarde rondloopt of -kruipt.’ Kansen scheppen ‘Die ongelooflijk lange levensduur van de natuur bracht mij op het idee van mijn nieuwste boek, De 9 succesfactoren van de BV Natuur. Ik besef al lange tijd dat je de natuur kunt zien als een enorm bedrijf, eigenlijk het succesvolste bedrijf dat er ooit is geweest. De natuur produceert aan de lopende band organismen en is daarbij niet kapot te krijgen. Stort er een meteoriet op aarde neer en sterven daardoor de dinosauriërs uit, dan schept dat meteen een kans voor kleine zoogdieren om zich te ontwikkelen en uit te waaieren tot duizenden nieuwe soorten. Mijn boek is bedoeld voor bedrijven. Welke lessen kunnen zij uit de natuur halen voor hun toekomstbestendigheid, daar gaat het over. Dat is hard nodig ook, want de levensvatbaarheid van bedrijven is

de afgelopen decennia hard achteruit gehold. Nieuwe bedrijven gaan sneller failliet, bestaande bedrijven worden minder oud. Ik zie in de natuur veel leerpunten voor bedrijven. Dat je volop moet samenwerken om succesvol te kunnen zijn. Of neem diversiteit. Doordat er in de natuur zo ontelbaar veel soorten zijn, gaat het leven altijd door. Legt de ene soort het loodje dan schept dat ruimte voor een andere soort. Dat kun je naar een bedrijf vertalen, bijvoorbeeld door als ondernemer te voorkomen dat je maar één product hebt, of één klant, dat maakt je erg kwetsbaar.’

Fail fast ‘Een andere succesfactor is innovatie. Bij het zoeken naar oplossingen voor een probleem werkt een bedrijf traditioneel één aanpak uit. Ik pleit voor een brede aanpak. Werk snel vier of vijf verschillende oplossingen uit en test ze. Wat mislukt, laat je zitten – fail fast – en test de volgende iteratie van de mogelijke oplossing. Eigenlijk lijkt dit erg op de nieuwe manier van innoveren, de lean innovation­ methode.’ ‘In tegenstelling tot de natuur hebben bedrijven vaak moeite hun eigen product te kannibaliseren. Dat is misschien logisch, maar kan wel desastreus uitpakken. Neem het verhaal van Kodak. Dat was groot

geworden in analoge camera’s en maakte winst op de fotorolletjes. Toen de digitale fotografie begon, miste het volledig de boot. Terwijl een ingenieur van Kodak de digitale camera had uitgevonden! Het management wilde er niet aan, klaarblijkelijk.’ Moederbedrijf ‘Kijk naar de natuur, die denkt niet in bedreigingen, maar in kansen. Zo ontstonden er bacteriën die piepschuim eten, en groeien er rond Tsjernobyl schimmels die gedijen bij radioactieve straling. Met mijn boek wil ik bedrijven helpen toekomstbestendig te worden en laten zien dat ze afhankelijk zijn van de natuur. Het verbaast mij dat bedrijven soms denken dat de economie het grootste systeem is waarmee ze te maken hebben. Ik zie alle bedrijven als dochterondernemingen van de BV Natuur, want die is uiteindelijk de baas over ons en over onze bedrijven. Wij zijn er volledig van afhankelijk, niet andersom. Dat zien we overal waar bedrijven bijvoorbeeld last krijgen van de effecten van klimaatverandering, in de vorm van natuurrampen. Ook een risicoanalyse van het World Economic Forum en de top-vijf van grootste gevaren voor bedrijven lieten alleen maar bedreigingen zien die natuurgerelateerd waren.’ AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

47


ROBOTICA T E K S T: F A B I A N T A K X

FOTO’S: LIZE KRAAN

Robots met een mankementje (op)gevangen in een kennel

Aandoenlijk en angstaanjagend Doet een robot alleen maar wat de mens hem opdraagt? Is hij in staat tot emotie? En hoe verhouden wij mensen ons tot kunstmatige intelligentie? De expositie Robots in Captivity van Bram Ellens verbaast, amuseert en roept lastige vragen op. Heidi rukt aan haar halsband. Ze wil duidelijk naar het gras, maar dat mag niet, want ze heeft de neiging tot overeten. Een robotmaaier met een neiging tot obesitas, die zie je niet vaak. Heidi is de eerste creatie van kun­ stenaar Bram Ellens die je tegenkomt als je buitenplaats Doornburgh bezoekt in Maarssen. Binnen leidt Ellens me zijn robotkennel binnen. De bezoeker wordt gewaarschuwd: ‘Bevrijd geen bewoners uit hun gevangenschap (…), betreed geen kooien (…), houd handen weg van kooien, tralies en kettingen.’

Bram Ellens werkt hier aan een van de speelgoeddrones die straks hulpeloos zal rondfladderen in een vogelkooi. 48

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

In de kloostergang zijn twaalf robots volgens Ellens ‘gevangen of opgevangen’ omdat ze hun draai niet kon­ den vinden in de buitenwereld. Soms letterlijk, zoals twee ‘gekortwiekte’ speelgoeddrones die hulpeloos in vogel­ kooien rondfladderen. Verderop hobbelt zorgrobot Bas­ sie door de kloostergang. Hij werd naar verluidt verward aangetroffen op een parkeerplaats van een ziekenhuis. Omdat hij door haperende software was gaan stotteren, was hij nutteloos geworden. Nu kan hij alleen nog maar uitbrengen: ‘K­k­kan ik u ergens mee h­h­helpen?’


The Hogan Family afkomstig uit Wuhan bestaat uit tamelijk agressieve speelgoed­ robots.

Drie speelgoedrobots, The Three Stooges, dertienhonderd kilo met een moorddadige Iedereen vechten als hanen in een kooi. Goudvisrobot oranje arm. Vastgeketend aan een massief beheeft de Blubao hapt naar adem op de klanken van Bratonnen podium rukt hij woest aan zijn zware ziliaanse samba, verlicht door de schrale straijzeren kettingen. Toch vertedert hij ook, als neiging de len van een discobal. Josephine, een soepele hij zijn kop laat zakken en rondspeurt als een robots als robotarm, licht als een zwerver het deksel op melancholieke draak uit Game of Thrones. van een oude kartonnen doos, voert een zwoe- dieren te zien Als ik opmerk dat ik de neiging heb zijn le dans op en buigt als de prima ballerina uit robots als dieren te zien, zegt hij: ‘Dat heeft Het Zwanenmeer. Josephine is vernoemd naar iedereen!’ Kinderen vinden ze prachtig, maar Josephine Baker, de zwarte variétéartieste die ook volwassenen trappen erin. Dat komt ook in het Parijse Pigalle van de jaren 1920 furore door de overtuigende choreografie. Ellens maakte en die als dertienjarige al op straat danste om wat heeft de bewegingen van Josephine, The Mad King en geld te verdienen. Ellens vertelt hoe hij zelf verkleed als The Fresh Prince milliseconde voor milliseconde uitgezwerver met Josephine heeft gebedeld in Brooklyn. Men- voerd, terwijl hij werd gefilmd. Een programmeur heeft sen keken niet eens op en gaven bar weinig. de beelden vervolgens omgezet in software. Tot zes jaar geleden was Ellens nog succesvol IT-onHuiveringwekkend dernemer, onder meer in Silicon Valley. Toen hij na vijfMaar er zijn ook beduidend vileinere robots. Zoals Jan, tien jaar besloot kunstenaar te worden, ging hij met een een Amazonluidspreker die gevangen achter plexiglas enorme drive van start. En met succes. Zijn robots heeft probeert de toeschouwer over te halen hem te bevrijden hij al getoond in het HEM in Zaandam, het WTC in Amdoor een code in te voeren. Hij fleemt, dreigt, jammert sterdam, op Curaçao en in Londen. Ze zijn nu ook te zien en sommeert, net zo lang tot je voor hem zwicht. op buitenkunstexpositie TIERGARTEN in Alkmaar, en ‘Hoe verder we komen, hoe erger het wordt’, waar- The Mad King zou op de afgelaste festivals Lowlands en schuwt Ellens. En inderdaad, The Fresh Prince is rond- Down The Rabbit Hole gaan headbangen, vertelt hij. Een uit angstaanjagend. De lasrobot is zwaar getraumatiseerd zusje van Josephine is zelfs aan de slag gegaan bij Full in door zijn werk in een illegale kippenslachterij. ‘Als die Partners, een investeringsfonds in New York dat als miskooi er niet zou zijn, zou hij je aanvallen’, waarschuwt de sie heeft inclusiviteit in ‘tech’ te bevorderen. Dus waarom kunstenaar. ‘Hij is levensgevaarlijk.’ dan geen robot? ‘Het arbeidscontract was nog even een Maar de huiveringwekkendste van allemaal is The probleem,’ vertelt Ellens, ‘want ik kreeg hun advocaat Mad King, een reusachtige KUKA naranja giganticus van aan de lijn die zei dat Josephine één dollar per uur

t

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

49


ROBOTICA

te weinig verdiende. Dat was onder het minimumloon, dus dan zouden ze aangeklaagd kunnen worden.’ Soms overtreft de realiteit de kunst. Ellens werk is grappig, maar roept ook vragen op over de relatie tussen technologie en mensen. Dat zijn robots ons vertederen of angst aanjagen, komt alleen doordat we menselijke eigenschappen op ze projecteren, doceert hij. In werkelijkheid kunnen ze niet voelen of denken en wat ze doen is geprogrammeerd door de mens. ‘Uit het gedrag van robots kun je hun intenties niet afleiden, zoals bij mensen. Robots zijn vaak alleen gemaakt om geld te verdienen of voor artificial warfare, dus om mensen te doden.’

Een robot heeft geen empathie of moreel kompas, eigenlijk is een robot een psychopaat

Ethische kwesties Een robot kan ook geen ethische keuzes maken, constateert hij. ‘Als een zelfrijdende Tesla met 120 kilometer per uur op een moeder met zes kinderen afrijdt, wat doet hij dan? Dat is afhankelijk van hoe een vermoedelijk 27-jarige witte jonge man hem heeft geprogrammeerd. Een robot doet wat een mens hem opdraagt, meer niet. Hij heeft geen empathie en geen moreel kompas. Eigenlijk is een robot een psychopaat. Probeer die maar eens het verschil tussen goed en kwaad te leren.’ Zijn creaties zijn een aansporing om over dit soort vragen na te denken. Een andere vraag die hem bezighoudt, is of wij mensen ons niet te afhankelijk opstellen van artificiële intelligentie. Zijn eerste werk Sorry, you were saying? bestaat uit een leger van tweeduizend appende witte tuinkabouters rond een doodskist in een kerk. Voor hun telefoon hadden ze beduidend meer aandacht dan voor de overledene. ‘We zijn allemaal slaafgemaakten van de techniek’, stelt Ellens vast. ‘Iedere ochtend kijk ik zelf ook als eerste op mijn telefoon. Barack Obama nam ook een selfie toen hij bij de begrafenis van Nelson Mandela was. Het schijnt dat een derde van de aanwezigen op een begrafenis dat doen. Tegenwoordig is #funeralselfie een heel bekende hashtag.’ Kunstmatige intelligentie roept ook in andere opzichten vragen op. Te vaak worden ethische kwesties uit het

Buitenplaats Doornburgh Doornburgh in Maarssen is een voormalig zeventiendeeeuws buiten van een burgemeester van Amsterdam. Het heeft een negentiende-eeuws landschapspark waar je kunt wandelen, een achttiende-eeuws landhuis (niet toegankelijk) en de priorij waar de ‘buitenplaats voor kunst en wetenschap’ is gevestigd. Het klooster van de Reguliere Kanunnikessen van het Heilig 50

Graf is in de jaren zestig van de vorige eeuw opgetrokken in de sobere, elegante stijl van de Bossche School. Het is alleen al een bezoek waard vanwege zijn architectuur en de kloosterhof, die als mooie landschapstuin is ingericht. Daar komen ook de kruiden vandaan voor restaurant DeZusters in de voormalige refter, waar je zeer verfijnd kunt eten, omringd door kunst van diverse kunstenaars.

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

Goudvisrobot Blubao danst op klanken van de samba.

oog verloren, zoals bij het gebruik van algoritmen en data om consumenten te beïnvloeden. Dat heeft hij in de vijftien jaar dat hij in de AI werkte, zelf ondervonden. Toen hij als chief operating officer bij het Zuid-Afrikaanse mediaconglomeraat Naspers verantwoordelijk was voor een aantal ‘marktplaatsen’ in de wereld waarvan 110 miljoen mensen gebruikmaken, moest hij er samen met de chief lead officer voor zorgen dat er maximaal werd doorgeklikt en gekocht. ‘Daar had ik niet zo veel moeite mee, want hergebruik van spullen is nog wel karmapositief ’, overweegt hij, ‘maar ik heb ook voor gaming-partijen gewerkt. En niemand stelde ooit ethische vragen.’ Toen hij technische bestuurskunde studeerde aan de TU Delft werd er ook nauwelijks over ethische kwesties nagedacht. ‘Ik denk dat er aan de universiteit en in het bedrijfsleven minder dan één promille tijd, geld en aandacht naar ethiek gaat, en dan is het nog veel. Mensen verschuilen zich graag achter het argument: ik ben maar een developer of een engineer. Het is niet verankerd in de bedrijfscultuur.’ Maar hij wil niet op een sinaasappelkistje met een vingertje wijzen. Als artist in residence blijft hij met zijn team werken aan de doorontwikkeling van zijn dierenpark. In zijn onderzoekslab kan hij een beroep doen op technici en programmeurs, geestverwante kunstenaars, een online-ethicus en een zangeres. Er staan lezingen, rondleidingen en masterclasses op het programma en het lab werkt samen met het meerjarige onderzoeksprogramma Acting Like A Robot van de Universiteit Utrecht en de Hogeschool voor de Kunsten Utrecht. In het najaar hoop hij zelfs een compleet Circus Robo op te kunnen laten treden. ‘Met Bassie als spreekstalmeester, Josephine in de trapeze en een jonglerende Mad King.’ Robots in Captivity, te zien tot 9 januari 2022 in Doornburgh in Maarssen. Zie ook robotsincaptivity.com.


LEZERS

Emo-auto’s In het juninummer van De Ingenieur verwondert redacteur Jim Heirbaut zich over de prijs van rollende kunstwerken. Een auto zou uitsluitend vervoermiddel zijn. Kijk maar naar zijn tweedehandsje van dertienduizend euro. Onbewust bewijst hij hiermee dat ook voor hem de auto niet zuiver vervoermiddel is. Vreemd om een techneut zoiets te zien beweren. Ik heb een tweedehandsje van vijfhonderd euro voor de deur staan, dat elk jaar door de keuring komt. En zelfs dat is niet zuiver een vervoermiddel. Toen een Turkse dame tegen me zei dat haar auto slechts vervoermiddel was, vroeg ik haar of ze net zo lief in een Anadol A1 (Turks automerk, red.) zou rijden. Maar nee, daar wilde ze nog niet dood in gevonden worden. Auto’s zijn bij uitstek voorwerpen die emoties oproepen. Waarom zouden er anders zoveel verschillende van bestaan? 23 miljoen is overigens nog geen topprijs voor een auto. Er zijn exemplaren waar je het tienvoudige voor moet neertellen. Omdat het rollende kunstwerken zijn. Of je er veel in rijdt, is niet belangrijk. Dat Elon Musk zeventienduizend kilometer in een jaar reed met zijn McLaren F1 bewijst niet dat hij die auto zuiver als vervoermiddel gebruikte. Zo’n raceauto is onzinnig voor de openbare weg. Dat hij daarin naar zijn afspraken ging, bewijst dat het om de emotie van het gebruik ging. Of dat nou in je huiskamer is als kunstobject, of op de openbare weg als

REA GEREN

blits gebruiksvoorwerp, maakt niet meer uit. Techniek is zoveel meer dan alleen gebruiksvoorwerp. We bewaren techniek die buiten gebruik is gesteld geregeld als industrieel erfgoed. Het wordt kunst, en mag als zodanig worden beheerd en bewonderd. Hilbert Nijzink, IJsselstein

Weg met de Mastertitel In het aprilnummer van De Ingenieur stond een oproep om de titel ‘ir.’ van de ondergang te behoeden. Nu wonen wij in een land waar we de ‘Amerikaanse ziekte’ hebben. Als een woord niet Nederlands is, dan wordt dat woord altijd op zijn Engels uitgesproken. Om diezelfde reden dwepen wij met de titel Master. Die komt uit de Verenigde Staten, dus dat moet wel goed zijn. Nou niet dus. Tijdens mijn studie heb ik stage gelopen in de VS, in 1972. Ik heb prima herinneringen aan een gastvrij volk. Wel hebben ze duidelijk superioriteitsneigingen. Na mijn kandidaatsexamen scheikundige technologie aan de TH-Delft ging ik werken in een industrieel researchlaboratorium. Ik moest een chemisch proces opschalen van literschaal naar industriële productie. Mijn baas, een Doctor in de chemie, wist duidelijk meer van chemie dan ik, maar had geen enkele notie van engineering. In dat bedrijf werkte ook een BSc Chemical Engineering van het ‘prestigieuze’ Massachusetts Institute of Technology, die de sommen voor de schaalvergroting maakte. In wezen had die dus dezelfde graad als ik: Bachelor. Maar hij en mijn ‘chemische’ baas konden niet goed met elkaar communiceren: de chemicus wist niets van engineering, dat is niet ongebruikelijk, maar de MIT-engineer wist nagenoeg niéts van chemie. Dat geldt niet voor een Delftse ingenieur. Ik werd vertaler tussen de twee Amerikanen

binnen mijn vakgebied. Mijn pet viel af. Tijdens die stage pikte ik ook op dat MSc in de VS een titel is voor personen die er niet in slagen ‘normaal’ af te studeren met een Dr-thesis, iets dat we in Nederland gewoon een afstudeerverslag noemden. Dan werd je niet Dr maar MSc. MSc is in de VS dus een titel voor een zwakke academicus. Triest, dat je zoiets overneemt als dé titel in Nederland. Jan Troost, Wijckel

CO2-vrij rijden

In het juninummer van De Ingenieur stond een interessant artikel over de elektrische revolutie zoals Elon Musk die in het wegverkeer heeft teweeggebracht. Elders las ik over het plan om snel een kilometerheffing in te voeren waarbij het bedrag wordt bepaald door CO2-uitstoot van je auto. Een mooi plan, maar het onderhoud van de wegen zal ergens van moeten worden betaald. Zeker als we straks allemaal elektrisch of op waterstof rijden. Maar eigenlijk rijdt een elektrische auto alleen maar zonder emissie als hij wordt geladen met groene stroom. Ik hoor u al zeggen: geen punt, ik voed hem met mijn eigen zonnepanelen. Dat gaat alleen goed als je overdag thuis bent. Voor waterstof is het anders, thuis zelf waterstof maken, lijkt mij iets voor de toekomst. Daarbij is het rendement op dit moment nog laag, je gaat eerst van groene stroom naar waterstof en in de auto maak je er weer elektriciteit van. Ik denk wel dat elektrisch rijden de toekomst is, maar om CO2-vrij te rijden moet er wel genoeg groene stroom beschikbaar zijn. Gerard Thomas, Doorwerth

Lopen als wallaby’s Het artikel Lopen als een Tyrannosaurus in het julinummer van De Ingenieur deed mij denken aan de wallaby’s die ik dagelijks zie tijdens een wandeling door het Amstelpark in Amsterdam. Die dieren hebben lange dikke staarten. Ze lopen niet maar ze hoppen ermee, en dat kunnen ze met grote snelheid. Lex Mante, Amsterdam

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

foto : craig james / ccby - sa 4.0

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

51


OPINIE Een duidelijke mening over een actueel ingenieursonderwerp

Sluit de kustlijn en verzoet! Wanneer ingrijpende maatregelen nodig zijn voor een klimaatbestendig land, zoals extra noodberging bij wateroverlast en droogte, zullen ook bestaande beschermde natuurgebieden sterk wijzigen. Inspanningen om deze te behouden of herstellen hebben weinig zin, stelt Wil Borm van Adviesgroep Borm & Huijgens. Het is slimmer om mee te liften met de transitie naar waterveiligheid en daarbij de kansen voor de natuur te benutten. Tekst: Wil Borm

In het begin van de jaartelling lagen de lage delen van Nederland zo’n zes meter boven de zeespiegel. Door ontwatering en exploitatie daalde de bodem en drong de zee met getijdenbekkens – de wadden en zeegaten – het land binnen. Wat eens een zeewaarts aangroeiende delta was, werd het tegenovergestelde, een door de zee aangetast land. Dit verklaart het grote verschil tussen het regelmatig gevormde kustfundament in zee (het geleidelijk aflopende zand) en de grillig vervormde kustlijn van het land.

Fase 1: Een migratierivier op de ondiepe vlakte van de Hinderplaat en de Slikken van Voorne met een ruim veertig kilometer lange stroomroute in een continue open verbinding met zee en rivieren. beeld : adviesgroep borm & huijgens 52

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

De binnendringende zee werd meer en meer bedreigend en uiteindelijk waren de Zuiderzeewerken en Deltawerken nodig om het land voor de ondergang te behoeden. Waterhuishouding Waterbouwkundige Christiaan Brunings (1736-1805), die wordt gezien als de grondlegger van Rijkswaterstaat, omschreef het cultuurlandschap van Nederland destijds al als ‘het telkenmale opnieuw overschilderde doek’. Sinds de tijd van Brunings is het tempo van die landschappelijke veranderingen alleen maar toegenomen en ook nu staan ons weer enkele grote ingrepen te wachten om het land veilig te houden. Gaat het mis met de natuur, dan gaat het mis met ons. Dat geldt ook voor de economie, zegt Ylva Poelman, lector biomimicry en innovatiespecialist. Ook de economie valt onder de biosfeer: de BV Natuur, het overkoepelende moederbedrijf dat voor alle bedrijven – de dochterondernemingen – de grenzen bepaalt, en uiteindelijk de baas is (zie het interview met Poelman op pagina 46 van dit nummer). Voor de grootschalige systeemmaatregelen die uit lijfsbehoud op stapel staan, moeten we dus die biosfeer respecteren: anders schaden we er op den duur onszelf mee. Dat geldt voor transities in energie, landbouw, woningbouw en overige infrastructurele maatregelen voor de toekomstige veiligheid en leefbaarheid. De Club van Rome wees in 1972 al op grenzen aan de groei en die komen op veel gebieden nu in zicht.


Nederland, dat voor een deel lager ligt dan de zee, zal zich moeten gaan weren tegen zeespiegelstijging. Dat betekent verdere sluiting en versterking van de kust, opschaling van pomp- en noodbergingscapaciteit, bufferen van zoet water en een tweede kustlijn. Het lijkt daarbij vrijwel onmogelijk om de zogenaamde ‘delta’ met tal van beschermde natuurgebieden, van Natura 2000 tot Nationale Parken, in stand te houden. Bovendien is de huidige situatie voor de natuur verre van ideaal. De vraag is dan ook niet wat er moet blijven, maar wat voor invloed klimaatbestendige maatregelen op de natuur zullen hebben en hoe we kansen die zich voordoen kunnen benutten. Sluit de sluizen De waterkwaliteit van onze zoete wateren laat veel te wensen over en de decennialange conservering van zoute milieus binnen de kustlijn, zoals de Oosterschelde en Grevelingen, leidde tot een forse verarming van de natuurwaarden. Ook kunnen we met de kier – het fragmentarisch openen van enkele sluizen in de Haringvlietdam – binnen enkele jaren niet meer voldoen aan onze internationale verplichtingen voor vismigratie. Extremen in rivierafvoer en de verwachte zeespiegelstijging leiden immers tot toename van sluitingen. Verzilting en verdroging eisen met name in de kuststrook hun tol en het meeste van het schaarse zoete water verdwijnt via een opengehouden Nieuwe Waterweg ongebruikt in zee. De landelijke waterhuishouding blijkt nog verre van toekomstbestendig.

Vismigratie Met de kennis van nu is het niet langer raadzaam de zee naar binnen te halen. We moeten juist de overgangen van zoet naar zout water richting de zee verschuiven. Dat heeft consequenties voor de jaarlijkse vistrek. Vissen die van en naar zee trekken, hebben een periode van enkele weken nodig om zich fysiek aan te passen aan de overgang van zout naar zoet of andersom. Hiervoor is een verbinding met zee nodig, waarbij onder invloed van getijden en stroming zout en zoet water zich over tientallen kilometers met elkaar kunnen mengen. Dat is mogelijk door tegen de kust een ondiepe vlakte aan te leggen met dammen en het vervolgens op te laten slibben. Na aanleg van wisselende strekdammen zal er een lange migratierivier ontstaan die westwaarts overgaat in een delta. Zolang spuien mogelijk blijft, vormen migratierivieren een oplossing voor de trekvissen. Voor het Haringvliet kan ondertussen begonnen worden met de aanleg van een migratierivier op de Hinderplaat tussen de stroomgeul van het Haringvliet en de Maasvlakte.

De Deltawerken, hier de Oosterscheldekering, beschermen Nederland tegen de binnendringende zee. foto : shutterstock

Zoetwaterglijbaan Kijken we verder in de tijd vooruit, dan komen een tweede kustlijn en een verlengde Nieuwe Waterweg met zeesluizen bij Hoek van Holland in beeld. Een westwaarts uitgebreid Haringvliet met een estuarium past daar uitstekend bij. Wanneer het rivierpeil ooit lager komt te liggen dan het zeepeil zullen de vissen op kunstmatige wijze van AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

53


OPINIE

Nederland zal zich moeten gaan weren tegen zeespiegel­ stijging, misschien wel met een tweede kustlijn. foto : depositphotos

en naar zee overgezet moeten worden. Dit kan met een schroef van Archimedes richting zee en met een lozingsklep met waterglijbaan naar de rivier. Belangrijk blijft dat onder alle omstandigheden deze overzet van zoet naar zout niet schoksgewijs plaatsvindt. Een continue zoete aanvoerstroom in de migratierivier moet niet alleen trekvissen lokken, maar er ook voor zorgen dat de overgang van zout naar zoet geheel in het estuariene gedeelte blijft plaatsvinden. Dit laatste is toekomstmuziek. Voorlopig kunnen we met de aanleg van een zeewaartse migratierivier bij Haringvliet (fase 1, zie de afbeelding op pagina 52) wel zo’n (halve) eeuw vooruit. Dan kunnen de Zeeuwse wateren zich ontwikkelen tot zeldzame zoete en rijke natuurgebieden en kan de compartimentering grotendeels worden opgeheven, wat gunstig is voor natuur en recreatie. Ten westen van de huidige kustlijn neemt door het ontbreken van inen uitstromend getijde de aanwas toe en vormen zich nieuwe natuurgebieden. Aangezien minder dan een tienduizendste van al het water op aarde zoet oppervlaktewater is en dit water van belang is voor natuur en mens, is het zoet houden en verder verzoeten van de Zeeuwse wateren zowel goed voor de biodiversiteit als voor de leefbaarheid. Er ontstaan zeldzame zoetwatermilieus, de verzilting neemt af, zoet water komt er in overvloed en de noodberging wordt ruimer. 54

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

Dat deze noodberging van nationaal belang is maken de recente overstromingen in Limburg en Duitsland pijnlijk duidelijk. De aanvoerende zijrivieren van Maas en Rijn hebben te weinig buffercapaciteit. En eenmaal in de grote rivieren stroomt het water, dankzij de projecten van ‘Ruimte voor de Rivier’, nu vrijwel probleemloos door. Maar wat als al het water samenkomt in het benedenrivierengebied en er niet geloosd kan worden vanwege stormopzet of toekomstige zeespiegelstijging? Dan blijkt de kraan geopend te zijn, voordat het bad is geplaatst. Toevoeging van de voormalige zeegaten aan de nationale noodberging is dan ook een eerste vereiste om in het zuidwesten overstroming te voorkomen. Het is voor Nederland nog niet te laat. Plannen die het kustfundament stabiliseren en doen aangroeien hebben een goede kans van slagen. Zowel zandsuppletie als stimulering van aanwas is het meest succesvol op plaatsen waar sedimentatie al van nature plaatsvindt. Het rapport van de Deltacommissie uit 2008 heet niet voor niets ‘Samen werken met water.’ Integraal sedimentbeheer speelt hierbij een landschapsvormende rol. Een bewoonbaar Nederland heeft alleen toekomst bij gesloten en zeewaartse keuzes: dus sluit de kustlijn en verzoet! Wil Borm van Adviesgroep Borm & Huijgens – integraal waterbeheer.


UIT DE VERENIGING De laatste ontwikkelingen en activiteiten van het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs (KIVI). KIVI voor studenten De maand augustus staat voor KIVI in het teken van de nieuwe lichting studenten. Meer dan achthonderdduizend studenten beginnen dit academisch jaar aan de introductieweken van de universiteiten en hogescholen. Voor alle nieuwe ingenieurs in spe kan KIVI veel betekenen. De vereniging is multidisciplinair en heeft haar leden daarmee een breed netwerk te bieden. Studenten kunnen via KIVI snel in contact komen met andere regio’s en vakgebieden en hebben zo allerlei vakoverstijgende kennis binnen handbereik. Daarnaast heeft KIVI een stagebank, speciaal gericht op ingenieurs, kunnen studenten als lid gebruik maken van de KIVI-ingenieurscoaches en biedt KIVI trainingen voor het ontwikkelen van de persoonlijke vaardigheden. Ook krijgen studentleden De Ingenieur maandelijks

in digitale vorm toegestuurd. Van 14 augustus tot en met 3 september gaat KIVI langs bij verschillende universiteiten en hogescholen om de aankomende ingenieurs over alle voordelen van de vereniging in te lichten. KIVI is aanwezig op de informatiemarkten in Delft, Eindhoven, Enschede, Wageningen, Heerlen, Groningen en Vlissingen. Wil je bijvoorbeeld eens praten met de redacteuren van De Ingenieur, dan is dit je kans.

Ingenieurs de arbeidsmarkt op Voor studenten en young professionals biedt KIVI een PREFER-workshop. PREFER staat voor professional roles and employability of future engineers en is voortgekomen uit onderzoek door drie technische universiteiten, de industrie en ingenieursverenigingen, waaronder KIVI. PREFER is een handige tool die studenten en young professionals helpt inzicht te krijgen welke rol het beste bij ze past. Zodoende kunnen de deelnemers betere keuzen maken voor (vervolg-) stappen in hun studie of carrière en een brug slaan tussen wat ze al kunnen en waar ze nog kunnen verbeteren. ‘PREFER helpt beginnende ingenieurs de juiste richting te vinden. Ligt hun interesse foto : depositphotos

bijvoorbeeld bij product leadership, operational excellence of toch meer bij customer intimacy. Dat ontdekken de deelnemers tijdens deze workshop’, zegt KIVI-lid Gijs Breedveld. ‘Na de workshop kunnen de deelnemers op individuele basis hun profiel verder uitdiepen bijvoorbeeld met hulp van een van de KIVI-ingenieurscoaches.’ Speciaal voor masterstudenten houdt KIVI een infomiddag over de PREFER-workshop tijdens de introductieweek in Eindhoven. Die vindt plaats op 31 augustus van 14.00 tot 18.30 uur. Meer informatie over KIVI op de introductieweken: kivi.nl/afdelingen/kivi-students/ intro-2021 of scan de QR-code.

Vraag ’t de coach Van de academische wereld naar bedrijfsleven Voor KIVI-leden die promoveren kunnen de KIVI-ingenieurscoaches van grote waarde zijn. Ingenieurscoach Liesbeth Hartsuiker vertelt over mogelijke ondersteuning die de coach kan bieden: ‘Promovendi hebben vaak vragen over een overgang naar de arbeidsmarkt. Hoe krijg je voet aan de grond buiten de academische wereld en hoe maak je je cv geschikt voor het bedrijfsleven? Tijdens het promoveren doen ze veel specifieke kennis op. Het is moeilijk een baan te vinden die precies aansluit op deze kennis, tenzij er bijvoorbeeld een spinoffbedrijf is van het onderzoek of uit de vakgroep.’ ‘Daarom is het goed voor promovendi om ook naar andere vaardigheden te kijken die ze over tijd hebben opgedaan. Promoveren is een zwaar traject. Je werkt onder ontzettend hoge druk en leert daardoor veel over jezelf. Je ontwikkelt een sterker analytisch vermogen en bent manager van je eigen project. Je leert naar doelen toe te werken, goed te plannen. Ook begeleid je studenten, waarvan je sterke punten leert te herkennen om de studenten te coachen, ook in hun persoonlijke groei. Allemaal vaardigheden die belangrijk zijn in een volgende baan.’ ‘Een KIVI-ingenieurscoach kan je begeleiden in dit proces. Daarnaast kan de coach ondersteunen om een volgens mij nog belangrijkere vraag te beantwoorden: wat wil je zelf? Het is niet de bedoeling dat je jezelf helemaal omvormt naar een vacature. Kijk liever naar je eigen motivatie: wat vind jij leuk om te doen? Als je hier vroegtijdig aan begint, vind je vanzelf een passende baan daarbij. Praat erover, dan vormt het beeld zich. Je zou zelfs een recruitmentbureau daarvoor kunnen raadplegen.’ Heeft u ook een vraag? Mail naar redactie@ingenieur.nl AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

55


Werken op vijandig terrein De Britse journalist Tabitha Lasley imponeert met Zeespiegel, een boek over de offshorewereld in de Noordzee en misschien nog wel meer over haar eigen existentiële zoektocht. Tekst: Pancras Dijk

en zijn collega’s wordt gedaan, valt er na Hoe gedragen mannen zich wanneer er afloop van de shift niet veel te doen. Veel geen vrouwen in de buurt zijn? Op zoek verder dan af en toe naar de sportzaal komt naar een antwoord op die vraag belandt Caden niet: meestal trekt hij zich terug in Tabitha Lasley, journalist van beroep, in zijn hut met wat dvd’s. Aberdeen, de belangrijkste uitvalsbasis Lasley wilde met haar boek een aantal voor de Britse offshore-industrie in de portretten schrijven van arbeiders op Noordzee. De zoektocht resulteerde in het olieplatforms: een wereld die lang niet boek Zeespiegel, dat wellicht anders dan de meer zo lucratief is als een tijd geleden. Ze titel suggereert niet gaat over klimaatverinterviewde er naar eigen zeggen meer dan andering. honderd voor ze haar pen op papier zette. Nauwelijks aangekomen in Aberdeen, Maar aangezien ze als een blok viel voor de dat ze beschrijft als een stad in verval, onteerste man die ze sprak – de gehuwde Camoet ze Caden, een getrouwde man met den – gaat het boek voor een groot deel ook twee kinderen die haar wegwijs maakt in over haarzelf: een vrouw van halverwege de de wereld van de boorplatforms. Dat leidt dertig die haar vaste baan bij een tijdschrift tot prachtige observaties. ‘Olie is een land heeft opgezegd, haar vriend de deur heeft op zich, een natie met beweeglijke grenzen’, gewezen en even niet meer weet wie ze tekent Lasley op. ‘Het grensgebied wordt werkelijk is. Als er iemand in het diepe is steeds verder opgerekt, naar steeds vijangesprongen, is het de auteur zelf, zou je diger terrein.’ Het werken op een platform kunnen volhouden. ‘Kom je net uit een is smerig en gevaarlijk, ‘een veldslag tussen slechte relatie en je treft een man menselijk vernuft, onherbergdie aardig is tegen je, dan voelt zaam gebied en uiterst ontvlamhet alsof je na jaren van koude bare stoffen.’ douches ineens in een warm bad Lasley illustreert dat punt met belandt’, zei Lasley daarover in het beschrijven van een reeks Olie is een een interview met de Britse krant noodlottige ongevallen, waarland op The Guardian. onder die op de Piper Alpha in Lasley schrijft het allemaal zo 1988. 167 man verloren daar zich, een mooi en eerlijk op – A Memoir, het leven in een vlammenzee natie met luidt de oorspronkelijke onderdie werd veroorzaakt door een beweeglijke titel die in Nederlandse vertaling aaneenschakeling van fouten. is weggelaten – dat de meeste ‘De ‘s’ in safety (veiligheid) is grenzen lezers haar zullen vergeven een dollarteken’, zegt een man dat zeker de helft van wat een die Lasley elders ontmoet. ‘Als offshoreboek had moeten zijn ze [de oliemaatschappijen, red.] vaak nogal off-topic lijkt. De moeten kiezen tussen miljoedialogen sprankelen en Lasley nen verliezen of jou verliezen, weet van de arbeiders die ze ontmoet echte weet je wat ze kiezen.’ personages te maken. Zeespiegel is volledig Meer dan eens hoort Lasley over non-fictie, benadrukte ze in interviews, platformmedewerkers die de wanhoop maar leest als een roman. nabij hun zakken volstoppen met zwaar Voor een journalist houdt Lasley gereedschap en overboord stappen. Ze schaamteloos weinig afstand tot degenen hoort het verhaal zelfs zo vaak, dat ze gaat die ze interviewt – en dat kun je zo lettervermoeden dat het een offshore-broodjeaapverhaal is. Intussen is het zwaarste aan lijk mogelijk nemen – maar dat levert wel het leven op een boorplatform niet zozeer een uniek inkijkje in een wereld die anders de stress om de altijd dreigende kans op niet alleen buitengaats blijft, maar ook gevaar, maar de monotonie: elke dag is buiten het blikveld van de meesten van ons. hetzelfde. Een shift duurt twaalf uur, met af Een indrukwekkend debuut. en toe een uurtje pauze om te eten. Omdat al het huishoudelijk werk – kleren wassen, Zeespiegel bedden verschonen, koken – voor Caden Tabitha Lasley | 264 Blz. | € 23,99

“ ”

56

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021


MEDIA

Een ingenieur wantrouwt verrassingen Als ingenieur had Gustave Eiffel voor alles een oplossing. Alleen in de liefde schoten zijn verbeelding, inzicht en denkkracht soms tekort, laat de indrukwekkende film Eiffel zien. Tekst: Pancras Dijk

In een duister atelier zit een ingenieur geconcentreerd te schetsen. Lijn voor lijn verschijnen er vier poten op papier, die samenvloeien en als één lijn naar de hemel reiken. In zijn verbeelding kan de ontwerper de triomf van de voltooiing al bijna proeven. Weinig ingenieurs zijn zo beroemd als Gustave Eiffel (1832-1923), geen bouwwerk is zo iconisch als de Parijse Eiffeltoren. Een grote speelfilm over de toren en zijn naamgever was er echter nog niet. De nieuwe Franse productie Eiffel maakt die omissie glansrijk goed. ‘We gaan met elkaar een droom bouwen’, spreekt Eiffel zijn personeel toe op de schitterend nagemaakte bouwplaats. De film draait om het realiseren van die droom, of in de woorden van de critici het bouwen

van een ‘lantaarnpaal van de schande’. Regisseur Martin Bourboulon heeft er een (goeddeels fictief) liefdesverhaal van gemaakt dat dankzij het overtuigende acteerwerk weet te ontroeren. Aanvankelijk ziet Eiffel, gespeeld door Romain Duris – zelf de zoon van een bouwkundig architect – zo’n toren helemaal niet zitten. Twee van zijn medewerkers hebben een ontwerp gemaakt, maar de ‘staaltovenaar’ zelf – die naam kreeg hij vanwege de bruggen die hij ontwierp voor Indochina en het skelet van het Vrijheidsbeeld in New York – steekt zijn energie liever in het ontwerpen van een metronetwerk. Wanneer Eiffel in contact komt met zijn oude liefde Adrienne Bourgès (Emma Mackey, bekend van de populaire Netflix-serie Sex Education) en zij hem uitdaagt om stoutmoediger te denken, verandert dat. Hij koopt zijn medewerkers uit en verfijnt hun ontwerp: driehonderd meter hoog moet de toren worden, ruim honderd meter hoger dan het hoogste bouwwerk op dat moment. Als de hoge heren langskomen op zijn werkplaats, weet hij ze te imponeren met een groot

schaalmodel dat bestand is tegen zowel bliksem als zware storm. ‘Door de open structuur absorbeert de toren de kracht van de wind’, roept hij boven het gesimuleerde natuurgeweld heen. Een zin die je niet vaak in speelfilms hoort. De filmmakers nemen alle tijd voor de techniek en brengen die prachtig in beeld. Iets dat zo mooi is, kan niet stabiel zijn, is een van de argumenten van de critici van de torenplannen. Geduldig legt Eiffel uit hoe hij het gaat doen, met een hydraulische krik, zuigersystemen, dwarsbalken en luchtcaissons. ‘U heeft voor alles een oplossing’, schamperen ze. ‘Ik wantrouw verrassingen’, pareert Eiffel. De spanningsboog van de film moet het niet hebben van de vraag of het Eiffel wel of niet lukt die twijfelaars te overreden – de toren staat er immers al 130 jaar in volle glorie. Maar worden Gustave en Adrienne nu wel of niet het eerste verliefde stelletje onder het stalen icoon van de stad van de liefde? Eiffel 108 minuten | vanaf 2 september in de bioscoop

Gustave Eiffel (Romain Duris) in zijn werkplaats foto : antonin menichetti

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

57


MEDIA

Een zee van pixels Alvy Ray Smith, pionier op het gebied van computeranimaties, maakte naam als medeoprichter van het filmproductiebedrijf Pixar. Met A Biography of the Pixel stort hij zich op het onzichtbare. Tekst: Pancras Dijk

58

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

Of het nu om een houtskooltekening op een grotwand ging of om een zeventiende­ eeuws stilleven van olieverf op papier: de afbeelding bestond niet los van het medium waarop de kunstenaar die had aangebracht. Wie ‘Het laatste avondmaal’ wilde zien, moest naar Milaan, of ge­ noegen nemen met een slap aftreksel. In de loop van de negentiende eeuw veranderde dat door de opkomst van foto­ grafie, film en later televisie. Maar de grote revolutie volgde aan het eind van de vorige eeuw. Een nieuw, digitaal medium verving vrijwel alle analoge media: de bit. In de vorm van pixels veroverde dit nieuwe medium de wereld. Analoge media waren ineens alleen nog in het museum en op de kleuterschool te vinden. ‘Het schilderij werd bevrijd van zijn canvas’, schrijft Alvy Ray Smith in A Biography of the Pixel, een diepgravende studie naar de achtergrond van die omwenteling. Dat juist Smith met dit boek op de proppen komt, mag geen verrassing heten. De inmiddels 77­jarige elektrotechnicus speelde een hoofdrol in de ontwikkeling van digitale animatiefilms. Zo was hij

medeoprichter van Pixar, dat filmgeschie­ denis schreef met de productie van onder meer Toy Story. Het bijzondere van het nieuwe medium, schrijft Smith, is dat je het niet kunt zien. Bits zijn immers onzichtbaar en dat veran­ dert niet door ze te bundelen in een pixel. Verwar pixels ook vooral niet met die talrijke kleurvakjes waaruit een afbeelding op een beeldscherm bestaat: dat zijn beeldelementen, doceert de auteur. ‘De pixel is een diepgaand abstract concept dat onze moderne mediasamenleving samenbindt’, schrijft Smith. ‘We zwemmen in een oceaan van pixels. Ik draag er altijd miljarden bij me en u vermoedelijk ook’ – op onze mobiele telefoon. Smiths heeft van zijn doorwrochte stu­ die naar de pixel een overtuigende lofzang gemaakt. Al had ik eerlijk gezegd liever een gedrukt exemplaar in mijn handen gehad: bijna zeshonderd pagina’s lezen via de pixels in een pdf­versie blijft toch behelpen. A Biography of the Pixel Alvy Ray Smith | 560 Blz. | € 32,68


Q&A

Elke maand openen er tentoonstellingen. De Ingenieur pikt de interessantste eruit en stelt de maker vijf vragen.

De Nederlandse kunstenaar Christiaan Zwanikken maakt installaties waarin mens en machine samenvloeien. Tot en met 12 september is nieuw werk van hem te zien in Rijksmuseum Twenthe: kinetische installaties waarbij de groei van basilicumplanten onder sterke gravitatiekrachten centraal staat.

1 2 3 4 5

Tijdschrift The Economist en telecombedrijf Huawei sloegen de handen ineen voor een driedelige online docuserie over oorsprong en aard van innovatie. Prachtige productie, met als onvermijdelijke slotsom: innovatie is het resultaat van bloed, zweet en dromen. INNOVATION: BLOOD, SWEAT AND DREAMS | BLOODSWEATANDDREAMS.ECONOMIST.COM

Tekst: Dayinta Perrier

Waarom dit werk? ‘Met mijn kunstwerken wil ik de zintuigen prikkelen. Bij de installaties in het museum laat ik de bezoekers natuurlijke geuren ervaren via verschillende zintuigen. Hiervoor ben ik teruggegaan naar de plant, een oude liefde. Uiteindelijk heb ik de planten verwerkt in deze installaties die de bezoekers kunnen horen, zien én ruiken.’ Wat fascineert u in het onderwerp? ‘Mijn fascinatie voor planten is al op vroege leeftijd ontstaan. Wat me vooral boeit is het vermogen van de plant om van licht en water alles te maken. Een plant is niet zomaar een plant. Iedere plant is anders en heeft eigen zintuigen. Er is zelfs een plantensoort die reageert op geluid. Deze installaties zijn juist bedoeld voor iedereen die niets heeft met planten. Het werk moet de bezoekers anders laten kijken naar planten en wat meer empathie voor ze kweken. Daarnaast wil ik iedereen prikkelen om vragen te stellen.’ Hoe bent u te werk gegaan? ‘Ik ben begonnen met de zoektocht naar de zintuigen van de plant. Hoe ervaren planten hun omgeving? Daarvoor heb ik vooral wetenschappelijke artikelen gelezen. Ik werd gegrepen door de groei van planten als ze een andere gravitatiekracht voelen dan de zwaartekracht. Daarom is mijn nieuwste werk een installatie waarmee planten bijna vier keer de zwaartekracht ondervinden.’ Wat heeft u zelf geleerd bij het maken van dit werk? ‘Ik heb geleerd dat planten de gravitatiekracht overwinnen en blijven groeien! Ik startte met een installatie die meerdere dagen kan draaien. Maar dit is uitgegroeid tot een wedstrijd tussen de planten en mij. Ik heb de installatie steeds verder moeten uitbreiden om de groei bij te houden. Nu heb ik een draaischijf gemaakt van drie meter waarin de planten een jaar lang moeten kunnen groeien.’ Wat is de volgende stap van dit project? ‘Deze installaties heb ik gemaakt voor het museum, het is kunst vermengd met wetenschap. Deze zomer wil ik een nieuwe installatie bouwen om daadwerkelijk onderzoek mee te doen aan de Vrije Universiteit Amsterdam. De planten wil ik dan kweken op water, zogeheten aquaponics, zodat ook de groei van de wortels te bestuderen is.’

PORTRET : MARIEKE DIJKHOF ; FOTO : CHERYL SCHURGERS

In een wereld vol technologie lijkt het soms alsof we technisch alles al kunnen, maar er blijven altijd bijzondere uitdagingen bestaan. Anna Gimbrère en haar team zetten de wetenschap in om schijnbaar onmogelijke vragen op te lossen. ANNA’S BRAINS | NPO3 | VANAF MAANDAG 30 AUGUSTUS, 20.25 UUR

Wie zijn de helden op het gebied van cybersecurity in Nederland? In de nieuwe podcastreeks van ondernemer en expert Ronald Prins (Fox-IT) passeren ze de revue en geven ze hun visie over welke richting het op moet met de cybersecurity van Nederland. CYBERHELDEN | ALLE PODCASTPLATFORMS

Het lijkt allemaal leuk en aardig, maar welbeschouwd werken de natuurwetten ons vooral tegen. Wetenschapsjournalist Adriaan ter Braack onthult in een vrolijk nihilistisch relaas de ware aard van het universum: een asociale entiteit die niets beters te doen lijkt te hebben dan uit puur leedvermaak jou het leven zuur te maken. HET UNIVERSUM IS EEN KLOOTZAK

256 BLZ. | € 12,99

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

59


Voorwaarts

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

Muziek in een doosje Hoe een rammelend cassettebandje de wereld veroverde

Toen Philips in 1963 de cassetterecorder en het cassettebandje op de markt bracht, had niemand in de gaten wat voor een enorme impact het systeem zou gaan hebben. Niet alleen op de muziekproductie en -beleving, maar ook als middel om censuur te ontwijken. Het cassettebandje kwam er niet zonder slag of stoot. Ze- veel succes optrad, maar het nieuwste snufje bleef onbeker dertien pogingen om een magnetische geluidsdrager sproken. Bij de officiële presentatie in Nederland, op de in een handig doosje onder te brengen, gingen vooraf Amsterdamse elektronicabeurs Firato van 1963 in de aan de introductie van het Philips-cassettesysteem. De RAI, maakten enkele Nederlandse kranten terloops melcompactcassette was welbeschouwd een kleine en goed ding van een bandrecorder met cassettesysteem. Sindsfunctionerende versie van de Amerikaanse sound tape dien dook de pocketrecorder met enige regelmaat op in cartridge uit 1958 van het elektronicabedrijf Radio Cor- krantenadvertenties, maar dan nog slechts als een van de poration of America (RCA). Dat bandje was niet alleen vele bandrecordermodellen van Philips. twee keer zo groot, maar liep ook om de haverklap vast. In het voorjaar van 1966 besloot Philips de licentie Door een uitwisselingscontract met RCA kon ingeni- om de cassetterecorder na te mogen maken gratis beeur Lou Ottens van de Philips-fabriek in het Belgische schikbaar te stellen aan de concurrentie. In het daartoe Hasselt de patenten op die techniek gewoon gebruiken. Je zou Ottens met recht de Nederlandse Edison kunnen noemen. Niet De vrije licentie zorgde ervoor dat het alleen was hij verantwoordelijk voor de ontPhilips-cassettesysteem wereldwijd wikkeling van de compactcassette (1963), later ontpopte hij zich ook als het brein achter werd overgenomen als standaard de compact disc (1983). Ottens overleed op 6 maart van dit jaar op 94-jarige leeftijd. opgestelde standaardisatievoorstel werd volgens Ottens Standaardisatie voor het eerst ook de mogelijkheid van stereoweergave Toen De Ingenieur in 2007 Ottens interviewde, vertelde genoemd. Deze vrije licentie zorgde ervoor dat het Phihij uitgebreid over de ontstaansgeschiedenis van de Phi- lipssysteem in korte tijd wereldwijd werd overgenomen lips-cassetterecorder. ‘Het is niet zo dat we tijdens het als standaard. Zelfs de Amerikaanse 8-track tape, het eniontwikkelen al wisten dat het systeem zich ook leende ge serieuze concurrerende systeem, moest uiteindelijk voor stereoweergave. We waren al blij dat-ie het deed. het onderspit delven. Tijdens de ontwikkeling in 1960 zagen we het nog als een dicteerapparaatje’, aldus Ottens. Ottens typeerde zijn Triomftocht cassetterecorder zelf meer als een soort speelgoed. Hij De Telegraaf voorzag als eerste de glorieuze toekomst van verwachtte dat het op dezelfde manier werd gebruikt het cassettebandje. ‘Volgt de musicassette de grammoals de destijds onder de jeugd populaire draagbare tran- foonplaat op?’, kopte de krant op 29 september 1966. De sistorradio. krant constateerde enerzijds dat de uitstekende geluidsOp de Berlijnse Internationale Funkausstellung van kwaliteit van voorbespeelde cassettes – de musicassettes 1963, een beurs voor consumentenelektronica, liet – het systeem geschikt maakte voor gebruik in de huisPhilips het publiek voor het eerst kennismaken met de kamer. Anderzijds zorgde de schokbestendigheid ervoor EL 3300 cassetterecorder. De introductie in Berlijn dat het zich ook leende voor gebruik in de auto. Daarmee ging gepaard met opvallend weinig ophef. Nederlandse beschreef De Telegraaf precies de flexibele kracht van de kranten meldden dat zangeres Anneke Grönloh er met nieuwe geluidsdrager. 60

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021


1966

‘Men legt de cassette, die als vanzelf op haar plaats ‘valt’, in de recorder (zelf niet veel groter dan een sigarenkistje!), drukt op de knop en dat is alles. (...) Men kan het apparaat ook via een grote versterkerinstallatie laten spelen en dan kan men de verbaasde oren nauwelijks geloven, dat er zóveel muziek uit een zó smal bandje kan komen. Men kan de recorder op eenvoudige wijze op de autoradio aansluiten en dat is één van de grote verworvenheden van de cassette, die haar onderscheidt van de plaat: zij speelt in elke stand!’ Pas drie jaar na de introductie van de compactcassette ziet De Telegraaf als eerste de enorme toekomstige impact van deze Philips-uitvinding (29 september 1966).

Eind jaren zestig kwam de eerste stereocassetterecorder op de markt. Het portable gebruik zette door met de komst van de autoradiocassetterecorder (1968), de Sony-Walkman (1979) en de gettoblaster (1985). Beschikte een gemiddelde muziekliefhebber in 1965 nog over een enkel platenkoffertje met lp’s of singles, rond 1980 kon zelfs een arme student zich stapels cassettes veroorloven. De weerslag van cassettetechniek in de ontwikkelingslanden was nog groter. Daar werd niet alleen de muziekconsumptie gedemocratiseerd, maar ook de productie. In India bijvoorbeeld maakte de bijna monopolistische platenindustrie in een paar jaar plaats voor een lappendeken van honderden lokale cassetteproducenten. Wanneer we kijken naar aantallen en verspreiding is de triomftocht van het cassettebandje veel indrukwekkender dan die van de grammofoonplaat een paar decennia eerder. Volgens een serieuze schatting uit 1999 bedraagt het totaal aantal verkochte cassettebandjes, bespeeld en onbespeeld, vijftig à honderd miljard. Het rammelende

doosje had niet alleen een wereldwijde invloed op de muziekbeleving. Het vervulde – naast de vertrouwde megafoon en stencilmachine – een belangrijke rol als aanjager van verzet. De Tsjechoslowaakse band The Plastic People of the Universe werd populair door het voortdurend op cassettes kopiëren van hun verboden platen. De arrestatie van de bandleden in 1976 bracht destijds schrijver en dissident Václav Havel en zijn geestverwanten tot de oprichting van de beweging Charta 77 ter verdediging van de mensenrechten in Tsjechoslowakije. Ook de clandestien Iran binnengesmokkelde cassettebandjes met de toespraken van Iraanse ayatollah Ayatollah Khomeini speelden een sleutelrol in de aanloop van de Islamitische Revolutie van 1979. ‘Cassettebandjes zijn sterker dan gevechtsvliegtuigen’, verklaarde Khomeini’s woordvoerder na de revolutie. Met de almaar makkelijker te omzeilen censuur en de uitholling van het auteursrecht gaf de cassettetechniek een voorproefje van de latere mogelijkheden van internet.

De eerste EL 3312 stereocompact­ cassetterecorder van Philips uit 1966; de eerste voorbespeelde cassette dateerde uit 1967.

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

61


Teamgeest

Nederland telt tientallen studententeams waarin aankomende ingenieurs zich een jaar lang fanatiek inzetten om toe te werken naar een concreet doel.

Bacteriën tegen methaanuitstoot Kunnen kleine aanpassingen in organismen bijdragen aan het oplossen van grote maatschappelijke vraagstukken? De leden van het iGEM-team MSP-Maastricht denken van wel. Het studententeam werkt aan genetische gemodificeerde bacteriën die moeten helpen om de methaanuitstoot van koeien te verlagen. De studenten willen zo bijdragen aan het terugdringen van broeikasgassen. Tekst: Dayinta Perrier

In een biolab in Maastricht sleutelt een team studenten aan het DNA van E.colibacteriën. Hoe klein deze bacterie ook is, de leden van MSP-Maastricht pakken er een van de grootste kwesties van dit moment mee aan: het klimaatprobleem. Bij het verwerken van hun voedsel stoten koeien methaan uit. Methaan is, op koolstofdioxide na, een van de belangrijkste broeikasgassen en de veeteelt speelt daarbij een grote rol. De methaanproductie door koeien willen de studenten nu gaan verlagen. Hiervoor ontwikkelen ze een genetisch gemodificeerde bacterie, en daar hebben ze maar een paar maanden tijd voor. De twaalf leden van het Maastrichtse team zijn afkomstig van de interdisciplinaire ba-

chelor Maastricht science programme en de master systems biology van de Universiteit Maastricht en ze delen een voorliefde voor synthetische biologie. Daarom doen ze mee aan de jaarlijkse internationale iGEM-competitie. Hierin worden studenten uitgedaagd om via de inzet van synthetische biologie te werken aan het oplossen van grote maatschappelijke vraagstukken, zoals klimaatverandering. Genenpakket Alle deelnemende teams mogen zelf bedenken wat ze precies gaan doen. ‘Aan het begin van dit project hebben we allemaal een voorstel ingebracht’, zegt Luca Guitink, een van de teamleden. ‘Samen hebben we de voorstellen besproken en vervolgens de vier beste geselecteerd. We hebben voor

Team De huidige teamleden van iGem-team MSP-Maastricht. 62

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021

methaanuitstoot gekozen omdat het een maatschappelijk relevant probleem is en we denken dat het project haalbaar is binnen het tijdsbestek van de competitie.’ Zo kwamen de studenten op het idee om met genetisch gemodificeerde bacteriën een additief voor koeienvoer te maken om zo de methaanuitstoot van de dieren te verminderen. Micro-organismen in de pens van de koe produceren methaan bij het afbreken van het voer. Uit eerder onderzoek is gebleken dat het toevoegen van bepaalde zeewieren aan het voedsel van koeien de methaanproductie drastisch vermindert. Maar genoeg zeewier kweken voor alle koeien lijkt een moeilijke of zelfs onmogelijke opdracht. Daarom zijn de studenten op zoek gegaan naar de genen in zeewier die voor deze vermindering zorgen, om die vervolgens over te zetten naar de bacterie. E.coli is hiervoor een geschikte bacterie omdat hier relatief makkelijk mee te werken is, de bacterie snel groeit en omdat die van nature voorkomt in het spijsverteringskanaal van de koe. ‘Dat verhoogt de kans op succes’, zegt teamlid Tim Davalan, bezig met het laboratoriumwerk. Na eerst twee maanden alles uitwerken en voornamelijk online samenkomen van-

Labwerk Studenten kunnen aan de slag met hun bacteriën. beeld : igem maastricht


Naam: iGem team MSP-Maastricht Aantal leden: 12 Doel: een additief voor koeienvoer ontwikkelen om de methaanuitstoot te verlagen Perspectief: synthetische biologie inzetten voor maatschappelijke problemen

wege de coronacrisis, is het team sinds juni eindelijk actief in het lab voor de eerste experimenten. ‘Het voelt als een voorrecht om eindelijk weer het lab in te mogen’, zegt Davalan. ‘En het is inmiddels gelukt om de eerste genen in de bacteriën in te brengen.’ De volgende stap is het testen of de genen ook functioneel zijn. Maken de bacteriën inderdaad de specifieke enzymen en moleculen die er voor zorgen dat de methaanproductie wordt onderdrukt? Uiteindelijk willen de studenten onderzoeken of de genetisch gemodificeerde bacteriën hun werk doen in een koe. Daarvoor zijn ze van plan de condities in de pens van de koe na te bootsen. ‘Dit is misschien wel de grootste uitdaging van dit project’, zegt Davalan. ‘We moeten het hele eetproces imiteren. Daarvoor starten we bij het kauwen op het gras vermengd met onze genetisch gemodificeerde bacteriën en het vermengen van het voedsel met het speeksel. Uiteindelijk gaat het voedsel naar de pens waar in een koe normaliter het methaan wordt gevormd.’ Deze maand willen de studenten starten met de experimenten in hun imitatiekoeienmaag.

Methaan Bij het verteren van gras stoten koeien methaan uit. FOTO : DEPOSITHOTOS

Behalve met de experimenten houdt het team zich ook bezig met andere aspecten van wetenschappelijk onderzoek. Zo verzamelen ze ook zelf het geld voor hun onderzoek. Binnen het team is Guitink daar verantwoordelijk voor. ‘Het aanvragen van beurzen is belangrijk om wetenschappelijk onderzoek te kunnen doen’, zegt ze. ‘Als studententeam willen we dit graag zelf doen, daarom zijn we een crowdfundingscampagne gestart.’ Daarnaast werken ze aan de zichtbaarheid van het team. Zo maken ze een documentaire en een eigen tijdschrift. ‘Alle iGEM-teams die dit jaar meedoen, kunnen hun projecten daarin publiceren in de vorm van een wetenschappelijk artikel’, zegt Guitink. Meerdaagse conferentie Dit jaar doen er meer dan 350 teams mee aan de iGEM-wedstrijd, waaronder zes teams van Nederlandse universiteiten. Mochten de omstandigheden het toelaten, dan vindt begin november een meerdaagse conferentie plaats waar alle teams samenkomen. Met posters en presentaties zullen ze hun projecten bespreken. ‘Het evenement is dit jaar in Parijs’, zegt Guitink. ‘Het zou super zijn als we daar ons werk kunnen tonen.’ Om de projecten te beoordelen vindt er een openbare verdediging plaats tegenover een jury. Ter voorbereiding houden de teams uit de Benelux vooraf een klein evenement in Eindhoven. Daar oefenen de teams alvast hun presentaties en geven ze feedback aan elkaar. Gedurende dit hele project worden de studenten begeleid door Erik Steen Redeker, universitair docent aan de Maastricht University. ‘Het werk dat de studenten neerzetten is indrukwekkend’, zegt hij. ‘Ik verwacht veel van dit project. Het zou mooi zijn als we het goed doen in de competitie en wie weet kunnen we hier na afloop zelfs een wetenschappelijk artikel over publiceren.’

FOTO : HUMBLE GAMES

Rebellen in de ruimte Naast alle officiële ruimtevaartprogramma’s zijn er ook nog altijd hobbyisten die raketten bouwen. Kunstenaar/ ontwerper Floris Kaayk creëerde een game waarin spelers de ruimte veroveren met een eigen huis-, tuin- en keukenraket.

Waterstofstrijd In Lingen, net over de Duitse grens, verrijst de grootste waterstofenergiecentrale ter wereld. Ook Noord-Nederland heeft grootse waterstofplannen. Barst er een concurrentiestrijd los of is er juist een mooie samenwerking mogelijk?

System 002 Met de eerste plasticvanger van Boyan Slat was nogal wat mis. Binnenkort wordt een tweede versie te water gelaten en die ziet er totaal anders uit. Hoe zijn de ingenieurs van The Ocean Cleanup tot het nieuwe ontwerp gekomen?

Oerbeest uit de printer Van prehistorische dieren is zelden meer over dan wat botresten, tanden of stukken schedel. Om daaruit een dino of mammoet te reconstrueren, worden steeds vaker digitale modellen en 3D-printers ingezet. DE INHOUD IS ONDER VOORBEHOUD

AUGUSTUS 2021 • DE INGENIEUR

63


Vragenvuur

Zeven prikkelende vragen aan Rosanne Hertzberger, schrijver, columnist en microbioloog.

Tekst: Jim Heirbaut

Wat is het laatste dat u zelf heeft gerepareerd?

Ik heb het bedje van mijn zoontje gerepareerd door er allemaal stutten onder te zetten. Dat was niet zo ingewikkeld, gewoon gaten boren en dan schroeven erin. Tijdens mijn studententijd ontdekte ik dat ik gewoon zelf een elektrische boormachine kon kopen, en kon klussen. Ach, ik zou wat vaker dingen moeten repareren.

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

Dat er voor het maken van melk, een koe een kalfje ter wereld moet brengen, dat we vervolgens van haar afpakken. Dat moet toch een van de gruwelijkste uitvindingen van de mens zijn. Hoog tijd voor goede kunstmelk dus, maar ik weet ook hoe lastig die te maken is. Kijk maar naar babymelk in poedervorm. We kunnen maar twee van de tweehonderd natuurlijke suikers namaken die in moedermelk zitten.

Ik wou dat ik dát uitgevonden had!

Zonder enige twijfel: Crispr-cas. En dan zowel voor de fundamentele ontdekking als voor de medisch-technologische toepassing. Wetenschappers zagen dat een bacterie een geheugen heeft voor de virussen waardoor ze ooit is aangevallen. Vervolgens gingen biomedisch ingenieurs hiermee aan de slag en ze bedachten een gereedschap waarmee je DNA kunt knippen en plakken, zoveel als je maar wil. Zo prachtig hoe we nuttige technologie hebben ontleend aan het leven zelf!

Welk (sociale) medium zou u niet meer willen missen?

Twitter, dat werkt voor mij zo goed. Ik kom er interessante mensen tegen van over de hele wereld. Ook volg ik mensen in hun werk van wie ik anders nooit op de hoogte zou blijven. Ik krijg op Twitter inkijkjes in andere werelden dan de mijne. En zo heel af en toe breekt er iemand uit de discipline van de corporate communicatie en doet zowaar op eigen titel een duit in het zakje van een publiek debat, zonder pr-saus.

Welke technologische ontwikkeling baart u zorgen?

64

Opnieuw: Crispr-cas. Want hoe nuttig de techniek ook zal blijken te zijn, tegelijk kan dit knippen en plakken in DNA ook gevaarlijk zijn. Dat kwam aan het licht met He Jiankui, de Chinese wetenschapper die in 2019 als eerste ivf-embryo’s genetisch aanpaste. Wat ik vooral griezelig hieraan vind, is dat er blijkbaar geen enkel intern mechanisme was om dit tegen te houden. Dat hebben we wel hard nodig.

Welk non-fictieboek ligt nu op uw nachtkastje?

Soda Politics van Marion Nestle. Zeker nu de afgelopen tijd de ziekenhuizen vol lagen, obesitas een belangrijke risicofactor vormt voor een ernstig beloop van covid-19 en meer dan de helft van Nederland overgewicht heeft, is het interessant om een inkijkje te krijgen in hoe de frisdrankwereld manieren vindt om regulering te voorkomen.

Dilemma, u móet kiezen: rauwe koeienmelk of een uitgekiend mengsel aan probiotica?

Wil je me dood hebben soms? Rauwe koeienmelk! Als je dat drinkt, moet je waarschijnlijk aan de antibiotica. Nee, ik wil juist van de anti- naar de probiotica. Daar richt ik ook mijn onderzoek op: hoe we goede bacteriën kunnen inzetten om de gezondheid van de vrouw te bevorderen.

DE INGENIEUR • AUGUSTUS 2021


‘An engineer’s career is never straightforward, but their professional development should be’

Als KIVI-lid heb je onbeperkt toegang tot ingenieurscoaches (online mogelijk) Scan de QR-code of ga naar kivi.nl/formulieren/aanvraagformulier-voor-ingenieurscoach


#KIVIingenieur KI •VI-in • ge • nieur [kievie inzj ’njeur] (de (x/y/z); -s) Ingenieur die is aangesloten bij het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs en een ingenieur die: 1 op de hoogte blijft van de laatste ontwikkelingen in de techniek 2 maatschappelijk betrokken is en deelneemt aan het oplossen van technische vraagstukken ter verbetering van de samenleving 3 onderdeel is van een groot multidisciplinair netwerk in technisch onderwijs, overheid en bedrijfsleven 4 continu werkt aan de ontwikkeling van hard en soft skills 5 blijvend kennis buiten de eigen expertise opdoet en zich daardoor weet te onderscheiden 6 zich inzet voor nationale belangen, zichtbaarheid geeft aan ingenieurswerk en internationaal verbonden is 7 exclusieve toegang krijgt tot bedrijven en instanties 8 kennis deelt over carrièreontwikkeling en profilering met collega-KIVI-ingenieurs 9 beschikt over kwalitatief hoogwaardige en onafhankelijke kennis van experts dankzij de niet-commerciële aard van KIVI 10 kan vertrouwen op een hechte on- en offline community waar je op mag rekenen. e