Page 1

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

NR. 66

09

2021

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

Matematik forbedrer vaccineproduktion hos Bavarian Nordic TEMA

KLIMAVENLIGT LANDBRUG Fire løsninger, der kan mindske landbrugets klimagasser

HVOR T YK ER ISEN?

LASER MÅLER ISGLASERING PÅ REJER DYNAMO SPØRGER:

Hvilken viden om havet mangler vi? AI KAN DIAGNOSTICERE MELLEMØREBETÆNDELSE


02

04 Hvor tyk er isen?

19 Små celler - med stor betydning

Mød Søren Bredmose, der på sin vej til forskning i elektrolyseceller først tog en bachelor i filosofi.

Med terahertzstråling kan den præcise tykkelse af isglaseringen på rejer bestemmes.

ANSV. CHEFREDAKTØR Tine Kjær Hassager REDAKTION Lotte Krull, lkru@dtu.dk ABONNEMENT dynamo@dtu.dk Magasinet udkommer fire gange om året DESIGN & PRODUKTION OTW A/S ISSN 1604-7877 FORSIDEFOTO Panthermedia

24 AI genkender mellemøre­ betændelse

Ph.d.-forsker udvikler et AI-værktøj, der kan hjælpe læger med at diagnosticere mellemørebetændelse.

8-18 UDGIVER Danmarks Tekniske Universitet, Anker Engelunds Vej 101A 2800 Kgs. Lyngby, tlf. 45 25 25 25, dtu.dk

INDHOLD

TEMA

Klimavenligt landbrug Pyrolyse, bioraffinering og nye måder at opdrætte køer og grise på. Læs om DTU-forskeres bidrag til udviklingen af et landbrug med færre drivhusgasser.

30 Blodet afslører det!

28

Kig indenfor ... Se det radiodøde laboratorium på DTU, hvor avancerede målinger af ESA’s satellitudstyr finder sted.

Spinoutvirksomheden BluSense Diagnotics’ teknologi kan spore både denguefeber og antistoffer fra COVID-19-vaccination.


DYNAMO

36 34

09

2021

03

38

Ved vi nok om havet? Hvorfor har vi brug for et Havets årti? Har havforskningen været overset? Læs svarene fra Colin Stedmon, professor ved DTU Aqua.

DTU hjalp Bavarian Nordic

Finder inspiration i naturen

Matematiske modeller letter planlægningen af vaccine­ produktionen hos Bavarian Nordic.

Professor Rafael Taboryski arbejder på at genskabe nogle af naturens mikro­strukturer som lotusblomstens overflade.

LEDER

NR. 66

42

RoboCup 2021 Se robotterne som sejrede ved årets RoboCup på DTU.

Frihed til at (op)finde nye løsninger Forskning har en helt særlig rolle, når mennesket skal finde nye og bedre måder at være i verden på. Hvad enten det er en pandemi eller en global opvarmning, som er den brændende platform, så giver forskningen os det afgørende afsæt for, at vi kan rykke med at finde løsninger mod det, der truer os. Det ligger i forskningens natur, at man indimellem falder over noget, man ikke forstår. Det kan være et fænomen eller en mekanisme, som vi ikke har mødt før. Måske kan vi heller ikke afgøre, om den har en vigtig betydning, eller om den kan finde anvendelse. Men måske er det værd at undersøge nærmere? Det er vigtigt, at vi som samfund har steder, hvor der er et vist manøvrerum til at forfølge nye idéer, også når det ikke er givet, at vi kan få glæde af dem. Man kan sige, at forskning er en investering i viden og løsninger, vi endnu ikke ved, at vi har brug for.

At det var muligt at skabe en af de bedste vacciner mod COVID-19 på ganske kort tid, skyldtes netop, at man ikke startede med et blankt papir, men kunne sætte turbo på en vaccineteknologi, som nogen havde brugt tid og penge på at undersøge uden at være sikre på, om den en dag ville blive anvendt. I nærværende magasin kan du læse om pyrolyse som en måde at fange og lagre CO2 fra biomasse på. Det var slet ikke teknologiens formål, da man startede med at udvikle den for over fire årtier siden. Dengang var man fokuseret på at udvinde gas af biomasse. Vi var slet ikke klar over, at vi ville få brug for pyrolysen som en klimaløsning. Det kræver frihed og kreativitet at finde nye løsninger eller nye anvendelser af de eksisterende. Derfor kæmper vi for at bevare universiteternes manøvrerum, vores forsknings­frihed. Vi kæmper ikke for retten

til at forfølge alle skøre indfald, men for vigtigheden af at have plads og luft nok til at turde tage en afstikker og udforske noget nyt – noget, som vi måske ikke aner, at vi en dag får brug for.

Anders Bjarklev Rektor


04

DTU

FJERNINFRARØD STRÅLING:

NY TEKNOLOGI MÅLER ISENS

Simon Lehnskov Lange er sammen med sine kolleger på DTU Fotonik ved at udvikle udstyr, der kan måle tykkelsen af alt fra vejstriber til isen på rejer.

H enrik B e n d ix B a x Lin d h ard t, C lau s Lunau

DTU og Royal Greenland har samarbejdet om en ny teknologi, der kan måle tykkelsen af isglaseringen på frosne rejer. Den er vigtig at kende, så rejerne holder sig friske, og forbrugerne får den rette mængde rejer. Løsningen er baseret på terahertzstråler, og teknologien kan udnyttes til at måle tykkelsen på et utal af materialer.

H

vordan måler man tykkelsen af en æggeskal, en vejstribe eller isglaseringen på en reje? Det ved Simon Lehnskov Lange, der er postdoc på DTU Fotonik. Han leder et forskerhold, der er i fuld gang med at udvikle et kompakt og billigt apparat, der hurtigt og effektivt kan måle tykkelsen af alverdens materialer. Idéen er at udnytte en bestemt form for elektromagnetiske bølger, der kaldes terahertzstråling. Denne stråling er i

stand til at trænge ind i mange forskellige stoffer, og ved overgangen mellem to forskellige materialer bliver en del af strålingen reflekteret og danner et lille ekko. Ved at måle på ekkoet kan forskerne bestemme tykkelsen af materialet med stor præcision. I 2017 kom Simon Lehnskov Lange i snak med folk fra DTU Fødevareinstituttet, og de vidste, at Royal Greenland havde brug for en hurtig og smart metode til at måle tykkelsen af islaget på isglaserede rejer.

Hos Royal Greenland fortæller procesudvikler Niels Bøknæs, hvorfor det er vigtigt med et jævnt lag is på de frosne rejer: ”Glaseringen beskytter rejerne mod harskning, altså mod udtørring og uønskede kemiske forandringer. Så længe rejen er frossen, handler det ikke så meget om fødevaresikkerhed, men mere om kvalitet. Isglaseringen forlænger holdbarheden, for uden den ville rejen tørre ud og ikke smage særlig godt.”


T E R A H E R T Z

DYNAMO

NR. 66

09

2021

05

TYKKELSE PÅ REJER Om Terahertzstråling Terahertzstråling er elektromagnetiske bølger, der har længere bølgelængde end synligt lys og infrarød stråling, men kortere bølgelængde end mikrobølger. Frekven­sen ligger om­kring en billion hertz – deraf navnet, idet tera som præfiks betyder billion. Frekvensområdet kaldes også fjerninfrarød stråling.

”Vi glaserer ved at sprøjte vand fra dyser på de dybfrosne rejer. Vi har fundet ud af, at med 10-12 pct. vand er rejerne godt dækket. Men glaseringen i den industrielle glaseringsproces kører med forskelle i procesparametre. Måske er vandet fra vanddyserne lidt for varmt eller koldt, og størrelsen på rejerne kan svinge lidt. Det betyder, at glaseringstykkelsen ikke er helt konstant, og det er virkelig en udfordring at styre glaseringsindholdet i den praktiske produktion,”siger Niels Bøknæs.

Isen må ikke vejes med Isglaserede fødevarer sælges typisk efter vægt, og her må isen ikke vejes med. Når en forbruger køber en pose med 200 gram frosne rejer, skal der være mindst 200 gram optøede rejer tilbage, når isglaseringen er smeltet. Men eftersom rejerne af produktionstekniske grunde først vejes af efter glaseringen, er det vigtigt for producenten at have godt styr på mængden af is, for ellers får forbrugerne for mange eller for få rejer.

I dag tjekker Royal Greenland glaseringsprocenten manuelt med en tidskrævende og upraktisk metode. Virksomheden vil hellere have et system, hvor glaseringstykkelsen løbende måles, så glaseringen automatisk kan justeres i realtid. Hvis der er for meget is på, kan der skrues lidt ned for vanddyserne og omvendt. Royal Greenland har fem store rejefabrikker i Grønland og Canada, og hver af dem kan tage imod 80 tons rå rejer i døgnet og forvandle dem til 27 tons frosne,


06

afskallede rejer, så der kan være rigtig mange penge at spare ved at kunne måle præcist. Her kunne forskerne fra DTU Fotonik måske hjælpe Royal Greenland. ”Vi kørte et lille pilotprojekt, hvor vi glaserede nogle rejer, og vi fandt ud af, at vi godt kunne måle istykkelsen, som typisk er mellem en halv og en hel millimeter,” fortæller Simon Lehnskov Lange og fortsætter: ”Så blev vi enige om at forsøge os i lidt større skala. Vi tog et system med op til Royal Greenlands fabrik i Aalborg, hvor vi fik valideret teknologien og vist, at vi kan måle på rejer af alle mulige størrelser og typer – også under de forhold, der hersker på sådan en fabrik, hvor det f.eks. er ret koldt. Nu er vi i gang med at patentere metoden til

T ER A HER T Z

Fødevarer først i fokus Måling af tykkelsen af is på rejer er blot én mulig anvendelse af teknologien. Terahertzstråling stoppes af metaller, flydende vand og vanddamp, men ellers kan den trænge igennem og måle tykkelsen af en mangfoldighed af materialer. Derfor kan teknologien også finde anvendelse i mange forskellige industrier, f.eks. til løbende kontrol af kvaliteten af overfladebehandlinger. Men først skal teknologien udvikles, så den er til at betale for virksomhederne. Hvis det lykkes at udvikle et prisbilligt system, der mange gange i sekundet kan måle istykkelsen på rejer,

Terahertz­ stråler (THzsignal) sen­ des mod de is­glaserede rejer.

2 En del af strålingen reflekteres af den øverste del af isglaserings­ laget, men noget af den fortsæt­ ter ned igennem laget og bliver reflek­teret af den nederste del af laget ved overgangen til rejen.

NR. 66

09

2021

der passerer forbi på et transportbånd, er Royal Greenland en sikker kunde. Og andre producenter vil så følge efter, håber Simon Lehnskov Lange: ”I første omgang kigger vi på inspektion af fødevarer, hvor vi nu er begyndt at kigge på andre anvendelser, f.eks. måling af tykkelsen af æggeskaller.” En tyk æggeskal betyder et solidt æg, som kan holde til turen hele vejen ud til forbrugeren, eller som kan beskytte fosteret, til kyllingen er klækket. Mange æg går tabt, fordi skallen er for tynd. Traditionelt har ægproducenter målt tykkelsen af æggeskaller ved at slå ægget ud og bruge en mikrometerskrue. Der findes også metoder, hvor man ikke behøver at ofre ægget, men hvor tykkelsen af skallen måles ved hjælp af akustiske metoder. Man kan få et mål for skaltykkelsen ved at

at måle isglaseringstykkelser på føde­ varer,” siger Simon Lehnskov Lange om resultaterne fra forskningsprojektet, der går under navnet GLAZE.

1

SÅDAN MÅLES ISENS TYKKELSE

DYNAMO

3 En modtager opfanger de to reflektere­ de signaler.

4 De reflekte­ rede signaler blandes med en modtagers aktiveringssignal.

5 Ved hjælp af en teknik kaldet krydskorrelationsspektro­ skopi, hvor man anvender avanceret matematisk model­ lering, analyseres ’blandings­ produktet’ af signalerne.


slå ægget an og måle dets resonans­ frekvens, eller man kan bruge ultralyd til en mere direkte måling. Men disse målemetoder kræver direkte kontakt med ægget, og de tager tid og er besværlige. Med terahertzstråling kan man få en hurtigere, højteknologisk løsning, som fungerer uden direkte kontakt mellem måleinstrumentet og ægget. Prisen skal ned Men det varer lidt endnu, før teknologien fra DTU er klar til at komme på markedet, fortæller Simon Lehnskov Lange. ”Vi startede med et system, der kostede 1,5 mio. kr. Hvis vi skal have teknologien ind i fødevareindustrien, skal prisen på vores terahertzsystem meget længere ned. Så vi gav os til at

kigge på, om vi kunne fremstille en billigere version ved at erstatte de dyreste komponenter med billigere udgaver baseret på velkendt halvlederteknologi,” siger Simon Lehnskov Lange, der uddyber: ”Nu arbejder vi på en demonstrationsmodel, der er meget mindre, og som er konstrueret på en måde, som gør den rentabel for virksomhederne, hvis vi kan få teknologien masseproduceret. Vi håber at have sådan en model klar til test sidst i 2021.” I arbejdet frem mod en billigere og mere kompakt version får forskerne hjælp fra FORCE Technology, hvor Center for Anvendt Fotoniks rolle bl.a. er at sikre kommercialisering af dansk, fotonikbaseret teknologi. Simon Lehnskov Lange husker stadig det første møde hos FORCE Technology, der efter at have hørt om idéen til terahertzmålingerne gav ham en udfordring, nemlig at måle tykkelsen på en vejstribe: ”Jeg gik hjem med et stykke vej, komplet med asfalt og vejstribe! I laboratoriet kørte jeg den under vores laser og fandt ud af, at vi godt kan måle tykkelsen af vejstriben – terahertz­ strålingen kunne godt trænge igennem. Faktisk kunne vi både måle tykkelsen af striben og asfalten nedenunder.” System på en chip Det overbeviste FORCE Technology om, at DTU-forskerne havde fat i noget. ”Vi så en teknologi, hvor der er et kæmpe potentiale, og som kan være til gavn og nytte for industrien – ikke bare i Danmark, men på verdensplan,” siger

6 Ud fra den matematiske behandling fremkommer to pulser, der repræsenterer tidsforskellen mellem de to reflekterede signaler og dermed giver et mål for tykkelsen af isen på rejerne. Systemet kan måle lagtykkelser fra cirka 0,1 millimeter og op til 5 milli­ meter med en præcision bedre end en mikrometer.

DT U

Terahertzsystemet som det ser ud idag. Cylinderen ovenpå er den komponent, der udsender tera­ hertzstrålingen.

07

Henrik Mertz, der leder centeret hos FORCE Technology. ”Vi har den erfaring og viden, der skal til for at udvikle prototyper. Vi er ikke optiske specialister som de ekstremt dygtige universitetsforskere, men vi forstår verden og problemstillingerne derude. Og vi kan transformere forskernes viden og idéer til noget, der er operationelt og anvendelses­ orienteret,” fortsætter han. Hos FORCE Technology dissekerer ingeniørerne DTU-systemet og identificerer de komponenter, der kan optimeres i forhold til at gøre det mere kompakt og især billigere. DTUforskerne får både hjælp til forretningsudvikling og gode råd til, hvordan et endeligt produkt skal skrues sammen og dokumenteres for at blive godkendt til salg, herunder CE-mærket. Desuden

”Vi så en teknologi, hvor der er et kæmpe potentiale, og som kan være til gavn og nytte for industrien – ikke bare i Danmark, men på verdensplan.” HENRIK MERTZ, LEDER AF CENTER FOR ANVENDT FOTONIK, FORCE TECHNOLOGY

har FORCE Technology et bredt netværk ud til virksomheder, som måske kan bruge teknologien, så nye anvendelser kan komme i spil. Selvom en fuldt funktionel demonstrationsmodel kan være klar allerede i år, er der et godt stykke vej endnu, før det højteknologiske måleinstrument for alvor er klar til masseproduktion. Men Simon Lehnskov Lange er optimistisk, og hans ambition lyder, at løsningen ender med at blive en ’system on a chip’: ”Vi håber på, at prisen på sigt kan komme under 1.000 euro. Og vi vil fortsætte med at udvikle systemet, så det bliver så kompakt, at det kan ligge på en fingernegl, med al teknologien integreret i en enkelt chip.” imo n Leh n s kov L a n ge , p o std o c , DT U S Foto n ik , s l l a @ foto n i k . d t u . d k


08

TEMA

OM KLIMAVENLIGT LANDBRUG 10 BIORAFFINERING BAG KLIMAVENLIGE PROTEINER

13 GRØNT PROTEIN UDEN BISMAG AF KOSTALD

14 SÅDAN KAN LANDBRUGET FANGE OG LAGRE CO2

17 KØER PÅ DIÆT UDLEDER MINDRE METAN

18 FILTRE MED BAKTERIER SKAL MINDSKE METANUDSLIP

T E M A : K L I M AV E N L I G T L A N D B R U G

DTU


DYNAMO

NR. 66

09

2021

TEKNOLOGIER TIL ET MERE KLIMAVENLIGT LANDBRUG Der findes flere veje til reduktion af land­ brugets udledning af drivhusgasserne metan og CO2. I regeringens klima- og landbrugsudspil Grøn Omstilling af Landbruget, som blev præsenteret i foråret, blev en række tekno­ logiske løsninger fremhævet som værende lovende og som nogle, der burde udvikles yderligere. Det handlede bl.a. om bioraffinering af græsprotein, CO2-fangst og -lagring gennem pyrolyse af biomasse og måder at reducere metanudslip fra køer og svin på. Da løsningerne er baseret på teknologisk indsigt og innovation, spiller DTU en central rolle i udviklingen. På de følgende sider kan du læse mere om, hvordan DTU’s forskere er med til at bane vejen til en landbrugssektor med et mindre klimaaftryk.

09


10

T E M A : K L I M AV E N L I G T L A N D B R U G

BIORAFFINERING

BAG KLIMAVENLIGE PROTEINER Med bioraffinering kan vi udvinde proteiner fra grøn biomasse og dermed mindske den klimabelastning, der er forbundet med landbrugsdyr. Lotte K rull E r ik Fo g, Mikal S chlo sse r, F l em m in g Leito rp

L

yden af en juicepresser på DTU Fødevareinstituttet kunne få en tilfældig gæst til at tro, at en hyggelig personale-komsammen er lige om hjørnet. Det er ikke tilfældet, når lyden kommer fra forskningsgruppen Mikrobiel Bioteknologi og Bioraffinering. Her er lyden af en juicepresser lyden af forskning i bioraffinering. I projektet InnoGrass undersøger forskere,

om det er muligt at udvinde proteiner fra grønne biomasser og anvende dem som fødevareingredienser. ”Første skridt i udvindingen er at køre den grønne biomasse igennem en juicepresser. Det er fra grønsaften, at vi kan udvinde proteiner,” siger Peter Ruhdal Jensen, professor og leder af forskningsgruppen på DTU Fødevareinstituttet.

InnoGrass-projektet startede i 2019 og står på skuldrene af lignende forskning i udvinding af proteiner fra grønne biomasser, hvor proteinerne skulle bruges til dyrefoder. SEGES, Landbrug & Fødevarer, er en af samarbejdspartnerne i InnoGrass og har også deltaget i de tidligere græsproteinprojekter, fortæller Erik Fog, landskonsulent i SEGES. ”Overordnet ville vi undersøge, om det var muligt at indfri EU’s ambition om, at vi kunne blive selvforsynende med lokalt dyrket protein til fodring af landbrugets dyr. Dermed kan vi undgå import af sojaproteiner,” siger Erik Fog.


DYNAMO

NR. 66

09

2021

D T U

11

Urskov ryddes Ifølge en pressemeddelelse fra EuropaKommissionen i 2019 importerer EU årligt ca. 14 mio. ton sojabønner, der anvendes som en proteinkilde i foder til dyr, bl.a. kyllinger, svin og kvæg, samt til mejeriproduktion. Danmark importerede ifølge Aarhus Universitet ca. 1,8 mio. ton soja i 2018. Heraf var de 1,7 mio. ton de såkaldte sojaskrå, som er et restprodukt fra sojabønner, efter at olien er presset ud, og som så udnyttes til bl.a. foder. Importen gav Danmark en 6.-plads over de største importører af sojaskrå i Europa. Aarhus Universitet vurderer i en rapport, at langt størstedelen af den danske sojaimport kan stamme fra produktioner i Sydamerika, hvor skovområder ryddes til soja­ produktion, hvilket går ud over såvel bio­diversitet som klima.

Om InnoGrass GUDP (Grønt Udviklingsog Demonstrations­ program) har bevilliget godt 4 mio. kr. til udvinding og udnyttelse af proteiner fra græs til fødevareingredienser. Projektet er ledet af DTU Fødevareinstituttet. Øvrige deltagere er: • SEGES • Aalborg Universitet • Biotest • Greenfield Innovation • Lihme Protein Solutions • Naturli’

Professor Peter Ruhdal Jensen fra DTU Fødevare­ institut­tet forsker i udvinding af proteiner fra grøn biomasse, der kan anvendes i fødevarer.

På Ausumgaard ved Struer ligger et testanlæg til udvinding af græsproteiner.

”Det er meget lidt klimavenligt, hvis man rydder skov for at dyrke soja, da et areal med sojaplanter slet ikke kan optage og lagre lige så meget CO2 som et tilsvarende areal med urskov,” forklarer Erik Fog. Han tilføjer, at sojaen derudover skal transporteres den halve klode rundt, og at det også er forbundet med CO2-udslip, omend i mindre grad end skovrydningerne. Ifølge Aarhus Universitet vurderes det, at afskovning i troperne alene står for 20 pct. af den globale udledning af drivhusgasser, og at den globalt set er skyld i næsten en tredjedel af den menneskeskabte udledning af drivhusgasser. Græsproteiner kan erstatte soja Det gør udvinding af græsproteiner interessant, og gennem de øvrige projekter har SEGES sammen med Aarhus Universitet været med til at vise, at protein udvundet af kløvergræs ved hjælp af bioraffinering kan bruges som foder til både grise og fjerkræ. Men der er flere fordele ved dyrkning af kløvergræs, forklarer Erik Fog:

”Det er en afgrøde, der kan høstes helt op til fire-fem gange om året, og den optager kulstof fra luften og kanaliserer det ned i rødderne, hvor det bliver en del af mulden, som dermed agerer som kulstofdepot. Sidst, men ikke mindst gøder kløvergræs jorden naturligt, da bakterier i kløveren kan omdanne kvælstof i luften til kvælstof i jorden. På den måde kan man få bedre udbytte helt uden at bruge kunstgødning. Det betyder, at vi kan mindske produktionen af kunstgødning, som er en meget energi­slugende proces.” Erik Fog og kolleger har analyseret hele værdikæden for dansk græsproduktion og er nu i gang med at udmønte det i egentlige forretningsplaner, samtidig med at der er opført to demonstrationsanlæg til behandling af det høstede græs. InnoGrassprojektet er det naturlige næste skridt i forhold til også at udnytte proteinerne fra de grønne biomasser som fødevareingredienser til mennesker – og dermed skabe produkter af højere værdi og med bedre økonomisk


12

T E M A : K L I M AV E N L I G T L A N D B R U G

DT U

DYNAMO

NR. 66

09

2021

Om soja

udbytte – i stedet for at nøjes med at fodre svin med dem. Strenge krav til græsproteiner Det fører os tilbage til DTU Fødevareinstituttet, hvor den udpressede grønsaft er genstand for mange processer, forsøg og undersøgelser i bio­ raffineringens og fødevaresikkerhedens tegn. ”Selve udvindingen af protein kan gøres på forskellige måder,” forklarer professor Peter Ruhdal Jensen og uddyber: ”Én metode er, at man helt enkelt bare hæver temperaturen, så proteinerne fælder ud som bundfald. En anden er at sænke grønsaftens pH. Metoden afhænger af, hvad man skal bruge proteinet til.” Peter Ruhdal Jensen fortæller, at forskerne derfor også undersøger de udvundne proteiners funktionalitet. ”Det kan være, om proteinerne har gellignende eller skummende egenskaber og dermed kan erstatte henholdsvis æggehvide eller mælke­ proteiner. Det er interessante egenskaber for fødevareproducenterne,” siger Peter Ruhdal Jensen. Som fødevareingrediens er det også vigtigt at vide, om mennesker overhovedet kan optage proteinerne, og derfor undersøger forskerne også proteinernes fordøjelighed. ”Vi benytter en in vitromodel, der i reagensglasset simulerer den humane fordøjelse, og derved kan vi se, i hvor høj grad proteinerne fra den grønne biomasse kan forventes at nedbrydes i tarmen, eller om de bare ryger lige igennem,” siger Peter Ruhdal Jensen.

• Soja bliver bl.a. brugt til protein­ foderstof i den animalske produktion, og Danmark og Europa importerer store mængder af bønnen fra Brasilien, Argentina, Paraguay og Bolivia – herunder i naturområderne i bl.a. Amazonas, der ryddes for at opdyrke jorden. • Det vurderes, at afskovning i troperne alene står for 20 pct. af den globale udledning af drivhusgasser, og at den globalt set er skyld i næsten en tredjedel af den menneskeskabte udledning af drivhusgasser. • Når en skov ryddes, reduceres jordens evne til at binde kulstof også, ligesom afskovning også går ud over bio­ diversiteten, eftersom dyr og planters levesteder ødelægges. • Den danske sojaimport lægger beslag på 600.000 hektar jord i Sydamerika svarende til to gange Fyns areal. • I perioden august 2018 til juli 2019 estimeres afskovningen til over 1 mio. hektar alene i Amazonas, det højeste niveau siden 2010. KILDE: AARHUS UNIVERSITET

Ph.d.-studerende Mikkel Hansen er med i labo­ ratoriet, hvor græsproteinerne undersøges.

Græsset maskeres Da der er strenge krav for at få proteinerne godkendt som fødevareingrediens til mennesker, skal forskerne også undersøge eventuelle uønskede stoffer som toksiner og allergener. Og så er der smagen, farven og duften! Her arbejder forskerne på at maskere proteinets oprindelse, og det er indtil nu lykkedes både at forvandle proteinerne til hvidt pulver og dæmpe smagen og lugten af græs – og endda lave en række fødevarer med pulveret! Men hvad har græsproteiner i fødevarer med klimaet at gøre, kunne man spørge sig selv. Det forklarer Peter Ruhdal Jensen således: ”Det handler om, hvad proteinerne fra grønne biomasser fortrænger. Hvis de kan erstatte animalske proteiner fra f.eks. kødkvæg, så er der en stor klimagevinst i vente. Så kan vi springe koen over i vores proteinproduktion og dermed mindske vores efterspørgsel efter animalske proteiner, som er produceret af foder- og vandkrævende dyr, der står bag større udslip af klimagassen metan.” Før proteiner fra græs og andre grønne biomasser kan komme ind på markedet som fødevareingrediens, skal forskerne have fremskaffet al den dokumentation, som er påkrævet, før EU godkender, at proteinerne kan spises af mennesker. Peter Ruhdal Jensen og kolleger vil udnytte en genvej – nemlig ansøge om, at proteiner udvundet af lucerne kan blive godkendt som fødevareingrediens, da lucerne allerede i dag er godkendt som kosttilskud, og måske det gør vejen lidt mere farbar. Professoren forventer at kunne indsende denne ansøgning i indeværende år. Peter Ruhdal Jensen, professor, DTU Fødevare­ instituttet, perj@food.dtu.dk


T E M A : K L I M AV E N L I G T L A N D B R U G

GRØNT PROTEIN UDEN BISMAG AF KOSTALD Forskere fra DTU Fødevareinstituttet har fundet teknikken til at kunne udvinde protein fra grøn biomasse uden uønsket bismag.

Miriam Me iste r Miriam Me iste r

K

øer kan godt lide, at græs smager af græs. Men hvis mennesker skal spise bæredygtigt protein udvundet af grøn biomasse som f.eks. rajgræs og lucerne, er det afgørende, at det ikke har en smagsprofil, som nogen beskriver som ’kostald’. Fødevareproducenter kan bruge aromatiske ingredienser til at camouflere proteinpulverets bismag, eller de kan bruge teknikker til at fjerne den fra pulveret. Faktisk betegner forskere på området fjernelse af den uønskede smag som ’den hellige gral’. Ikke desto mindre ser det ud til, at DTU Fødevareinstituttet har fundet den. Instituttets forskere er lykkedes med at fjerne næsten al lugt af hø og smag af kostald ved at behandle proteinmasse fra lucerne i et superkritisk CO2-anlæg. I et sådant anlæg bringes CO2 i en superkritisk fase ved at bringe gassen over 70 bars tryk og

over 33 °C. I denne fase skifter CO2 hele tiden mellem at være i gas- og væskefase. Det gør gassen i stand til at gennemtrænge partikler – såsom det grønne protein – og trække smag og aromastoffer ud af proteinet uden at ændre på de funktionelle egenskaber. Erstatter sojaprotein Teknikken er faktisk ikke ny, men har været anvendt på sikker vis i et halvt århundrede til bl.a. at fjerne koffein fra kaffe og aromastoffer fra humle. Når proteinet fra den grønne biomasse har været en tur i anlægget, kan det bruges i fødevarer og erstatte de sojaproteiner, der indtil nu har været den primære kilde. Ombytningen reducerer føde­varernes klimabelastning. DTU Fødevareinstituttet har indtil nu kun rådet over et lille superkritisk CO2-anlæg, hvor forskerne har eksperi-

DT U

DYNAMO

NR. 66

09

2021

13

Om produktion af grøn biomasse • Græs er nemt og billigt at producere i Danmark. • Aminosyresammensæt­ ningen i lucerneprotein ligner den, der findes i proteinkilder som soja, æg og valle. • Miljø- og klimabelastningen ved fremstilling af lucerneprotein er dog betydelig mindre.

Første skridt i forskernes udvinding af proteinerne fra grøn biomasse er at køre plan­ terne gennem en ’juicer’.

menteret med at finde præcis de indstillinger, der skal til for at gøre pulveret smags- og duftneutralt. Med midler fra forskningsinfrastrukturen FOODHAY har instituttet indkøbt et større anlæg, der kan håndtere langt større mængder proteinpulver. Det behandlede pulver sender DTU Fødevareinstituttet videre til projektpartnere, som inkorporerer det i forskellige fødevareprodukter med et lavere klimaaftryk. Peter Ruhdal Jensen, professor, DTU Fødevareinstituttet, perj@food.dtu.dk


14

T E M A : K L I M AV E N L I G T L A N D B R U G

DTU

SÅDAN KAN LANDBRUGET FANGE OG LAGRE CO2 Når landbrugets overskudsbiomasse som f.eks. halm, gyllefibre og dybstrø­ else bliver opvarmet til 5-600 °C i et iltfattigt miljø (pyrolyse), opstår to produkter: biokul og pyrolysegas. Der skal bruges en smule energi til at starte pyrolysen, da det ellers er et lukket kredsløb, der ikke kræver yderligere energitilførsel. DTU’s pyrolyseteknologi kræver kun 5 pct. af den energi, der udvindes, for at køre.

Med pyrolyse kan halm og gylle opvarmes kraftigt og blive til biokul og gas. Kullet kan spredes på marker og lagre en del af biomassens CO2 i hundredvis af år. Gassen kan udnyttes til el- og varmeproduktion eller opgraderes til flybrændstof.

Lotte K rull Cl a us Lun au

H

almrester, gyllefibre og dybstrøelse (det materiale, dyr står på i stalde, red.) kan indgå som vigtige ingredienser i en central klimaløsning for landbruget. Det blev understreget, da regeringen i foråret fremlagde sit klimaog landbrugsudspil Grøn Omstilling af Landbruget. Løsningens teknologiske

omdrejningspunkt er pyrolyse. Ved pyrolyse opvarmes biomassen med meget kraftig varme i et iltfattigt miljø, så materialet forkuller. Fremstillingen af forkullet biomasse, også kaldet biokul, er en nem og billig måde at fange og lagre CO2 på, forklarer Ulrik Birk Henriksen, seniorforsker ved DTU Kemiteknik.

”Fangsten sker, når planterne optager kulstoffet fra atmosfæren under fotosyntesen. Det første skridt i lagringen sker, når planterester gennemgår en pyrolyse og bliver til biokul. Ved pyrolyse bindes op til 50 pct. af kulstoffet fra den oprindelige biomasse i biokullet. Andet skridt i lagringen er, når biokullet spredes på landbrugs-


DYNAMO

NR. 66

09

2021

15

Pyrolysegassen kan udnyttes til fremstilling af metanol, eller man kan udskille tjærestofferne fra gassen og opgra­ dere dem til olie. Olien kan man så raffinere yderli­ gere og fremstille flydende brænd­ stoffer af til f.eks. fly. Dette kræver brint, som man kan fremstille ved hjælp af ved­ varende energi som vindenergi.

Pyrolysegassen kan også afbræn­ des for at pro­ ducere varme og strøm.

jord, og fordi biokul nedbrydes meget langsomt, kan vi potentielt lagre atmosfærens CO2 i op til flere hundrede år,” siger Ulrik Birk Henriksen. Han tilføjer, at forskere fra Aarhus Universitet har vist, at biokullet gør yderligere nytte i jorden, da det både har en gødende effekt og forbedrer jordstrukturen. Desuden nedbryder pyrolyse også uønskede stoffer som mikroplast, hormoner samt medicin- og pesticid­ rester, som er havnet i biomassen. En vej til fossilfrie brændstoffer Ulrik Birk Henriksen har sammen med sin tidligere kollega Jesper Ahrenfeldt

arbejdet med pyrolyse gennem mange år på DTU, og nu er samarbejdet rykket over i SkyClean, hvor Ahrenfeldt i dag er ansat. Bag SkyClean står Stiesdal Fuel Technologies med Henrik Stiesdal i spidsen, der investerer i en opskalering af pyrolyseanlægget for at accelerere udviklingen af teknologien, der kan reducere landbrugets CO2-udledning. Visionen for pyrolyseteknologien er større end fangst og lagring af CO2. For ved pyrolyse opstår der ud over biokul også gas, som kan udnyttes på flere måder. Den enkleste anvendelse er at afbrænde gassen for at producere strøm

Op mod halvdelen af biomassens kulstof bliver ’fan­ get’ i biokullet, der kan spredes ud på markerne, hvor kullet har jordfor­ bedrende egen­ skaber. Kulstoffet, som biomassen ved hjælp af fotosyntese har optaget fra atmo­ sfæren, da den var i planteform, kan lagres i jorden i hundredvis af år.

og varme. Men pyrolysegassen kan også udnyttes til fremstilling af metanol, og det er også muligt at udskille tjærestofferne fra pyrolysegassen og opgradere dem til olie, som man så kan raffinere yderligere og fremstille flydende brændstoffer af til f.eks. fly. ”På den måde kan vi ved hjælp af pyrolyse erstatte fossile brændstoffer.


16

DYNAMO

NR. 66

09

2021

Dog ligger løsningen stadig nogle år ude i fremtiden, for det kræver yderligere forskning og udvikling. Men vi er i fuld gang med at arbejde på det,” siger Ulrik Birk Henriksen, der tror, at denne del af teknologien kan være på plads inden 2030. Forskeren tager det roligt, da talen falder på de kritiske røster, der mener, at der slet ikke er biomasse nok til, at pyrolyse kan blive en væsentlig måde at mindske atmosfærens CO2-indhold på. ”Her i landet er der masser af overskudsbiomasse i landbruget. Det har vi regnet på. Men det er jo rigtigt, at biomasse er en knap ressource, så den skal bruges hensigtsmæssigt, og det mener vi, at dette er. For med pyrolyse kan vi decideret fjerne og lagre CO2 fra atmosfæren på en meget billig måde,” siger Ulrik Birk Henriksen. I regeringens udspil til grøn omstilling af landbruget lægges der op til en samlet CO2-reduktion i landbruget på i alt 7,1 mio. tons CO2-ækvivalenter i 2030. Her tegner pyrolyseteknologien sig for det største bidrag, da pyrolyse ifølge regeringens regnestykke kan sikre Danmark en reduktion på i alt 2 mio. tons CO2-ækvivalenter. Ulrik Birk Henriksen, seniorforsker, DTU Kemiteknik, ubhe@kt.dtu.dk

T E M A : K L I M AV E N L I G T L A N D B R U G

DTU

NY TEKNOLOGI ER IKKE SÅ NY ENDDA I fem årtier har forskere på DTU beskæftiget sig med den teknologi, der i foråret blev fremhævet som ’ny’ i regeringens klimaplan for landbruget. Lot t e K ru l l

P

yrolyse kom pludselig på alles læber i foråret. Årsagen var, at regeringen i sit klima- og landbrugsudspil udpegede denne teknologi til at bidrage væsentligt til landbrugets CO2-reduktion. Sammen med et par andre løsninger blev pyrolyse i den forbindelse kaldt for en satsning og en ny teknologi. Ny er måske ikke lige det ord, forskere på DTU ville beskrive pyrolyse med. Én af dem er Ulrik Birk Henriksen, seniorforsker ved DTU Kemiteknik. Han begyndte første gang at beskæftige sig med teknologien omkring midten af 1980’erne. Og på det tidspunkt havde der allerede været aktiviteter på området i ti år, siger Ulrik Birk Henriksen. ”Formålet med pyrolysen dengang var dog ikke CO2-fangst og -lagring. Dengang ville man udnytte teknologien til forgasning af biomasse. Ved at fremstille gas ud fra biomasse kunne man få brændsel til produktion af el og varme,” siger Ulrik Birk Henriksen, der uddyber: ”Efter oliekrisen i 1970’erne var forsyningssikkerhed kommet på dagsordenen, og der var stor interesse for de forskellige måder, hvorpå Danmark kunne blive selvforsynende på energi­ området.”

Klimadebat flytter fokus til biokullet Interessen for pyrolysens andet produkt – biokullet – begyndte først at røre på sig for lidt over ti år siden, da DTU-forskerne fik støtte til flere projekter, hvor de i samarbejde med bl.a. agronomer og et større landbrug skulle afdække, om de forkullede rester af biomassen kunne udnyttes til jordforbedring. En af de jordforbedrende ingredienser i biokullet er netop kulstoffet, som biomassens plantedele optog fra atmosfæren under foto­ syntesen. Op til halvdelen af biomassens kulstof ’fanges’ i biokullet som følge af pyrolysen. ”Da samfundsdebatten om klimaforandringer og CO2-udslip i løbet af 2010’erne blev mere og mere skærpet, besluttede vi i vores forskningsgruppe at satse på udforskningen af biokul som middel til CO2-fangst og -lagring,” siger Ulrik Birk Henriksen. Forskergruppen på DTU har i lidt over to år samarbejdet med opfinder Henrik Stiesdal, der i projektet SkyClean også arbejder med pyrolyse af biomasse. Med samarbejdet er der igen kommet fokus på at udnytte gassen fra pyrolysen, denne gang til fremstilling af flybrændstof. Ulrik Birk Henriksen, seniorforsker, DTU Kemiteknik, ubhe@kt.dtu.dk


T E M A : K L I M AV E N L I G T L A N D B R U G

DT U

KØER PÅ DIÆT UDLEDER MINDRE METAN Ændringer i foder kan reducere dannelsen af metan i koens vom markant, uden at det går væsentligt ud over mælkeydelsen. Pete r Aagaard Brixen Co lo u rb ox

V

ed at ændre på fodersammensætningen kan køers ud­ ledning af den klimaskade­lige metan nedbringes med 40 pct., uden at mælke­ydelsen kompromitteres. Det viser de foreløbige resultater af forsøg med 12 køer udført i klimakamre på Aarhus Universitet. DTU-forskere er nu tæt på at forklare, hvordan denne metanreduktion hænger sammen med, at foderet ændrer enzymprofilen i vommens mikrobiom. Det er forskere ved Aarhus Universitet, der har designet foderforsøget, mens DTU har leveret analyser af alle generne i de mikroorganismer, der er i køernes vom. Og disse analysedata tegner nu et billede af, hvilke ændringer i vommens mikrobiom der forklarer den nedsatte metandannelse. ”Vi kan se, at det har en markant positiv effekt i forhold til at nedbringe dannelsen af metan, hvis mængden af kløvergræs og majsensilage nedsættes, og man bl.a. udskifter disse foderkomponenter med halm, korn og biprodukter,” siger Christian Friis Børsting, seniorrådgiver ved Aarhus Universitet. DTU-forskerne har systematisk klassificeret og sammenlignet 263 mia. DNA basepar for at vurdere forandrin-

gerne i vommens mikrobiom i relation til ændringer i mikrobiomets kulhydratspaltende enzymer i forbindelse med foderændringerne. Foderblandinger bør revurderes Resultaterne fra genomanalyserne af køernes mikrobiom er stadig kun indledende, men forskerne arbejder videre med at identificere, hvilke mikro­ organismer og især hvilke enzymatiske omdannelsesprocesser der har størst betydning for at nedbringe metan­ produktionen i køernes vom. ”Vi er særligt fokuserede på, hvilke enzymatiske nedbrydningsprocesser der foregår via mikroorganismernes aktivitet i koens vom. Det står helt klart nu, at meget af det foder, køer normalt får, fremmer metandannelsen. Så de nye data betyder, at de foderblandinger,

DYNAMO

NR. 66

09

2021

17

Om metan Metan (CH4) er en drivhusgas, der er langt mere potent end CO2, så selvom den findes i mindre mængder i atmosfæren, så bidrager den markant til den globale opvarmning. Over halvdelen af metanudledningen skyldes menneskets aktiviteter f.eks. ved forrådnelsesprocesser på lossepladser, afbrænding af biomasse, risdyrkning og tarmprocesser fra husdyr og lækager af naturgas, idet naturgas primært består af metan. KILDE: DMI MFL.

som malkekøer får, bør revurderes for at nedsætte metandannelsen,” siger Anne S. Meyer, professor, DTU Bioengineering. Hun ser store muligheder for, at dansk landbrug kan vise vejen til mere bæredygtige foderstrategier for kvæg, som kan bane vejen for en stor metanreduktion, når erfaringerne vinder indpas i store kvægproducerende lande i Sydamerika samt i USA. Sammen med forskerne fra Aarhus Universitet og flere af de andre partnere i projektet arbejder forskerne fra DTU nu videre på at forstå, præcis hvilke foderelementer der er henholdsvis gode og dårlige i forbindelse med køernes metanudledning, og på den basis udvikle flere strategier til at reducere metanudledning fra drøv­ tyggere. Anne S. Meyer, professor, DTU Bioengineering, asme@dtu.dk Kristian Barrett, postdoc, DTU Bioengineering, kbaka@dtu.dk


18

T E M A : K L I M AV E N L I G T L A N D B R U G

DTU

DYNAMO

NR. 66

09

2021

Om Biomet

FILTRE MED BAKTERIER SKAL MINDSKE METANUDSLIP

Biomet støttes af Miljø- og Fødevareministeriets grønne udviklings- og demonstrationsprogram, GUDP, med 4,6 mio. kr. Projektpartnere: DTU, Københavns Universitet, COWI, SEGES, PFH Miljø & Anlæg.

stalden. Her reduceres metanen til kuldioxid og vand. Samme proces tænkes anvendt i de overdækkede malkeko- og svinegyllebeholdere, hvor den koncentrerede metanluft over gyllen suges ud og føres ud i biofilteret.

Biofiltre med metanædende bakterier kan reducere klimaaftrykket fra danske malkekøer og svineproduktion.

En slagtegris producerer ca.

5

liter gylle pr. dag. Kilde: landbrugsinfo.dk og Landbrug & Fødevarer

An n e K irste n F re d e riksen Pa nth e rm e d ia

D

anmarks ca. 570.000 malkekøer udleder i dag tilsammen metan svarende til 2,3 mio. tons CO₂-ækvivalenter årligt fra deres stalde og gyllebeholdere. Tilsvarende står den samlede svineproduktion for udledning af metan svarende til 1,45 mio. tons CO₂-ækvivalenter om året. Det vil et GUDP-støttet projekt, Biomet, gøre noget ved. I projektet skal man demonstrere potentialet i biofiltre som en vigtig og omkostningseffektiv

teknologisk løsning til reduktion af den store klimasynder metangassen, der dannes i dyrenes maver og udledes via udåndingsluften og gylle. Filteret består af kompost fyldt med metanædende bakterier. Komposten placeres i store containere eller graves ned uden for stalden. Samtidig etableres såkaldte punktudsug over køernes liggepladser, og via ventilations­rør suges den metanholdige luft ud af stalden og ind gennem filteret uden for

En ko producerer ca.

70

liter gylle pr. dag. Kilde: landbrugsinfo.dk og Landbrug & Fødevarer

Fra losseplads til stald Forventningen til projektet er, at den samlede udledning fra malkekøernes stalde og gyllebeholdere i Danmark kan reduceres med hele 20 pct., mens den reducerede klimabelastning fra svinegylle forventes at ligge på 15 pct. Desuden forventes vigtige sidegevinster, da filtrering af luften i stalde og gylletanke i biofilteret samtidig vil reducere udslippet af ammoniak og lugtgener. Biomet ledes af DTU med professor Charlotte Scheutz fra DTU Miljø i spidsen, der sammen med kollegaen lektor Peter Kjeldsen har arbejdet med teknologien i snart 15 år, men oprindeligt med en lidt anden anvendelse for øje: ”Vi har gennem mange år arbejdet med teknologier til at nedbryde metan ved hjælp af biofiltre. Det er en effektiv metode, der bl.a. har vist sit værd på gamle lossepladser med metanudslip. Biofiltre vil også kunne gøre en stor forskel på landbrugsbedrifter, når anvendelsen bliver tilpasset til stalde og gyllebeholdere.” Forskerne forventer at have udviklet et fuldskalatestanlæg i løbet af 2021. Charlotte Scheutz, professor, DTU Miljø, chas@env.dtu.dk Peter Kjeldsen, lektor, DTU Miljø, pekj@env.dtu.dk


E L E K T R O LY S E

DY N A M O N R . 6 6 0 9 2 0 21

HAN SKARPT PÅ HAN STILLER STILLER SKARPT EN LILLE CELLE PÅ EN LILLE CELLE

D T U

MED STOR STOR BETYDNING BETYDNING Søren Bredmose Simonsen tog en bachelor i filosofi, inden han kastede sig over fysikstudiet. Det førte til arbejde med katalyse, og nu er han i gang med at ud­vikle en ny metode til at nær­stu­ dere elektro­lyseceller. Celler, der har en vigtig rolle i den grønne omstilling. Desuden ved han alt om sæbebobler.

19


20

E L E K T R O LY S E

DY N A M O N R . 6 6 0 9 2 0 21

DTU

Hvad er en elektrolysecelle? En elektrolysecelle bruger elektricitet til at spalte f.eks. vandmolekyler (H2O) til brint (H2) og ilt (O2). Derved bliver den elektriske energi omdannet til kemisk energi bundet i brintmolekylerne. Ma rian n e Vang Ry d e

R J oa ch im Ro d e

undtom i verden arbejdes der på høj­ tryk med at få elektro­ lyse til at fungere i stor skala. Med elektro­ lyseceller kan man nemlig lave bæredyg­ tige brændsler ved hjælp af strøm fra vindmøller eller solceller; såkaldt Power-to-X. Senior­ forsker Søren Bredmose Simonsen går den anden vej og ned i den mindst tænkelige skala for at blive klogere på, hvad der sker inde i en elektrolysecelle, mens den kører. For som alt andet bliver cellerne slidt under brug – man siger, de degraderer. Spørgsmålet er bare, hvordan det sker, og om man måske kunne få dem til at holde læn­ gere ved at ændre på forholdene eller måden, de køres på. Hidtil har man studeret processen ved at tage små stykker af degraderede celler, nærstudere dem i et elektron­ mikroskop og derefter analysere sig frem til, hvad der gik galt. Men Søren Bredmose Simonsen vil gå et skridt videre og se på cellerne, mens de arbejder. Og for et år siden fik han et ERC Starting Grant på 1,5 mio. euro fra Det Europæiske Forskningsråd til at udvikle sin idé. Håndlavede nanoceller Man kan ikke bare lægge en elektro­ lysecelle i elektronmikroskopet, sætte strøm til den og se, hvad der sker. Cellen skal først og fremmest være fan­ tastisk lille og tynd, for at elektronerne fra mikroskopet kan trænge igennem den. Normale celler er en halv milli­ meter tykke, men her må de ikke være mere end 100 nanometer, det vil sige en tusindedel af et hårs bredde. Søren og hans team bygger selv de ubegribeligt små celler i et rent og støvfrit vakuumkammer. Med en

Cellen består af tre lag, en anode og en katode adskilt af en elektrolyt. Elektrolytten består af et stof, der ikke tillader gasmolekyler at passere, men kun helt specifikke ioner (dvs. atomer med et overskud eller underskud af elektroner). En keramisk elektrolysecelle (Solid Oxide Electrolysis Cell – SOEC) arbejder ved høj temperatur (700-1.000 °C) og får dermed meget høj virkningsgrad. De to elektrolyse­produkter brint og ilt dannes på hver side af cellen. Brinten kan lagres og derefter i en brændselscelle igen omdannes til elektricitet, når behovet opstår. Men man kan også elektrolysere kuldioxid (CO2) til kulilte (CO) med en SOEC-celle. Gør man det sammen med vand, får man en blanding af brint og CO som produkt. Denne blanding går under navnet syntesegas, og den er udgangspunkt for en lang række synteser af kulbrinter, der kan raffineres til flydende transportbrændsler. KILDE: DTU ENERGI

Soapbubble.dk Læs mere om sæbebobler på hjemmesiden Soapbubble.dk, der er lavet af en lille forening af sæbebobleentusiaster, som Søren Bredmose Simonsen er medlem af.

laser skyder de atomer på et substrat, så cellen får de nødvendige tre lag: en elektrolyt, hvor kun ioner kan ledes igennem, omgivet af to elektroder, der tager sig af henholdsvis brint og ilt. Cellen sættes fast på en lille chip med et varmelegeme, der kan varme den op til 800 grader – og forsynes til sidst med elektroder, så der kan sættes strøm til. Der stilles store krav til cellerne; men lige så vigtigt er det at have adgang til et såkaldt Environmental Transmission-elektronmikroskop (E-TEM), der gør det muligt at under­ søge materialer helt ned til det atomare


niveau, samtidig med at der er en reaktiv gas til stede, f.eks. den vand­ damp, som elektrolysecellen skal splitte i brint og ilt. Det avancerede udstyr findes i DTU Nanolab, og Søren er ekspert i at bruge det. Fysiker med filosofiske bagtanker Det var ellers ikke noget, der lå lige i forlængelse af hans uddannelse. Han startede nemlig et helt andet sted – med at læse filosofi – bl.a. fordi han

Her er en chip, som elektrolyseceller sættes fast på, når de skal undersøges i elektronmikroskopet. Cellerne er så små, at man kun kan se dem i mikroskopet.

tumlede med tanker om, hvorvidt der findes en objektiv sandhed. ”Jeg har altid syntes, det var interes­ sant at undersøge, om vi har mulighed for at mene noget kvalificeret. Alle meninger er lige velkomne, men er de så også lige rigtige? Findes der gode argumenter eller bare argumenter? Det var bl.a. sådanne spørgsmål, jeg ville prøve at finde svar på,” fortæller Søren. Efter bacheloren fortsatte han over i fysik, et fag, hvor sandheden måske er lettere at få øje på. Man kan i hvert fald som regel blive enige om, hvad en objektiv måling er. At det så lige blev sandheden om elektrolysecellers virk­ ning, han gav sig i kast med at finde, må siges at bero på en tilfældighed. Da han nærmede sig tiden, hvor han skulle skrive speciale på fysik, havde han lyst til at arbejde med noget, som kunne bruges uden for universitetet. Han skrev til flere virksomheder, om de havde et projekt, han kunne kaste sig over, og det havde Haldor Topsøe, som arbejder med katalyse og proces­ teknologi, bl.a. elektrolyse. ”De ville gerne have mig til at lave noget elektronmikroskopi. Det vidste jeg ikke noget som helst om, men det forventede de heller ikke,” lyder det lidt overraskende fra Søren. Han kom også hurtigt efter det og endte med at blive så glad for arbejdet, at han fortsatte med en erhvervs-ph.d. samme sted. Dermed var vejen banet til en forskerstilling i stedet for den gymnasielærergerning, han oprindelig havde set for sig. Sæbebobler med fysik, geometri og matematik Formidlingen har han dog ikke lagt helt på hylden. Som forsker på DTU underviser han selvfølgelig, men han kan også bestilles til at holde foredrag om sæbebobler. Dem er han nemlig ekspert i, og han har skrevet en bog om sæbebobler for Experimentarium. Han kan mange spektakulære tricks, men han vil allerhelst fortælle historier om boblerne og deres form, farver og fysik. ”Jeg fortalte f.eks. om sæbebobler og arkitektur ved et møde i Dansk Arkitektur Center. Der er faktisk en del

21


22

E L E K T R O LY S E

bygninger, som er inspireret af sæbe­ boblers former, bl.a. Spreckelsens triumfbue i Paris. Fold en kube i ståltråd, og dyp den i sæbevand halv­ anden gang, så har du formen,” for­ tæller han. De fleste har nok oplevet sæbe­ bobler som noget af det mest skrøbe­ lige. Søren kan også afsløre, at deres hinder er så tynde, at der skal 100 oven på hinanden, før de har samme tykkelse som et stykke papir. Og det svarer nogenlunde til størrelsen af de nano-elektrolyseceller, han arbejder med til daglig. Cellerne vil dog aldrig kunne komme med i et show; de kan jo hverken ses eller håndteres uden for laboratoriet. Men begge dele kan beskrives med fysiske og matematiske begreber, og det er netop det, Søren holder af at gøre. øren Bredm os e Sim onse n, se nio rfo rske r, S DT U En ergi, s obrs @dtu.d k

DY N A M O N R . 6 6 0 9 2 0 21

”Jeg har altid syntes, det var interessant at undersøge, om vi har mulighed for at mene noget kvalificeret. Alle meninger er lige velkomne, men er de så også lige rigtige?” SØREN BREDMOSE SIMONSEN, SENIORFORSKER, DTU ENERGI

Seniorforsker Søren Bredmose Simonsen arbejder på at udnytte elektron­mikroskopi til at studere elektrolysecel­ ler, mens de arbejder.

DTU


U D D A N N E L S E

N Y H E D E R

DYNAMO

NR. 66

09

2021

DT U

FLOT OPTAG PÅ DTU’S UDDANNELSER

9,0

Dette års adgangskvotient på bacheloruddannelsen General Engineering, der hermed blev den uddannelsesretning på DTU med den højeste kvotient.

2.386 nye studerende fik denne sommer besked om, at de var optaget på en af DTU’s 36 uddannelsesretninger. Heraf er de 1.416 optaget på en civilingeniørbacheloruddannelse, mens 970 fik tilbudt en studieplads på en af diplomingeniøruddannelserne. Optaget betød, at der på over 80 pct. af uddannelserne var tale om fuldt hus. ”Det er meget glædeligt, at vi igen i år kan konstatere, at rigtig mange talentfulde unge har søgt mod DTU, og at vi kun har ledige pladser på to civilingeniør­ uddannelser og fem diplomingeniøruddannelser,” siger dekan Lars D. Christoffersen, og fortsætter: ”Og så er jeg stolt over, at vi har kunnet fastholde den for ingeniøruddannelser høje kønsbalance med 36 pct. kvinder for bacheloruddannelsen og 28 pct. for diplomingeniøruddannelsen.”

”Vi er meget glade for, at der er over 200 rumrelaterede kurser i Danmark, og at DTU’s bidrag er stort.” H E N N I N G S K R I VE R , I N S T I T U T D I RE K TØ R , DT U S PAC E , O M E N O P G Ø RE L S E A F U D DA N N E L S E S T I L B U D I N D E N F O R R U M M E T. U D A F D E 2 0 0 T I L B U D B I D R AG E R DTU MED 63 AF DEM.

Arkiv

Studerende vinder designpris Med designet af en elegant stol, der kan skilles og pakkes i en flad papkasse for at reducere transportomkostninger og CO2-udledning, vandt Dorottya Párdányi designprisen 2021 SIT Furniture Design Award. Dorottya Párdányi afsluttede tidligere på året sin kandidatgrad i Design & Innovation Engineering på DTU med stoledesignet som kandidatprojekt, som hun gennemførte i samarbejde med den danske designvirksomhed HAY og med lektor ved DTU Mekanik Michael Deininger som vejleder.

23


24

DTU

MACHINE LEARNING

hjælper med diagnosticering af mellemørebetændelse

H a nne Ko kke gaard B a x Lin d h ard t

Ph.d.-forsker vil gøre det lettere for læger at stille korrekte diagnoser, når børn har ondt i ørerne, så man undgår høretab og unødig brug af antibiotika.

D

a min søn var lille, fik han pludselig høj feber og klynkede konstant. Familielægen kiggede ham kort i ørerne med et otoskop og udskrev antibiotika til mellemørebetændelse. Den lille fyr blev hurtigt rask. Måske var han blevet rask uden medicinen, for det kan være svært at tolke ud fra symptomerne, om mellemørebetændelse skyldes bakterier og

skal behandles eller kan gå over af sig selv. I fremtiden vil lægerne kunne tage et billede med otoskopet og automatisk få hjælp til hurtigt og sikkert at stille diagnosen. Josefine Vilsbøll Sundgaard er ph.d.-studerende på DTU Compute og anvender den nyeste forskning inden for machine learning kaldet deep learning til billedanalyse af otoskopi­ billeder, så en matematisk model ud


KUNSTIG INTELLIGENS

DYNAMO

NR. 66

09

2021

25

Kunstig intelligens, machine learning og deep learning

Normalt sidder Josefine Vilsbøll Sundgaard (th.) foran computer­ skærmen som led i sin forskning. Til ære for Dynamo bliver hendes øre i stedet undersøgt af Lisbeth Birkelund Simonsen, der er Research Audiologist hos Interacoustics Research Unit.

fra kendetegn på trommehinden kan sige, om der er brug for behandling. Modellen er lige så god som de bedste ørelæger og langt bedre end læger, der kun lejlighedsvis behandler børn med øresmerter. 1.336 billeder af trommehinder Projektet er et samarbejde med Interacoustics Research Unit, som ligger på DTU og er en del af selskabet

Interacoustics, der er verdensførende inden for audiologisk udstyr. En af verdens førende ørelæger, dr. Yosuke Kamide fra Japan, har lånt Josefine Vilsbøll Sundgaard 1.336 billeder af trommehinder, hvor han har mærket billederne med, om det er raske ører, behandlingskrævende eller ikkebehandlingskrævende mellemørebetændelse. Det smarte ved deep learning er, at det ikke kræver andet input end træningsdata (billeder og diagnose til hvert billede). Den matematiske model lærer herefter selv at identificere mønstre i datasættet, uden at man skal definere, hvor den skal lede efter disse mønstre. Og ved fejl kører modellen billederne ’baglæns’ i sit netværk og ser på de ting, den har tolket forkert. ”Det kan være, at modellen har fundet andre kendetegn i billederne end dem, lægerne ser eller bruger, og koblet dem sammen. Og på den måde har modellen lært at stille diagnoser ud fra mønstergenkendelse,” siger Josefine Vilsbøll Sundgaard. Til sidst har Josefine Vilsbøll Sundgaard undersøgt, om modellen er i stand til at lave en automatisk diagnosticering på nye billeder, modellen ikke har set før. Det er den. Modellen diagnosticerer korrekt på 85 pct. af

Det Etiske Råd definerer kunstig intelligens, ofte bare kaldet AI (Artificial Intelligence), som maskiner, ”der er i stand til at overveje, lære og tage beslutninger på samme niveau som et menneske”. Kunstig intelligens er et samlet begreb, der dækker over flere metoder. En af metoderne er machine learning, og den nyeste og mest avancerede brug af machine learning kaldes deep learning. Deep learning er baseret på neurale netværk, som er en matematisk model, hvor modellen selv ud fra et givet datasæt kan lære at klassificere f.eks. billeder. Fordi man anvender data, kaldes det for en datadrevet model. Gennem en træningsproces lærer det neurale netværk, hvordan data skal analyseres. I træningsprocessen bliver det neurale netværk præsenteret for alle billeder i træningsdatasættet og forsøger at klassificere hvert enkelt billede. Ved at sammenligne outputtet fra netværket med ’ground truth’ (her dr. Kamides diagnose af hver patient) får modellen mulighed for at forbedre klassifikationen af de billeder, der er forkerte. Ved hjælp af de mange gentagelser lærer netværket, hvilke mønstre i dataene der kan bruges til at klassificere billederne korrekt. Når modellen er trænet, kan den bruges til at lave forudsigelser på ny data, som modellen ikke har trænet på.

billederne. Det er langt bedre end f.eks. børnelæger og på linje med de bedste ørelægers diagnoser. Studier har tidligere vist, at almindelige børnelæger kun stiller den rette diagnose på 50 pct. af patienterne, familielæger er sikre i 67 pct. af tilfældene, mens øre-, næse- og halslæger vurderer 75 pct. rigtigt. DTU og Interacoustics er ikke de første, der anvender deep learning til


26

K UNS T IG IN T EL L IGENS

DYNAMO

Billedtekst xxxx xxxxx xxxx xx xxxxx xx xxxx xxxx xx xx xxxxx xx xxxx xxx xx xxxx xxxx xx xxxxxx xx xxxx xxxx xx xxxxx xx xxxx xxxx xx xxxxxxxxxx x.

09

2021

DTU

Figuren viser, hvordan den matema­ tiske model er træ­net vha. billed­ analyse og mønster­ genkendelse til at placere patienter i tre forskellige grup­­per ud fra, om de har akut behandlings­kræ­ vende mellem­ø re­ betændelse eller ej.

NOE AOM mild AOM severe OME mild OME servere

30

at analysere billeder af trommehinder til at diagnosticere øreproblemer. Men Josefine Vilsbøll Sundgaards resultat er så godt, at det er blevet offentliggjort i verdens førende tidsskrift inden for medicinsk anvendelse af billedanalyse, ’Medical Image Analysis’/Elsevier. Proof of concept Josefine Vilsbøll Sundgaard mangler stadig et år af sit ph.d.-projekt, og hun arbejder nu videre med data fra Interacoustics’ instrumenter. ”Vi kan se, at modellen har svært ved at stille de rette diagnoser, hvis der er meget ørevoks på trommehinden, eller billederne er uskarpe, for det skjuler vigtige kendetegn. Det er en svaghed, som vi gerne vil have forbedret. Ved at kigge på andre typer data fra Interacoustics kan vi forhåbentlig forbedre diagnosticeringen af mellemørebetændelse,” siger Josefine Vilsbøll Sundgaard. Deep learning er et relativt nyt felt, som udvikler sig enormt hurtigt, og udviklingen har gjort det muligt at automatisere mange analyseværktøjer. Efterhånden som forskningsfeltet bliver mere og mere udbredt, bliver metoderne anvendt stadig flere steder i praksis. I dag bliver deep learning anvendt til billedanalyse og hjælp til diagnostik af bl.a. kræftsygdomme. Forskningen her bekræfter ifølge Josefine Vilsbøll Sundgaards vejleder, lektor Rasmus R. Paulsen, at deep learning egner sig rigtig godt til at skelne mellem varianter af mellemørebetændelse. ”Selv folk, der ikke er læger, kan se på billeder, at noget er galt, hvis trommehinden er irriteret, rød og hævet, og der måske flyder væske i øret. Men hvis læger anvender avancerede billedanalysemetoder, har de større chancer for

T-SNE DIMENSIONS 2

20

10

0

-10

-20 -20

-10

0

10

20

T-SNE DIMENSIONS 1

Figuren viser, hvordan modellen selv kan placere patienter ind i de forskellige diag­ nosegrupper vha. analyse af billeder, som den ikke har mødt før. Grupperne er ikke lige så vel­ definerede som i fi­ guren ovenfor, men alligevel rammer den rigtigt i 85 pct. af tilfældene.

NOE AOM mild AOM severe OME mild OME servere

10

5 T-SNE DIMENSIONS 2

Den matematiske model kan vha. billedanalyse skel­ ne mellem et rask mellemøre, ét med betændelse, men som ikke kræver behandling og så ét, der kræver behandling.

NR. 66

0

-5

-10

-15

-10

-5

0

5

10

T-SNE DIMENSIONS 1

at hjælpe patienter i gråzonen korrekt og undgå overbehandling med antibiotika,” siger Rasmus R. Paulsen. I ph.d.-projektet udfører DTU et forskningsbaseret proof of concept. Det er så op til Interacoustics at anvende den nye viden, f.eks. ved at integrere deep learning-modeller i softwaren i de digitalkameraer, man bruger i otoskoper. Lovende resultat Forskningschef hos Interacoustics James Harte kalder forskningsresultatet ekstremt lovende og glæder sig til at se, hvor effektiv og følsom metoden kan blive gennem yderligere forbedringer.

Han vil af konkurrencehensyn ikke komme ind på, hvordan Interacoustics konkret vil anvende deep learningmetoder i de kommende år. ”Men det er tydeligt for os i Inter­ acoustics, at deep learning kan bruges i diagnosticering af sygdomme, der er velbeskrevne med billeder og andre data. Jeg ser også en tendens til, at man ønsker at anvende data ikke bare i devices, men også i cloudbaserede løsninger, og det skaber mulighed for at udvikle bedre løsninger for vores kunder,” siger James Harte. J o s ef in e V il s b ø l l S u n d ga a rd , p h . d . -st u d e ren d e, DTU Co mp ut e , j o sh @ d t u . d k


F O R S K N I N G O G S A M A R B E J D E

”DTU’s ambition er at gøre nytte og understøtte vækst i hele Danmark. Derfor glæder det mig, at vi kan stable et sådant arrangement på benene.” U D TA LT A F C A R S T E N O R T H G A A R N - L A R S E N , KO N C E R N D I RE K TØ R PÅ D T U , O M E N M AT C H M ­ AKING-DAG I VEJLE MELLEM LOKALE VIRKSOMHEDER OG EN RÆKKE DTU-STUDERENDE.

N Y H E D E R

DYNAMO

NR. 66

09

2021

DT U

Færre rejser gav mindre smitte

Antallet af føde­ vareoverførte sygdomme forårsaget af salmonella og campylobacterbakterier faldt markant i 2020. Det viser den årlige rapport over forekomsten af zoonoser i Danmark, som DTU Fødevare­ instituttet har udgivet sammen med Statens Serum Institut (SSI) og Fødevarestyrelsen. I 2020 blev der registreret henholdsvis 45 pct. færre tilfælde af salmonella og 31 pct. færre tilfælde af campylobacter i 2020 end året før. En af forklaringerne er, at færre danskere rejste til udlandet i 2020 på grund af COVID-19. I mange år har udlandsrejser været årsagen til fødevarebårne sygdomme, som danskerne har bragt med hjem som en uønsket souvenir. Derudover har coronarestriktionerne herhjemme også nedbragt antallet af fødevarebårne sygdomme bl.a. som følge af nedlukning af kantiner og restauranter.

STOR TECHMESSE

I ØKSNEHALLEN Digital Tech Summit er en ny, stor techmesse, som vil åbne dørene for første gang 30. november og 1. december. Messen finder sted i Øksnehallen i København og bliver Nordens største udstillingsvindue for digitale teknologier, stærke forskningsmiljøer og teknologiførende virksomheder.

DG I-b ye n , Co l o u rb ox, PantherMedia

Bag messen står alle Danmarks universiteter, it-branchen og Teknologiens Mediehus. “Det er vores vision at skabe den ledende forsknings­ baserede teknologimesse i de nordiske lande, hvor udstillere og besøgende kan mødes og diskutere de seneste tekno­ logiske landvindinger, matchmake og finde nye samarbejds­ partnere - eller bare få nye gode idéer, ” siger Anders Bjarklev, formand for Danske Universiteters rektorkollegium og rektor for DTU.

27


28

KIG INDEN FOR

DY N A M O N R . 6 6 0 9 2 0 21


J A IME C A RDEN AL PALOM A R

D T U

Avancerede tests i det radiodøde laboratorium I dette forår begyndte DTU tests af tre følsomme antenner, som Den Europæiske Rumorganisation (ESA) skal montere på den nye vejrsatellit MetOp. Testen foregik i DTU-ESA Spherical Near-Field Antenna Test Facility – der til daglig også kaldes for det radiodøde laboratorium – der ligger ved DTU Elektro på Lyngby Campus. Det har krævet flere års forberedelse og opgradering af måleinstrumenter til labora­ toriet, før den endelige godkendelse til at ud­ føre testene af satellitantennerne blev givet af ESA og Airbus, som har produceret de nye såkaldte scatterometere, som antennerne udgør en væsentlig del af. Testen af hver enkelt antenne tog ca. en måned og krævede mere komplekse målin­ ger, end der tidligere er gennemført på DTU. MetOp-satellitten sendes i kredsløb i 2023. Det er planen, at antennerne til de sid­ ste to satellitter af MetOp Second Generation skal testes på DTU i 2022 og 2023. Sa mel A rs l a n a g ic , l e k to r, DT U Ele k t ro , sa r @ el ek t ro . d t u . d k Jep p e M a jl u n d Bjø rsto r p , c i v i li n ge n i ø r, DTU E l ek t ro , jmn @ e le k t ro . d t u . d k

29


30

DTU

Spinout ekspanderer med lyntests og antigenmålinger Spinout-­virksomheden BluSense Diagnostics kan med Blu-ray diagnosticere denguefeber lyn­ hurtigt og måle immunresponset efter en COVID-19-vaccination. H enrik O l se n B a x Lin d h ard t, C lau s Lunau, BluSense Diagnostic s

D

enguefeber er en tropisk virussygdom, som overføres fra menneske til menneske via myg. Sygdommen er potentielt dødelig, hvis man ikke kommer under behandling, og er især farlig for børn. Derfor er det ekstremt vigtigt at diagnosticere sygdommen så hurtigt som muligt, så den inficerede person kan blive helbredt, og så personen kan blive isoleret, og smittekæden dermed kan blive brudt. Det er her, den danske virksomhed BluSense Diagnostics kommer ind i billedet.

Det patenterede måleudstyr, som BluSense Diagnostics har udviklet, påviser infektion med denguefeber på få minutter. Og denne ekstremt korte testtid er afgørende i de områder, hvor denguefeber er mest udbredt, forklarer Filippo Bosco, en af de tre grundlæggere af virksomheden: ”De fleste, som kommer på hospitalet med denguesymptomer, bor langt fra hospitalet. Ved en normal test, hvor det tager flere dage at få testresultatet, rejser de ofte hjem, når testen er taget. Så der kan gå mange dage, hvor de kan udvikle alvorlig sygdom, og hvor de

Filippo Bosco var med til at stifte BluSense Diagnostics i 2014.


B L U - R AY

Denguefeber Denguefeber er den hyp­­pigste myggeoverførte virussygdom blandt mennesker. Infektionen er meget almindelig i tropiske og subtropiske områder i Asien, Afrika og Syd- og Mellemamerika. WHO anslår, at der i 2013 var 390 mio. tilfælde på verdensplan, og mere end 20.000 dør årligt af sygdommen. Smitten spredes, når en myg stikker et menneske, som har virus i blodet. Derefter bliver myggen selv inficeret og kan nu sprede denguevirus til andre mennesker. KILDE: STATENS SERUM INSTITUT, NETDOKTOR

DYNAMO

NR. 66

09

2021

kan forårsage smitte til andre i deres nærhed, inden sygdommen bliver verificeret. Derfor er det vigtigt at få resultatet, mens de stadig er på hospitalet, så de kan blive isoleret og eventuelt behandlet, hvis der er tale om et alvorligt tilfælde af denguefeber.” Hurtig og præcis test BluSense Diagnostics er ikke de første, der kommer med en testmetode til at påvise denguefeber. Det er heller ikke den første virksomhed, der leverer en lyntest. Men det er den første virksomhed, som både diagnosticerer den frygtede sygdom med høj sikkerhed og gør det inden for få minutter. BluSense Diagnostics’ IMA-teknologi (immuno-magnetic agglutination) kan påvise en akut denguefeberinfektion på blot otte minutter med en præcision på 91,9 pct. En mere komplet analyse, som viser, om personen har en akut infektion, en mere alvorlig længere varende infektion eller tidligere har haft dengue­feber, tager 13 minutter og med samme præcision. Det er der ingen af de øvrige lyntests, der kan hamle op med. De ligger på mellem 40 og 79 pct. i præcision – altså betydeligt under BluSense Diagnostics’ IMA-metode. Finder deres niche Det var nu ikke denguefeber, BluSense Diagnostics kastede sig over i første

Den patenterede BluBoxlæser­enhed foretager målingerne af antigener i en blodprøve. Prøven påføres en lille kassette, der skubbes ind i BluBoxen. Omkring seks minutter efter ligger resultatet klar.

31

omgang, efter at de blev etableret i 2014. Her udviklede de metoder til at teste for en lang række af de typiske livsstilssygdomme som type 2-diabetes og prostatakræft. Resultaterne var yderst lovende, men folkene bag BluSense Diagnostics måtte tage højde for en enkelt vigtig ting: ”Markedet var fyldt med rigtig store aktører, som producerede udstyr, der rent faktisk virkede ganske godt. Og selvom vi kunne gøre det 3-4 pct. bedre, så var det ikke nok til, at vi kunne tage kampen op mod mastodonter som Siemens og Roche,” fortæller Filippo Bosco. Så BluSense Diagnostics måtte finde deres egen niche. Og gennem et forskningssamarbejde med en professor i Australien begyndte de at analysere for et antigen fra denguefeber – og det virkede over al forventning. De kiggede derfor nærmere på markedet inden for diagnosticering af denguefeber. ”Vi opdagede, at der var et hul i markedet. Innovationen inden for tropiske sygdomme er begrænset, fordi markedet er mindre. Så vi indså, at det nok var et smart træk at kaste sig over denguefeber,” forklarer Filippo Bosco. ”Diagnosemarkedet for denguefeber er omkring 500 mio. euro årligt, så det er for småt for de store spillere, men det er stort nok til at give en sund konkurrence mellem små og mellemstore selskaber.”


32

DTU

Og med et produkt, som så ud til at være bedre end konkurrenternes, var vejen banet for et skift i strategien. BluSense Diagnostics kastede sig helhjertet over denguefebertest, og i 2018 var de første testkits solgt til hospitaler i Thailand. Spinout fra DTU Idéen til IMA-analysemetoden blev skabt gennem et samarbejde mellem DTU Sundhedsteknologi og den spanske forskningsinstitution CIC nanoGUNE, hvor en af BluSense Diagnostics’ grundlæggere, Marco Donolato, udførte et postdocstudie. Donolato viste, at det ved hjælp af antistofbeklædte magnetiske nanopartikler var muligt at skabe lange partikelkæder, som var bundet sammen af antigener fra blodplasma. Jo flere antigener, jo flere kæder blev der dannet som tegn på smitte. I et andet postdocstudie på DTU udviklede den tredje af BluSense Diagnostics’ grundlæggere, Robert Burger, en mikrofluid løsning, der

”Vi bevægede os fra proof of concept til prototype via fondsmidler formidlet gennem DTU.” FILIPPO BOSCO, MEDSTIFTER AF BLUSENSE DIAGNOSTICS

gjorde det muligt at blande antigener og antistoffer effektivt i prøverne. Filippo Bosco gennemførte på samme tid et postdocstudie også på DTU, hvor han ved hjælp af blå laserstråler – Blu-ray-teknologi – kunne foretage ultrapræcise målinger. Da Filippo Bosco udviklede en Blu-ray-læserenhed, som kunne måle mængden af nanopartikelkæder i prøverne, var grundlaget for BluSense Diagnostics skabt. DTU har været helt afgørende for, at de tre postdocstuderende kunne

videreudvikle metoden og udstyret til et industrielt produkt, forklarer Filippo Bosco. Han fremhæver især Anja Boisen, professor ved DTU Sundhedsteknologi, for hun har sørget for laboratoriefaciliteter og de fleste af fondsmidlerne til udvikling af metoden. ”Vi bevægede os fra proof of concept til prototype via fondsmidler formidlet gennem DTU. At gå fra prototype til produkt er meget mere kostbart, så her er man nødt til at stå på egne ben og hente finansiering gennem private investorer,” fortæller Filippo Bosco. Patentet på metoden ligger hos DTU, men BluSense Diagnostics fik eneret til at bruge metoden, da de blev spundet ud som selvstændig virksomhed. Coronavirus og COVID-19 Når man taler om virus, er det umuligt at komme uden om COVID-19. Og BluSense Diagnostics har da også testet metoden til at påvise denne virusinfektion – og med stor præcision.

SÅDAN VIRKER TESTMETODEN IMA (IMMUNO-MAGNETIC AGGLUTINATION)

A Magnetiske nano­p artikler (blå) bliver beklædt med antistoffer, f.eks. mod denguefeber (grønne pigge).

B En blodprøve fra en person med denguefebersymptomer bliver blandet med nano­p artiklerne i en kassette, som bliver ført ind i BluBoxen. Hvis der er dengue­ feberantigener i prøven (røde firkanter), vil de klæbe fast til antistofferne.


B L U - R AY

Med deres IMA-metode er det muligt at påvise antistoffer mod coronavirus i en blodprøve med mere end 90 pct. sikkerhed inden for bare seks minutter. Så umiddelbart ligger det lige til højrebenet at sparke en lyntest på markedet. Men BluSense Diagnostics har igen måttet erkende, at de er for små. De vil slet ikke kunne følge med efterspørgslen på samme måde som de store producenter af lyntests. Så her har de også måttet finde sig en niche. ”Vi har udviklet metoden til at analysere immunresponset efter en vaccination,” forklarer Filippo Bosco. BluSense Diagnostics er i stand til lynhurtigt at kvantificere, hvor godt immunforsvaret reagerer hos en person, som har fået en af de COVID-19-vaccinationer, der nu ruller ud over verden. ”Her kan vi analysere effekten af hver enkelt dosis, personen får – lige på stedet. Vi kan også se på, hvordan cocktails af forskellige vacciner virker,” siger Filippo Bosco.

DYNAMO

NR. 66

09

2021

33

På den måde regner virksomheden med at spille en vigtig rolle i vurderingen og udviklingen af de nye vacciner i de kommende måneder og år. De næste skridt BluSense Diagnostics satser på tre markeder: Asien, Sydamerika og Europa. I Asien er det Thailand, som er det primære marked, mens Colombia er i fokus i Sydamerika, og i disse lande, vil BluSense Diagnostics markeds­føre denguefebertesten. I Europa starter BluSense Diagnostics med det italienske marked, men her er det COVID-19, der er i fokus. Når BluSense Diagnostics får fodfæste i disse lande, vil de ekspandere til andre lande i de tre udvalgte områder. Længere ude i fremtiden er der planer om at udvide paletten af testmetoder til at dække andre tropiske virustyper som gul feber, chikungunya-virus og vestnilfeber. Og endnu længere ude i horisonten kan virksomheden skimte muligheder

inden for diagnosticering af hjerteproblemer via biomarkører. BluSense Diagnostics har 40 ansatte i København og 14 i Taipei i Taiwan og forventer yderligere vækst de kommende år. L æ s mere: www. b l u s en s e- d ia g n o st ic s . co m

ILLUSTRATION MODIFICERET EFTER BLUSENSE DIAGNOSTICS

C Prøven bliver påført et magnetfelt, som får nanopartiklerne til at danne kæder med antigenerne som mellemled. Jo flere anti­ gener – større smittegrad – des flere kæder bliver der dannet.

D Et oscillerende magnetfelt bliver påført, og nanopartikelkæderne begynder at vibrere. Nu sender BluBoxen en Blu-ray-laserstråle gennem prøven. De vibrerende kæder spreder lyset og giver et ændret – såkaldt moduleret – signal, som BluBoxen aflæser. Jo flere kæder, og dermed antigener, jo kraftigere bliver signalet som et mål for smittegraden. Hvis personen ikke er smittet, vil der ikke komme noget signal.


34

D O K T O R A F H A N D L I N G

DTU

INSPIRERET AF LOTUSBLOMSTENS BLADE

Professor Rafael Taboryski er inspireret af naturens mikrostrukturer som lotusblomstens overflade. I foråret fik han doktorgraden for sit videnskabelige arbejde med at genskabe lignende overfladestrukturer.

Tom N e rvil B a x Lin d h ard t

S

Det er mikrostruk­ turer i lotusblom­ stens overflade, der får vand til at lægge sig som små kugler ovenpå.

om videnskabsmand er Rafael Taboryski optaget af de naturligt forekommende mikrostrukturer, der findes i verden omkring os. Som eksempel fremhæver han lotusblomsten, hvor plantens blade har en selvrensende overflade. Her lægger vand sig som små kugle­ formede dråber, der samler smudset op og sender det væk fra bladet, når de triller af. Hvis man kigger på lotusblomstens overflade i et elektronmikroskop, bliver det tydeligt, at overfladen har en særlig nubret og behåret struktur. Det viser sig endvidere, at hårene består af nanofibre med en meget vand­skyende kemisk sammensætning, som er hemmeligheden bag blomstens særlige egenskaber. Netop de egenskaber vil man gerne have på overflader, der skal være nemme at rengøre. I andre situationer kan det være en fordel, at vand lægger sig som en tynd film på overfladen i stedet for som små dugdråber. Det gælder f.eks. på solceller, hvor effektiviteten forringes, hvis lyset spredes i dråberne.


”Det, vi gør, er i virkeligheden bare at kopiere de strukturer, vi finder i naturen, og rekonstruere dem på andre overflader. Og vi har påvist, at vi rent faktisk kan genskabe disse fantastiske egenskaber i f.eks. plastik,” siger Rafael Taboryski. Hvor lotusbladet har en overflade, der er fugtafvisende, så binder overfladen på rosens kronblade fugten, så bladet ikke tørrer ud. Og det er hovedsageligt de to kategorier af egenskaber i overfladestrukturer, Rafael Taboryski har arbejdet med: mikro- og nanostrukturer, som henholdsvis afviser bestemte væsker og vædes af dem. Begge dele handler om befugtning af overflader; derfor har afhandlingen fået titlen ’Engineering of wetting properties for solid surfaces’. Anvendelig videnskab Befugtning af faste overflader er rele­ vant for en lang række produkter fra vinduer til solceller, briller og endoskoper. Dug består af en myriade af mikroskopiske vanddråber, som spreder lyset og ødelægger sigtbarheden, når overfladen køles til under dugpunktet i en fugtig atmosfære. Antidugeffekt kan opnås, hvis man kan sørge for, at der på overfladen i stedet for mikro­

DYNAMO

NR. 66

09

2021

”Det, vi gør, er i virkeligheden bare at kopiere de strukturer, vi finder i naturen, og rekon­struere dem på andre over­flader.” Om doktorgraden Doktorgraden i teknisk videnskab, dr.techn., er den højeste danske akademiske udmærkelse inden for ingeniør- og teknisk-naturviden­ skabelig videnskab. Tildelingen af doktor­ graden sker på grundlag af en afhandling, der viser, at forfatteren har en betydelig videnskabelig indsigt og modenhed og med afhandlingen har bragt videnskaben et væsentligt skridt videre. Dr.techn.-graden blev første gang tildelt en forsker i 1918, og siden har mere end 200 personer modtaget graden.

RAFAEL TABORYSKI, PROFESSOR VED DTU NANOLAB

Professor Rafael Taboryski har lavet en doktor­ afhandling om at skabe fugtafvisende overflader.

35

dråberne dannes en tynd jævn og dermed gennemsigtig vandfilm. Her er udfordringen, at coatingen skal være gennemsigtig, og eventuelle overfladestrukturer skal være så små, at de ikke selv spreder lyset, dvs. i praksis mindre end ca. 200 nanometer, svarende til ca. halvdelen af den mindste bølgelængde af synligt lys. Ofte er det befugtning med vand som f.eks. regnvand på vinduer eller solceller, man er interesseret i at kunne kontrollere, men principperne til design af overflader med veldefinerede befugtningsegenskaber er de samme, uafhængigt af hvilken væske man er interesseret i at afvise eller væde med. DTU’s renrum afgørende for forskningen Rafael Taboryski har udviklet metoder til design og fabrikation af faste overflader med ønskede befugtningsegenskaber og vist, at disse egenskaber kraftigt kan forstærkes, hvis en overflades kemiske komposition suppleres med overfladestrukturering på mikro- og nanoskala. Samspillet mellem en overflades kemi og dens tekstur er således det afgørende virkemiddel og nøglen til at konstruere overflader med meget markante befugtningsegenskaber. En vigtig forudsætning for arbejdet er de unikke partikelfri renrumsfaciliteter, som findes på DTU, hvor Rafael Taboryski bl.a. har kunnet eksperimentere med plast i stedet for at skulle bruge dyrere eller besværligere materialer som silicium eller glas. Doktorafhandlingen bygger på 15 publikationer, som han har udgivet de seneste år. ”Samlet repræsenterer de både en meget bred og dyb indsigt i emnet,” siger professor Hans-Jürgen Butt fra Max Planck Instituttet i Tyskland, som var opponent på doktorafhandlingen. Arbejdet har givet anledning til mange nye videnskabelige erkendelser og desuden ført til samarbejde med en række virksomheder som f.eks. Lego og Danapak Flexibles, der henholdsvis arbejder med sprøjtestøbte plast­ komponenter og plastfolier. R af a el Ta b o ry sk i , p rofe sso r, DT U Na n o la b , rat a @ d t u . d k


36

DY N A MO SP Ø RGER …

… V E D V I N O K O M H AV E T ?

Lot t e Kr u ll M i ka l S c h lo sse r

HVILKEN VIDEN MANGLER VI

OM HAVET?

FN har erklæret 2020’erne for ’Tiår for Havforskning for Bæredygtig Udvikling’. Hvorfor er det nødvendigt, og hvilken vigtig viden mangler vi om havet? Det svarer Colin Stedmon på. Han er professor ved DTU Aqua og leder af Dansk Center for Havforskning. q: Hvorfor et øget fokus på havet? a: FN’s årti for havforskning er

en understregning af, at menneskeheden er afhængig af havet, som vi bruger både som transportvej, til turisme og rekreation og som en kilde til både energi og fødevarer, og at det er afgørende, at vi sikrer en bæredygtig udvikling også her. Selv de, der bor langt fra havet, er afhængige af det, da det spiller en stor rolle i vores klima- og vejrudvikling.

q: Er havet blevet overset som forskningsområde? a: Nej, det synes jeg ikke. Men vi

er bagud med at danne os et billede af det globale system. Selvom satellitter har bidraget

med utrolig meget, så måler de kun de øverste meter af havet, og da havet i gennemsnit er fire kilometer dybt, så rækker det ikke med satellitmålinger. Udfordringen er, at vand er et svært medie at arbejde med; det er svært at se igennem, og det er svært at måle igennem, da mange signaler fra f.eks. sonder ikke kan gå gennem vand. Havet kan være et barskt miljø, og i dybet er trykket meget højt. Tilsammen sætter det store krav til de teknologiske løsninger, vi har brug for. Mennesket har kortlagt Månens overflade, men vi har kortlagt meget lidt af Jordens havbund. Vi har haft mennesker på Månen, men ingen har stået på bunden af havet

på det dybeste sted. Ligesom rumteknologien har banet vejen for brugbare løsninger i hverdagen på Jorden, er jeg ret sikker på, at også teknologisk innovation til udforskning af havet vil kunne overføres til andre formål, f.eks. industrielle processer, hvor man har brug for sensorer, der skal klare barske forhold. q: Hvilken viden mangler især? a: Jo længere vi kommer ud på

det åbne hav, jo mindre ved vi. Vi har ret god viden om de kystnære områder – i hvert fald i vores del af verden, for de er let tilgængelige, og vi kan sejle ud nærmest dagligt og lave målinger og obser-

vationer. Så vi har rimelig godt styr på processerne i disse områder og menneskets påvirkning her. Men på det åbne hav mangler vi fundamental forståelse af processerne i havet, både hvad angår fysik, kemi og biologi. Vi forstår heller ikke til fulde, hvordan havet spiller sammen med klima og vejr, og hvordan klimaforandringerne påvirker vandets kredsløb, vandets egenskaber samt havstrømme og havcirkulation. Det er ikke fuldstændig ukendt, men der er mange usikkerheder i vores forståelse af disse ting. q: Hvorfor er mere viden vigtigt? a: Med en dybere forståelse af

havet kan vi bedre forberede os på bl.a. følgevirkningerne af klimaforandringerne, der bl.a. fører til ændringer i havstrømmene på grund af opvarmning og øget tilførsel af smeltevand, formindskelse af havets evne til at optage CO2 og lagre kulstof, ændringer i havets bio­ diversitet og meget andet. Vi bliver bedre til at forudsige hændelser og undgå at stå i uforudsete situationer, hvad enten det handler om ekstremt vejr, flodbølger, fejlslagen høst eller fiskebestande, der flytter sig. Vi


DYNAMO

NR. 66

09

2021

37

DT U

FN’s årti for havforskning

vil gå fra at respondere på kriser, vi ikke så komme, til at kunne navigere i dem. Vi får mulighed for en smidigere tilpasning, og vi kan undgå konflikter imellem landene. Mere viden vil også sikre, at vores udnyttelse af havet bliver mere bæredygtig, ligesom vi bedre kan følge fiskebestande, der er begyndt at flytte sig på grund af klimaforandringerne. Fiskene er jo ligeglade med, hvilke kvoteaftaler vi har lavet på landjorden. q: Hvad kan Danmark bidrage med i havets årti? a: Vi har et stærkt havforsk-

ningsmiljø i Danmark og

kan fortsætte med vores gode arbejde og samarbejde, årti eller ej. Men FN’s årti for havforskning kræver mere end havforskere. Når man ser på FN’s mål for årtiet og den forskning, der er brug for (se faktaboks), så er det tydeligt, at mange fagmiljøer kan spille en rolle i årtiet. Vi er gode til at samarbejde tværfagligt i Danmark, og her tænker jeg, at vi kan bidrage særligt til årtiet. Colin Stedmon, profes s o r, DTU Aqua, og leder af D a n s k C ent er fo r Havforskning, cost @ a q u a . d t u . d k

Mens vi kender det kystnære hav rimelig godt, ved vi ikke nok om processerne ude i det åbne hav, siger Colin Stedmon, professor ved DTU Aqua og leder af Dansk Center for Havforskning.

• FN’s årti for havforskning • Med ’Decade of Ocean Science for Sustainable Development’ har FN formuleret en række mål under overskriften ’The Science We Need for the Ocean We Want’: • Et rent hav, hvor forurenings­ kilder identificeres, reduceres eller fjernes • Et sundt og modstandsdygtigt hav, hvor marine økosystemer forstås, beskyttes og styres • Et produktivt hav, der understøtter bæredygtig fødevareforsyning og en bæredygtig havøkonomi • Et forudsigeligt hav, hvor samfundet forstår og kan reagere på skiftende havforhold • Et sikkert hav, hvor liv og levebrød og deres integritet er beskyttet mod havrelaterede farer • Et tilgængeligt hav med åben og retfærdig adgang til data, information, teknologi og innovation • Et inspirerende og engagerende hav, hvor samfundet forstår og værdsætter havet i forhold til menneskeligt velvære, bæredygtig udvikling og kulturel integritet hos oprindelige folk, der er afhængige af havet og kysthavet. Læs mere: oceandecade.dk


38

E R H V E R V S S A M A R B E J D E

DTU

Når Ba an varia ve n No fremst nd illing en a rdic sk m er f ko od d a ppe l pla ell e DTU nl­æ vac eri u d ng cin vikle e, gge til a t mate matisk t op timer e produktionen.

Små vaccinefyldte hætteglas bevæger sig fremad på Bavarian Nordics produktionsbånd. Men inden vaccinen når så langt, er der foregået en kompliceret produktionsplanlægning. DTU’s matematiske model sikrer, at planlægningsprocessen går hurtigt, og at Bavarian Nordic kan producere flere doser, end de ellers ville være i stand til.


VACCINE­PRODUKTION PÅ

DYNAMO

NR. 66

09

2021

39

H en rik Ol s en

MATEMATISK FORMEL C

Ba x L in d h a rdt , B ava r i a n No rd i c

oronavirussens hærgen har gjort vaccineproduktion til et hot emne, som dagligt optræder i de danske medier. Hvor meget kan der produceres, og hvornår kan de eftertragtede hætteglas leveres? De samme spørgsmål stiller den danske vaccineproducent Bavarian Nordic sig, når de skal producere deres vaccine mod den meget smitsomme koppe­ virus på den nye vaccinefabrik i Kvist­ gård lidt uden for Helsingør. For at besvare disse spørgsmål tyr Bavarian Nordic til matematisk model­ lering, så de kan producere så mange vaccinedoser som muligt, begrænse spildet og informere aftagerne så præcist som muligt om tidspunktet for leverancen. Det matematiske model­ værktøj er udviklet i et samarbejde med DTU Management og blev taget i brug i slutningen af 2020. Vaccine mod udryddet sygdom Det sidste registrerede udbrud af kopper var i Somalia i 1977, og samme år stop­pede vi koppevaccine­ programmet i Danmark. Tre år efter erklærede Verdenssundhedsorganisati­ onen, WHO, sygdommen for udryddet globalt. Så hvorfor fortsætter Bavarian Nordic med at producere koppe­ vaccine? Det skyldes frygten for bioterror, hvor koppevirus bliver anvendt som et biologisk våben. Soldater, sygeplejersker og andet frontlinjepersonale får derfor stadig vaccinen, når de opererer i krigsog konfliktzoner, hvor den slags terror­ angreb er en realistisk trussel. Desuden opbygger nogle lande stadig lagre af koppevaccine som nødberedskab.


40

Kompleks produktionsplanlægning Produktionen af koppevaccine er en kompliceret proces. Det hele starter med fremstilling af et råprodukt med stor koncentration af det aktive stof. Aktivstoffet er Bavarian Nordics egen patenterede virus, der er modificeret, så den ikke kan formere sig i menneske­ celler. Koncentrationen af aktivstoffet varierer, alt efter hvilket produktionsparti det stammer fra, bl.a. fordi det – ligesom andre lægemidler – gradvist nedbrydes. For at ramme den nøjagtige styrke i den færdige vaccine skal produktionsplanlæggeren derfor vælge den rette miks af produktionspartier fra lageret og desuden tilsætte fortyndervæske i den korrekte mængde. Og det skal ske på en måde, så der kommer flest mulige hætteglas ud af det. Derudover skal Bavarian Nordic tage hensyn til produktionskapaciteten på fyldefabrikken, hvor den færdige vaccine bliver fremstillet. Dette er blot nogle af de parametre, produktionsplanlæggeren skal forholde sig til. ”Førhen var det enormt kompliceret at udarbejde en produktionsplan, for at sikre at den var så effektiv som mulig. Men det foregik manuelt, og var derfor meget tidskrævende,” fortæller Michael Væver Jørgensen, produktionsplanlægger hos Bavarian Nordic. Bavarian Nordic ønskede at undersøge mulighederne for at udvikle en metode til produktionsplanlægning, der sikrede den mest optimale og effektive produktion med mindst muligt uønsket spild. Derfor henvendte virksomheden sig til DTU Management for et par år siden, for det måtte da kunne gøres

DYNAMO

NR. 66

09

2021

bedre og nemmere. Det blev lektor Richard Martin Lusby, som fik til opgave at hjælpe Bavarian Nordic. Richard Martin Lusby uddyber problemstillingen: ”Hvis du skulle lave den optimale produktionsplan manuelt, var du nødt til at foretage flere hundrede tusind aktive valg. Det er simpelthen ikke muligt at gøre systematisk. Du er nødt til at have en matematisk model, der hjælper dig.” Matematisk model Richard Martin Lusby har derfor gennem de sidste par år udviklet en matematisk model, som er baseret på såkaldt heltalsprogrammering (læs mere i faktaboksen). Modellen er skrevet ind i et regneark, som Michael Væver Jørgensen kan lægge alle relevante data ind i. Når han så trykker på beregn-knappen, bliver de komplekse

DTU

beregninger foretaget i skyen. Typisk går der ikke mere end fem-ti minutter, før der foreligger et brugbart resultat. ”Resultatet er en produktionsplan, og planen kommer med en værdi, som fortæller, hvor god planen er,” forklarer Richard Martin Lusby, som fortsætter: ”Vores model tillader os at estimere den teoretisk optimale løsning, og hvis du lader modellen regne i ti minutter, vil du typisk ligge inden for 1 pct. af det teoretisk optimale.” Den korte beregningstid giver helt nye muligheder for Bavarian Nordic. ”Det er en nem måde at få testet forskellige inputparametre af, så vi kan se, om det kan gøres på en mere optimal måde,” fortæller Lasse Bengtson, som er produktionsspecialist med et detaljeret kendskab til de fysisk-kemiske egenskaber, som ingredienserne i vaccinen besidder. Michael Væver Jørgensen supplerer: ”Det er også blevet et beslutningsværktøj. Det synes jeg er en kæmpe fordel. Vi kan teste en række forskellige scenarier og præsentere dem for ledelsen, som så kan sige, hvad der er en god eller dårlig idé. Vel at mærke


E R H V E R V S S A M A R B E J D E

uden at vi bruger en hel måned på at forberede det.”

Lektor Richard Martin Lusby fra DTU Management (th.) og Michael Væver Jørgensen, produktions­ planlægger hos Bavarian Nordic (tv.), har samarbej­ det om at effektivi­ sere planlægningen af Bavarian Nordics vaccineproduktion.

Behov nu og i fremtiden I foråret var der et særligt behov for at planlægge produktionen ved hjælp af det nye værktøj, forklarer Michael Væver Jørgensen: ”Vores fyldefabrik var helt ny. Vi havde oparbejdet et vist lager af aktivstoffet, inden fabrikken stod klar, og det var det lager, vi skulle finde den bedst mulige plan for at få brugt og få mest muligt ud af.” Der var altså tale om partier af rå­produktet, som var produceret over et langt tidsrum, og som derfor havde meget forskelligartet styrke på grund af den nedbrydning, som sker over tid. Det gjorde regnestykket særlig vanskeligt, for de enkelte partier kunne blandes på mere end en milliard forskellige måder – med vidt forskelligt udbytte. Da først Bavarian Nordic var kommet over denne pukkel, var situationen en anden. Så ville fyldefabrikken løbende aftage partierne fra råproduktionen. ”Der vil være mindre materiale, vi kombinerer hele tiden. Så hvordan vi præcis kommer til at ’lege’ med modelværktøjet i fremtiden, er vi ikke helt skarpe på endnu,” fortæller Michael Væver Jørgensen. Men én ting er sikkert. Bavarian Nordic vil bruge værktøjet til meget mere end koppevaccinen. ”Vi skal også producere rabiesvaccine og vaccine mod flåtbåren hjernebetændelse, og det kan meget vel være, at vi også skal bruge modelværktøjet på dem,” fastslår Lasse Bengtson, som også øjner muligheder for nogle af de andre vacciner, som i øjeblikket ligger i pipelinen – heriblandt en vaccine mod COVID-19. Bavarian Nordic ser altså store muligheder i det matematiske planlægningsværktøj, og på spørgsmålet om, hvor tilfredse de er med det nye redskab i værktøjskassen, er svaret klart: ”På en skala fra et til ti, så er vi oppe på en tier,” fastslår Lasse Bengtson, og Michael Væver Jørgensen bakker op med et: ”Det er der ingen tvivl om.” ic hard Martin Lusby, lektor, R DTU Management, rmlu@dtu.dk

FRAVÆR AF DEN MENNESKELIGE FAKTOR GIVER ROBUSTE MODELLER I beregningen af den optimale produktionsplan for vacciner spiller menneskers adfærd ingen rolle, og det gør de matematiske modeller meget robuste. H en rik Ol s en

M

atematiske modelberegninger har ikke ligefrem haft medvind i den danske befolkning gennem coronapandemien, som har hærget os i mere end et år. Prognoserne for indlagte COVID-19-patienter på de danske hospitaler, som Statens Serum Institut (SSI) har foretaget på basis af matematiske modeller, har ramt helt ved siden af skiven. De meget omtalte 870 indlagte midt i april 2021, som prognosen angav som det mest sandsynlige, blev modsagt af bare 191 indlagte, da vi nåede frem til 15. april. Det er ikke bare lavere end det mest sandsynlige, det er også langt under det laveste estimat af det spænd på 400 til 1.300, som SSI angav under hensyntagen til den usikkerhed, de havde indregnet. Så hvordan er det muligt at være langt mere præcis, når man foretager matematiske modelberegninger til produktionsplanlægning af koppevaccine? Svaret er den menneskelige faktor – eller rettere manglen på dette drilske element. ”Menneskers opførsel er meget ustruktureret og vanskelig at estimere. Det giver en større usikkerhed, og det er derfor vanskeligt at forudsige antallet af COVID-19-patienter. Når vi foretager modellering af vaccineproduktion, er interaktionen mellem mennesker ikke noget, vi skal tage hensyn til, så vaccineproduktion er en meget mere veldefineret proces. Derfor er vores modelberegninger meget mere nøjagtige,” forklarer lektor Richard Martin Lusby, DTU Management. Så selvom de biologiske ingredienser i en koppevaccine også kan opføre sig lidt forskelligt fra gang til gang, så er det intet mod det virvar af uforudsigelige muligheder, der opstår, når menneskets frie vilje spiller ind. ic h a rd M a rt in L u s b y, l ek to r, R DTU M a n a g ement , rml u @ d t u . d k

41


42

ROB OCUP

Robotten Wild Willy var designet med ét formål, nemlig at kravle op og ned ad trapperne på banen uden at vælte. Robotten blev præmie­ ret for sit flotte design.

Alle robotter var programmeret til at vente på Susanne – forhindringsbanens selvkørende robot – for at undgå at støde sammen med den.

Selvom årets RoboCupfinale blev afholdt fire måneder senere end plan­ lagt på grund COVID-19, så blev det til i alt 12 hold, der stillede op til finalen.

Lot t e K ru l l o g A n ne Ki r st e n Fre d e r i k se n M ika l Sc h l o s s er

”Vi venter allesammen på Susanne” I robotkonkurrencen DTU RoboCup blev flere finalehold udfordret af Susanne. Hende måtte man under ingen omstændigheder køre ind i.

D

a robotten nærmer sig rundkørslen, sænker den farten og stopper så helt op. Nu gælder det om at vente på Susanne. For kører man ind i Susanne, så er man dømt ude. Susanne er en selvkørende robot, der med en pæn hastighed cirkulerer nonstop omkring i en rundkørsel, og det gælder om at time sin entré i rundkørslen, så man ikke rammer den. Susanne var blot én af de mange udfordringer for konkurrenterne i DTU RoboCup, der i august dystede om at klare flest mulige opgaver med deres hjemmebyggede og hjemmeprogrammerede robotter, og blandt de


DYNAMO

NR. 66

09

2021

43

DT U

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

61

06

20

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

62

09

20

62 09

6 61 0 03 6

20

20

Data teleporteret mellem to mikrochips TEMA

FOSSILFRIE BRÆNDSTOFFER Hvordan kan vi fremstille flydende brændstoffer til fly, store skibe og lastbiler i en fossilfri fremtid?

Sådan kan vi bedre udnytte biomassen

CORONA-PANDEMI: FEM PROJEKTER, DER GØR EN FORSKEL

F O R M L E N E R F U N D E T:

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

63

12

20

NATURENS BRODDE HAR SAMME DESIGN

TEMA DYNAMO SPØRGER:

RESISTENTE BAKTERIER

Hvor mange satellitter er der plads til? DEPRESSION BEHANDLES MED MAGNETISK STIMULATION

DYNAMO SPØRGER:

Hvorfor skal batterier udvikles hurtigere?

Om forskning, der forhindrer en postantibiotisk æra, hvor vi ikke længere kan behandle infektioner med antibiotika.

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

STA RT UP -O P F I N DE LSE :

NY TEKNOLOGI TIL PLASTIKSORTERING

64

03

21

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

63

63

12

12

20

20

Sådan kan immunforsvaret fjerne kræft

Sådan fandt forskere klæbet, der overvinder sved TEMA

TR AWL MED K AMER A:

KUNSTIG INTELLIGENS

DYNAMO SPØRGER:

Hvordan leder man hjemsendte medarbejdere?

SMÅ ANTENNER GIVER INTERNET TIL ALLE DYNAMO SPØRGER:

Hvad er fremtiden for olie- og gasforskningen?

Interessen for Arktis stiger. Med forskning, innovation og uddannelse kan en bæredygtig udvikling sikres.

Hvad bruges kunstig intelligens til, og hvordan opnår vi en sikker teknologiudvikling?

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

D A N S K S TA R T U P :

HOTSPOT ARKTIS

FISKERE SIKRES DEN RIGTIGE FANGST

TEMA

M I L J Ø V E N L I G S K I B S F A R T:

N Y T L A B O R AT O R I U M :

LASERLYS AFSLØRER SKIBSMALINGENS TILSTAND

65

06

21

NU SKAL TURBULENS UDFORSKES

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

NR. 66

09

2021

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

NR. 66

65

09

06

2 0 21

21

Vinderen af RoboCup 2021 blev holdet bag robotten Cleo, der på dagen blev repræsenteret af Giacomo Trovò fra Italien. Han stu­ derer på kandidatretningen autonome systemer på DTU sammen med sine holdkammerater. Cleo tog også prisen som den hur­ tigste robot på banen.

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

Matematik forbedrer vaccineproduktion hos Bavarian Nordic

90 dage i Grønland på simuleret månemission TEMA

3DBETONPRINT Fra hypet teknologi til en pålidelig og bæredygtig løsning.

KO M P O S I T M AT E R I A L E R :

STARTUP UDVIKLER BENPROTESER, MAN KAN LØBE MED DYNAMO SPØRGER:

Hvorfor stiger interessen for atomkraft? G L O B A LT P U S L E S P I L :

MÆRSK OG DTU REGNER PÅ, HVOR TOMME CONTAINERE SKAL SEJLES HEN

TEMA

KLIMAVENLIGT LANDBRUG Fire løsninger, der kan mindske landbrugets klimagasser

HVOR T YK ER ISEN?

LASER MÅLER ISGLASERING PÅ REJER DYNAMO SPØRGER:

Hvilken viden om havet mangler vi? AI KAN DIAGNOSTICERE MELLEMØREBETÆNDELSE

FÅ DYNAMO TIL DØREN 12 finalehold var der flere, der ikke klarede Susanne-udfordringen. Eller som konkurrencens underholdende speaker, Henrik Prætorius, opsummerede det: ”Vi venter allesammen på Susanne.” Sværhedsgraden stiger I år var det 25. gang, at DTU RoboCup blev afholdt. Der er sket en stor udvikling i både opgaver og robotter i løbet af de 25 år, hvor konkurrencen er blevet afviklet. Derfor er banens udfordringer også blevet tilpasset løbende – og sværhedsgraden stiger. ”Det er ikke længere tilstrækkeligt, at en robot kan observere de

eksisterende forhold. Den skal også kunne reagere og f.eks. udføre en reparation, når den møder en skade. Derfor har vi i år en forhindring, der består af en lav bro bestående af otte klodser. Klodserne er skilt ad fra hinanden, så robotten skal selv finde ud af at skubbe dem sammen på den rigtige måde, så broen igen er intakt og kan passeres,” siger Jens Christian Andersen. Vinderne af årets RoboCup blev tre internationale studerende, der ud­danner sig i robotteknologi på DTU. J ens Christ ia n A n d ers en , l ek to r, DTU Elektro , jc a @ el ek t ro . d t u . d k

– HELT GRATIS

Hvis du ikke allerede er abonnent på Dynamo, eller hvis du kender nogen, der kunne tænke sig at få magasinet tilsendt, så husk, at det er ganske gratis. Send en mail med navn og arbejdseller privatadresse til dynamo@dtu.dk. Så lander magasinet i din postkasse eller på dit skrivebord fire gange om året.

Skriv til dynamo@dtu.dk – og få Dynamo tilsendt.


ZOOM

B L U S E N S E D I A G N O S T I C S

DYNAMO

NR. 66

09

2021

Lyntestteknologi BluSense Diagnostics er en spinout fra DTU, der har udviklet en lyntestteknologi, som med høj præcision kan diagnosticere sygdom. Her er et closeup af den kassette, der anvendes til diagnosticeringen. Blodprøver fra patienten lægges i kassetten, som sættes ind i et apparat, hvor analysen finder sted. Teknologien kan lige nu anvendes til at spore denguefeber og er netop udviklet til også at finde antistoffer i blodet efter COVID-19-vaccinationer. Læs mere på side 30.