Vrij Nederland presenteert de Nerd 101: Green Tech

Vrij Nederland presenteert: de Nerd 101

De Nerd 101 bestaat uit 101 interessantste technologen, uitvinders en knutselaars van Nederland. De Willie Wortels en Professor Barabassen van deze wereld, maar dan echt: mensen die complexe problemen oplossen door slim en creatief gebruik te maken van technologie.

De ‘nerds’ – de term wordt hier als geuzennaam gebruikt – werden in 10 categorieën verdeeld. Voor de categorieën Smart Food en Green Tech deed ik (Evert Nieuwenhuis) de research, stelde ik de longlist samen en verzorgde ik interviews met de winnaars.

Een jury koos de winnaar, en deze bestond uit adjunct-hoofdredacteur van Vrij Nederland Robert van de Griend, Bluetooth-uitvinder Jaap Haartsen, Rockstart-directeur Oscar Kneppers, directeur van het Rathenau Instituut Melanie Peter en Jan-Pieter van Seventer, directeur van de Dutch Game Garden.

Lees hier meer over de Nerd 101.

 {image:2616}

GREENTECH – Een duurzame wereld vraagt om technische oplossingen. Nederland heeft verrassend veel groene technotoppers in huis. Een Membraan dat uit zoet en zout water elektriciteit opwekt: de blauwe-energiecentrale op de Afsluitdijk is mogelijk dankzij een uitvinding van Kitty Nijmeijer.

#1 Kitty Nijmeijer: ‘Nou, ik dacht dat het wél kon!’

Het is de droom van elk land dat ingeklemd ligt tussen zee en rivieren: oneindig veel schone energie opwekken waar zout en zoet water elkaar ontmoeten. Op de Afsluitdijk staat sinds enkele maanden ’s werelds eerste blauwe-energiecentrale. Langs flinterdunne membranen stroomt water uit het -IJsselmeer naar de Waddenzee, en dankzij het verschil in zoutconcentratie ontstaat elektriciteit. Het is een -pilot, maar de potentie is enorm: in het IJsselmeer zit genoeg energie voor 500.000 huishoudens oftewel 10 procent van de Nederlandse energiebehoefte. En o ja: het is goedkoper dan wind- en zonne-energie en werkt dag en nacht, ook als de zon niet schijnt en de wind niet waait.

De blauwe-energiecentrale is mede mogelijk dankzij een uitvinding van Kitty Nijmeijer, scheikundige en hoogleraar membraantechnologie. ‘Hi! Zal ik je meteen laten zien hoe blauwe energie werkt?’ lacht Nijmeijer bij binnenkomst van haar werkkamer, met prachtig uitzicht over de lommerrijke campus van de Universiteit Twente. Ze oogt energiek en opgeruimd; een open, vrolijk gezicht, blosjes op de wangen – niet het stereotype van een hoogleraar scheikunde. ‘Kom, het lab is deze kant op.’

Formules op de ramen
Lange, lege gangen leiden naar haar lab. ‘We hebben echt de beste apparatuur. Wetenschappers uit heel de wereld willen hier werken – en terecht.’

In kleine kamertjes staat apparatuur met slangen, buizen en meetinstrumenten. Her en der zijn op de ramen formules gekrabbeld. ‘Dit is een prototype van een blauwe-energiecentrale. In dit vat zit zout water, in het andere zoet water. Als ik deze kraantjes opendraai, stromen het zoute en het zoete water langs deze membranen. De membranen laten alleen de zoutionen door, van het zoute naar het zoete water. De beweging van deze ionen wordt vervolgens door de elektroden omgezet in een elektrische stoom. Kijk, nu gaat het ventilatortje draaien.’

Zo simpel is het dus: je laat zout en zoet water langs een membraan stromen en er ontstaat elektriciteit. ‘Het principe van blauwe energie is in 1954 door R.E. Pattle ontdekt,’ zegt Nijmeijer. ‘Bijna iedereen dacht dat je er alleen een klein beetje elektriciteit mee kon opwekken omdat het niet mogelijk zou zijn membranen te ontwikkelen die effectief genoeg zijn.’ Ze glimlacht even: ‘Nou, ik dacht dat het wél kon.’

Bergen data
Terug op haar werkkamer legt ze de crux van haar vinding uit. ‘Onze eerste membranen werden steeds beter, maar nog altijd niet goed genoeg. Na tweeënhalf jaar ploeteren dacht ik: we moeten meten wat er tussen en op die membranen gebeurt. En dat bracht de oplossing.’ Ze glimlacht voldaan, alsof ze het zojuist weer heeft ontdekt. ‘We ontwikkelden een nieuwe meetmethode maar kregen bergen data waar we niets van begrepen. Na lang puzzelen zagen we het: de oppervlakte van het membraan werd niet maximaal benut en het water stroomde niet goed langs de mem-branen. Toen werd alles weer eenvoudig: we wisten precies welke eigenschappen het membraan moest hebben. En hop, de elektriciteitsopwekking schoot omhoog.’

Niet zonder lab en laptop
Wetenschap speelt – op z’n zachtst gezegd – een belangrijke rol in Nijmeijers leven. Ze heeft bewust geen kinderen (‘ik heb er gewoon nooit behoefte aan gehad’) en werkt twaalf uur per dag. ‘Ik ben enorm gedreven. Ik vind het lastig om mijn werk naast me neer te leggen; thuis of op de fiets puzzel ik vaak nog steeds op een wetenschappelijk probleem. Mijn vriend moet me regelmatig tot de orde roepen.’

Scheikunde en chemische technologie vindt ze niet ingewikkeld: ‘Het is een ontzettend mooi vak en je kunt er veel creativiteit in kwijt. Tegelijkertijd staat het vaak heel dicht bij de toepassing, zoals blauwe energie. Wel moet je op mijn niveau het uiterste van jezelf vragen.’

Na enig aandringen somt ze de eigenschappen op waarin ze uitblinkt: ‘Ik kan goed analyseren, ik ben perfectionistisch en eigenwijs. En een doorzetter.’Ze haalt ‘heel veel voldoening uit samenwerking met mensen’, maar kan niet zonder lab en laptop. ‘Het gelukkigst ben ik als ik een wetenschappelijk artikel schrijf. Je wordt dan gedwongen je oplossing zo zuiver en helder mogelijk te formuleren, en soms valt alles nog beter op z’n plek dan je dacht. Prachtig.’

De blauwe-energiecentrale op de Afsluitdijk – overigens een samenwerking van verschillende bedrijven en instituten – heeft Nijmeijer alweer bijna achter zich gelaten. ‘Het principe van blauwe energie werkt, dat is nu bewezen. De membranen kunnen nog wat effectiever en er zijn praktische problemen, zoals het verwijderen van kokkels die zich aan de installatie hechten. Maar dat lossen de ingenieurs nu op.’

Wat wordt het volgende project? ‘Ik zou graag membranen ontwikkelen die op moleculair niveau werken, dat is bijna onontgonnen terrein. Welk probleem opgelost moet worden, maakt mij niet zoveel uit. Hoewel, ik heb een voorliefde voor greentech.’Ze staart uit het raam en zegt plotseling: ‘Als het maar ingewikkeld is, anders wordt het saai.’

{image:2615} 

#2 Annemiek ter Heijne (33), Wageningen UR
Innovatie: Microbiële brandstofcel produceert elektriciteit van afvalwater
Zelden levert een proefschrift zoveel op: 12 wetenschappelijke publicaties, een baanbrekend patent en royale financiering voor vervolgonderzoek. Liefdevol vertelt Ter Heijne over ‘mijn korreltjes’, de microbiële brandstofcellen die ze ontwikkelt. Daarin groeien bacteriën die organische verbindingen afbreken in bijvoorbeeld rioleringswater. Daarbij komen elektronen vrij die door een anode (minpool) en kathode (pluspool) worden omgezet in elektriciteit. De kathode die Ter Heijne ontwikkelde, is veel effectiever en goedkoper dan bestaande. En dan is ze nog maar op de helft: onlangs ontving ze een Veni-beurs om de anode te verbeteren.

Dankzij Ter Heijnes korrels worden bacteriën zowel zuiveringsinstallaties als elektriciteitscentrales. Maar ze kunnen meer: je kunt er ook elektriciteit mee opslaan. ‘Als je het proces omdraait ‘ je stopt er energie in ‘ kun je er ook elektriciteit in stoppen, en produceren de korrels bijvoorbeeld methaangas. Dit groene gas kun je opslaan en verbranden in gascentrales.’

Opslag is een missing link in de overgang naar duurzame energiebronnen: als er geen wind of zon is, heb je ook elektriciteit nodig. De bacteriële brandstofcellen zijn een biologische accu.Na het gymnasium B wilde Ter Heijne natuur- of wiskunde studeren, maar het hoge theoretische gehalte stuitte haar tegen de borst. ‘In Wageningen viel alles samen: mijn onderzoek heeft een theoretische basis maar is ook heel praktisch: met techniek de wereld verbeteren.’

#3 Mathijs de Meijer (30), Nerdalize
Innovatie: Computerserver verpakt in radiator verwarmt huiskamer
Servers produceren veel warmte, en in plaats van die met veel energie te koelen, stopt Nerda-lize ze in een radiator die een huis verwarmt. Van een centrale computer krijgen de e-radiatoren zware rekenopdrachten. Met de onopvallende computerkachel bespaart een huishouden tot 500 euro per jaar.

Mathijs de Meijer ontwikkelde het ei van Columbus. ‘De technische uitdagingen waren groot. Ten eerste moet de server niet met lucht maar met vloeistof worden gekoeld. Omdat dit veel efficiënter is, zijn veel datacentra geïnteresseerd in onze gepatenteerde uitvinding. Daarnaast moeten de data volstrekt veilig naar alle radiatoren verstuurd worden, en dit vereist nieuwe software. Grote bedrijven willen samenwerken omdat het veel veiliger is om gevoelige data op te delen en op duizend kleine servers te verwerken dan op een centrale locatie. En het is ook nog eens goedkoper.’

Andere intressante nerds:

Thomas van Dijk (29), E-Stone Batteries
Innovatie: Goedkope en -onverwoestbare accu voor -opslag van groene stroom
Elon Musk (Tesla) presenteerde onlangs een kleine hightech accu voor thuis, Van Dijk doet het omgekeerde: hij ontwikkelt een loodzware, kolossale lowtech accu. Zijn gepatenteerde vinding is een verbetering van de bijna vergeten nikkel-ijzeraccu van Thomas Edison uit 1903. Voordeel: goedkoop, onverwoestbaar en gemaakt van ruim voorhanden zijnde grondstoffen.

Kees Hummelen (61), Rijksuniversiteit Groningen
Innovatie: Zonnecellen gemaakt van plastic
Hummelen bedacht het cruciale ingrediënt voor plastic zonnecellen, een goedkoper en schoner alternatief voor de huidige cellen. Zijn artikel hierover in Scien-ce is ruim 5.000 keer geciteerd en wereldwijd bouwen laboratoria verder op zijn werk. Hummelen: ‘Je denkt dat iets kan, maar je weet niet hoe. En dan, na jaren ploeteren, dient de oplossing zich aan uit totaal onverwachte hoek.’

Maria Barbosa (41), AlgaePARC / Wageningen UR
Innovatie: Algen modificeren voor brand- en grondstoffen
Met algen kun je kerosine maken, jumbojets laten vliegen of palmolie in margarine en wasmiddelen vervangen. AlgaePARC is een mondiale pionier in de zoektocht naar de ideale alg; directeur Barbosa geldt dan ook als het boegbeeld van het algenonderzoek.

Sten de Wit (50), SolaRoad / TNO
Innovatie: Zonnepanelen onder het wegdek
Het idee is eenvoudig, de uitvoering ingewikkelder. Om zonnestroom op te wekken, moet de weg bijvoorbeeld licht doorlaten en voldoende stroef zijn om veilig over te rijden. De Wit is als innovator bij TNO de drijvende kracht van een veelkoppig samenwerkingsverband. De pilot (een fietspad in Krommenie) brengt meer elektriciteit op dan verwacht.

Marjolein Helder (32), Plant-E
Innovatie: Levende planten wekken elektriciteit op
Een rijstveld of veenweide als elektriciteitscentrale: het is Helder gelukt om ondergronds elektriciteit op te wekken doordat de plant groeit en bacteriën rond de wortels elektronen vrijmaken. 1 m2 is genoeg voor een ledlamp, met 100 m2 verlicht je een rotonde. Zelf proberen? Plant-E verkoopt ook DIY-kits.

Rik Breur (42), Micanti
innovatie: Niet-giftige antifouling voor schepen
Mossels, wieren en ander zeeleven hechten zich graag aan de romp van een schip, waardoor dit veel meer brandstof verbruikt. Het onderwaterschip insmeren met antifouling is de oplossing, maar creëert een nieuw probleem: vergiftiging van de zee. Breur ontwikkelde een niet-toxische antifouling op zelfklevende folie met vernuftige micro-fibers. Het leverde hem de Dutch Innovation Award in 2014 op.

Berend Jan Kleute (26), Bluerise
Innovatie: Energie uit temperatuurverschillen in de oceaan
Jules Verne schreef er al over: met temperatuurverschillen in oceanen kun je energie opwekken. Bluerise ontwikkelt de techniek. Soms is het eenvoudig (koud water oppompen om te koelen), soms ingewikkelder, maar altijd is het gebaseerd op het denkwerk van Kleute. Ook buitenlandse media (van New Scientist tot Forbes) zijn onder de indruk van deze watertechneut.