Dijkdoorbraak. TECHNOLOGIESTICHTING STW Postadres Postbus GA Utrecht The Netherlands

UPDATE STW RELATIEMAGAZINE / JAARGANG 3 / MAART 2015 NR#4

NIEUWE TECHNOLOGIE MOGELIJK MAKEN OM DIJKEN BETER TE BENUTTEN Pag 10

AUTONOME AUTO’S Handen van het stuur en rijden maar

Pag 6

LEVEN IN DE FOKKERIJ Concurrerende fokbedrijven slaan de handen ineen

Pag 26

EERSTE HULP BIJ ORGAANTRANSPLANTATIES Afgekeurde donororganen krijgen een tweede leven

Dijkdoorbraak Met een dijk kun je veel meer doen dan alleen water tegenhouden. Je kunt er wegen op aan­leggen, schapen op laten grazen en huizen op bouwen. Dat gebeurt nu al volop. Maar nu de ruimte in ons land steeds schaarser wordt, ligt het voor hand dat we de duizenden kilometers dijk in Nederland voor meer doeleinden gaan gebruiken. Misschien kun je er wel parkeergarages in maken, een natuurpark op aanleggen, goederen in opslaan of windmolens bovenop zetten. In een speciaal Perspectiefprogramma van STW onderzoeken wetenschappers uit allerlei disciplines wat er komt kijken bij ‘multifunctionele’ dijken. Kunnen zulke dijken nog wel extreme waterstanden en golven aan? Hoe bouw je veilig in de grond waaruit een dijk is opgebouwd? Kun je dijken naadloos laten overgaan in stedelijk gebied? Hoe stel je eigenlijk risicoschattingen voor dijken op? Op pagina 22 van dit nummer staan alle onderzoeken van het Perspectiefprogramma uitgebeeld. De bonte afbeelding maakt duidelijk dat we veel slimmer kunnen omgaan met de ruimte die dijken ons bieden – en dat alle denkbare ruimtelijke functies nu al naar de dijken toegroeien.

TECHNOLOGIESTICHTING STW

COLOFON

Postadres

Redactie



 Cor de Boer, Eppo Bruins, Alexandra Buijs, Gaby van Caulil, Dick Koster, Leon van de Laarschot, Piet Lommerse, Nico Voskamp

Postbus 3021 3502 GA Utrecht The Netherlands

Bezoekadres

Abonnement

Update wordt gratis verstuurd aan relaties van Technologiestichting STW. Aan- of afmelden? Stuur een e-mail naar [email protected].



Van Vollenhovenlaan 661 3527 JP Utrecht T +31 (0)30 600 12 11 F +31 (0)30 601 44 08 E [email protected]

www.stw.nl

Eindredactie en redactiecoördinatie



Aschwin Tenfelde

Ontwerp en realisatie



Room for ID’s, Nieuwegein

Fotografie omslag

ANP Drukwerk



NPN drukkers, Breda

6

Leven in de fokkerij Fokbedrijven slaan de handen ineen en zoeken samen de wetenschap op

10 Autonome auto’s Handen van het stuur en rijden maar

14 NanoNextNL Hoe Nederlands grootste nanotechproject aanklopte bij STW

18 Slim bouwen Hoe ontwerp je een gebouw zo duurzaam mogelijk?

26 Eerste Hulp Bij Orgaantransplantaties Organ Assist blaast afgekeurde donororganen nieuw leven in

32 STW in 2014

Rubrieken 4 In het kort 16 In beeld Licht op natuur

24 Column Eppo Bruins 25 Bericht uit het veld Onderhoud aan bruggen voorspellen

30 STW in de media Nieuws uit STW-projecten

31 In de schijnwerper Stephanie Wehner over kwantumbeveiliging

3 miljoen voor slimmer rioolbeheer

WERKGROEP STIPPELT NIEUWE STRUCTUUR NWO UIT De lijnen waarbinnen een hervorming van NWO kan plaatsvinden, worden steeds duidelijker. In januari is een werkgroep gevormd die met een nieuw organisatieplan moet komen. De werkgroep bestaat uit het Algemeen Bestuur van NWO en drie voorzitters van NWO-gebieden. Een nieuwe structuur voor NWO is aangekondigd in de wetenschapsvisie van het kabinet in november 2014. Aanvankelijk werd een ‘kanteling’ van NWO voorzien, waarbij NWO niet langer in disciplines zou worden georganiseerd. Op dat deel van de wetenschapsvisie kwam forse kritiek van onder meer KNAW, VSNU en VNO-NCW. In januari benadrukte staatssecretaris Sander Dekker in een

brief aan de Tweede Kamer dat het oorspronkelijke advies geen blauwdruk is. De vorming van de werkgroep vloeit voort uit een rondetafelgesprek dat eind januari plaatsvond tussen de vaste kamercommissie voor Onderwijs, Cultuur en Wetenschap en een groot aantal betrokkenen uit het wetenschappelijke veld. Veel betrokken benadrukten tijdens het gesprek dat de ‘best practices’ van NWO behouden moeten blijven. Ook STW hecht aan de sterktes van NWO en haar gebieden. Specifieke vakkennis, contacten met ‘het veld’ en een slagvaardig opererend team zijn noodzakelijk voor innovatieve toepassingen met economische en maatschappelijke meerwaarde.

Foto: Kees Hummel

4

STW

Foto: Hollandse Hoogte

STW en rioleringsbeheerders investeren 3 miljoen euro in een nieuw onderzoeksprogramma. Het programma moet leiden tot nieuwe technieken waarmee de staat van riolen en persleidingen nauwkeurig te meten is. De onderhoudskosten van het Nederlandse rioolnetwerk liggen nu nog rond 1,5 miljard euro per jaar. Dat bedrag kan flink omlaag als rioolbeheerders met nieuwe technieken precies kunnen vaststellen wanneer een afvalwaterleiding onderhoud nodig heeft. Nu worden de leidingen vaak nog vervangen of gerenoveerd op basis van leeftijd en een globale indruk via camera-inspectie, waardoor het onderhoud vaak te vroeg of te laat plaatsvindt. Het onderzoeksprogramma draagt de naam TISCA (Technologie Innovatie voor Sterkte- en Conditiemeting van Afvalwaterleidingen) en heeft een looptijd van vijf jaar. Naast STW investeren Stichting RIONED, Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer en het kennisprogramma Urban Drainage in het programma. Wetenschappers die aan TISCA willen deelnemen, kunnen tot 2 juni 2015 onderzoeksvoorstellen indienen bij STW.

STW en Nierstichting investeren in draagbare kunstnier

Staatssecretaris Dekker (rechts) bezoekt de start-up LUMICKS, voorafgaand aan de uitreiking van leningen in het kader van Take-off. Foto: CMc VU / Yvonne Compier

STAATSSECRETARIS DEKKER REIKT FINANCIERING UIT AAN ACHT START-UPS Acht wetenschappelijke start-ups hebben van staatssecretaris Sander Dekker een lening van 250.000 euro ontvangen. De leningen zijn onderdeel van het financieringsinstrument Take-off, dat zich richt op het stimuleren van innovatieve nieuwe bedrijvigheid. De acht bedrijven die de leningen ontvangen, zijn 3DPPM, MyLife Technologies, SolarSwing Energy, LUMICKS, ARTPred, Nerdalize, Oncodrone en Madam Therapeutics. De start-ups zijn nauw verbonden aan universiteiten, en gaan hun wetenschappelijke innovatieve kennis omzetten in commerciële toepassingen. De lening die ze daarvoor ontvangen, is beschikbaar gesteld door het Ministerie van Onderwijs Cultuur en Wetenschap (OCW) en het Ministerie van Economische Zaken (EZ). Met de leningen kunnen de nieuwe bedrijven bijvoorbeeld meer financiering van externe partijen aantrekken. Staatssecretaris Dekker: ‘Wanneer je innovatieve, wetenschappelijke kennis weet om te zetten in toepassingen waar de samenleving baat bij heeft, dan krijgt die wetenschappelijk kennis een enorme meerwaarde, maatschappelijk en economisch. De acht start-ups die vandaag een lening van ons krijgen, zijn daar schoolvoorbeelden van.’ Naast deze leningen voor start-ups hebben minister Henk Kamp (EZ) en staatssecretaris Dekker subsidies toegekend aan 31 weten­ schappers. Zij krijgen maximaal 40.000 om een haalbaarheidsstudie uit te voeren waarmee ze kunnen achterhalen of ook zij een bedrijf kunnen starten op basis van hun innovatieve kennis.

STW en de Nierstichting slaan de handen ineen voor de ontwikkeling van een draagbare kunstnier. De stichtingen gaan samen met wetenschappers van het UMC Utrecht en de Universiteit Utrecht op zoek naar nieuwe materialen die voor draagbare kunstnieren cruciaal zijn. Wereldwijd zijn meer dan twee miljoen mensen afhankelijk van dialyse, die ze meerdere keren per week moeten ondergaan in een ziekenhuis of dialysecentrum. De behoefte aan een draagbare kunstnier, die patiënten zelfstandig, thuis en zelfs ’s nachts kunnen gebruiken, is dan ook groot. Het geeft nierpatiënten niet alleen een hogere kwaliteit van leven en veel meer bewegingsvrijheid, maar leidt ook tot goedkopere zorg. Om de huidige complexe dialyseapparatuur te kunnen verkleinen tot een draagbare kunstnier moeten onderzoekers een belangrijke wetenschappelijke horde nemen: een nieuw materiaal

ontwikkelen dat ureum bindt. Met een dergelijk materiaal moet het mogelijk zijn om fors minder spoelvloeistof (dialysaat) te gebruiken tijdens de dialyse, en de vloeistof zelfs te kunnen hergebruiken. Als voor een dialyse nog maar weinig dialysaat nodig is, opent dat de weg naar een draagbaar dialyseapparaat. ‘Het samenwerkingsprogramma is een fraai voorbeeld van wetenschap die luistert naar de wensen van de maatschappij’, zegt STW-directeur Eppo Bruins. ‘Te veel mensen wachten al te lang op een draagbare kunstnier. Ik ben er trots op dat STW en de Nierstichting deze langverwachte ontwikkeling in een stroomversnelling brengen.’ Gezamenlijk investeren STW en de Nierstichting ruim 700.000 euro in het onderzoek. De bedrijven DSM en Cabot Corporation hebben eveneens een investering toegezegd. Ook diverse internationale organisaties op het gebied van nierdialyse hebben hun steun uitgesproken.

Wereldwijd zijn meer dan twee miljoen mensen afhankelijk van nierdialyse. Foto: Dreamstime

UPDATE

5

“DIT IS EEN MARKT WAARIN JE AAN SCHAALVERGROTING MOET DOEN. DAT KAN DOOR FUSIES OF DOOR SAMEN TE WERKEN”

6

STW

Tekst Bart Braun Fotografie Hollandse hoogte

Vier Nederlandse dierenveredelaars die normaal gesproken concurrenten zijn, slaan de handen ineen. Gezamenlijk roepen ze de hulp in van wetenschappers, om hun productie te verduurzamen. ‘Ons netwerk is van nature beperkt.’

AANBEVOLEN DOOR TOPFOKKERS ‘Vroeger had je de meesterfokker, en die bepaalde alles. Hij zocht het mooiste of best presterende beest uit, en dat mocht zich voortplanten’, zegt Gerard Albers, hoofd R&D bij het Brabantse veefokkersbedrijf Hendrix Genetics. Albers is een voorbeeld van hoe de meesterfokkers van 2015 er uitzien. Geen overall, maar een overhemd. Hij schudt handen met wetenschappers, klanten en topambtenaren – maar de dieren waar zijn bedrijf geld aan verdient, raakt hij zelden aan. Albers: ‘Dierfokkerij is kennisintensiever geworden. We gebruiken en ontwikkelen steeds nieuwere technieken. De investeringen die je moet doen zijn steeds groter, bijvoorbeeld in genetisch onderzoek, waarbij we direct in het DNA willen aflezen hoe goed een dier is.’ Het is goed mogelijk dat u nog nooit van Hendrix Genetics heeft gehoord. Of van vleeskippenbedrijf Cobb, de rundveefokkers van CRV of het Nederlands-Noorse bedrijf Topigs-Norsvin. Maar als u vlees of andere dierlijke producten eet, heeft u waarschijnlijk wel eens indirect iets van die bedrijven op uw bord gehad. Uw vlees, melk of eieren komen van een boerderij ergens op de wereld, en heel veel boeren in heel veel landen kopen hun fokmateriaal – dieren of sperma – in Nederland. Niet alle zwart-witte Holstein-koeien die we in de wei zien, zijn afstammelingen van CRV’s topstieren. Maar miljoenen andere dieren over de hele wereld zijn het wel. 85 procent van de Nederlandse varkens is begonnen als buisje sperma of als gelt (maagdelijke zeug) van Topigs-Norsvin. Meer dan de helft van alle consumptie-kalkoenen op de wereld komt voort uit fokprogramma’s van Hendrix Genetics, dat ook in de varkens, legkippen en kweekzalm zit. De Nederlandse afdeling van Cobb in Putten is onderdeel van het Amerikaanse CobbVantress, een van ’s werelds grootste vleeskippenveredelaars.

Miljoenen dieren wereldwijd komen voort uit fokprogramma’s van de vier bedrijven die zich hebben verenigd in Breed4Food.

Samenwerken Vier bedrijven in Gelderland en Brabant, allen in een competitieve markt waarin wetenschap en technologie alle verschil maken. Albers: ‘Het is een markt waarin je aan schaalvergroting moet doen. Dat kan door fusies, zoals ons bedrijf in de afgelopen tien jaar van vijftig naar vijfentwintighonderd werknemers is gegaan. Of het kan door samen te werken.’ Dat samenwerken doen de bedrijven niet alleen met elkaar, maar ook met STW en verschillende universiteiten.

UPDATE

7

Hoe onderzoek je wat varkens socialer maakt?

De vier bedrijven gingen vorig jaar een zogeheten Partnership aan met STW, met als naam Breed4Food. ‘Normaal gesproken vinden bedrijven en wetenschappers elkaar, om vervolgens een voorstel bij STW in te dienen’, zegt program officer Lise de Jonge van STW. ‘Partnerships worden daarentegen juist geïnitieerd door bedrijven. Zij bepalen een thema, en vragen om een call: een ronde waarin wetenschappers onderzoeksvoorstellen mogen indienen.’ De vier bedrijven leggen samen anderhalf miljoen euro in, STW verdubbelt dat. Wetenschappers van Nederlandse universiteiten of instituten mogen vervolgens komen vertellen wat zij met dat geld zouden willen doen. De ideeën die uitblinken in wetenschappelijk en bedrijfsmatig potentieel krijgen een gedeelte van de Breed4Food-pot. Uiteindelijk moet het onderzoek leiden tot efficiëntere productie, minder antibioticagebruik of een beter leven voor de dieren.

Open cultuur ‘We gaan wel vaker zulke partnerships aan,’ zegt De Jonge, ‘maar tot nu toe altijd met één enkel bedrijf, bijvoorbeeld Philips. Breed4Food is uniek omdat het om vier bedrijven gaat die de krachten bundelen. Het is vaak lastig om met meerdere bedrijven op één lijn te liggen.’ Waarom kunnen de veredelaars het wel? ‘We zijn grote spelers, maar elk van ons is net wel, net niet groot genoeg om de nieuwste DNAtechnieken te gebruiken in onze fokprogramma’s’, zegt Egbert Knol, hoofd onderzoek van Topigs-Norsvin. ‘Je hebt bijvoorbeeld enorm veel rekencapaciteit nodig. In onze databank zitten 27 miljoen varkens, waarvan we bij 30.000 varkens maar liefst 60.000 stukjes DNA hebben

8

“WE ZIJN GROTE SPELERS, MAAR ELK VAN ONS IS NET WEL OF NET NIET GROOT GENOEG OM DE NIEUWSTE DNA-TECHNIEKEN TE GEBRUIKEN” vastgelegd. Het gaat steeds meer toe naar de complete DNA-volgorde van elk dier. Varkens hebben net als mensen een genoom van zo’n drie miljard basenparen, dus dan heb je het wel over Big Data.’

STW

Cobb, Hendrix Genetics en CRV kampen ook met zulke enorme datastromen. De vier bedrijven investeerden dan ook in een gezamenlijk computerpark om met die bakken gegevens te kunnen rekenen. Wat ook helpt is de relatief open cultuur van hun bedrijfstak. Die is opmerkelijk, want juridische bescherming van kennis is er nauwelijks voor dierenfokkers. Een plantenveredelaar die een bijzondere narcis heeft geteeld, kan daarop kwekersrecht aanvragen, maar voor fokkers is er geen fokkersrecht. Patenten op levende dieren zijn in Europa zelfs verboden. Opmerkelijk genoeg leidt de afwezigheid van regels niet tot krampachtige geheimhouding. Knol: ‘We zijn minder gesloten dan mensen vaak denken. Voor je een beetje resultaat ziet in de varkensfokkerij ben je toch vijf generaties verder. Veel van de kennis die uit dit soort samenwerkingen voortkomt, publiceren we gewoon. Het afgelopen jaar waren dat dertig publicaties. We hebben het recht om een wetenschappelijke publicatie een jaar te vertragen, maar daar maken we in de praktijk maar zelden gebruik van.’ Bijzonder aan de call van Breed4Food is de eis dat er minstens twee kennisinstellingen aan een onderzoek moeten werken. Die regel bestaat vooral om ervoor te zorgen dat de bedrijven ook in contact komen met onderzoekers van buiten Wageningen. Knol: ‘Wageningen University & Research Center is onze natuurlijke partner. Wij hebben daar gestudeerd, onze vriendjes en vriendinnetjes zitten daar. Ze snappen wat DNA is, en kennen het belang van de fokwaarde.’ Zijn Hendrix-collega Albers vult aan: ‘Ons netwerk is van nature beperkt. Voor ons zijn juist die voorstellen van buiten Wageningen het interessantst en vernieuwendst.’

Minder agressief Knol benadrukt dat het om voorstellen gaat die verder reiken dan het eigen R&D-programma van de bedrijven. Als voorbeeld wijst hij naar het promotieonderzoek van zijn collega Naomi Duijvestein, die met STW-geld onderzoek deed naar de fok van minder agressieve varkens. Dat lukte: de socialere zwijntjes zijn liever voor elkaar en bijten elkaar minder in de staarten. ‘Dat is risicodragend onderzoek: boeren betalen er niet voor als varkens elkaar aardiger vinden. Die willen een hogere productie, en het is zo gemakkelijk nog niet om aan te tonen dat socialer gedrag daartoe leidt.’ Albers: ‘Zelf doen we onderzoek dat ons met korte halen snel thuis brengt. Maar nieuwe dingen komen voort uit langetermijnonderzoek. In 1986 deed Hendrix het eerste project samen met Wageningen. Dat heeft helemaal niets opgeleverd. Pas in 2005 kwamen er voor het eerst bruikbare resultaten. Dat hadden we nooit gedaan als we zelf alles hadden moeten betalen. Die hele infrastructuur waarin kennis gedeeld kan worden – en waar STW een onderdeel van is – zorgt ervoor dat als er werkelijke innovaties zijn, bedrijven er ook wat mee kunnen. Er zijn veel landen waar ze nu geen veefok meer hebben, omdat die infrastructuur er niet is. Dit is geen belastinggeld weggeven, dit is investeren in de toekomst van Nederland.’

UPDATE

ONDERZOEK OP KOMST Op het moment van schrijven is nog onduidelijk welke onderzoeksvoorstellen binnen Breed4Food daadwerkelijk gaan worden uitgevoerd. Een aantal onderzoeksthema’s is wel bekend:

* BIG DATA

Elk van de vier bedrijven heeft een databank met tienduizenden tot miljoenen dieren erin, met van elk dier genetische informatie. De boeren die met die dieren werken, voegen daar nog meer informatie aan toe: hoeveel eten ze, hoeveel biggetjes in een worp, hoeveel eieren kwamen niet uit? Hoe meer dieren, hoe meer genetica. En hoe meer informatie er in zo’n databank zit, hoe meer kennis je eruit kan halen. Maar dan moet je wel overweg kunnen met enorme hoeveelheden gegevens, en dat vereist specifieke programma’s en krachtig rekentuig.

* GENEN EN OMGEVING

De veredelaars houden hun dieren in blinkend schone stallen die heel geschikt zijn om alle eigenschappen van die dieren in de gaten te houden, en om ervoor te zorgen dat de bloedlijn van die beesten zuiver blijft. Vervolgens gaan de nakomelingen van zo’n dier naar een boerderij in een ander land, waar de situatie heel anders is. De dieren worden daar gekruist met een ander ras, de nakomelingen daarvan zitten dicht op elkaar in een gewone stal met een andere temperatuur, ander voedsel enzovoort. Gerard Albers van Hendrix Genetics: ‘Wij fokken onze kalkoenen in Canada, en die komen bijvoorbeeld terecht op een boerderij in Frankrijk. Wat is er op de Franse markt belangrijk, in plaats van in de steriele Canadese stal? Vroeger moesten we maar gokken, maar hopelijk kunnen we straks zeggen: die specifieke kalkoen met dat DNA moeten we hebben.’

* ZIEKTEN

Egbert Knol van Topigs-Norsvin: ‘Het is geweldig om te spreken met dierenartsen, en hoe zij over ziekten denken. Wij denken in termen van resistentie en tolerantie. Zij hebben het over infectiviteit: sommige dieren zijn ontzettend goed in het besmetten van andere dieren. Dat is echt een nieuw perspectief voor ons: misschien dat het enorm scheelt in de ziektebelasting van een boerderij als je de 3 procent infectiefste dieren eruit filtert.’

9

Tekst Enith Vlooswijk Fotografie Sam Rentmeester / Shutterstock

Autorijden is straks geen kwestie meer van gas geven, remmen en sturen. De auto van de toekomst helpt mee, of neemt de controle helemaal over. In diverse STW-projecten richten onderzoekers zich op de vraag hoe dat zo veilig mogelijk kan. Rugleuning naar beneden en relaxen maar?

AUTORIJDEN MET LOSSE HANDEN

10

STW

“BIJ ONGEVEER 90 PROCENT VAN DE ONGELUKKEN LIGT DE OORZAAK BIJ MENSELIJKE FOUTEN”

Een ‘sportieve’ automobilist, die graag snelle bochten neemt en jachtig optrekt als het stoplicht op groen springt, moet er vast niet aan denken: een auto die het stuur overneemt en zelf bepaalt hoe de rit verloopt. Toch lijkt het een kwestie van tijd voordat zelfrijdende auto’s zich op ons wegennet gaan begeven. De auto-industrie experimenteert er volop mee, en presenteert steeds geavanceerdere zelfrijdende wagens die ook nog eens aantrekkelijk ogen. Ook de Nederlandse overheid verwacht dat een groot deel van de automobilisten in de toekomst de handen van het stuur kan houden. Nederland moet zelfs een proeftuin worden voor zelfrijdende auto’s. Afgelopen januari stemde de ministerraad in met de aanpassing van enkele verkeersregels, waardoor grootschalige testen op de openbare weg met zelfrijdende auto’s en vrachtwagens mogelijk worden. Het kabinet wil zelfs dat Nederland een ‘voortrekkersrol’ krijgt bij de ontwikkeling. Voor onze drukke verkeersaders lijken zelfrijdende auto’s een uitkomst, onder meer omdat ze dicht op elkaar kunnen rijden en daarmee de beschikbare ruimte op de wegen veel beter benutten. Ook de verkeersveiligheid kan toenemen, aangezien de besturingssystemen niet het gaspedaal te ver indrukken, gaan dagdromen of aan de radio zitten. Dat klinkt aanlokkelijk, maar maken zelfrijdende auto’s het verkeer ook veiliger? Riender Happee, automotive-onderzoeker aan de TU Delft, denkt van wel. ‘Bij ongeveer 90 procent van de ongelukken ligt momenteel de oorzaak bij menselijke fouten’, zegt Happee. ‘Ik geloof er heilig in dat de weg veiliger zal zijn met autonoom en semiautonoom rijdende auto’s.’ Het geloof wordt aangewakkerd door de vele assistentiesystemen die nu al in veel auto’s zijn te vinden. Voorbeelden daarvan zijn electronic stability control (die bij slipsituaties de afzonderlijke wielen corrigeert), driver drowsiness detection (systemen die de bestuurder alert houden) en automatische parkeersystemen. ‘Die vormen van assistentie maken het verkeer nu al met de dag veiliger’, zegt Happee. ‘Zo’n twintig automodellen bevatten autonomous emergency braking. Als een bestuurder niet of laat remt, geeft het systeem eerst een waarschuwing, en als het nodig is, remt het zelf. Dat scheelt echt ongelukken.’

11

‘De vraag is hoe autosystemen verkeersinformatie zodanig presenteren dat er geen onveilige situatie ontstaat’, aldus Bart van Arem.

Nieuwe auto’s zitten kortom nu zo vol met oplettende sensoren dat de volgende stap – handen van het stuur afhalen – steeds dichterbij komt. Toch moet er nog wel het een en ander gebeuren voordat het zover is. Camera’s en sensoren moeten bijvoorbeeld niet alleen de omgeving van de auto goed in de gaten kunnen houden. Ze moeten ook snappen wanneer ze daartoe juist niet in staat zijn en de bestuurder moeten vragen de controle weer over te nemen. Happee en zijn collega’s werken daarom, in samenwerking met verschillende industriële partners, aan camera- en radarsystemen die zelf een vinger aan de pols houden. ‘Als een sensor is verouderd, of wanneer het oppervlak van de camera of radar is vervuild, geeft het systeem een waarschuwing af. Of als de weersomstandigheden te slecht zijn. Onder een bepaald niveau van betrouwbaarheid zal de auto niet meer zelf rijden. We onderzoeken nu waar de grenzen moeten komen te liggen.’

Tussenfase Happees collega David Abbink, eveneens verbonden aan de TU Delft, is een stuk sceptischer over het veiligheidsvraagstuk. Zijn onderzoek is gericht op de overgangsperiode die aan de volledig autonoom rijdende auto vooraf gaat. In die periode rijden we soms zelf, bijvoorbeeld binnen de bebouwde kom, en laten we op bijvoorbeeld snelwegen de controle overnemen door de auto. Veel autofabrikanten verwachten dat dit over vijf jaar al het geval is. Abbink vreest dat tegen die tijd veel belangrijke vragen over de interactie tussen mens en auto nog onbeantwoord zijn. ‘De grote

12

“HOEVEEL SECONDEN HEEFT DE AUTO NODIG OM DE CONTROLE TERUG TE GEVEN AAN DE BESTUURDER?” vraag is hoe lang het duurt om een mens opnieuw bij de rijtaak te betrekken als er iets onverwachts gebeurt’, zegt de onderzoeker. ‘Denk bijvoorbeeld aan een kind dat de weg op springt, of aan een vrachtauto die voor je rijdt en een klapband krijgt. Hoeveel seconden heeft de auto nodig om de controle terug te geven aan de bestuurder? Eigenlijk moet de bestuurder daarvoor continu alert blijven, maar het is een onmenselijke taak om iets in de gaten te houden wat het bijna altijd goed doet.’ Je kunt systemen installeren die de bestuurder waarschuwen met bijvoorbeeld piepjes, trillingen en lichtjes. Volgens Abbink zijn dat echter ‘ad hoc-oplossingen’, waarvan de effecten te weinig worden onderzocht. ‘Er gaat onevenredig veel geld naar de ontwikkeling van sensortechnologieën. Zelfrijdende en zogeheten highly automated auto’s zijn namelijk heel sexy, daar oogst een bedrijf veel aandacht mee. Met de interactie tussen de auto en de mens haal je geen krantenkoppen.’ Dat geldt overigens niet voor alle fabrikanten. Bij Abbinks eigen onderzoek is Nissan al jaren betrokken. Abbink bestudeert onder meer hoe mensen reageren op correcties van de auto. Een auto kan bijvoorbeeld via tegendruk van het gaspedaal aangeven dat het beter is om vaart te minderen. Maar iemand die gewend is om hard door de bocht te gaan, reageert daar anders op dan iemand met een rustigere rijstijl. In het ergste geval gaat iemand juist nog harder rijden. Abbink: ‘Bij het systeem dat ik onderzoek, leert de auto wat de rijstijl is van de bestuurder. Het systeem stemt de correcties daarop aan. We moeten echter voorkomen dat het systeem zich aanpast aan

STW

een bestuurder die zichzelf óók aanpast.’ Abbinks onderzoek illustreert hoe belangrijk het is om rekening te houden met de grote verschillen tussen bestuurders. ‘Je kunt nooit van alle mensen voorspellen hoe zij reageren op een systeem.’

Autofabrikanten snappen dat heel goed, meent Happee. ‘Die zitten niet te wachten op imagoschade en miljoenenclaims vanwege gebreken in hun veiligheidsanalyse. Bij semi-autonoom rijdende auto’s zullen ze zich vermoedelijk wel indekken met het voorschrift dat automobilisten altijd moeten blijven opletten.’

Rijstrookadvies De reactie van bestuurders op goedbedoelde adviezen van hun auto’s heeft ook de aandacht van Bart van Arem, hoogleraar transportmodellen aan de TU Delft. Hij leidt een onderzoek naar een methode om auto’s op de snelweg beter te verdelen over de verschillende rijstroken. Als automobilisten de rijstroken efficiënter gebruiken, kan het aantal files bij verkeersknelpunten met 40 procent afnemen. Een van de grote onderzoeksvragen is hoe bestuurders reageren op het advies om van rijstrook te wisselen. ‘Bestuurders krijgen dat advies in een complexe situatie’, zegt Van Arem. ‘Ze hebben het al druk genoeg met het verkeer. Daar komt bij dat rijstrookwisselingen riskante manoeuvres zijn. De vraag is hoe autosystemen de informatie zodanig presenteren dat er geen onveilige situatie ontstaat.’ Hoewel ook Van Arem wijst op het belang van onderzoek naar de interactie tussen mens en auto is hij optimistisch gestemd over de toekomst. ‘De trend is dat het verkeer veiliger wordt. Sensoren worden nooit moe. Maar als een systeem vijf ongelukken kan voorkomen en één nieuw ongeluk veroorzaakt, gaat de maatschappelijke aandacht altijd naar dat ene ongeval.’

Ruimte Dat de zelfrijdende auto evengoed echt in aantocht is, blijkt wel uit het grote aantal partijen dat erin wil investeren. Bij de STWprojecten van Happee, Abbink en Van Arem zijn veel partijen uit de automotive-sector betrokken. Commerciële partners als Nissan, Toyota, NXP, DLR en TomTom, maar ook Rijkswaterstaat en de Stichting Wetenschappelijk Onderzoek Verkeersveiligheid investeren graag in kennis die de veiligheid op de weg ten goede komt. STW is niet alleen onmisbaar om de financiële steun, maar vooral vanwege het samenbrengen van al die verschillende partijen, zegt Happee. ‘Fijn is ook dat we niet worden gedwongen oplossingen te genereren die morgen al moeten werken. Er is genoeg ruimte om eigen vragen te beantwoorden.’ De autoindustrie staat sowieso te popelen om de markt te overspoelen met slimme assistentiesystemen en (semi-)autonome auto’s. Hoe onmisbaar is die STW-bijdrage dan nog? Daar kan Happee kort over zijn. ‘Natuurlijk zou de zelfrijdende auto er ook wel komen zonder die projecten, alleen zou onze kennis er dan niet bij worden betrokken. De rol van Nederland zou veel kleiner zijn.’

Riender Happee: ‘Ik geloof er heilig in dat de weg veiliger zal zijn met autonoom en semi-autonoom rijdende auto’s.’

UPDATE

13

HANDEN VRIJ VOOR DE WETENSCHAP

NANONEXTNL  anoNextNL verbindt 750 N onderzoekers op het gebied van micro- en nanotechnologie. Het onderzoeksprogramma loopt van 2009 tot 2016. De overheid steunt NanoNextNL met 125 miljoen euro uit de aardgasbaten. De deelnemende bedrijven, kennisinstellingen en universiteiten hebben samen ook 125 miljoen ingelegd. NanoNextNL is opgericht zodat Nederland een koppositie op het gebied van nanotechnologie kan behouden. STW doet de bureauvoering voor de stichting NanoNextNL en voor NanoLabNL, de stichting die de nationale faciliteiten voor nanotechnologisch onderzoek beheert.

14

Natuurkundige Bert Koopmans: ‘Het is altijd goed om na te denken over hoe je je ideeën beschermt, ook in een beginstadium.’

STW

Tekst Anouck Vrouwe Fotografie Vincent van den Hoogen

Cursussen, financiën, folders, onderhandelingen: een onderzoeksprogramma behelst meer dan het onderzoek alleen. STW regelt al dat soort zaken voor het nanotechnologieprogramma NanoNextNL. ‘Voor een onderzoeksprogramma van 250 miljoen euro heb je een stevige organisatie nodig.’

‘Ik stuur ze er allemaal naar toe,’ zegt de Eindhovense natuurkundige Bert Koopmans. Hij probeert er stuurs bij te kijken, als een strenge schoolmeester. Lang houdt hij die onnatuurlijke houding niet vol – nog geen seconde later breekt zijn lach door. Maar hij meent het serieus als hij vertelt hoe belangrijk hij de cursus Intellectueel eigendom & Valorisatie vindt. STW organiseert de cursus ieder kwartaal voor onderzoekers die zijn verbonden aan het consortium NanoNextNL. In twee dagen leren onderzoekers er waar de economische en maatschappelijke waarde van hun werk ligt. Koopmans: ‘Wetenschappers krijgen vaak het verwijt dat ze niet toepassingsgericht zijn. Dat is onzin. De meeste wetenschappers vinden het belangrijk dat hun onderzoek nuttig is. Maar op de werkvloer zijn het vaak de technische problemen in het lab die de volle aandacht opeisen. Het maatschappelijk nut blijft dan wat abstracts. In deze cursus leren onderzoekers met een andere bril naar hun onderzoek kijken.’ Koopmans leidt een van de 28 onderzoeksprogramma’s van NanoNextNL. Binnen NanoNextNL doen bedrijfsleven, universiteiten en onderzoeksinstituten gezamenlijk onderzoek op het gebied van nano- en microtechnologie. Van veiligheid tot energie, van materialen tot medicijnen: alle deelgebieden van de nanotechnologie zijn in NanoNextNL vertegenwoordigd.

Magneetveldsensoren Het onderzoeksprogramma van Koopmans richt zich op nanoelektronica. ‘We ontwikkelen nieuwe soorten elektronica, sensoren en geheugens’, zegt Koopmans. ‘De Technische Universiteit Eindhoven werkt bijvoorbeeld met NXP aan magneetveldsensoren op basis van elektronspin, die een toepassing kunnen vinden in de auto-industrie. Het doel is uiteindelijk een sensor ontwikkelen die bestand is tegen de omstandigheden die heersen onder de motorkap. Veel bestaande sensoren zijn dat niet.’ Veel van het onderzoek in zijn programma is nog ver verwijderd van een toepassing. Koopmans: ‘Toch is het altijd goed om na te denken over hoe je je ideeën beschermt, ook in een beginstadium.’ Daarom maakte hij de cursus verplichte kost voor nieuwkomers binnen zijn onderzoeksprogramma. Behalve de bovengenoemde cursus organiseert STW workshops over ondernemerschap en risicoanalyse

voor onderzoekers van NanoNextNL. Voor financiële of juridische vragen kloppen de deelnemers ook bij STW aan. De stichting NanoNextNL heeft namelijk de bureauvoering voor het programma bij STW ondergebracht. ‘STW zorgt ervoor dat wij onze handen vrij hebben voor het onderzoekswerk’, aldus Koopmans.

Gouden greep De werkzaamheden die STW de onderzoekers uit handen neemt, lopen flink uiteen. De communicatie, het beheer van het geld, het juridisch getouwtrek over de contracten, de organisatie van congressen en de begeleiding van de onderzoeksprojecten zelf: alles om te zorgen dat het onderzoek loopt. ‘Het mooie is dat we voor al die zaken de expertise in huis hebben’, zegt Léon Gielgens, hoofd van het Programmabureau NanoNextNL binnen STW. ‘Naast de programmamanagers, die het veld kennen, hebben we een juridische afdeling, een communicatieafdeling en een afdeling financiën. We kennen het klappen van de zweep bij publiek-private samenwerking. Dat helpt ons bij de ondersteuning van NanoNextNL.’ In 2011 ging NanoNextNL van start, en STW verzorgde vanaf het begin de bureauvoering van het programma. ‘Inmiddels is dat zo vanzelfsprekend geworden dat ik er niet meer bij stilsta’, zegt Koopmans. ‘STW deed eerst NanoNed voor ons, de voorloper van NanoNextNL. Het is destijds een gouden greep geweest om het zo te doen. Daarna was het logisch om ook NanoNextNL bij STW onder te brengen.’ Koopmans was zelf betrokken bij die beslissing. ‘Voor een onderzoeksprogramma van 250 miljoen euro heb je een stevige organisatie nodig. Het alternatief was het bureau onderbrengen bij een van de betrokken instituten. Dan had je alles van de grond af moeten opbouwen. Nu sloten we aan bij een professionele organisatie, met een breed netwerk.’ Ook de onafhankelijkheid van STW noemt Koopmans een voordeel. ‘Als er een advies komt vanuit STW, dan is dat ook echt een advies van buiten’, aldus de onderzoeker. Gielgens sluit zich daarbij aan. ‘Wij hebben geen eigenbelang’, zegt hij. Dan, met een knipoog: ‘Behalve natuurlijk bij het advies in welke vorm NanoNextNL na 2016 kan worden voortgezet. We vinden het leuk om het programmabureau te doen, dus van ons mag er een vervolg komen.’

UPDATE

15

Fotografie Kamiel Spoelstra

Nachtleven Niet alleen voor het menselijk oog is dit een mooi plaatje. Nachtvlinders vinden het licht van deze proefopstelling in Wageningen onweerstaanbaar. Ecoloog Koert van Geffen bouwde de opstelling voor het onderzoeksproject Licht op natuur, dat in kaart brengt hoe kunstlicht de natuur beïnvloedt. Grootschalige experimenten op de Veluwe en in Drenthe maken eveneens deel uit Licht op natuur. Het project, dat onder leiding staat van ecoloog Kamiel Spoelstra, wordt uitgevoerd door het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) en Wageningen UR. Inmiddels heeft het project aangetoond dat kunst­licht het natuurlijke gedrag van nachtvlinders en veel andere dieren

flink verstoort, ook als het licht erg zwak is. Van vleermuizen tot vogels, en van padden tot muizen, allemaal raken ze in meer of mindere mate van slag. Opvallend is dat de dieren anders reageren op verschillende kleuren licht. Het project moet duidelijk maken hoe de verschillende kleuren het diergedrag precies beïnvloeden. Eind 2014 heeft STW de financiering van het project met drie jaar verlengd. Met de kennis die daaruit voortkomt kunnen we mogelijk de kleur van bijvoorbeeld onze straatverlichting aanpassen, en dieren hun natuurlijke nachtleven weer teruggeven. MEER INFORMATIE www.lichtopnatuur.org

Tekst Ed Croonenberg Fotografie Vincent van den Hoogen

Een gebouw ontwerpen komt neer op jongleren met eisen die flink met elkaar kunnen botsen. Geen wonder dat het eindresultaat vaak verre van optimaal is. Hèrm Hofmeyer en Michael Emmerich werken aan een computerprogramma waarmee ontwerpers de optimale balans van ontwerpvereisten kunnen vaststellen.

BOUWEN VOOR EEN WERELD MET ACHT MILJARD BEWONERS Als u zich tijdens het lezen van dit artikel in een gebouw bevindt, kijk dan eens om u heen. Vindt u het ruimtelijk genoeg of komen de muren op u af? Valt er voldoende licht binnen? En valt, als u de eigenaar of huurder bent, de energierekening u mee of tegen? Wellicht hebben degenen die het gebouw ontwierpen gebruikgemaakt van rekenmodellen om op al die gebieden tot gunstige resultaten te komen. Helaas houden zulke modellen geen rekening met conflicten tussen alle verschillende vereisten. Het resultaat is dan bijvoorbeeld een huis dat energiezuinig is, maar ook nogal donker. Of juist een heel licht gebouw waarin ’s zomers de airconditioning op de hoogste stand moet. Omdat de eigenschappen van een gebouw sterk op elkaar inwerken, zou het veel beter zijn om alles tegelijkertijd te optimaliseren. Dat is precies het doel dat Hèrm Hofmeyer van de Technische Universiteit Eindhoven voor ogen heeft, samen met informaticus Michael Emmerich van de Universiteit Leiden. Al vanaf 1992 houdt Hofmeyer zich bezig met de ontwikkeling van simulatieen optimalisatietechnieken voor gebouwen, de laatste jaren in nauwe samenwerking met Emmerich. STW honoreerde onlangs een voorstel van de beide onderzoekers om praktische applicaties te ontwikkelen de werken op basis van gelijktijdige optimalisatie. Met dergelijke applicaties kunnen bouwkundigen, maar ook particulieren die zelfbouw overwegen, de kwaliteit van hun gebouwen sterk verbeteren.

18

Beter bouwen is één ding, het efficiënt aanwenden van bronnen is een andere kwestie die Hofmeyer sterk bezighoudt. ‘40 procent van al het energieverbruik en alle materialen op deze hele aarde zit in de gebouwde omgeving’, zegt hij. ‘Dat is heel wat. En je kunt er zeker van zijn dat het gebouw waar ik nu in zit helemaal niet optimaal is. Ik denk dat we heel wat energie en materiaal kunnen besparen als we het ontwerpproces verbeteren.’

Ontwerpcirkel In die uitspraak gaat een subtiliteit schuil: Hofmeyers onderzoek richt zich niet alleen op het verbeteren van gebouwen, maar ook op het verbeteren van het ontwerpproces ervan. ‘Ons idee is dat je het ontwerpproces zélf moet modelleren. Je moet je dat als volgt voorstellen: in het begin heb je een ruimtelijk ontwerp van het gebouw – de blokkendoos, als het ware. Dat kunnen wij automatisch omzetten in een constructief ontwerp, ofwel de draagconstructie. Vervolgens kun je dat ‘skelet’ optimaliseren. Maar dat heeft dan weer consequenties voor de blokkendoos. Het kan zodanig botsen dat het ruimtelijk ontwerp moet worden aangepast – het geraamte van een vis past immers niet in een vogel. Ook dat doen wij geautomatiseerd. Wij kunnen die ontwerpcirkel blijven maken, en dat is wereldwijd uniek.’ Toen Hofmeyer zijn programma draaiende had, leek het toevoegen van extra ontwerpeisen hem de logische volgende stap. ‘We besloten

STW

Bouwkundige Hèrm Hofmeyer

“WE KUNNEN HEEL WAT ENERGIE EN MATERIAAL BESPAREN ALS WE HET ONTWERPPROCES VERBETEREN”

Foto: Lissandra Melo/Shutterstock Computermodellen kunnen berekenen wat de ideale draagconstructie voor hoogbouw is (links). De uitkomsten doen denken aan de gevel en de draagstructuur van het John Hancock Center in Chicago.

in de eerste plaats de bouwfysica erbij te betrekken: hoe hou je het gebouw warm? Hoe zorg je voor voldoende lichtinval?’ Tegelijkertijd ondernam hij stappen om het ‘basisprogramma’ zelf te optimaliseren. ‘Onze vraag was: hoe kun je zo’n ontwerpcyclus in wiskundig opzicht zo goed mogelijk laten verlopen? We wilden dat gedegener aanpakken, met goede wiskunde en goede informatica.’ Voor die stap ging Hofmeyer een samenwerking aan met Emmerichs onderzoeksgroep in Leiden. ‘Onze specialiteit is dat we met meerdere doelen kunnen werken’, zegt Emmerich. ‘Dat is bijvoorbeeld bruikbaar wanneer je het energieverbruik van een huis wilt optimaliseren, maar tegelijkertijd een constructief stabiel huis met veel volume wilt.’ Het gaat erom de optimale trade-off te vinden, aldus Emmerich. ‘Oplossingen die te veel naar de ene of andere eigenschap overhellen, vallen af. Uniek aan onze methodiek is dat we een heel breed zoekbereik hebben. We kunnen heel veel gebouwarchitecturen tegelijkertijd doorrekenen. Dat doen we met een combinatie van brute rekenkracht en slimme algoritmes die efficiënt gebruikmaken van die rekenkracht.’ Eerder werden de rekenmethoden van Emmerich overigens al toegepast in de chemische en farmaceutische industrie. ‘Ook daar moet je verschillende doelen zien te verenigen’, zegt Emmerich. ‘Een medicijn moet werken, maar wel zonder al te veel bijwerkingen te veroorzaken.’

Genetische algoritmen Een promotieonderzoek dat in december 2014 onder Hofmeyers leiding werd afgerond, toont in de vorm van duidelijke visualisaties

20

‘‘WE KUNNEN HEEL VEEL GEBOUWARCHITECTUREN TEGELIJKERTIJD DOORREKENEN’’ de kracht van die benadering aan. Hofmeyer: ‘Als je een ‘skelet’ van een gebouw in de computer hebt gezet, zal je altijd merken dat er plekken zijn waar het maar heel weinig hoeft te dragen. Die delen kun je dus verwijderen. Het gevolg is dat je op die plekken geen ruimtes meer kunt hebben. De promovendus heeft onder meer laten zien dat, naarmate je de ontwerpcyclus vaker doorloopt, het gebouw steeds lager wordt.’ In een ander voorbeeld blijkt dat wanneer je gefocust bent op windbelasting, het gebouw geleidelijk verbrokkelt tot een losse verzameling lage gebouwtjes. ‘Dat lijkt wellicht triviaal’, zegt Hofmeyer. ‘Maar het is de eerste keer dat we met een volledig rationele, systematische procedure dit soort processen kunnen laten

STW

zien. Vooral ook omdat dit verder gaat dan gebouwen. Dezelfde effecten treden ook op wanneer je een auto ontwerpt, of een mobiele telefoon.’ In feite verloopt in Hofmeyers methode het ontwerpproces in generaties. Die opmerkelijke overeenkomst met biologische voortplanting bracht de onderzoekers op het idee om hun programma te verifiëren met behulp van zogeheten genetische algoritmen. Hofmeyer: ‘We beschreven de ruimte en het skelet van een gebouw in de vorm van een heleboel enen en nullen die samen één gen vormen. Daarna creëerden we een populatie door tussen de individuen kleine, willekeurige verschillen aan te brengen. Vervolgens namen we er een aantal uit om te kijken hoe goed ze waren in constructief, ruimtelijk of ander opzicht. De geslaagde exemplaren lieten we zichzelf voortplanten. Dat wil zeggen dat we ze uit elkaar haalden en de fragmenten met die van anderen combineerden, net zoals de natuur dat doet.’

Nadat de simulatie 180 uur draaide, maakten Hofmeyer en collega’s de balans op. ‘We hadden duizenden gebouwen en konden we duidelijk zien waar de simulatie naartoe ging’, zegt de onderzoeker. ‘Het waanzinnig interessante is dat die genetische algoritmen, die op zichzelf helemaal niet intelligent zijn, met dezelfde oplossingen komen als de systematische methode die wij mensen en onze programma’s gebruiken. Ook hier leverde bijvoorbeeld een focus op de wind een laag en verbrokkeld gebouw op.’

Gebruiksvriendelijk Hofmeyer denkt dat er twee ‘utilisatiekanten’ zitten aan zijn werk: een wetenschappelijke en een meer praktische. ‘We hebben heel goede contacten met architectenbureau De Twee Snoeken, dat verbonden is aan WoonConnect. Dat biedt een soort digitaal bouwpakket waarin mensen zelf kunnen aangeven hoe ze hun huis willen hebben. Het programma adviseert dan over constructie, kosten, noem maar op. We hopen onze module daar over vier jaar aan te kunnen koppelen.’ Om toegankelijk te zijn voor een breder publiek, moet het programma nog wel van een gebruiksvriendelijke interface worden voorzien. ‘Dat is nooit de sterkste kant van academici,’ lacht Hofmeyer, ‘en daarom gaat De Twee Snoeken dat doen.’ Voor zichzelf ziet hij in de eventuele commercialisering van zijn werk geen rol weggelegd. ‘Ik ben niet van plan een bedrijf op te richten. Daar ben ik helemaal het type niet voor’, zegt Hofmeyer. ‘Mijn doel is tweeledig: ik hoop oprecht dat gebouwen van klein tot groot energiezuiniger en – zowel constructief als ruimtelijk – een stuk optimaler worden. Het gebruik van energie en materialen moet in een wereld met acht miljard bewoners echt omlaag. Daarnaast zou ik het heel mooi vinden als dit soort tools ook in andere ontwerpdisciplines zouden worden gebruikt, om inzicht te krijgen in ontwerpprocessen en die vervolgens te verbeteren.’

“IK HOOP OPRECHT DAT GEBOUWEN, VAN KLEIN TOT GROOT, ENERGIEZUINIGER EN EEN STUK OPTIMALER WORDEN”

21

22

STW

Dijken gebruiken we allang niet meer uitsluitend als waterkering. Nu de ruimte in ons land schaarser wordt, krijgen dijken meer en meer functies. Kunnen de dijken dat wel aan? In het Perspectiefprogramma Integral and Sustainable Design of Multifunctional Flood Defences onderzoeken wetenschappers uit de meest uiteenlopende vakgebieden hoe we dijken het best kunnen benutten. Bekijk hier welke projecten onderdeel uitmaken van het programma. MEER INFORMATIE WWW.FLOODDEFENCES.NL WWW.STW.NL/PERSPECTIEF

UPDATE

23

Fotografie Rene van der Hulst

TRAPPELEN Iedere werkdag heeft STW een ontmoeting met gemiddeld acht bedrijven en vier onderzoekers. En dan hebben we het alleen nog maar over de STW-gebruikerscommissies. Niet over ontmoetingen op conferenties, matchmakingbijeenkomsten, werkbezoeken of het STW-jaarcongres. STW brengt mensen en middelen bij elkaar. Omdat ontmoetingen leiden tot ideeën, en ideeën tot innovaties. Vaak zijn onderzoeksfinanciers – in binnen- en buitenland – vooral bezig met geld verdelen. Nu is het ook zo dat de processen en het beheer op orde moeten zijn: eerst het beheer, dan het beleid, zei mijn oude leermeester Hans Chang altijd. Bovendien word je als onderzoeksfinancier afgerekend op je overheadpercentage. Meer dan 5 à 7 procent is ‘not done’, en als je ontmoetingen wilt creëren en kennisoverdracht stimuleren, dan kom je al gauw in de activiteiten met hoge overhead terecht. Vandaar dat onderzoeksfinanciers vaak procesmachinerieën zijn en netwerkorganisaties meestal geen geld verdelen. Onderzoeksfinanciers moeten in hoge mate uniform en reactief zijn, netwerkorganisaties moeten klantgericht zijn en maatwerk leveren. Bij STW doen we het beide: uniform waar het kan, maatwerk waar nodig. En met de overhead van een procesmachine. Het is hard werken, maar het werpt zijn vruchten af. En de steun en goodwill in het veld geeft energie om door te gaan en continu te verbeteren. De nieuwe Wetenschapsvisie van OCW zegt dat wetenschapsfinanciering veel meer een netwerkactiviteit moet worden, met de ramen en deuren open naar de maatschappij. U begrijpt dat dat een kolfje naar de hand van STW is. Het is verrukkelijk om de organisatie te mogen positioneren binnen zo’n kabinetsvisie. Het geeft veel enthousiasme, kansen voor groei en meer samenwerking over schotten heen. Wij staan te trappelen. Trappelt u mee?

Eppo Bruins directeur STW

24

STW

Tekst Stefan Jongerius Fotografie Hollandse Hoogte / Bram Saeys

BERICHT UIT HET VELD STW-medewerkers zijn veldwerkers, en trots op de projecten die zij begeleiden. In deze editie vertelt program officer Stefan Jongerius over IS2C, een onderzoeksprogramma dat ongekend veel kennis over onderhoud aan onze infrastructuur moet opleveren. Het programma kan leiden tot een besparing van honderden miljoenen.

Meetapparatuur aan de voet van de Hollandse Brug legt vast hoe de pijlers bewegen onder het gewicht van het verkeer.

‘Je hebt het niet door wanneer je bijvoorbeeld over een brug rijdt, maar veel infrastructuur in Nederland is aan groot onderhoud toe. Scheuren, gaten, verpulvering, je ziet het allemaal optreden. Veel van onze betonnen bruggen stammen uit de jaren zestig en zeventig. Die constructies hebben een levensduur van ongeveer veertig jaar, en daar lopen we nu tegenaan. Kijk bijvoorbeeld naar de Nijkerkerbrug. Daar zijn gewoon stukken beton van losgeraakt. Dat ziet er ernstig uit, maar we kunnen de werkelijke staat van zo’n constructie niet meten. De brug wordt daarom voor de zekerheid gestut. De schade maar blijven repareren is geen optie, omdat het reparatiewerk meestal maar zo’n tien jaar meegaat. Uiteindelijk krijg je dan een exponentiële groei van het onderhoud, en de bijbehorende kosten. Alle bruggen vervangen is al helemaal ondoenlijk en onbetaalbaar. Hoe komen we uit die impasse? Grote bouwbedrijven hebben zich nu in een onderzoeksprogramma verenigd met

UPDATE

onderzoeksinstellingen als TNO, LIACS en de technische universiteiten in Delft en Eindhoven. Dat programma, genaamd IS2C (Integral Solutions for Sustainable Construction) moet uitmonden in een model waarmee je kunt voorspellen wanneer een brug welk type onderhoud nodig heeft. IS2C is een zeer groot programma dat bestaat uit negen projecten die allemaal vanuit een andere hoek de centrale vraag benaderen. Een project richt zich bijvoorbeeld op het zo gedetailleerd mogelijk meten van de belasting die het verkeer op een brug uitoefent. Dat levert gigantische hoeveelheden gegevens op, die nu nog niet behapbaar zijn. Een ander project heeft als doel dat soort gegevens te ontsluiten. IS2C is echt een gaaf programma om als program officer te begeleiden, omdat er zoveel grote partijen meedoen en de relevantie zo groot is. De aannemers die meedoen, hebben een groot belang bij IS2C, omdat zij in toenemende mate het onderhoud moeten gaan overnemen van Rijkswaterstaat. Zij beseffen heel goed dat er veel op het spel staat. Alle deelnemers, zowel de bedrijven als de betrokken wetenschappers, zetten alles op alles om het maximale uit IS2C te halen.’ MEER INFORMATIE www.is2c.nl

STEFAN JONGERIUS Program officer

25

EEN WARM BAD VOOR ORGANEN

Arjen van der Plaats (links) en Martin Kuizenga van het Groningse bedrijf Organ Assist.

26

STW

Tekst Arno van ’t Hoog Fotografie Pepijn van den Broeke

Als een donororgaan beschikbaar komt, moet die bliksemsnel naar de ontvanger om weefselschade te voorkomen. Dat lukt niet altijd, waardoor veel organen onbruikbaar raken. Met apparatuur van het Groningse bedrijf Organ Assist kunnen artsen donororganen nieuw leven inblazen. Wat begon als STW-project redt nu jaarlijks tientallen levens.

Getuige zijn van een orgaantransplantatie blijft een unieke ervaring, vertelt Martin Kuizenga, client service manager van het Groningse bedrijf Organ Assist. Hij begeleidt ziekenhuizen als ze de apparatuur van Organ Assist in gebruik nemen. ‘Ik ben meestal aanwezig bij de eerste toepassing in de operatiekamer. Het is altijd weer bijzonder om te zien hoe een orgaan wordt aangesloten op de bloedsomloop en weer doorbloed raakt.’ Wat de transplantaties die Kuizenga bijwoont nog specialer maakt, is dat ze worden uitgevoerd met donororganen die normaal gesproken zouden zijn afgekeurd en vernietigd. Als er namelijk te veel tijd zit tussen het uitnemen van een donororgaan en de transplantatie, kan het te riskant zijn om het orgaan nog te gebruiken. De kans op afstoting of uitval van het orgaan is dan te groot. Dankzij de apparaten van Organ Assist zijn de organen te ‘revitaliseren’, zodat ze alsnog geschikt zijn voor transplantatie. De apparaten pompen een warme, op bloed lijkende vloeistof door de bloedvaten van de organen. Op basis van dat principe, genaamd perfusie, heeft Organ Assist systemen op de markt gebracht voor het revitaliseren van de lever, longen en nieren, plus een systeem dat wordt gebruikt bij het uitnemen van organen bij de donor. Kuizenga’s collega Arjan van der Plaats, hoofd R&D van Organ Assist, is eveneens regelmatig in de operatiekamer te vinden. De operatie die hem vooral bijblijft, is een longtransplantatie in het Groningse UMCG, waarbij voor het eerst het longapparaat van Organ Assist werd

“HET IS VOOR MIJ EEN JONGENSBOEK”

toegepast. Van der Plaats: ‘We hadden al in experimenten laten zien dat we de kwaliteit van transplantatielongen fors kunnen verbeteren. En ook al weet je dat de technologie werkt, dan nog is de eerste keer bij een patiënt extra spannend. Want als een patiënt echt een nieuwe long nodig heeft, is de situatie levensbedreigend.’ Het longapparaat, genaamd Lung Assist, werkt niet alleen met perfusie; een beademingsapparaat voorziet de donorlong van zuurstof. Door deze behandeling verdwijnt ook het vocht dat zich in de longblaasjes heeft opgehoopt. Een long die aanvankelijk niet aan de kwaliteitseisen van transplantatie voldoet, is na een tijdje op de Lung Assist wel geschikt.

UPDATE

27

“ZIEKENHUIZEN TREKKEN DE LIVER ASSIST BIJNA UIT ONZE HANDEN”

Martin Kuizenga: ‘Het is altijd weer bijzonder om te zien hoe een orgaan wordt aangesloten op de bloedsomloop en weer doorbloed raakt.’

‘Het is voor mij een jongensboek’, zegt Van der Plaats. ‘Vijftien jaar geleden ben ik met niets mijn onderzoek in Groningen begonnen, en nu zie ik van dichtbij hoe deze technologie mensenlevens redt.’

Financiering De geschiedenis van Organ Assist begon met de toekenning van een STW-financiering in het najaar van 1998. Dankzij die financiering konden twee promovendi, onder wie Van der Plaats, van start met onderzoek naar simulaties, testopstellingen en prototypen van orgaanperfusiesystemen. Het onderzoek vond plaats aan de Rijksuniversiteit Groningen, bij de vakgroep Biomedical Engineering onder leiding van hoogleraar Gerhard Rakhorst. Het doel van het onderzoek was de ontwikkeling van een systeem dat de kwaliteit van donorlevers behoudt en verbetert. De kwaliteit van een donororgaan bepaalt namelijk in grote mate de slagingskans van een transplantatie. Zodra het orgaan uit de donor wordt verwijderd, gaat de kwaliteit al achteruit. Eenmaal afgesneden van de bloedsomloop krijgt een orgaan geleidelijk een tekort aan zuurstof en voeding. De schade die dat oplevert, bepaalt hoe goed de stofwisseling na transplantatie nog op gang kan komen. Hoe meer het orgaan de omstandigheden van het lichaam ervaart, des te beter. Dat is het eenvoudige idee achter de perfusiesystemen. Daarnaast kunnen artsen zo de kwaliteit van het orgaan verbeteren door in de perfusievloeistof zuurstof, medicijnen en extra voedingsstoffen toe te voegen.

28

Op het moment dat Van der Plaats met zijn onderzoek begon, werden donororganen standaard bewaard in een zakje met vloeistof, die op zijn beurt weer in een koelbox gevuld met ijs kwam te liggen. Een systeem dat de weefselschade die daardoor optreedt weer herstelt, was nog niet beschikbaar. Andere onderzoekers hadden al wel eens nieren aangesloten op een perfusiepomp. Die experimenten lieten een verbetering zien van de houdbaarheid. Voor de lever bestond zoiets echter niet. De lever is een complexer orgaan: het is via twee afzonderlijke routes aan de bloedsomloop gekoppeld, het filtert bloed en produceert gal, enzymen en allerlei andere stoffen. Van der Plaats ontwikkelde en testte systemen met twee vloeistofpompen, zuurstofvoorziening, verwarmingselementen en sensoren voor vloeistofdruk. Door de levers van dieren te meten in dat soort proefopstellingen kon hij uiteindelijk de juiste specificaties voor de Liver Assist vinden. ‘Het belangrijkste resultaat van het STW-project is dat we het concrete eisenpakket voor een orgaanperfusiesysteem in kaart hadden gebracht. Die kennis en ervaring geeft ons nog steeds een voorsprong op de concurrentie.’

Octrooi Het onderzoek en het prototype dat daaruit voortkwam, vormden in de zomer van 2003 de basis voor een octrooiaanvraag door STW. Het octrooi was van groot belang voor de startfase van Organ Assist, dat in 2005 door Rakhorst werd opgericht. ‘Bij STW-projecten wordt altijd goed gekeken of er nieuwe toepassingen geoctrooieerd kunnen worden’, zegt Leon van de Laarschot, jurist bij STW. ‘Als je een bedrijf wilt beginnen, heb je geld nodig van investeerders. Die vragen altijd of je je technologie en business hebt beschermd. Een octrooi geeft die garantie, en was ook bij Organ Assist belangrijk om financiers aan boord te krijgen. STW heeft de octrooiaanvraag voorgefinancierd, en Organ Assist nam bij de oprichting het octrooi tegen een vergoeding over.’ De apparatuur die Organ Assist verkoopt, wordt overigens niet meer gedekt door het octrooi. Het oorspronkelijke idee en het octrooi draaiden namelijk om perfusie met koude vloeistoffen, maar de praktijk van orgaanperfusie heeft zich inmiddels ontwikkeld richting warme perfusie.

STW

Van de Laarschot: ‘Dat de technologie niet door het octrooi wordt gedekt, is jammer voor STW, omdat we anders een royaltyvergoeding zouden ontvangen voor de verkochte apparaten. Dat zijn inkomsten die we direct weer in onderzoek kunnen investeren. Maar ook zonder royalty’s is het nog steeds mooi dat een wetenschapper met zijn onderzoek is meegegroeid in een nieuw bedrijf dat zorgt voor werkgelegenheid in de regio Groningen.’ Op dit moment heeft Organ Assist negen mensen in dienst, en zijn er wereldwijd ruim vijftig apparaten in gebruik bij transplantatie-afdelingen in ziekenhuizen.

Wereldnieuws De ontwikkeling van Organ Assist is verre van rechtlijnig geweest, aldus Van der Plaats. In tien jaar heeft het bedrijf veel bereikt, al was het lastiger dan verwacht om marktaandeel te winnen. Dat heeft alles te maken met acceptatie van nieuwe technologie. Een vaste plek veroveren in de medische praktijk vergt nu eenmaal een lange adem. Het bedrijf heeft die periode doorstaan met onderzoeksubsidies en kapitaal van aandeelhouders, waaronder de Rijksuniversiteit Groningen, het UMCG, een verzekeraar en een aantal investeringsmaatschappijen. Als je een nieuw medisch apparaat hebt dat goed werkt, en waarmee je veelbelovende resultaten kunt laten zien, ben je er nog lang niet, zegt van der Plaats. ‘De bestaande praktijk van orgaanvervoer

De Liver Assist werd in 2014 wereldnieuws. Britse artsen transplanteerden toen een lever die normaal gesproken zou zijn afgekeurd, maar met de Liver Assist was ‘gerevitaliseerd’.

De Kidney Assist, het nierperfusieapparaat van Organ Assist.

op ijs werkt op zich goed. Iedereen is ermee bekend, van ziekenhuispersoneel tot verzekeraars die het vergoeden. Wij komen met een nieuw systeem dat een andere procedure vraagt, met wat meer getraind personeel. Daar komt bij dat er nog geen vergoeding is geregeld door zorgverzekeraars.’ De medische praktijk vraagt daarnaast om hard bewijs in de vorm van klinisch onderzoek waaruit duidelijk blijkt dat de nieuwe aanpak voordelen biedt. Dergelijk bewijs lijkt eraan te komen. Begin dit jaar ging een groot Europees klinisch onderzoek van start waarin onderzoekers de uitkomsten van twee niertransplantatiemethoden vergelijken: direct na transport vanuit ijs, of na twee uur revitaliseren op de Kidney Assist, het nierperfusieapparaat van Organ Assist. Organ Assist heeft al laten zien dat het flexibel kan inspringen op ontwikkelingen in de markt. Aanvankelijk richtte het bedrijf zich op leverperfusie, maar de markt bleek rond 2005 nog niet rijp voor zo’n revolutionair apparaat. Bij niertransplantaties was al meer ervaring met perfusie, dus ontwikkelde men eerst de Kidney Assist. Van der Plaats: ‘Inmiddels zijn we weer geëvolueerd richting leverperfusie. Nu is de markt is er wel klaar voor. Ziekenhuizen trekken de Liver Assist bijna uit onze handen.’ Eind 2014 was het apparaat zelfs even wereldnieuws. De Britse patiënt Satpal Mahal kreeg toen in het Queen Elizabeth Hospital Birmingham een donorlever die met de Liver Assist was gerevitaliseerd. De donorlever had een reis van maar liefst zeven uur op ijs achter de rug, wat normaal gesproken te lang is. De lever zou volgens de standaardprocedures dan zijn afgekeurd en vernietigd. Maar na acht uur gekoppeld te zijn aan de Liver Assist was de donorlever zo verbeterd dat de transplantatie kon doorgaan. Elf dagen na de transplantatie kon de 46-jarige patiënt weer naar huis. ‘Daar ligt de kracht van ons systeem’, zegt Kuizenga. ‘Het levert meer organen van betere kwaliteit, een grote kans op succes en daarmee kortere wachtlijsten voor orgaandonatie.’ Overigens waren zowel Kuizenga als Van der Plaats niet aanwezig bij de operatie Birmingham. En dat is helemaal niet jammer, zegt Van der Plaats. ‘Als artsen het prima zonder ons kunnen, ook bij zo’n primeur, is dat alleen maar mooi.’

UPDATE

29

STW-ONDERZOEK IN DE MEDIA de Volkskrant 31 maart 2014

Trouw 14 januari 2015

RTLZ 18 november 2014

Technisch Weekblad 26 januari 2015

de Volkskrant 28 augustus 2014

Omroep Brabant 27 november 2014

30

STW

Tekst Ed Croonenberg Fotografie Sam Rentmeester

De wetenschappelijke carrière van STW-onderzoeker Stephanie Wehner kende een atypische start. Voordat de geboren Duitse natuurkunde ging studeren, was ze professioneel hacker bij het door Rop Gonggrijp opgerichte bedrijf voor digitale beveiliging ITSX. ‘We testten daar netwerken en computersystemen van vooral banken en verzekeringsmaatschappijen’, zegt Wehner. ‘Wij hackten hun netwerken en vertelden ze daarna wat we precies hadden gedaan.’ Inmiddels is Wehner dankzij STW-financiering verbonden aan QuTech, het door Leo Kouwenhoven geleide instituut dat zich ten doel heeft gesteld een kwantumcomputer te ontwikkelen. In zekere zin hackt ze daar geen computersystemen, maar de natuur zelf. ‘Als je een kwantumnetwerk wilt bouwen, loop je soms tegen fundamentele problemen aan die je niet snapt. Die moet je dan wel eerst oplossen. We weten nu eenmaal niet precies hoe de wereld werkt.’ Wat we in ieder geval wel weten, zo zegt Wehner, is dat de natuur wordt geregeerd door de bizarre wetten van de kwantummechanica. Vooral kwantumverstrengeling, door

Einstein ooit omschreven als ‘spooky action at a distance’, lijkt zich te lenen voor praktische toepassingen, zoals het versturen van informatie. Gezien Wehners achtergrond wekt het geen verbazing dat ze zich vooral richt op de beveiliging van kwantuminformatie. De belangrijkste horde die Wehner hoopt te nemen, is de geringe afstand waarop verstrengelde informatie nu nog kan worden verstuurd. ‘Wij proberen een netwerk te maken waarop kwantumsleuteldistributie over langere afstanden dan 200 kilometer mogelijk is. Daarmee kun je ook andere problemen oplossen, zoals een aantal kleine kwantumcomputers samenvoegen tot een grotere multicorekwantumcomputer.’ Wehner is ervan overtuigd dat zo’n kwantumcomputer er ook echt komt . ‘Ik ben naar Delft verhuisd omdat de wetenschappers van hier zo bekend zijn om hun experimenten. Er zijn heel weinig plekken op de wereld waar de mensen over de vaardigheden beschikken om dit soort onderzoek te doen.’

IN DE SCHIJNWERPER Jonge, ondernemende mensen werken nu aan technologie van de toekomst. STW zet deze mensen in de schijnwerper. In deze editie Stephanie Wehner, die in Delft meebouwt aan de volgende reuzensprong in informatietechnologie: de kwantumcomputer.

MEER INFORMATIE www.qutech.nl

UPDATE

31

HONORERINGEN Nieuwe technologie mogelijk maken, luidt het motto van STW. Dat is een bescheiden doelstelling. Want in feite verbindt STW mensen en middelen om technologie met economische waarde te ontwikkelen die bijdraagt aan een betere wereld. Ook het afgelopen jaar heeft STW die missie vol overtuiging uitgevoerd. Dat levert een imposante lijst van honoreringen en middelen op.

>> PROJECTEN: 42 >> BIJDRAGE STW: 23 MILJOEN >> CASH BIJDRAGE COFINANCIERS: 1,5 MILJOEN

HTSM

>> PROJECTEN: 7 >> BIJDRAGE STW: 1,1 MILJOEN

>> PROJECTEN: 23 >> BIJDRAGE STW: 9,5 MILJOEN >> CASH BIJDRAGE COFINANCIERS: 2,5 MILJOEN >> PROJECTEN: 20 >> BIJDRAGE STW: 1,5 MILJOEN

>> PROGRAMMA’S: 6 >> BIJDRAGE STW: 15 MILJOEN

>> PROJECTEN: 8

>> CASH BIJDRAGE COFINANCIERS: 3 MILJOEN

>> BIJDRAGE STW: 4,2 MILJOEN

HIGHTECH MATERIALEN

>> CASH BIJDRAGE COFINANCIERS: 1,5 MILJOEN

>> PROJECTEN: 5 >> BIJDRAGE STW: 1,1 MILJOEN >> CASH BIJDRAGE COFINANCIERS: 1,1 MILJOEN

BENIEUWD HOE DE FINANCIERINGEN PRECIES ZIJN VERDEELD?

Lees het jaarverslag over 2014 op www.stw.nl. Het jaarverslag is vanaf april 2015 beschikbaar.