Hittebehandeling maakt 3D-geprint metaal geschikt voor extreme temperaturen

Een nieuwe hittebehandeling maakt 3D-geprinte metaal geschikt voor gebruik in extreem warme omgevingen, zoals gasturbines en straalmotoren. De behandeling verandert de microscopische structuur van het materiaal.

De techniek is ontwikkeld door onderzoekers van MIT. Zij voorzien uiteenlopende toepassingen. Zo maakt de hittebehandeling 3D-geprint metaal geschikt voor onder meer componenten van gasturbines en straalmotoren. Dit maakt volgens de onderzoekers de weg vrij voor nieuwe ontwerpen die leiden tot een gunstiger brandstofverbruik en hogere energie-efficiëntie.

Hoge hittebestendigheid

Zowel gasturbines en straalmotoren zijn zeer veeleisende toepassingen. Zo draaien componenten op een zeer hoge snelheid rond in extreem heet gas. Bij de productie van hedendaagse schoepen van gasturbines gebruiken fabrikanten conventionele gietprocessen, waarbij zij gesmolten metalen in complexe mallen gieten. De bladen zijn vervaardigd uit metaallegeringen met een zeer hoge hittebestendigheid.

Al langer is er interesse in het 3D-printen van schoepen voor gasturbines. Een belangrijk obstakel hierbij is een fenomeen genaamd kruip. Bij metallurgie omschrijft de term kruip permanente vervormingen van het materiaal door langdurige mechanische belasting en hoge temperaturen. Kruip is bij 3D-geprint metaal een extra groot probleem doordat bij het printproces kleine korrels ontstaan van enkele tiende tot honderdste van een micron in omvang. Deze korrels zijn extra vatbaar voor kruip.

“In de praktijk zou dit betekenen dat een gasturbine een kortere levensduur of een lagere brandstofefficiëntie kent”, legt Zachary Cordero, Boeing Career Development Professor in Aeronautics and Astronautics verbonden aan MIT, uit. “Dit zijn kostbare, onwenselijke resultaten.”

Microstructuur transformeren

Cordero ontwikkelde samen met collega’s een hittebehandeling die uitkomst biedt. De behandeling transformeert de minuscule korrels in veel grotere ‘kolomvormige’ korrels. Deze microstructuur minimaliseert in theorie de vatbaarheid van het materiaal voor kruip, aangezien de ‘kolommen’ zijn uitgelijnd met de as die de grootste belasting kent.

De behandeling is een vorm van ‘directionele herkristallisatie’. Dit is een hittebehandeling waarbij een materiaal op een nauwkeurig gecontroleerde snelheid door een hete zone beweegt zodat de microscopische korrels transformeren in grotere, sterkere en meer uniforme kristallen. Deze techniek is meer dan tachtig jaar geleden ontwikkeld en toegepast voor het bewerken van diverse materialen.

1.235 graden Celsius

De methode is door het team getest op een 3D-geprint nikkel-gebaseerde superlegering. Dit materiaal is veelgebruikt in gasturbines. De onderzoekers pasten directionele herkristallisatie toe door 3D-geprinte ‘staven’ van de legering in een waterbad op kamertemperatuur te plaatsen. Vervolgens haalde zij de staven een voor een uit het water en op variërende snelheden door een inductiespoel. De staven zijn hierbij verwarmd tot een temperatuur van 1.200 tot 1.245 graden Celsius.

Uit deze proef bleek dat indien het materiaal met 2,5 millimeter per uur door de spoel wordt getrokken bij een temperatuur van 1.235 graden Celsius, de microstructuur van het materiaal transformeert. “Het materiaal start als kleine korrels met afwijkingen die dislocaties heten, en lijken op verweven spaghetti”, legt Cordero uit. “Indien je materiaal opwarmt kunnen deze afwijkingen verdwijnen en herconfigureren, en de korrels groeien. We vergroten de korrels continu door het consumeren van defectief materiaal en kleinere korrels – een proces genaamd herkristallisatie.”

Industrieel 3D-printen van schoepen

De onderzoekers verwachten dat hun ontwikkeling de weg vrij maakt voor het industrieel 3D-printen van schoepen voor gasturbines. “We voorzien dat fabrikanten van gasturbines in de nabije toekomst hun bladen en schoepen printen in grootschalige additieve productiefaciliteiten en ze vervolgens nabewerken met behulp van onze warmtebehandeling”, zegt Cordero.

“3D-printen maakt nieuwe koelarchitecturen mogelijk die de thermische efficiëntie van een turbine kunnen verbeteren, zodat deze dezelfde hoeveelheid stroom produceert terwijl hij minder brandstof verbruikt en uiteindelijk minder koolstofdioxide uitstoot.”

Meer informatie is hier beschikbaar.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: PublicDomainArchive

Nieuw materiaal is produceerbaar als plastic en geleidt elektriciteit als metaal

Een nieuw materiaal is produceerbaar als een plastic, maar geleidt elektriciteit op een wijze die lijkt op metaal. Het materiaal gaat hiermee in tegen de regels op het gebied van geleiding die we kennen. Geleidende materialen spelen een belangrijke rol in elektrische apparaten. Denk hierbij aan een smartphone of laptop, maar ook aan zonnepanelen of auto’s.

Het materiaal is ontdekt door onderzoekers van de Universiteit van Chicago. Zij delen hun bevindingen in het wetenschappelijke tijdschrift Nature. Ondanks dat de moleculen van het materiaal ongeordend zijn kan het elektriciteit zeer goed geleiden. De onderzoekers voorzien grote kansen met het materiaal. “Indien je iets revolutionairs wilt uitvinden, start het proces vaak met het ontdekken van een compleet nieuw materiaal”, aldus de universiteit.

‘Nieuwe klasse materialen mogelijk’

“In principe maakt dit de weg vrij voor een hele reeks nieuwe klasse materialen die elektriciteit geleiden, eenvoudig gevormd kunnen worden en zeer robuust zijn in alledaagse omstandigheden”, licht John Anderson, als hoogleraar scheikunde verbonden aan de Universiteit van Chicago en hoofdauteur van het onderzoek, toe. Jiaze Xie, die in 2022 is afgestudeerd en nu verbonden is aan de Amerikaanse Princeton Universiteit, voegt toe: “In essentie suggereert dit nieuwe mogelijkheden voor een extreem belangrijke technologische groep materialen.”

Onderzoekers slaagden vijftig jaar geleden al in het vervaardigen van geleidend materiaal uit organische materialen. Zij zetten hierbij een chemisch proces in dat bekend staat als ‘doping’. Bij dit proces ‘besprenkelen’ onderzoekers het materiaal met andere atomen of elektronen. De werkwijze biedt belangrijke voordelen. Zo zijn de organische materialen flexibeler en eenvoudiger verwerkbaar dan traditionele metalen. Zij kennen echter ook hun beperkingen. Zo zijn de materialen onstabiel. Zij verliezen hun geleidendheid bij blootstelling aan vocht of hoge temperaturen.

Rechte rijen atomen of moleculen

Het team van Anderson en Xie wijst erop dat zowel dit geleidende organische materiaal als traditionele metalen geleiders een belangrijk kenmerk delen. Beide bestaan uit rechte, nauw op elkaar gepakte rijen atomen of moleculen. Dit betekent in de praktijk dat electronen eenvoudig door het materiaal kunnen stromen. Tot nu toe werd aangenomen dat deze rechte, geordende rijen een harde eis zijn voor het geleiden van elektriciteit.

Dit blijkt echter niet het geval te zijn. Het team is enkele jaren geleden gestart met experimenten met diverse materialen. Hierbij regen zij nikkelatomen samen met koolstof- en sulfaatatomen in een ketting. Dit materiaal blijkt elektriciteit zeer eenvoudig en krachtig te geleiden. Ook is het materiaal zeer stabiel. “We verwarmde het, koelde het, stelde het bloot aan lucht en vochtigheid, en druppelde zelfs zuur en base erop, en niets gebeurde”, zegt Xie.

‘Er is geen solide theorie die dit verklaart’

De ontdekking is opvallend, aangezien er geen duidelijke theorie beschikbaar is die de ontwikkeling verklaart. Met name de ongeordende structuur van het materiaal valt op. Anderson: “Er is geen solide theorie die dit verklaart.”

De theorie van de onderzoekers is dat het materiaal lagen vormt, vergelijkbaar met de lagen in een lasagne. Ook indien deze lagen roteren en niet langer een nette stapel vormen, kunnen electronen zowel horizontaal als verticaal door het materiaal bewegen. De enige voorwaarde hierbij is dat lagen elkaar raken. Het materiaal dat is ontstaan biedt zeer uitgebreide mogelijkheden; Anderson vergelijkt het materiaal met ‘geleidend Play-Doh’.

Nieuwe verwerkingsmogelijkheden

Aantrekkelijk aan het ontdekte geleidende materiaal is onder meer nieuwe mogelijkheden voor het verwerken van het materiaal. Zo smelten fabrikanten metalen om hen de juiste vorm te geven voor gebruik in een chip of apparaat. Dit brengt beperkingen met zich mee; zo moeten andere componenten van het apparaat de hitte kunnen verdagen die nodig is voor het verwerken van de metalen.

Deze beperking kent het nieuwe materiaal niet; de verwerking vindt plaats op kamertemperatuur. Ook verwachten de onderzoekers dat het materiaal beperkingen opheft waar technici eerder tegen aanliepen bij het ontwikkelen van nieuwe technologieën. Momenteel onderzoekt het team andere vormen waarin het materiaal verwerkt kan worden. Denk hierbij aan 2D-, 3D- en poreuze materialen.

Meer informatie is beschikbaar in Nature.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: Gerd Altmann via Pixabay

Startup haalt miljoenen euro’s op voor energieproductie met onderwatervlieger

EIT InnoEnergy, PMH Investments, Invest-NL, de FOM en NOM investeren in SeaQurrent. Samen met bestaande investeerders steken de partijen ruim 4,8 miljoen euro in het Nederlandse bedrijf dat werkt aan de TidalKite. Dit is een onderwatervlieger die energie opwekt uit getijdenstroming.

SeaQurrent is de ontwikkelaar van TidalKite, een onderwatervlieger van negen bij twaalf meter. Deze moet in de toekomst voldoende energie kunnen opwekken voor 700 huishoudens. De Nederlandse startup wil door het combineren van meerdere TidalKites een getijdencentrale creëren.

Bevestigd aan de zeebodem

Een TidalKite is met een hightech-kabel bevestigd aan een anker in de zeebodem. De vlieger bevindt zich onder water en ‘vliegert’ hier dwars in de stroming. Hierdoor wekt de vlieger trekkracht op, wat een hydromotor aandrijft. Deze laat op zijn beurt een generator draaien, waarmee het duurzame elektriciteit opwekt.

De vlieger bestaat uit een frame met meerdere vleugels in een tandemopstelling. De stroming in het water zorgt ervoor dat de vlieger versnelt in het water. Hierbij ontstaat een grote opwaartse druk, die het doorzet naar een power take-off. Deze bestaat uit een hydraulische cilinder en een combinatie van een hydromotor en generator. De hydraulische cilinder wordt uitgetrokken door de kracht van de vlieger. Hierbij zet het vloeistof onder druk door naar de hydromotor-generator, die op zijn beurt duurzame energie opwekt.

Afhankelijkheid van fossiele brandstoffen verlagen

SeaQurrent wil met de TidalKite de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen verlagen en de betrouwbaarheid van het elektriciteitssysteem verhogen. Getijdenenergie is hierbij een interessante optie, onder meer doordat de energiebron altijd beschikbaar en voorspelbaar is. Dit in tegenstelling tot zonne- en windenergie, waarvan de opbrengst sterk seizoen- en weergebonden is. De impact op het milieu en landschap is volgens SeaQurrent minimaal. Een schaalmodel (1:10) is in 2018 en 2019 met succes getest in de Waddenzee.

Met behulp van de TidalKite kan SeaQurrent naar eigen zeggen:

• 24/7/365 duurzame energie produceren
• energie opwekken in alle mogelijke locaties met waterstroming
• een hoge energie-opbrengst realiseren door onder meer het vermogen van de TidalKite om op variërende dieptes te opereren, wat leidt tot een 3,1 maal hogere elektriciteitsproductie dan huidige technologieën
• duurzame energie opwekken tegen lage kosten dankzij onder meer optimalisatie van units voor hun specifieke omstandigheden en de inzet van units dicht bij de kust
• energie opwekken met minimale impact doordat de technologie de kans op botsingen met zeeleven minimaliseert, geen impact kent op de zeebodem, biologische afbreekbare vloeistoffen gebruikt en geen visuele impact kent.

Getijdenenergie betaalbaar maken

Het bedrijf stelt zich als doel het betaalbaar maken van getijdenenergie. Het werkt hiervoor samen met zowel bedrijven, onderzoeksinstellingen als overheden. Denk hierbij aan Dutch Marine Energy Center, het Waddenfonds, SNN en VIA, maar ook aan de provincies Drenthe, Friesland en Groningen evenals het ministerie van Economische Zaken. Ook de Rijksuniversiteit Groningen is betrokken.

“We zijn trots om te kunnen melden dat we de geplande financieringsronde succesvol hebben afgerond. Deze investering stelt ons in staat om de doorontwikkeling van onze onderscheidende technologie en de voorbereiding van pilotprojecten verder vorm te geven. De kwaliteit van de toetredende investeerders draagt bovendien bij aan verdere groei en professionalisering van ons bedrijf”, zegt Youri Wentzel, CEO van SeaQurrent.

Experiment bij Ameland

Komend jaar staat een experiment met de TidalKite bij Ameland op de planning. Het gaat hierbij om een testproject op volledige schaal. SeaQurrent installeert de onderwatervlieger in het Borndiep, een zeegat tussen de waddeneilanden Ameland en Terschelling. De voorbereidende werkzaamheden hiervoor zijn grotendeels afgerond.

SeaQurrent verwacht dat de installatie van de TidalKite in maart 2023 plaatsvindt. Het verbindt de vlieger hierbij met Ameland. Naar verwachting kan zeventig procent van het energieverbruik van de Waddeneilanden met behulp van TidalKites worden opgewekt. Voor kustplaatsen aan de Waddenzee ligt dit percentage op twintig procent.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron foto: SeaQurrent

Axelera AI haalt miljoenen dollars op voor AI-chip voor IoT-apparaten

Axelera AI haalt 27 miljoen dollar op bij investeerders tijdens een nieuwe investeringsronde. De Europese startup wil het geld gebruiken voor de lancering en massaproductie van zijn energie-efficiënte chip voor AI-toepassingen aan de ‘rand van het netwerk’, ook wel edge computing genoemd. De startup voorziet onder meer toepassen in de maakindustrie.

De Europese startup is in september 2021 gelanceerd door onderzoeks- en innovatiehub op het vlak van nano-elektronica en digitale technologie imec en blockchainbedrijf Bitfury gelanceerd. Axelera AI speelt in op de opkomst van het Internet of Thing (IoT), waarbij zeer uiteenlopende apparaten met internet zijn verbonden. Naar verwachting gaat het in 2030 om meer dan 125 miljard apparaten. Denk hierbij aan smartphones, maar ook aan slimme camera’s in steden en sensoren de industriële omgevingen.

Inzichten verkrijgen uit groeiende hoeveelheid data

Deze IoT-apparaten verzamelen steeds meer data. Kunstmatige intelligentie (AI) maakt het mogelijk uit deze data inzichten te verkrijgen. Slechts een klein deel van de data wordt echter in de praktijk verwerkt. Deze verwerking vindt vaak in een datacenter plaats. Bij edge computing verschuift de dataverwerking naar de ‘rand van het netwerk’, waardoor de verwerking veel dichter bij de bron plaatsvindt.

Axelera AI ontwikkelt een nieuwe generatie chips die de rekenkracht van een volledige server in een chip integreert. Dit met een fractie van het energieverbruik en de prijs van huidige AI-hardware. De chip moet integreerbaar zijn in apparaten en met behulp van een batterij kunnen worden gevoed.

Sinds 2021 als Axelera AI actief

Axelera is in 2019 onder de naam Bitfury AI geïncubeerd door de Bitfury Group. Sinds begin 2020 werkt het samen met imec aan een nergie-efficiënte computerarchitectuur te ontwikkelen die krachtige edge-AI-toepassingen mogelijk maakt. Sinds september 2021 is Axelera AI actief als onafhankelijke entiteit.

Het hoofdkantoor van de startup is gevestigd in het AI Innovation Center van de High Tech Campus in Eindhoven. Ook beschikt over het R&D-centers in het Belgische Leuven en Zürich, evenals kantoren in het Italiaanse Milaan en Britse Bristol. De startup wil dit jaar zijn vleugels uitslaan naar de Verenigde Staten en Taiwan.

Testchip succesvol getest

De startup kondigde in mei het succesvol testen van zijn eerste chip – de Thetis Core – aan. De testchip leverde bijna 40 tera verwerkingen per seconde. Het bedrijf verwacht dat de opvolger van de Thetis Core volgend jaar in productie gaat.

Axelera AI voorziet toepassingen in uiteenlopende sectoren. Denk hierbij aan retailomgevingen en smart cities, maar ook aan drones en de maakindustrie.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Afbeelding: Gordon Johnson via Pixabay

Klinische testen met draagbare kunstnier op komst

De draagbare kunstnier is helemaal gereed. Momenteel bereidt de Nierstichting klinische testen in Frankrijk voor, waarna testen in Nederland volgen.

Dit meldt de Nierstichting in een update over de draagbare kunstnier. De kunstnier biedt belangrijke voordelen voor patiënten. Zo hoeven zij niet meer om de dag naar het ziekenhuis voor een dialyse. Ook krijgen zij meer regie over hun eigen behandeling.

De draagbare kunstnier is een initiatief van de Nierstichting. De ontwikkeling is in 2008 van start gegaan met een reeks vooronderzoeken naar een kleinere en lichtere versie van het bestaande dialyseapparaat. Het apparaat moest geschikt zijn voor zowel kortere als lange dialysebehandelingen, die zowel overdag als ’s nachts moeten kunnen plaatsvinden.

Nextkidney

De Nierstichting zag dat innovatie in de dialysezorg ontbrak. De stichting richtte daarom in 2014 het bedrijf Nextkidney op in samenwerking met een tweetal internationale partners: het Zwitserse Debiotech en het Singaporese Dialyss. Ook de nierpatiëntenvereniging is bij het project betrokken. In eerste instantie is ingezet op een soort rugzak, die patiënten continu bij zich dragen. Feedback van patiënten leidde tot een onverwachte conclusie: patiënten bleken een dergelijke innovatie niet wenselijk vinden. Vooral aangezien zij niet continu met een apparaat aan hun lijf willen rondslepen. Ook de continue toegang tot de bloedbaan was een probleem en nu technisch gezien nog niet mogelijk.

Daarom is uiteindelijk ingezet op een draagbaar apparaat waarmee mensen een aantal keer per week kunnen dialyseren. Dit op het moment en de locatie dat voor hen goed uitkomt. De samenwerking met de Singaporese en Zwitserse partner heeft geleid tot de oprichting van Nextkidney. “De draagbare kunstnier is nu helemaal gereed. De veiligheidstesten met de sorbenttechnologie in Singapore zijn uitgevoerd en de klinische testen in Frankrijk, en daarna in Nederland, worden nu voorbereid”, licht directeur Tom Oostrom van de Nierstichting toe.

CE- en FDA-goedkeuring

Hiermee zijn noodzakelijke stappen gezet voor het verkrijgen van CE-goedkeuring in Europa en FDA-goedkeuring in de Verenigde Staten (VS). Deze goedkeuringen zijn vereist voor het op de markt brengen van de kunstnier. Voor de Nederlandse introductie is het onder meer gunstig dat zorgverzekeraars CZ, Zilveren Kruis en Menzis al jarenlang nauw betrokken zijn bij de ontwikkeling. Met Nextkidney bereiden de zorgverzekeraars pilots voor in Nederlandse ziekenhuizen. Ook werken de partijen aan de organisatie van de zorg. Want om thuisdialyse voor een grote groep mensen aantrekkelijk te maken, is het volgens Oostrom van groot belang dat de dialysezorg anders wordt ingericht.

Met behulp van de draagbare kunstnier wil de Nierstichting de kwaliteit van leven van nierpatiënten verbeteren en hun levensverwachting verlengen. Ook wil de stichting de kosten van een dialysebehandeling verlagen. Dit is mogelijk door het gebruik van minder dialysevloeistof en terugbrengen van de hoeveelheid benodigde professionele zorgondersteuning.

6×2 uur dialyseren

De eerste versie van de kunstnier moet patiënten met een frequentie van zesmaal twee uur per week kunnen dialyseren. Dat is voor Nederland een nieuwe vorm van dialysebehandeling, meldt de Nierstichting. Medisch gezien is 6×2 uur dialyseren beter dan 3×4 uur dialyseren, omdat dit tot minder schommelingen in bloedwaarden en vocht leidt. Ook wijst de Nierstichting erop dat er internationaal veel interesse is voor deze vorm van dialysebehandeling. De focus op 6×2 uur dialyseren helpt dan ook bij het sneller op de markt brengen van de kunstnier. Op termijn wil de Nierstichting het apparaat doorontwikkelingen voor andere dialysevormen, waaronder 3×4 uur en nachtelijke dialyse.

De draagbare kunstnier draagt inmiddels de naam NeoKidney. Het Nederlandse/Zwitserse Nextkidney brengt het apparaat op de markt. Het krijgt hierbij steun van grote Nederlandse zorgverzekeraars, verschillende nationale en internationale onderzoekers en patiënten- en beroepsverenigingen. Voor het uitvoeren van klinische testen met patiënten en de toelichting op de markt zoekt Nextkidney investeerders. Daarvoor is een crowdfundingsactie gestart.

Meer informatie is hier beschikbaar.

Door: Wouter Hoeffnagel
Foto: Darko Stojanovic via Pixabay

Macron wil alleen aanschafsubsidie voor Europese EV’s en EU vertrouwt op Aziatische accu’s

De Franse president Emmanuel Macron wil dat aanschafsubsidies voor elektrische auto’s alleen nog ten goede komen aan EV’s van Europese makelij. Ook de Duitse bondskanselier Olaf Scholz lijkt zich achter dit plan te scharen. Tegelijkertijd blijkt dat de European Battery Alliance die de onafhankelijkheid van de Europese Unie (EU) op het gebied van EV-accu’s moet verkleinen in belangrijke mate van Aziatische spelers afhankelijk is.

Dit maakt de Franse president bekend in gesprek met France 2. Macron pleit ervoor de aanschafsubsidie voor EV’s in de hele EU alleen nog beschikbaar te maken voor auto’s uit de EU. Het is niet de eerste keer dat hiervoor in Frankrijk stemmen opgaan. Eerder pleitte ook de Franse minister van Financiën voor een dergelijke beperking op EV-subsidies.

Duitse steun

Automotive News meldt dat de Duitse bondskanselier Olaf Scholz zich achter het plan schaart. Het is echter onduidelijk of en wanneer Macron en Scholz het idee in de EU willen presenteren. Macron wijst onder meer op concurrentie van Chinese EV’s, waarvoor momenteel de deur in de EU wagenwijd openstaat. Dat moet volgens de Franse president veranderen.

Macron volgt hierbij een lijn die we ook zien in de VS. Zo kondigde de Amerikaanse president Joe Biden eerder dit jaar een vergelijkbare maatregel aan. Alleen auto’s die in de VS zijn gebouwd kunnen nog een Amerikaanse aankoopsubsidie voor EV’s ontvangen.

EU vertrouwt op Aziatische accuproductie

De EU zet al langer in op het versterken van zijn positie op het gebied van EV’s. Dit doet het onder meer met de European Battery Alliance, die in 2017 is opgericht. Deze alliantie moet leiden tot een Europese sector voor EV-accu’s. De EU wil dat Europese bedrijven in 2030 90% van de accu’s leveren die nodig zijn voor de energietransitie op het Europese continent. Marktonderzoeker Benchmark Mineral Intelligence (BMI) schat dat de Europese productiecapaciteit in 2031 zo’n 1.200 GWh bedraagt. Dit overstijgt de verwachte vraag van 875 GWh.

Opvallend is echter wel dat deze productiecapaciteit voor een belangrijk deel afkomstig lijkt te zijn uit Europese fabrieken van Aziatische bedrijven. 44% van de capaciteit is afkomstig van Aziatische spelers, 43% van de Europese bedrijven en 13% van het Amerikaanse Tesla, berekent Reuters op basis van gegevens van BMI.

‘Sommige plannen komen nooit van de tekentafel’

Ook waarschuwt Caspar Rawles, Chief Data Officer bij BMI, voor de haalbaarheid van sommige plannen. Rawles verwacht dat sommige plannen van Europese bedrijven in de praktijk nooit van de tekentafel zullen komen. Hij voorspelt daarnaast dat het aandeel van Chinese, Japanse en Zuid-Koreaanse bedrijven blijft stijgen. Zo beschikken deze partijen al over contracten met wereldwijde autofabrikanten zoals BMW, Mercedes-Benz, Stellantis en Volkswagen. Ook bouwen zij wereldwijd zogeheten gigafactories. “Het overgrote merendeel van de Europese capaciteit zal Aziatisch zijn”, stelt Rawles dan ook.

Op dit moment plant het Chinese Contemporary Amperex Technology Co., Limited (CATL) met 180 GWh in 2031 de grootste productiecapaciteit voor EV-accu’s in de EU. Het Europese Northvolt volgt met 152 GWh, wat inclusief 30 GWh productie in samenwerking met Volvo is. Het Amerikaanse Tesla plant 150 GWh aan productiecapaciteit in Europa, terwijl het Europese ACC – een alliantie van Total, Stellantis en Mercedes-Benz – 120 GWh plant. Het Zuid-Koreaanse LG Energy Solutions wil 115 GWh aan productiecapaciteit realiseren.

Overigens zijn ook andere Europese partijen actief op de markt voor EV-accu’s. Deze partijen beschikken in 2032 naar verwachting echter nog niet over gigafactories. Een voorbeeld dat Reuters aanhaalt is het Slowaakse InoBat, dat begin volgend jaar in Bratislava een 45 MWh pilotproductielijn opent.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: Pixabay / geralt

Huisman levert bijzonder buizensysteem aan Carbfix

Huisman levert een composiet casingsysteem aan het IJslandse Carbfix. Het speciale buizensysteem maakt onderdeel uit van een proefput waarin Carbfix CO2 omzet in steen voor permanente opslag.

Carbfix richt zich op CO2-opslag. Het bedrijf ontwikkelt een proces voor de permanente opslag van CO2 via koolstofmineralisatie in basalt en andere geschikte gesteenten. Het bedrijf lost CO2 op in zeewater. Dit water pompt het met behulp van injectieputten in geschikt gesteenten. Hier reageert het CO2 met het gesteente, waarbij een stabiel carbonaat ontstaat.

Permanente en veilige CO2-opslag

“Bomen en vegetatie zijn niet de enige vorm van koolstofopname uit de atmosfeer. Grote hoeveelheden koolstof zijn van nature opslagen in stenen. Carbfix imiteert en versnelt deze natuurlijke processen, waarbij koolstofdioxide is opgelost in water en interactie heeft met reactieve gesteenten zoals basalt voor het vormen van stabiele mineralen voor een permanente en veilige CO2-opslag”, schrijft Carbfix op zijn website.

Het bedrijf richt zich bewust op basalt, onder meer vanwege de grote aanwezigheid van dit gesteente op aarde. “Basaltische gesteenten zijn zeer reactief en bevatten de elementen die nodig zijn voor het permanent immobiel maken van CO2 via de formatie van carbonaten. Zij hebben vaak breuken en zijn poreus, en bevatten opslagruimte voor het gemineraliseerde CO2. Daarnaast is basalt de meest voorkomende steensoort op de oppervlakte van de aarde en bedekt ongeveer 5% van de continenten en het merendeel van de oceaanbodems”, schrijft Carbfix.

Veelbelovend

De technologie is veelbelovend. Zo berekent Carbfix dat de actieve riftzone in IJsland voldoende ruimte biedt voor de opslag van 400 Gt CO2. In Europa schat het bedrijf de theoretische opslagcapaciteit op zo’n 4.000 Gt CO2, terwijl de Verenigde Staten zelfs 7.500 Gt zou kunnen opslaan.

De theoretische opslagcapaciteit van onderzeese ruggen is nog veel groter. Het IJslandse bedrijf schat deze capaciteit op ‘significant groter dan de geschatte 18.500 Gt CO2 afkomstig van het verbranden van alle fossiele brandstoffen op aarde’. Het onderzoekt nu hoeveel van deze theoretische opslagcapaciteit in de praktijk inzetbaar is.

Proefput

Carbfix bouwt een proefput bij de Coda Terminal, een transport- en opslaghub voor CO2 in IJsland. Industriële locaties in Noord-Europa vangen CO2 af. Carbfix verscheept het gas naar de terminal voor tijdelijke opslag in onshore tanks. Vanuit deze tanks pompt Carbfix de CO2 naar een netwerk van injectieputten. Hier lost het bedrijf het gas op in zeewater en injecteert in basalt. De vloeistof verandert in het gesteente in minder dan twee jaar tijd in vaste mineralen.

Huisman ontwikkelde voor deze proefput van Carbfix een composiet casingsysteem specifiek voor de constructie van putten. De keuze voor composietmaterialen ten opzichte van conventioneel staal voorkomt onder meer corrossieproblemen. Het interne stroompad is extreem glad en ‘flush’ waardoor wrijvingsverliezen en scaling geminimaliseerd worden.

Het gaat om een 9 5/8” composiet casing. Deze wordt na installatie gecementeerd. Vervolgens hervat het boorproces, waarbij een 8 ½” open sectie geboord wordt tot de finale diepte van de put. Dit betekent in de praktijk dat de bit en de boorpijp door de binnenkant van de composiet casing worden geleid. Het gaat om een uniek proces, die volgens Huisman mogelijk is dankzij de sterke, volledig composieten pijpen.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: Gerd Altmann via Pixabay

Havenbedrijf Rotterdam laat luchtverkeersleiding voor drones bouwen

Het Havenbedrijf Rotterdam gaat een prototype U-Space Airspace inrichten. Het Havenbedrijf Rotterdam gaat een prototype U-Space Airspace inrichten. Softwareleverancier Airwayz gaat een Unmanned Traffic Management systeem (UTM) leveren aan het Havenbedrijf, waarmee het onbemand droneverkeer in het havengebied in goede banen wil leiden.

Een UTM is vergelijkbaar met een luchtverkeersleiding voor vliegtuigen. Het Havenbedrijf Rotterdam gaat in de praktijk testen hoe het droneluchtruim het best ingericht en veilig gehouden kan worden. Het gaat hiervoor een samenwerking aan met de Israëlische softwareleverancier Airwayz. Dit bedrijf levert software-gebaseerde kunstmatige intelligentie (AI) waarmee drones onderdeel kunnen worden gemaakt een autonome vloot drones. De software stuurt de robots aan en kan hen diverse taken in uiteenlopende vakgebieden laten uitvoeren.

Groeiende hoeveelheid drones in de lucht

Drones en besturingssystemen voor drones zijn geschikt voor uiteenlopende taken. Toepassingen zijn te vinden in uiteenlopende sectoren, variërend van de agrarische sector tot de zorg. Denk echter ook het gebruik van drones voor het uitvoeren van inspecties en in kaart brengen van gebieden.

De hoeveelheid drones in de lucht groeit dan ook snel, wat vraagt om monitoring en aansturing. De software van Airways helpt bij het in goede banen leiden van de steeds grotere hoeveelheid drones in het luchtruim. Het systeem van Airwayz is geschikt voor iedere drone.

Dynamisch beheer

Kenmerkend is dat Airwayz inzet op ‘dynamisch beheer van het luchtruim’. Dat betekent in de praktijk dat iedere dronepiloot op ieder gewenst moment een vlucht moet kunnen uitvoeren zolang hij of zij deze vlucht rapporteert aan de UTM. De UTM levert hierbij een vluchtplan aan. Zowel vooraf als tijdens de vlucht controleert het UTM voortdurend de omgeving en brengt potentiële risico’s in kaart. Indien het een risico ontdekt, stelt het UTM een wijziging in het vluchtplan voor om dit risico te vermijden.

Een ander kenmerk is het autonome karakter van het systeem; automatisering staat centraal. Zo neemt het systeem van Airwayz met behulp van AI zelfstandig keuzes. Het systeem vervangt hiermee de luchtverkeerstoren, menselijke luchtverkeersleiding en ondersteunende IT-systemen die we kennen uit de reguliere luchtvaart.

Haven efficiënter en veiliger maken

Het Havenbedrijf Rotterdam verwacht de komende jaren steeds meer drones in de lucht te gaan zien. Zo gaan drones steeds meer diensten leveren voor het efficiënter en veiliger maken van de haven. Met behulp van het UTM van Airwayz speelt het Havenbedrijf Rotterdam hierop in. Het wil luchtverkeersleidingsdiensten voor de VLL (Very Low Level) luchtlaag aanbieden. Dit zijn diensten voor dronepiloten zoals vluchttoestemmings- en deconflictie-diensten.

Het UTM dat Airwayz in de haven opzet is een prototype. Dit prototype maakt inzichtelijk wat het betekent om de onderste luchtlaag te beheren en wat de rol van het Havenbedrijf wordt. Ook biedt de drone inzicht in wat het veilig houden van het drones-luchtruim vergt, welke kansen er liggen voor drone operators in de haven en wat de impact is van drones-luchtverkeersleiding op de organisatie. Het project kent een looptijd van twee jaar en gaat in december 2022 van start.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron foto: Pixabay / Thomas Ehrhardt

Nieuwe elektrolyser gebruikt 200 keer minder iridium

Elektrolysers maken het mogelijk waterstof te produceren via een proces genaamd elektrolyse, wat interessante kansen biedt. Voor de veel gebruikte Proton Exchange Membrane (PEM)-methode is echter iridium nodig, wat een schaars materiaal is. Een nieuwe methode ontwikkeld door onderzoekers van TNO zorgt dat 200 keer minder iridium nodig is voor hetzelfde proces, terwijl 25 tot 46% van de prestaties van de huidige generatie elektrolysers gerealiseerd kan worden.

Elektrolyse is een chemische reactie waarbij onder invloed van elektriciteit stoffen worden ontleed. Een belangrijke en bekende toepassing van elektrolyse is de productie van waterstof. In dit geval scheiden we water in waterstof en zuurstof. Dit proces vindt plaats in een elektrolyser.

Rol bij groene waterstof?

Elektrolyse kost dus stroom. De meeste waterstof produceren we op dit moment met behulp van fossiele brandstoffen. Maakt het proces gebruik van duurzame energie zonder CO2-uitstoot, bijvoorbeeld zonne- of windenergie? Dan spreken we over groene waterstof.

De vraag naar groene waterstof stijgt snel. Zo maken steeds meer industriebedrijven gebruik van waterstof, onder meer bij de productie van staal. Het gebruik van groene waterstof kan dit proces verduurzamen en maakt de productie van ‘groene’ staal mogelijk.

Iridium is schaars

“De voorziene groei van groene waterstof van 300 megawatt in 2020 naar tientallen gigawatt in 2030, heeft een keerzijde”, zegt TNO-expert Lennart van der Burg. “Het betekent een evenredig groeiende behoefte aan het schaarse iridium voor de te bouwen elektrolysers. Uit eerder onderzoek van TNO blijkt dat de opschaling van elektrolyse in gevaar komt vanwege de zeer beperkte beschikbaarheid van schaarse materialen, met name Iridium en Platinum. Over tien jaar zou de vraag naar iridium de beschikbare hoeveelheid ver overtreffen. Bovendien zijn we voor de levering afhankelijk van slechts een handjevol landen, met alle risico’s van dien.”

“Het feit dat we het benodigde iridium met een factor 200 reduceren en daarbij nu al op gemiddeld een derde van de performance van de huidige elektrolysers zitten, is een technologische doorbraak”, zegt Van der Burg.

Spatial Atomic Layer Deposition

De nieuwe methode die TNO presenteert is gebaseerd op de technologie spatial Atomic Layer Deposition (sALD). Dit is een methode om extreem dunne lagen functionele materialen op grote oppervlakken aan te brengen. sALD is ontwikkeld om een nieuwe generatie displays mogelijk te maken voor tv’s, tablets en smartphones. De technologie is nu ook toepasbaar gemaakt op elektrolysers. Onderzoekers van TNO gespecialiseerd in elektrolyse, werkten hieraan samen met collega’s van Holst Centre in Eindhoven in het Faraday Lab in Petten.

TNO meldt de afgelopen twee jaar te hebben geëxperimenteerd met sALD. Zo brachten de onderzoekers een zeer dunne laag iridium aan op de poreuze transportlaag van titanium als katalysator-materiaal. De werking en stabiliteit van het nieuwe procedé toonde de onderzoekers met behulp van diverse testen aan in het lab; er trad nauwelijks tot geen degradatie op na de stresstesten.

Een bijkomend voordeel is volgens de onderzoekers dat de membraan in de elektrolyser vrij blijft van iridium. Dit betekent onder meer dat deze beter recyclebaar en herbruikbaar is.

Voltachem

TNO werkt aan het project samen met een groep industriële partners. De partijen hebben zich verenigd in het samenwerkingsverband Voltachem. De partners willen de technologie – die zij veelbelovend noemen – van het lab naar de praktijk brengen. Hiervoor willen zij de methode eerst opschalen en in een pilotproject de werking in praktijkomstandigheden testen.

“We zijn er dus nog niet”, meldt Van der Burg. “In het lab aantonen dat de technologie werkt is mooi maar doorontwikkeling is nodig om de levensduur en efficiency te verbeteren en het op schaal te kunnen produceren. Eerder riepen we samen met een aantal Europese onderzoeksinstellingen op om bij grote pilotprojecten ook eisen te stellen aan het gebruik van schaarse materialen. Dan zou in dat jaar, volgens de huidige doelstellingen, een elektrolysecapaciteit van 40 GW in Europa moeten staan, hopelijk dan met een veel lager beroep op schaarse materialen.”

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: akitada31 via Pixabay

CS4NL brengt securitykennis- en innovaties van topsectoren bijeen

CS4NL, voorheen het Breed Gedragen Programma Cybersecurity, bundelt de cybersecurity innovatiekracht van Nederlandse topsectoren. Het programma pakt cyberveiligheidsvraagstukken op die voortkomen uit grote maatschappelijke transities en organiseert met het oog hierop efficiënte ketens van samenwerking.

Nederland telt negen topsectoren:

• Agri & Food
• Chemistry NL (Chemie)
• Creatieve industrie
• Energie
• Health Holland (Life sciences & health)
• Logistiek
• Holland High Tech (High Tech Systemen & Materialen)
• Tuinbouw & Uitgangsmaterialen
• Water & Maritiem
• Dutch digital delta (Team ICT)

CS4NL richt zich op het bevorderen van cybersecuritykennis en -innovatie uit deze topsectoren. Dit door het bundelen van vraag en aanbod op specifieke vraagstukken, het organiseren van een ecosysteem langs de hele valorisatieketen en het vrijmaken van nieuwe financiële middelen uit bestaande innovatie-instrumenten. “Het overkoepelende doel van CS4NL is niet alleen het versterken van de cyberweerbaarheid van Nederlandse organisaties. Het effect gaat namelijk zijn dat we er de Nederlandse economie en concurrentiepositie in de wereld mee versterken”, licht Frits Grotenhuis, directeur Topsector ICT, toe. CS4NL gaat werken met een geschat budget van 27 tot 36 miljoen euro over vijf jaar.

Zeven thema’s

CS4NL pakt zeven vraaggestuurde cyberthema’s op, die horen bij de grote maatschappelijke transities waarvoor Nederland staat. Denk hierbij aan de energietransitie, vernieuwingen in mobiliteit en het veilig verplaatsen van medische zorg naar huis. De CS4NL thema’s zijn relevant voor de cybersecurity-opgaven van twee of meer topsectoren en betreffen security by design, veilig datagedreven werken, veilige connectiviteit, OT-/IT-security, cyberrisicomanagement, systeem- en ketenveiligheid en security-awareness, -kennis en -vaardigheden.

Eddy Boot, directeur dcypher, legt uit: “Voor de thema’s hebben we op voorhand onderzocht of bestaande kennis en technologie kunnen worden ingezet, maar dat bleek niet het geval. Er is nog veel ontbrekende kennis en technologie en bestaande concepten zijn nog niet toepasbaar op specifieke transities. Daar gaan we nu keihard aan werken.”

Kennis en innovatie

Op de zeven thema’s zet CS4NL calls uit voor wetenschappelijk onderzoek. Kennisinstellingen kunnen hierop inschrijven in samenwerking met het bedrijfsleven, overheden en maatschappelijke organisaties. Dit versterkt de cybersecuritykennisbasis in Nederland. Ook zijn voor elk van de thema’s verdiepende praktische probleemstellingen gedefinieerd in use cases. Deze vormen het vertrekpunt voor extra calls voor gerichte innovatietrajecten vanuit de topsectoren. Ook hiervoor kunnen breed samengestelde consortia zich inschrijven.

Vooralsnog zijn twaalf use cases uitgewerkt. Denk hierbij aan:

• De veilige digitalisering van patiëntenzorg op afstand
• Zekerheid over de juistheid van sensordata van windmolenparken voor veilig onderhoud en leveringszekerheid van energie
• Het beter begrijpen van de steeds complexere IT- en OT-systemen en -netwerken die nodig zijn voor maatschappelijke sectoren als energie, waterbeheer en tuinbouw
• De cyberweerbaarheid van kleinere ondernemingen in onder andere de logistieke sector.

De calls rondom de thema’s voor onderzoek en use cases voor innovatie gaan naar verwachting vanaf 2023 van start.

Betrouwbare en veilige digitalisering

De maatschappelijke transities waar Nederland voor staat, leunen sterk op betrouwbare en veilige digitalisering. Cybersecurity is dus randvoorwaardelijk voor het verantwoord en toekomstbestendig functioneren van de Nederlandse samenleving en de economische groei. Het belang en de urgentie van digitale weerbaarheid blijken onder meer uit de talrijke ransomware-aanvallen en de oorlog in Oekraïne. Het onderwerp staat dan ook op de agenda in het Missiegedreven Topsectoren- en Innovatiebeleid (MTIB).

Aan de basis van het CS4NL staat een breed ecosysteem dat bestaat uit alle tien topsectoren en organisaties uit hun achterban. Zo werkten de Academic Cyber Security Society, het HBO, NWO, TNO, Cyberveilig Nederland, Regionale Ontwikkelmaatschappijen (via Innovation Quarter) en het ministerie van Defensie als eindgebruiker van cybersecurity mee aan de totstandkoming ervan. Ook zijn de departementen van Economische Zaken en Klimaat en Justitie en Veiligheid betrokken via de KIA Veiligheid. Het programma is geïnitieerd door Topsector ICT en dcypher binnen de Kennis en Innovatie Agenda Sleuteltechnologieën.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron foto: Pixabay / pixelcreatures

Ruim een half miljoen nieuwe industriële robots

Ruim een half miljoen nieuwe industriële robots zijn in 2021 geïnstalleerd, blijkt uit cijfers van de International Federation of Robotics (IFR). Het gaat om een nieuw record.

In het World Robotics-rapport meldt de IFR data de hoeveelheid industriële robots op jaarbasis met 31% is gegroeid. Het verbreekt het record van voor de COVID-19 pandemie uit 2018 met 22%. In totaal zijn ongeveer 3,5 miljoen industriële robots wereldwijd in gebruik.

“Het gebruik van robotica en automatisering groeit met een adembenemende snelheid”, zegt Marina Bill, voorzitter van de International Federation of Robotics. “Binnen zes jaar zijn de jaarlijkse robotinstallaties meer dan verdubbeld. Volgens onze laatste statistieken groeiden de installaties in 2021 sterk in alle belangrijke klantsectoren, hoewel verstoringen van de toeleveringsketen en verschillende lokale of regionale tegenwind de productie belemmerden.”

Azië is grootste afzetmarkt

Net als in voorgaande jaren in Azië de grootste markt voor industriële robots. 74% van alle in 2021 nieuw in gebruik genomen robots zijn in Azië geïnstalleerd. Dit is meer dan afgelopen jaar, toen dit percentage op 70% lag.

China is binnen Azië de grootste afnemer van industriële robots. Het aantal nieuw geïnstalleerde units in China is met 51% gestegen ten opzichte van een jaar eerder. In totaal gaat het om 268.195 stuks. Hiermee is de helft van alle robots wereldwijd in 2021 in China uitgerold. In totaal telt China nu meer dan een miljoen robots, wat neerkomt op een stijging van 27%.

Japan

Japan staat op de tweede positie. Het aantal installaties van industriële robot steeg met 22% in 2021 of 47.182 units in absolute aantallen. Het totaal aantal industriële robots dat in Japan in gebruik is stijgt hiermee met 5% tot 393.326 stuks. Waar het aantal industriële robots in Japan twee jaar op rij juist afnam, is dit aantal in 2021 weer gestegen.

Ook als we kijken naar de productie en levering van industriële robots is Japan van oudsher een grote speler. In 2021 bereikte de export van robots een nieuw record met 186.102 geëxporteerde units.

VS staan op derde plaats

Na China en Japan zijn de Verenigde Staten (VS) de grootste afzetmarkt voor industriële robots. Het aantal geïnstalleerde units is met 14% gestegen tot 34.987 stuks in 2021. Hiermee overstijgt de markt het niveau van voor de COVID-19 pandemie, maar is nog altijd kleiner dat de piek van 40.373 units in 2018. De Amerikaanse automotivesector is de grootste afnemer van industriële robots met 9.782 geïnstalleerde units in 2021. De vraag neemt echter al vijf jaar gestaag af. In 2021 kromp de vraag vanuit de automotive-sector met 7% ten opzichte van 2020.

Installaties in de Amerikaanse metaalsector en machinebouw zijn juist fors gestegen. Het gaat om een stijging van 66% tot 3.814 units in 2021. De plastic- en chemiesector volgt met 3.466 robots (+30%) en de voedsel- en drankensector met een stijging van 25%.

Zuid-Korea

Zuid-Korea staat op de vierde positie als het gaat om het aantal nieuw geïnstalleerde industriële robots. Het aantal installaties steeg met 2% tot 31.083. Hiermee noteert de markt na vier jaren op rij met krimp voor het eerste weer groei. Het totaalaantal industriële robots dat in Zuid-Korea in gebruik is ligt op 366.227 stuks.

Duitsland is grootste Europese markt

Duitsland is de grootste Europese afzetmarkt; de Duitse markt is goed voor 28% van alle installaties in Europa. Italië volgt met 17% en Frankrijk met 7%. Het aantal geïnstalleerde units in Duitsland steeg in 2021 met 6% tot 23.777 stuks. Dit is het op één na hoogste aantal dat ooit is geregistreerd. De IFR schrijft deze piek toe aan omvangrijke investeringen vanuit de automotive-sector in 2018, waar 26.723 units in gebruik zijn genomen. In totaal waren 245.908 industriële robots in gebruik in 2021, wat een stijging van 7% is ten opzichte van 2020.

Ook de levering van industriële robots vanuit Duitsland is gegroeid. De export steeg met 41% tot 22.870 stuks. Hiermee overstijgt de export in 2021 de cijfers van voor de COVID-19 pandemie.

Forse groei in Italië

Italië is de op één na grootste afzetmarkt binnen Europa. Het gebruik groei hierbij met 8% het snelst in de Italiaanse maakindustrie. In totaal waren in 2021 zo’n 89.330 industriële robots in gebruik, wat een stijging van 14% is ten opzichte van een jaar eerder. De cijfers in 2021 kregen volgens de IFR een boost door onder meer uitgestelde aankopen en vervroegde aankopen met het oog op belastingvoordelen die in 2022 niet meer beschikbaar zijn. Het aantal nieuw geïnstalleerde robots steeg hierdoor met 65% tot 14.083 stuks in 2021.

Frankrijk is de derde afzetmarkt van Europa, zowel wat betreft jaarlijkse installaties als totale hoeveelheid robots die in gebruik zijn. Het aantal nieuw geïnstalleerde robots steeg met 11% tot 5.945 stuks. Het totaal aantal industriële robots dat binnen Frankrijk in gebruik is komt uit op 49.312 stuks. Dit is een stijging van 10% is ten opzichte van een jaar eerder.

Krimp in het Verenigd Koninkrijk

Het Verenigd Koninkrijk laat in tegenstelling tot andere Europese markten juist krimp zien. Het aantal installaties liep met 7% terug tot 2.054 stuks. Het totaal aantal geïnstalleerde units komt uit op 24.445 stuks in 2021, wat neerkomt op een stijging van 6%. De automotive-sector nam 42% minder industriële robots af in 2021 (507 stuks).

Vooruitblik

De wereldwijde economie staat door een combinatie van stijgende energieprijzen, hogere productprijzen en chiptekorten onder druk. De IFR wijst erop dat desondanks de orderboeken vol zijn en de vraag naar industriële robots nog nooit zo hoog is geweest. Het wereldwijd aantal installaties van industriële robots groeit naar verwachting met 10% tot bijna 570.000 units in 2022. De piek die na de COVID-19 pandemie zichtbaar was verdwijnt naar verwachting dit jaar. Voor de periode 2022 tot 2025 voorspelt de IFR middelhoge tot hoge enkelcijferige groeipercentages.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: Pixabay / Antonio Hernández

Elektronische neus spoort longkanker op

Een elektronische neus kan aan uitademingslucht van mensen ruiken of zij longkanker hebben. Het apparaat kan met een zekerheid van 94% aangeven of iemand géén longkanker heeft. Sharina Kort, longarts in opleiding in MST, promoveerde onlangs aan de Universiteit Twente (Technisch Medisch Centrum) op haar onderzoek op dit gebied.

Een eNose of elektronische neus is een technisch hulpmiddel dat de stoffen in uitgeademde lucht analyseert. Het apparaat bevat sensoren die veranderingen in de samenstelling van lucht signaleren.

Onderscheid maken tussen mensen met en zonder longkanker

Kort onderzoekt sinds 2015 het inzetten van ademanalyse voor het kunnen stellen van de diagnose longkanker. Zij trainde een elektronische neus op het onderscheiden van mensen met en zonder longkanker.

“Aan longkanker overlijden veel mensen. Dit komt grotendeels doordat het pas in een laat stadium ontdekt wordt, wanneer er vaak al uitzaaiingen aanwezig zijn en er geen genezing meer mogelijk is”, zegt Kort in een nieuwsbericht op de website van de Universiteit Twente. “Daarom is ons onderzoek erg belangrijk, ook omdat het gericht is op niet-invasieve diagnostiek naar longkanker. Dat wil zeggen: een onderzoek dat niet gepaard gaat met een risico op complicaties en ook als minder vervelend wordt ervaren door een patiënt.”

Getraind in vier ziekenhuizen

De neus is in vier ziekenhuizen getraind, waarbij 376 mensen deelnamen. Met behulp van een nieuwe groep van 199 mensen zijn de resultaten van deze training gecontroleerd en geverifieerd. Indien de elektronische neus aangeeft dat iemand geen longkanker heeft, is hiermee 94% zeker dat deze persoon daadwerkelijk geen longkanker heeft.

Kort ziet onderzoek met behulp van een elektronische neus als een sneller, goedkoper en minder vervelend alternatief voor het opsporen van longkanker dan met de huidige onderzoeken. Bij de huidige onderzoeken nemen artsen biopten uit de longen. De elektronische neus kan onder meer veel sneller resultaten en daarmee duidelijkheid geven aan de patiënt, die hierdoor minder lang in onzekerheid zit.

Een vervolgonderzoek staat op de planning. Hierin wil Kort bepalen waar in het onderzoekstraject de elektronische neus het beste ingezet kan worden en de meeste voordelen oplevert voor de patiënt.

Diverse toepassingen

Een elektronische neus is overigens niet nieuw; diverse ontwikkelingen op dit gebied zijn gaande. Zo zijn er onder meer onderzoeken naar de inzet van een elektronische neus voor het opsporen van andere vormen van kanker. Denk hierbij aan darmkanker, schildklierkanker en strottenhoofdkanker. Ook is een elektronische neus ingezet voor het detecteren van COVID-19.

De elektronische neus is echter ook buiten de zorg inzetbaar. Zo is de neus in de duikwereld een hulpmiddel voor het vaststellen of een duiker risico loopt op zuurstofvergiftiging. Denk daarnaast ook aan het havengebied, waar elektronische neuzen aan lantaarnpalen zijn bevestigd. Zij helpen bij opsporen van bronnen van geurklachten. Andere toepassingen vinden we bij onder meer veehouders. Zo onderzoeken Hogeschool Saxion in Enschede en de Universiteit Utrecht samen met partners de inzet van een elektronische neus bij veehouders. Zij zetten de technologie invoor het detecteren van parasieten, bacteriën en besmettelijk ziekten bij pluimvee.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron foto: Pixabay / bykst