Willemien Groot 03 juli 2015, 07:42

Stadsboeren en astronauten profiteren van gerichte LEDs

Gerichte rode en blauwe LED-lampen zijn een efficiënte lichtbron voor duurzame gewassenteelt in de afgesloten ruimten en verticale kassen. Precisieverlichting verlaagt de elektriciteitsrekening en helpt de teelt rendabel te maken.

SMA Medium Voltage Power Station

Onderzoekers van de Purdue University in de Amerikaanse staat Indiana, ontdekten dat sla-plantjes goed gedijen bij een mix van 95 procent rode en 5 procent blauwe LED-lampen. De gerichte belichting leverde verder een energiebesparing op van 90 procent vergeleken met standaard verlichting en 50 procent met gespreid LED-licht.

De LEDs verbruiken slechts 1 watt en geven nauwelijks warmte af. Dat betekent dat de lampen heel dicht op de gewassen kunnen staan, zonder dat de bladeren verbranden.

Ruimtemissies

De Amerikanen onderzochten de mogelijkheden van groententeelt tijdens lange ruimtemisses. Bijvoorbeeld een retourtje Mars of langdurig verblijf op een maanbasis. Met de huidige technologie is het onmogelijk om voldoende voedsel, water en zuurstof mee te nemen.

Een module waarin ruimtereizigers zelf hun voedsel kunnen verbouwen zou een oplossing kunnen zijn. Volgens onderzoeksleider Cary Mitchell zijn de resultaten zo veelbelovend, dat hij een groentekas op de maan haalbaar vindt.

Indoorboerderijen

Ook duurzame gewassenteelt op aarde kan profiteren van het onderzoek. Volgens Mitchell hebben de grote, warme lampen om planten te laten groeien, hun langste tijd gehad. Gerichte LED-belichting is goed toepasbaar voor energie-efficiënte indoorboerderijen en verticale kassen.

Het afgelopen jaar zijn verschillende start-ups innovatieve kwekerijen begonnen. In Londen is een groentetuin gevestigd in een ondergrondse schuilkelder, en in Berlijn in een oude bierbrouwerij. In het Amerikaanse Newark is $ 30 mln geïnvesteerd in een boerderij in een verlaten staalfabriek. Het complex levert de stedelingen lokaal geteelde groenten. 

Gericht LED-licht geeft die landbouwprojecten de kans economisch rendabel te worden, door een veel lagere elektriciteitsrekening. Verdere experimenten moeten uitwijzen of gewassen, naarmate ze verder groeien, minder licht nodig hebben. Ook dat zou de besparingen op verlichting verder opvoeren.

Bron: Purdue University | Foto: Purdue University

Hoe een simpele innovatie chemieproductie efficiënter maakt

De onderzoekers van het Fraunhofer Institute hebben packing-materiaal, vulmateriaal voor in chemische reactoren, voorzien van een dun laagje aluminium. Het vulmateriaal, dat normaal veel tijd nodig heeft om warm te worden, is dankzij de warmtegeleiding van het aluminium vijf keer sneller op bedrijfstemperatuur.Vooral bij reacties die veel energie kosten of juist opleveren, is het belangrijk dat de warmte snel door de hele reactor wordt verspreidt. De nieuwe packings dragen hier sterk aan bij, en hebben bovendien een langere levensduur.Meerkosten“De chemische industrie gebruikt grote hoeveelheden packings. Idealiter blijven die gedurende de hele levensduur van een reactor in gebruik”, zegt onderzoeker Jörg Adler. “Tijdens transport en in de reactor zelf, schuurt het vulmateriaal langs elkaar. Met de metalen omhulling gaan de packings veel langer mee.”Fraunhofer maakt de cilindervormige packings door aluminium buisjes vol te gieten met het conventionele packingmateriaal. Volgens de onderzoekers is dat proces eenvoudig op industriële schaal toepasbaar. De onderzoekers onderzoeken nu voor welke chemische processen de meerkosten van het aluminium opwegen tegen de voordelen in gebruik.Efficiëntere packed bed-reactorenVeel chemische grondstoffen worden gemaakt in een random packed-reactor. Daarin vinden chemische reacties plaats tussen de verschillende vloeistoffen die door de reactor stromen. De reactoren zijn volgestort met een vulmateriaal, dat kris kras door elkaar ligt. Dit zorgt voor een goede menging en een homogene temperatuur.Het vulmateriaal, vaak keramiek of plastic, geleidt de warmte slecht. Veel reactoren bevatten daarom metalen roosters of complexe warmtewisselaars om toch een homogene temperatuur in de reactor te garanderen. Die structuren zijn duur en kosten veel ruimte.De uliminium packings van Fraunhofer maken, ondanks de willekeurige plaatsing, altijd ergens direct contact. Zo ontstaat in de reactor automatisch een goed vertakte warmtegeleider.Bron: Fraunhofer | Foto: Fraunhofer