UPS bezorgt pakketten op elektrisch-ondersteunende driewieler

Bionica helpt Nederlandse papierindustrie te verduurzamen

van het Bionica Innovatie & Expertise Centrum om de energie-intensieve papiersector te verduurzamen. Een serie over ondernemers die succes halen door naar de natuur te kijken. Van de ICT stapte ze over naar de bionica. Ylva Poelman is initiator van het Bionica Innovatie & Expertise Centrum (BIEC) en zoekt nu dagelijks naar technische innovaties geïnspireerd uit de natuur. Sinds de verkoop van haar ICT-bedrijf EverMind heeft zij als innovatie-expert onder andere opdrachten uitgevoerd voor TNO, Syntens en Noordhoff Uitgevers. Tevens heeft ze meegewerkt aan het High Tech Systems & Materials honours master programma van de Rijksuniversiteit Groningen in opdracht van UCF. In 2013 werd Poelman benaderd door Bertjan Maasdam van Stichting KPCK en Bumaga. Als leidinggevende met meer dan 25 jaar ervaring binnen de internationale papier- en kartonindustrie is hij de man met de juiste papieren als het gaat over deze energie-intensieve industrie. Maasdam verbaasde zich al jaren over de enorme energieconsumptie van de sector. De papierindustrie in Nederland heeft 23 productielocaties voor papier en karton. Met een jaarlijks verbruik van 25 petajoule, ongeveer 2 procent van de totale Nederlandse energieconsumptie, behoort de industrie echt tot de grootverbruikers. Gezamenlijk gebruiken de papier- en kartonbedrijven 1,1 miljard kubieke meter aardgas. De papierindustrie heeft daarom innovatie nodig voor energie-efficiëntie en brede verduurzaming. Poelman en haar organisatie BIEC hebben KCPK geholpen bij de ontwikkeling van een innovatie relatieve luchtvochtigheidssensor. Het geheim school in dennenappels. Allereerst, wat is het verschil tussen biomimicry en bionica? Poelman: “In principe zien wij bionica en biomimicry als hetzelfde, want het doel is gelijk. De nuance is klein: wij halen inspiratie uit de natuur voor de ontwikkeling van uitsluitend technische innovaties, toegepast op het bedrijfsleven. Bionica is een synergie tussen biologie en techniek en BIEC ziet het als een innovatiemethode. Het is een manier van denken en innoveren die tot mooie oplossingen kan leiden.” Wat doet BIEC met duurzaamheid in het bedrijfsleven? Poelman: “Wij zijn een klein centrum wat het fenomeen van bionica ontsluit voor het Nederlandse bedrijfsleven. Wij richten ons specifiek op bedrijven met technische uitdaging en met name duurzaamheidsvraagstukken zijn voor ons interessant. Wij zien de waarde van de natuur en haar oplossingen voor technische innovaties in en proberen dat ondernemers ook te laten zien. In Nederland  zijn bionica-innovaties meer toeval dan een focus. Nederland heeft in feite geen deurbel om aan te bellen voor een goed bionica-idee. Wij zijn die deurbel en voeren bionica-projecten uit waarbij we gebruik maken van een uitgebreid netwerk van professionals, met name in Duitsland waar bionica (Bionik) al veel verder is.” Wat is de relatie tussen Bumaga, stichting Kenniscentrum Papier & Karton en energiebesparing in de papierindustrie? Bertjan Maasdam: “Bumaga is een dochteronderneming van de stichting Kenniscentrum Papier en Karton (KCPK). Het bedrijf focust zich op nieuwe technologieën voor de productie van papier en karton en kijkt naar unieke applicaties van karton.” “Energiegebruik staat bij ons hoog in het vaandel. Onze droogkappen alleen al zijn goed voor ongeveer 60 procent van de energierekening. In deze machines willen wij daarom sensoren inbouwen om de luchtvochtigheid nauwkeurig te kunnen regelen. De papierindustrie is relatief ver met procesoptimalisatie en energie-efficiëntie, alleen zitten wij niet te wachten op incrementele innovaties maar echte break-through innovaties.” Wat zijn de voordelen van bionica voor ondernemers? Poelman: “De natuur bevoordeelt organismen die zuinig omspringen met energie. De miljarden jaren van ontwikkeling maken dan ook dat organismen per definitie geoptimaliseerd zijn op energieverbruik. De menselijke techniek zit heel anders in elkaar en wij zijn niet zo goed als de natuur in staat om  energiezuinige creaties te maken. Bionica kan leiden tot doorbraak innovaties. Wanneer wij kijken naar energiezuinigheid en materiaalgebruik bereiken wij al snel het plafond met huidige technieken. Ondernemers investeren nu in nieuwe machines of processen waarbij 1 of 2 procent winst in efficiëntie behaald wordt. Het is tijd dat er “out-of-the-box” naar problemen wordt gekeken om complete radicale nieuwe technieken te ontwikkelen. En dit kan met bionica.” Wat was het probleem en hoe heeft BIEC dit varkentje gewassen? Poelman: “Tijdens het productieproces van papier en karton worden er jaarlijks miljoenen liters aan water en terajoules aan energie gebruikt. In de papiermachines moet het mogelijk zijn om de verwarming en ventilatie continu aan te kunnen passen. Het is daarbij van belang om de relatieve luchtvochtigheid nauwlettend in de gaten te houden.” Maasdam: “Hightech sensoren zijn een flinke investering en minder dure sensoren zijn niet bestand tegen de harde en wrede omgeving waarin zij worden geplaatst. De warme en vochtige omgeving waar vezels in de rondte vliegen zorgen ervoor dat sensoren verstoppen en stuk gaan. Zo ontstond de zoektocht naar een kleine en robuuste sensor die de luchtvochtigheid van het proces nauwkeurig kan monitoren.” Poelman: “Water is natuurlijk essentieel voor organismen om te kunnen overleven. En wij onderzochten daarom een breed scala aan organismen zoals insecten en planten die vocht op de één of andere manier meten. BIEC onderzocht welke fundamentele principes zij gebruiken. Hieruit maken wij een overzicht van mogelijke technische oplossingen. Wij scoren deze  oplossingen op criteria en selecteren de meest kansrijke technieken.” Wat voor een technologie is hieruit ontwikkeld en waarop is deze gebaseerd? Poelman: “Een robuuste, kleine en goedkope relatieve vochtigheidssensor die bestand is tegen een ‘harde omgeving’. De technieken zijn gebaseerd op sluitcellen van planten en de schubben van dennenappels. Dit zijn de meest beloftevolle wegen om af te leggen. De volgende stap is de ontwikkeling van een prototype en zijn nu op zoek naar financiering. “ Hoe heeft BIEC het KCPK geholpen en zijn jullie tevreden over het traject tot nu toe? Maasdam: “BIEC heeft voor ons een uitgebreide haalbaarheidsstudie uitgevoerd met verschillende scenario’s. Van de gevonden natuurlijke principes, voor het meten van de luchtvochtigheid, werken wij er gezamenlijk nu twee uit tot prototypes.” Wat voor resultaten verwachten jullie met de innovatieve vochtigheidssensor? Maasdam: “Wij zetten in op een verbetering in de energieprestatie van 10 procent. Ik ben een praktijkman en erg voorzichtig: het productieproces is ingewikkeld en zeer verknoopt. Eén plek waar warmte anders gebruikt of ingezet wordt zorgt voor een reactie elders in het proces. Optimalisatie zorgt voor nieuwe knelpunten en vandaar dat wij ons niet meteen rijk rekenen.” Verwachten jullie in de toekomst mogelijk meer problemen op te lossen met bionica? Maasdam: “De eerste stap is nu gezet. Gezien de successen verwachten wij wel een vervolgtraject.  Juist in het procestechnologische vlak zijn er nog veel kansen. In de chemie, met name de valorisatie van reststromen, daar liggen nog vele mogelijkheden. De sensoren moeten in 2014 ook echt werken. Als dat succesvol is afgerond kijkt het KCPK naar de mogelijkheden waar BIEC wellicht nog meer kan betekenen.” Welk land is nu koploper op het gebied van bionica, en waar staat Nederland? Poelman: “In Duitsland loopt men voor met bionica, zeker zo’n twintig tot dertig jaar. De Duitse overheid ziet veel potentie in bionica en heeft €30 mln beschikbaar gesteld om bionica-innovaties te laten ontkiemen. Duitsland laat biologen dan ook met ingenieurs praten. Communicatie tussen deze twee partijen verloopt in Nederland nog steeds moeizaam." De bekendheid van bionica in Nederland is nog niet zo groot en moet men vaak nog wennen aan het idee dat de natuur inspiratie zou kunnen bieden voor techniek. Dit is jammer, aangezien bionica tot doorbraaktechnieken leidt met winsten in energie-efficiëntie of materiaalgebruik van 20 tot 40 procent kunnen halen Dat is wat anders dan een procentje hier en een procentje daar. Wij werken er daarom hard aan om bionica meer verbreid te krijgen in Nederland” Wat is de rol van bionica in de toekomst als het gaat om duurzaamheid in het bedrijfsleven? Poelman: “Wij hopen dat het een steeds grote rol zal krijgen. Nederland behoort niet meer tot de vijf beste jongens van de klas van Europa. Het is belangrijk om BV Nederland up-and-running te krijgen. Bionica is niet de enige weg om te gaan maar wel  een goede weg. Als je plat kijkt naar hoe de natuur iets ontwerpt en daar de mens naast zet is dat zo verschillend.  Het is kenmerkend voor de mens om alles met energie op te lossen. De natuur zal zelden of nooit aan de energieknop draaien. Door aan de structuur knop te draaien kan je met precies het zelfde materiaal hele andere eigenschappen krijgen.” Foto: Matthew Hall via Flickr