Van lichte landbouwmachines tot poreuze elektrodes: 14x subsidie

De projecten zijn toegekend door NWO en passen bij de topsectoren Chemie, Agri&Food, Energie en ICT. Het Launchpad for Innovative Future Technology (Lift) is bedoeld voor publiek-private samenwerking tussen tenminste één bedrijf en tenminste één kennisinstelling. De samenvattingen van de toegekende projecten in alfabetische volgorde:

CO2-verwijdering uit lucht

Hoofdaanvrager: prof. dr. Harry Bitter (WUR)
Consortium: Wageningen Universiteit, Shell Global Solutions International
Zou het niet geweldig zijn om CO2 uit de lucht te kunnen verwijderen om de klimaatverandering aan te pakken en de basis te leggen voor een voorspoedig leven voor toekomstige generaties? In dit project zullen de Universiteit Wageningen en Royal Dutch Shell samen fundamenteel en toegepast onderzoek doen naar materialen die CO2 op een efficiënte manier uit de lucht afvangen. Een belangrijk doel van het project is de ontwikkeling van robuuste en betaalbare materialen die een constant veranderende temperatuur en luchtvochtigheid verdragen en het in de toekomst mogelijk maken om CO2 uit de lucht af te vangen.

Fields2cover: wegen op de akker

Hoofdaanvrager: dr. ir. Sytze de Bruin (WUR)
Consortium: Wageningen Universiteit, AgXeed
Arbeidsschaarste en de daarmee gemoeide schaalvergroting hebben in de akkerbouw geleid tot steeds zwaardere landbouwvoertuigen die bovendien sporen trekken over vrijwel de gehele akker. De daardoor veroorzaakte bodemcompactie resulteert in verhoogd brandstofgebruik, grotere broeikasgasemissies en verminderde opbrengsten. Fields2cover richt zich op het nauwkeurig plannen van werkgangen voor een relatief licht zelfrijdend voertuig om daarmee de milieudruk te verlagen en tegelijk de efficiëntie te verhogen. Het project ontwikkelt functionaliteit voor complexe perceel vormen, heuvelachtig terrein en routering voor meerdere werktuigen tegelijkertijd. De ontwikkelde methodes worden geïmplementeerd in een open-source software bibliotheek en uitgebreid getest met een autonoom landbouwvoertuig ontwikkeld door AgXeed.

Poreuze elektrodes met functionele coatings

Hoofdaanvrager: dr. Antoni Forner-Cuenca (TU/e)
Consortium: Technische Universiteit Eindhoven, Nedstack fuel cell technologies

Hoewel de oppervlakte-eigenschappen van elektrodes een grote invloed hebben op de prestaties van batterijen, elektrolysers en brandstofcellen ontbreekt kennis over hoe deze te optimaliseren. Dit project maakt het mogelijk om met elektrografting, door slimme keuze van materialen en condities, eigenschappen zoals hydrophobociteit en ion geleidbaarheid te beïnvloeden om de selectiviteit en stabiliteit van brandstofcellen sterk te verbeteren.

‘Google biomaps’ op de vierkante nanometer

Hoofdaanvrager: dr. Ben Giepmans (UMCG)
Consortium: UMC Groningen, TU Delft, Delmic

De onderzoekers werken samen om met nieuwe microscopietechnieken structuur-/ functie eigenschappen in de medische biologie beter in beeld te brengen en te begrijpen en atlassen te creëren van weefsels. Het opnemen van een paar vierkante millimeter met de huidige workflow duurt dagen. TU Delft en Delmic BV hebben een snellere microscoop gebouwd die de opname binnen een uur kan doen. In dit project zullen we (1) Chemische proces van weefselpreparatie optimaliseren voor deze microscoop, inclusief probes om biomoleculen te identificeren; (2) De workflow van functie in een levend diermodel (zebravis) tot de zogenaamde FAST-EM analyse genereren. De ontwikkelde technieken zullen vervolgens algemeen toepasbaar zijn om ‘Google weefsel’ breed te implementeren in de (medische) biologie. Meer informatie: www.nanotomy.org .

Selectie van vitale gezonde varkens op basis van functionele variatie in het genoom

Hoofdaanvrager: Prof. dr. Martien Groenen (WUR)
Consortium: Wageningen University & Research, Topigs Norsvin Research Centre
In toenemende mate richt selectie van dieren in de varkensfokkerij zich op kenmerken die gerelateerd zijn aan gezondheid en welzijn. Hierbij speelt genomische informatie een belangrijke rol (zogenoemde "Genomische Selectie; GS)". De nauwkeurigheid van GS kan verhoogd worden door gebruik te maken van causale varianten voor deze kenmerken i.p.v. anonieme varianten zoals nu gebruikelijk is. Echter, het merendeel van deze mutaties heeft een effect op de expressie van genen en is nog niet geïdentificeerd. Binnen het project zal artificiële intelligentie toegepast worden voor de identificatie van deze causale varianten met speciale nadruk op gezondheid en welzijnskenmerken. De varianten zullen vervolgens getest worden voor GS binnen een aantal commerciële varkenslijnen.

Het verwijderen van ionische verontreinigingen uit water – kan het elektrisch?

Hoofdaanvrager: dr. Remco Hartkamp (TUD)
Consortium: TU Delft, Avsalt

Het onttrekken van ionische verontreinigingen uit water is een cruciale stap in de chemische en de voedselindustrie. Een veelgebruikte methode hiervoor is gebaseerd op ionenwissel-materialen, die uitgerust kunnen worden met een specifieke affiniteit voor ionen zoals calcium, nitraat, of zware metalen. Ionenwisselaars moeten, desondanks, regelmatig geregenereerd worden om zo de absorptiecapaciteit te herstellen. Geconcentreerde zouten en zuren zijn nodig voor deze regeneratie.

Het gebruik van ionenwisselaars resulteert daarom vaak in de productie van aanzienlijke hoeveelheden afval. In dit project zullen we een alternatief ontwikkelen voor het selectief verwijderen van ionen uit industriële stromen. De methode is gebaseerd op capacitieve deionizatie, waarbij elektriciteit gebruikt wordt om ionen te transporteren door een poreuze elektrode die afvalstroom en product scheidt. We bestuderen hoe de eigenschappen van de elektrode het best kunnen worden aangepast om specifiek ionische verontreinigingen te verwijderen.

Luminescerende nanokristallen voorzien ramen van stroom

Hoofdaanvrager: dr. Arjan Houtepen (TUD)
Consortium: TU Delft, Physee
Luminescente zonnecollectoren veranderen ramen in zonnecellen. Licht wordt geabsorbeerd door kleurstoffen in of op het venster en wordt naar de zijkanten geleid waar het efficiënt wordt verzameld door kleine zonnecellen. De belangrijkste uitdaging is om kleurstoffen te vinden die zonlicht efficiënt absorberen, licht efficiënt uitzenden van de juiste golflengte zonder reabsorptie of verstrooiing van het uitgestraalde licht, die stabiel zijn en kunnen worden verwerkt in, of op de ramen. Vanwege deze vele uitdagingen is dit perfecte materiaal tot nu toe niet gevonden. De onderzoekers gaan nanokristallen ontwikkelen waar Mn5+ in zit, omdat deze in potentie aan alle voorwaarden voldoen.

Membranen op maat

Hoofdaanvrager: Prof. dr. ir. Kitty Nijmeijer (TU/e)
Consortium: Technische Universiteit Eindhoven, Pentair X-Flow
Met onze westerse manier van leven gebruiken we vier keer meer materialen en grondstoffen dan er op aarde beschikbaar zijn. Bovendien produceren we enorme afvalstromen. Dit project ontwikkelt een simpele, generieke methode waarmee het mogelijk is om ‘membranen op maat’ te maken. Door het aanbrengen van verschillende, zeer dunne selectieve lagen op een poreuze drager kunnen de eigenschappen van die membranen beïnvloed en gestuurd worden. Daardoor is het mogelijk om membranen te produceren die specifiek geschikt zijn voor bijvoorbeeld de zuivering van industrieel afvalwater, het terugwinnen van waardevolle stoffen uit waterige stromen of het produceren van schoon drinkwater. Met ‘Membranen op maat’ kunnen we de waterkringloop sluiten.

No time to waste

Hoofdaanvrager: Prof. dr. ir. Kitty Nijmeijer (TU/e)
Consortium: Eindhoven University of Technology, Darling Ingredients International, Agrifirm, Van Drie Group, De Heus Voeders, Agra-Matic, ForFarmers Nederland 

De recente stikstofuitspraak van de Raad van State zette Nederland op slot: geen uitbreiding van vliegvelden, wegen en woningen en 100 in plaats van 130 km/uur op de snelweg. De urgente noodzaak om stikstofemissies te reduceren werd pijnlijk duidelijk. De landbouwsector is verantwoordelijk voor meer dan 40% van deze uitstoot, hoofdzakelijk uit dierlijke mest. In dit onderzoek gebruiken we lego-chemie om slimme membranen te ontwikkelen die selectief stikstofcomponenten uit waterige meststromen kunnen halen. Hierdoor kan de stikstofuitstoot uit de stallen aanzienlijk verminderd worden. Bovendien is het hierdoor mogelijk om de waardevolle mineralen uit meststromen in de juiste, gewas-specifieke verhouding aan te bieden, waardoor ook het uitspoelen hiervan naar grond- en oppervlaktewater minimaal is.

Rondwervelen van klevende deeltjes

Hoofdaanvrager: Prof. dr. ir Ruud van Ommen (TUD)
Consortium: TU Delft, BASF
In poeders waarvan de korrels heel klein zijn, hebben deze korrels van nature een sterke neiging om aan elkaar te kleven: ze zijn cohesief. In de chemische industrie worden katalysatorpoeders gebruikt om chemische reacties sneller en schoner te laten verlopen. Soms zijn hiervoor ook sterk cohesieve poeders nodig: dit kan tot problemen in het productieproces leiden. Wij gaan manieren onderzoeken om dit soort poeders toch rond te laten wervelen, bijvoorbeeld met behulp van een pulserende gasstroom, of door het apparaat te vibreren. Deze studie wordt uitgevoerd met zowel experimenten als met simulaties.

Verbeter de eiwitfabriek!

Hoofdaanvrager: Dr. Arthur Ram (LEI)
Consortium: Leiden University, WeissBioTech

Bodemschimmels zoals Aspergillus niger, spelen in de natuur een cruciale rol bij het recyclen van plantenresten. Deze resten worden afgebroken door een arsenaal aan enzymen die worden uitgescheiden. Door Aspergillus genetisch aan te passen en in bioreactoren op te kweken kunnen we specifieke enzymen ook in grote hoeveelheden maken. Als voedingsbron worden daarbij agrarische afvalstromen gebruikt. Omdat de chemische industrie steeds afhankelijker wordt van biomassa als grondstof neemt de behoefte aan geschikte biokatalysatoren sterk toe. In dit project wordt een verbeterde, hoog producerende Aspergillus gastheerstam ontworpen om biokatalysatoren afkomstig uit Aspergillus of andere bronnen te produceren en te benutten in bestaande en nieuwe toepassingen. Met behulp van geavanceerde en slimme genetische technieken wordt het efficiënt, makkelijk en snel om deze enzymen economisch rendabel te produceren en naar de markt te brengen.

Robuuste sensoren voor de agro- en voedingssector

Hoofdaanvrager: dr. Louis de Smet (WUR)
Consortium: Wageningen Universiteit, Stichting imec Nederland, PlantLab Groep, Metrohm Nederland

Chemische sensoren worden routinematig ingezet voor het meten van ionen in water in onder andere de agro- en voedingssector en ook medische toepassingen. De huidige, vaak nog dure en betrekkelijk grote sensoren, hebben een levensduur van slechts enkele maanden, mede door degradatie van bepaalde sensorcomponenten en vervuiling. In dit project zetten onderzoekers van Wageningen Universiteit, imec-OnePlanet, PlantLab en Metrohm chemie in om degradatieprocessen te vertragen en vervuiling te bestrijden middels nieuwe polymeermaterialen. Door deze moleculen op een geavanceerde manier te integreren in ion-selectieve microsensoren verwachten de onderzoekers robuuste sensorplatformen te krijgen die in staat zijn diverse ionen tegelijk te meten.

Een certificerende vertaler voor slimme contracten.

Hoofdaanvrager: dr. Wouter Swierstra (UU)
Consortium: Universiteit Utrecht, IOHK
Smart contracts is een verzamelnaam voor de code die uitgevoerd wordt op een blockchain. Met behulp van smart contracts kunnen bindende afspraken worden gemaakt, zonder tussenkomst van een notaris, een bank of een andere derde partij. Door de sterke cryptografische garanties, echter, kan zo’n smart contract niet worden aangepast als het eenmaal door de deelnemers ondertekend is. Daarom is het enorm belangrijk dat zo’n smart contract correct is en correct uitgevoerd wordt. In dit onderzoek, zullen we bewijzen dat de smart contracts van de Cardano blockchain op de juiste manier vertaald worden naar executeerbare code, die vervolgens dan op de blockchain kan worden bijgeschreven. Sterker nog, we zullen elk smart contract voorzien van een formeel bewijs-door de computer geverifieerd-dat de code uitgevoerd op de blockchain zich hetzelfde gedraagt als het bijbehorende smart contract.

Een snuifje promotor bij een katalysator doet wonderen

Hoofdaanvrager: Prof. dr. ir Bert Weckhuysen (UU)
Consortium: Universiteit Utrecht, Umicore & Co

Autokatalysatoren voor personen- en vrachtvervoer kunnen efficiënter worden wanneer ze in staat zijn om bij lage reactietemperatuur koolstofmonoxide uit uitlaatgassen te verwijderen. Katalytische experimenten tonen aan dat met behulp van welbepaalde promotoren het edelmetaal platina hyperactief wordt voor de oxidatie van koolstofmonoxide. Dit onderzoeksproject probeert met behulp van geavanceerde karakteriseringsmethoden, uitgevoerd onder realistische werkingscondities, beter te begrijpen hoe deze promotoren precies deze klus kunnen klaren. De verworven fysisch-chemische inzichten en ontwikkelde spectroscopische methodes zijn generiek en daarom toepasbaar op tal van platinum-gebaseerde katalysatoren in de chemische industrie.