Uw profiel is aangemaakt

U heeft een e-mail ontvangen met een activatielink. Vergeet niet binnen 24 uur uw profiel te activeren. Veel leesplezier!

Moeder Natuur is een voorbeeldig ingenieur

groen

Jet Salomons

Termietenheuvels hebben een uniek ventilatiesysteem waardoor ze koel blijven. Het Eastgate gebouw in Harare past dezelfde techniek toe.

Planten en dieren gebruiken technieken die uitgebreid door de evolutie zijn getest. Wie een efficiënte of zuinige oplossing zoekt, komt daarom al snel bij de natuur uit.

Afkijken is slim, in ieder geval buiten de schoolbanken. Zelfreinigende tafelkleden, de ritssluiting, het snelle Speedo zwempak, al deze ontwerpen zijn op de natuur geïnspireerd. De kunst is om tussen al het groen de juiste oplossing te vinden.

"Ik was aan het skiën in Zwitserland", begint Bob Ursem, wetenschappelijk directeur van de botanische tuin van de Technische Universiteit Delft. "Op de boomgrens zag ik een groene den staan, de Pinus mugo. Van de meeste dennen op die hoogte zijn de naalden grijsgroen, door de dikke waslaag die ze beschermt tegen de schadelijke ultraviolette straling van de zon." Opeens besefte Ursem dat de groene den dus een alternatief moest hebben om zich te beschermen tegen de straling.

Hij nam wat takjes mee naar Nederland om het uit te zoeken. "De naalden blijken een filter te hebben waarmee het schadelijke licht wordt omgezet in blauw licht. Daar kan de boom juist energie uit halen", zegt hij enthousiast. Ook de laaglandversie van de den bleek het UV-filter in zijn waslaag te hebben. De ontdekking van dit biologische UV-filter leverde Ursem in 2005 de innovatie ID-NL jaarprijs op in de categorie sensortechnologie. Alles wat UV-gevoelig is, kun je ermee beschermen, volgens Ursem. "Haarverf verkleurt niet meer, verf droogt minder snel uit. Een zonnepaneel gaat nu twintig jaar mee, omdat ook zonnecellen aangetast worden door UV. Met een coating van de dennenstof heeft hij een veel langere levensduur. Bovendien levert de cel iets meer energie, omdat het UV-licht wordt omgezet in blauw licht."

Technologie die gebaseerd is op de natuur gaat een vlucht nemen, denkt Ursem. "Het nabootsen van natuur in techniek, biomimicry, is heel belangrijk voor de technologie. We kunnen het ons simpelweg niet meer veroorloven om dingen te maken die schadelijk zijn voor het milieu." Voor efficiënte en energiezuinige oplossingen kom je volgens hem al snel bij de natuur uit.

Het Eastgate gebouw, een groot winkelcentrum in Harare, Zimbabwe, heeft bijvoorbeeld een ventilatiesysteem dat is geïnspireerd op de wijze waarmee termieten hun bouwwerken op temperatuur houden. Termieten zijn continu bezig openingen te maken en oude openingen te dichten om de juiste luchtdoorstroming te krijgen. Warme lucht verlaat het bouwwerk aan de bovenkant, terwijl verse lucht via openingen vlakbij de grond binnenkomt. Deze lucht wordt eerst gekoeld doordat ze door koudere ondergrondse kamers wordt geleid. In de loop van de dag warmt de koele lucht op en verlaat ze het bouwwerk weer via de bovenkant.

In het Eastgate gebouw wordt de luchtdoorstroming van de termietenhopen nagebootst. Hoewel hiervoor ventilatoren nodig zijn, kost de warmtehuishouding minder dan 10 procent van de energie die een 'conventionele' koeling zou kosten.

De oplossingen die in de loop van de evolutie in planten of dieren zijn ontstaan, hoeven niet per se de beste te zijn, geeft Ursem toe. Er zijn vaak verschillende aanpassingen aan een omstandigheid mogelijk, waarbij het zoeken is naar de beste en meest bruikbare. Toch is het volgens hem zeker de moeite waard om naar de natuur te kijken. "Alle bevindingen in de natuur zijn door de evolutie beproefd, dat maakt ze technisch interessant. Ze hebben immers al bewezen lange tijd succesvol te zijn. Als de oplossing slecht was geweest, was zij allang weggeselecteerd", aldus Ursem.

Oplossingen ontdekken in de natuur is geen vaardigheid die je jezelf op een achternamiddag aanleert. "Het is een manier van kijken", zegt Ursem, die scheikunde, biologie en een beetje natuurkunde heeft gestudeerd. "Als ik naar de natuur kijk, zie ik eigenschappen." Een multidisciplinaire blik en kennis zijn volgens hem nodig om de schakeling tussen natuur en techniek te maken. "Zonder kennis zie je niet dat iets afwijkt. Het gros van de mensen zal zich waarschijnlijk niet realiseren dat een groene den op de boomgrens bijzonder is."

Sinds Ursem in 2001 de botanische tuin bestiert, richt hij zich helemaal op biomimicry. Hij heeft 26 projecten lopen waarbij natuur wordt ingezet in de techniek. Van maandverband dat wordt gemaakt uit een combinatie van antibacteriële en vochtabsorberende planten, tot onderzoek aan een simpel mosje. "Maar daar vertel ik niet te veel over, dat is patentgevoelig", aldus Ursem. Er is volgens hem nog genoeg af te kijken van de natuur. Er zijn grofweg 400.000 wilde plantensoorten. Van slechts een paar procent daarvan is bekend welke fysiologische processen zich er binnenin afspelen.

Bioloog Wouter Kanneworff, van het NL Octrooicentrum van het ministerie van economische zaken, ziet ook op natuur geïnspireerde octrooien langskomen. Hij grasduint regelmatig uit eigen interesse door de octrooidatabank Espacenet. "Er is veel te ontdekken. Sommige patenten zijn verlopen en vrij te gebruiken, maar ook uit lopende patenten is inspiratie op te doen. De manier waarop glas vogelwerend is gemaakt (zie kader) kan misschien ook aardbeiennetten zichtbaar maken voor de vogels, zodat ze er niet meer in verstrikt raken."

Er is geen speciale biomimicry-categorie in de databank, dus hoeveel patenten worden aangevraagd en of het aantal aanvragen stijgt, is niet terug te vinden. Het is lastig te controleren of een product is ontwikkeld vanuit de natuur, of dat de bedenker pas achteraf de link met een dier of plant heeft gelegd. Er zijn bovendien geen regels voordat iets 'op de natuur geïnspireerd' mag heten. "Bij een patentaanvraag wordt gekeken of iets technisch toepasbaar, nieuw en inventief is", zegt Kanneworff. "Er wordt niet gekeken of de analogie met de natuur klopt."

"Biomimicry wordt de laatste tijd ook wel als verkoopverhaal gebruikt. Met wat creativiteit kan er een heleboel onder deze noemer vallen", aldus Kanneworff. Het klinkt misschien groen en duurzaam, maar de fabricage van een biologisch geïnspireerd product of de materialen die gebruikt worden, zijn niet per definitie energiezuinig of natuurvriendelijk. Kanneworff: "Parelmoer is bijvoorbeeld zo hard doordat het uit veel laagjes kalk is opgebouwd. Dit principe van lagen kun je mogelijk met allerlei stoffen toepassen, ook stoffen die schadelijk kunnen zijn voor het milieu."

Schokdempende spechten
Spechten roffelen met een ritme van wel 18 tot 22 keer per seconde op een boom, om een partner te vinden, een territorium veilig te stellen of een nestholte te maken. Hersenschuddingen lopen ze hierbij niet op, omdat hun kop verschillende elementen bevat die de hersenen beschermt. Twee onderzoekers van de Universiteit van Californië maakten op basis van de spechtenkop een schokbestendige cilinder.

Helemaal in het binnenste van de cilinder ligt elektronica: de hersenen van de specht. De lege ruimte vulden de onderzoekers op met kleine glasbolletjes, die trillingen opvangen. Daar omheen zit, analoog aan de schedel van de specht, een laagje metaal. Om het metaal zit een elastische laag, die de schok gelijkmatig over het oppervlak verdeeld, vergelijkbaar met het tongbeen van de specht, die vanuit de achterkant van de kop over de schedel loopt. Tot slot is er de snavel: een hard omhulsel dat niet breekt van een harde klap.

Afgeschoten met een luchtbuks op een aluminiummuur, kon de cilinder ongeveer een vijftien keer zo grote klap opvangen als de huidige zwarte dozen uit vliegtuigen, volgens de Amerikaanse onderzoekers.

Nog een eigenschap van de specht die hersenbeschadiging kan voorkomen, maar niet in het ontwerp zit: de lengte van de snavel. Stukken boomschors die door de lucht vliegen bij al het geroffel, komen zo minder snel op zijn kop terecht.

Vogels knallen regelmatig tegen een glazen pui aan. Plof, nek gebroken. Als ze de klap wel overleven, zijn ze vaak zo beduusd dat ze makkelijk gepakt kunnen worden door katten of andere vogel-eters. Webben van wielwebspinnen, zoals de kruisspin, zien de vogels wel omdat de webben UV-licht reflecteren. Dat is handig voor de spin, want als er een vogel door een web vliegt, kan zij de komende uren geen prooi vangen.

Spinnenwebben
Het Duitse Arnold Glas en het Duitse Max Planck Instituut voor ornithologie hebben op basis van spinnenwebben een vogelwerend glas ontwikkeld. Over het glas zit een laag (coating) met een wirwar van UV-licht reflecterende strepen erop. Zo is het glas zichtbaar voor vogels, en kunnen mensen onbelemmerd vanuit hun grote glazen kantoorpanden naar buiten staren.

Lees verder na de advertentie
De naalden van de groene den (Pinus mugo) hebben een waslaag die ze beschermt tegen UV-stralen. Dat filter wordt nu ook gebruikt in zonnepanelen.
Het spinnenweb (links) diende als inspiratiebron voor vogelwerend glas (rechts).

Trouw.nl is vernieuwd. Vanaf nu is onbeperkte toegang tot Trouw.nl alleen voor (proef)abonnees.

Deel dit artikel

Advertentie

Wilt u dit artikel verder lezen?

Maak vrijblijvend een profiel aan en krijg gratis 2 maanden toegang tot Trouw.nl.

Het e-mailadres bij dit profiel is nog niet bevestigd. Een link om te bevestigen kun je vinden in je inbox.
Ben je de link kwijt? Vraag hier een nieuwe aan.

Ongeldig e-mailadres

Wachtwoord is niet correct

tonen

Wachtwoord komt niet overeen

tonen

U moet akkoord gaan met de gebruiksvoorwaarden

Wij gaan vertrouwelijk om met uw gegevens. Lees onze privacy statement.