Hoe gaan we van aardappelen en hennep vliegtuigvleugels maken?


Foto: de:Benutzer:Michael_w, De natuur als uitvinder

De term biobased economy (bio-economie) wordt vaak in een adem genoemd met het woord transitie, als in: de transitie naar de biobased economy. Hiermee wordt de overgang bedoeld van een economie die draait op fossiele grondstoffen, naar een economie die gebruikt maakt van organische grondstoffen, vooral biomassa afkomstig uit de landbouw. De boer heeft dus een toekomst als grondstoffenleverancier.

Gekscherend gezegd is transitie in dit geval een beetje een vreemde aanduiding. De moderne mens bestaat als diersoort homo sapiens zo’n 200.000 jaar. In nagenoeg al die tijd hebben wij biobased geleefd en haalden alles uit de natuur. Het is slechts de laatste anderhalf eeuw dat we ‘raar’ doen en ook fossiele grondstoffen gebruiken. Een transitie naar de biobased economy is dus eigenlijk weer ‘normaal’ doen, een overgang naar business as usual. Overigens zijn fossiele brandstoffen ook van organische oorsprong. Aardolie, aardgas, turf, steenkool, bruinkool, teerzand en schaliegas, ze zijn allemaal gevormd door geologische processen met hoge druk en hoge temperatuur uit resten van organismen.

Landbouwgrond
Bij de biobased economy gaat het zowel om brandstoffen als grondstoffen. Energie halen uit biomassa is echter weinig efficiënt, zodat onze enorme energiehonger alleen te stillen is met gigantische hoeveelheden biomassa. Kostbaar landbouwareaal en natuurgebied zouden daarbij worden ingepikt om brandstofgewassen te verbouwen. Daarom is biomassa als energiebron geen geschikte optie en moeten daar efficiëntere oplossingen voor worden gevonden. De focus van de biobased economy ligt daarom veel meer op groene grondstoffen, waarbij dit probleem niet speelt omdat er veel minder biomassa voor nodig is. Aardolie en aardgas worden naast brandstof ook als grondstof gebruikt voor bijvoorbeeld plastic, farmaceutische producten en kunstmest. Daarbij worden vele andere grondstoffen ook schaars.

Maar, vragen sommigen zich af, hoe gaan we van aardappelen en hennep vliegtuigvleugels maken? Ook daar heeft de natuur een antwoord op. Haar specialiteit is al in vele voorbeelden in deze columnreeks over bionica gepasseerd: de kracht van de natuur is structuur. Elk onderdeel van ieder organisme bestaat uit dezelfde basisingrediënten in een beperkt aantal. Maar door deze ingrediënten telkens anders te structureren ontstaan huid, botten, spieren en alle andere onderdelen van een lichaam, waarbij de materiaaleigenschappen telkens anders zijn. De ene keer is het materiaal flexibel en taai, de andere keer sterk en stijf.

Bidsprinkhaankreeft
Voorbeelden zijn de eerder door mij beschreven oersterke knotsen van de bidsprinkhaankreeft en de taaie schelp van parelmoer. De column over de zeeoor verhaalde over de gelaagde structuur van parelmoer die ervoor zorgt dat de schelp drieduizend keer zo taai is als de gebruikte bouwstenen. Maar er is altijd baas boven baas. Ondanks de goede bescherming is de bidsprinkhaankreeft in staat om deze schelpen stuk te slaan met behulp van zijn met knotsen uitgeruste voorpoten.

Bijzonder daarbij is dat zijn knotsen heel blijven, ondanks dat ze sneller accelereren dan een kogel en een leven lang op allerhande sterke pantsers van prooidieren inbeuken. Ook dat is te wijten aan een speciale structuur, in dit geval in de vorm van een soort schroef, die de op zich niet bijzondere ingrediënten tot een buitengewoon sterk geheel smeed.

Door inspiratie te halen uit deze structuren, en daar zelfs nog op te verbeteren, zijn ook wij in staat om uit slappe bouwstenen heel sterkte materialen te maken. De natuur levert dus zowel de ingrediënten als de recepten voor slimme materialen: ‘bio-inspired bio-based materials’. Dan kunnen we met intelligent gestructureerde nederwiet eindelijk echt vliegen.

Gepubliceerd in dagblad Trouw op 11 november 2016

Ylva Poelman alias De Bionische Vrouw
E: info@bionicacentrum.nl
T: 06 - 22 79 71 84