Hoe belangrijke innovaties tegen de klimaatcrisis in Eindhoven worden bedacht

Het Veldhovense bedrijf ASML is met circa 200 miljard euro het meest waardevolle bedrijf van Nederland. De microchips uit de machine van ASML zitten in onze smartphone, televisie, auto of elk denkbaar elektronisch product. De hele wereld is afhankelijk van de machines van ASML, allemaal afkomstig uit de regio Eindhoven.

Zijn er technologische ontwikkelingen in Nederland waar een volgende wereldwijde grootmacht uit voort kan bloeien? Kort gezegd: ja. Investeringsbedrijf Blackrock voorspelt dat de grootste, meest invloedrijke bedrijven van de toekomst innovatief zullen zijn op het gebied van duurzaamheid, de energietransitie en het klimaat. Technologie gaat een cruciale rol spelen in het oplossen van de klimaatcrisis, verwacht ook Peter Werkhoven, Chief Scientific Officer bij TNO. 

De Nederlandse maakindustrie heeft de afgelopen jaren voorgesorteerd op deze markt. Dat die ontwikkelingen vooral in de regio van Eindhoven plaatsvinden heeft te maken met twee dingen. Ten eerste de samenwerking tussen publieke en private partijen binnen Brainport Eindhoven. Door het succes van Philips is de afgelopen decennia een uitgebreide maakindustrie ontstaan. ‘De samenwerking tussen de TU/Eindhoven, Philips, ASML en jongere bedrijven in de regio is enorm groot,’ benadrukt Marc Hendrikse, voorzitter van Holland High Tech, een organisatie die innovatie stimuleert. ‘Dat is essentieel voor het succes.’

over Brainport Eindhoven

'samenwerking is essentieel voor het succes'

Een andere reden voor het Eindhovense succes is de expertise op het gebied van dunnefilmtechnologie. ‘Nederland is de beste in machines bouwen die de dunne laagjes kunnen aanbrengen op grote oppervlaktes,’ zegt Auke Kronemeijer die researchmanager is bij Holst Centre en onderzoek doet naar nieuwe toepassingen voor de dunnefilmtechnologie. Die dunnefilmtechnologie wordt gebruikt voor het maken van chips met een ASML-machine, maar kan voor veel meer technologische toepassingen worden ingezet. 

We lopen langs vier Nederlandse innovaties die dunnefilmtechnologie gebruiken voor nieuwe toepassingen, allemaal met de klimaatcrisis als een gemeenschappelijke drijfveer. Deze Eindhovense ontwikkelingen hebben de potentie om in de toekomst net zo belangrijk worden als de machines van ASML.

over dunnefilmtechnologie

1. een batterij die sneller oplaadt en veiliger is

De vraag naar batterijen neemt hard toe met de elektrificatie van ons transport. Maar de standaard Lithium-Ion batterij gaat helemaal niet zo efficiënt om met energie en vliegt nog wel eens in de fik. In Nederland worden twee nieuwe soorten batterijtechnologie ontwikkeld die beloven meer energie op te slaan, sneller op te laden en veel veiliger te zijn.

Het bedrijf Leyden Jar ontwikkelt een batterij die tot 70 procent meer energie kan opslaan. Dat komt doordat ze de standaard grafiet-anode vervangen door het element silicium. Om de silicium op de anode aan te brengen, wordt dunnefilmtechnologie gebruik. Volgens Kronemeijer zullen er overigens niet meteen hele batterijfabrieken in Nederland ontstaan. ‘Om verder te kunnen ontwikkelen moet je beginnen met het leveren van werkende onderdelen aan bestaande productieketens.’

Ook voor LionVolt, dat werkt aan een vastestofbatterij, is de dunnefilmtechnologie een belangrijk onderdeel. Deze start-up is in 2020 als spin-off van TNO en het Holst Centre ontstaan. In de batterij van LionVolt wordt de vaste stof elektrolyt in dunne lagen geprint en op elkaar gestapeld. De batterij is daardoor een stuk lichter in gewicht, energie-efficiënter en veel minder brandgevaarlijk. LionVolt beweert dat de batterij in tien minuten volledig opgeladen kan worden. 

Ter ondersteuning van de opkomende batterijtechnologie werkt het Battery Competence Centre aan een ecosysteem voor materialen, machines en afzetmarkt van de Nederlandse batterijtechnologie. Bedrijven in verschillende sectoren worden bij elkaar gebracht om toepassingen te ontwikkelen met de nieuwe batterijtechnologie. Denk bijvoorbeeld aan een verbeterd batterijmanagement systeem of een schaalbare recycling-strategie voor gebruikte batterijen.

©  Tegenlicht/Abeltje Vrijdag

2. meten en rekenen met de snelheid van het licht

Wat als we de snelheid van het licht kunnen gebruiken om informatie te versturen? De snelheid van het licht is de hoogste snelheid die we kennen in ons universum. Doordat lichtdeeltjes (fotonen) geen weerstand ervaren kan informatie sneller en energie-efficiënter getransporteerd worden dan nu kan in hedendaagse chips. In Eindhoven wordt dan ook gewerkt aan ‘fotonische chips.’ Op zo’n chip worden elektronische functies en fotonische functies samen geïntegreerd, daarom wordt vaak gesproken over ‘geïntegreerde fotonica’.  

Nederland heeft de ambitie om wereldleider te worden op het gebied van geïntegreerde fotonica. Die Nederlandse ambitie heeft veel kans van slagen, omdat het onderzoek naar integratie van fotonica in Nederland al jaren voorop loopt ten opzichte van de rest van de wereld. Bedrijven als EFFECT Photonics, Smart Photonics en PhotonFirst dekken gezamenlijk de markt van productie tot toepassing en zijn inmiddels al uitgegroeid tot grote spelers. Deze technologie wordt in Eindhoven gezien als het nieuwe goud, een markt waarin nu al gesproken wordt over miljarden.

©  Tegenlicht/Abeltje Vrijdag

Nederland heeft de ambitie om wereldleider te worden op het gebied van geïntegreerde fotonica.

Het Nationaal Groeifonds kende dit jaar een subsidie van 470 miljoen euro toe aan het PhotonDelta-consortium. Met nog wat externe investeringen is in totaal 1,1 miljard euro aan subsidie verzameld voor de ontwikkeling van de geïntegreerde fotonica. Werkhoven van TNO ziet veel potentie in de fotonische technologie door het brede palet aan toepassingen. Denk aan de medische sector, autonoom transport of data en telecom. Door de hogere snelheid van datatransport en gebrek aan weerstand komt er veel minder warmte vrij bij gebruik van licht in plaats van elektriciteit. Dit betekent dat er ook minder gekoeld hoeft te worden, waardoor bijvoorbeeld datacenters vele malen zuiniger kunnen werken. Daarnaast zal het snellere 5G-netwerk mede mogelijk gemaakt zijn door optische datakabels. 

Ook biedt lichttechnologie extreme precisie in bijvoorbeeld meetinstrumenten. Dat wordt nu al gebruikt in LiDAR-technologie, waarmee auto’s zelfstandig kunnen rijden. Ook de medische sector profiteert van deze precisie en efficiëntie, zegt Werkhoven. 'De gezondheidszorg is zeer gebaat bij kleine efficiënte sensoren. Niet alleen voor het beter maken van mensen, maar ook voor preventie.' Een voorbeeld voor deze preventie is de fotonische biosensor van Surfix Diagnostics. Daarmee kan vroegtijdig blaaskanker worden gedetecteerd uit één druppel urine. Doordat de sensor binnen een uur de uitslag geeft, hoeft een patiënt niet meer naar het ziekenhuis. 

3. zonnepanelen ín je dakpannen

Misschien wel het beste voorbeeld van succes met zonnepanelen is start-up Lightyear, opgericht door oud-teamleden van het Solar Team van de TU Eindhoven. Lightyear verkoopt tegenwoordig een werkende elektrische auto die rijdt op de zon. Door de zonne-energie die de auto verzamelt met panelen op het dak kan hun eerste wagen, de Lightyear 0, elke dag 30 tot 70 kilometer elektrisch rijden op de zon. 

Tegenlicht maakte al eens een aflevering over het bedrijf, dat inmiddels de eerste auto’s aan klanten levert. De toekomst van Lightyear is veelbelovend, maar ook afhankelijk van nieuwe innovaties op het gebied van zonne-energie. Die nieuwe, betere zonnecellen zouden zomaar uit Nederland kunnen komen.

©  Tegenlicht/Abeltje Vrijdag

Nieuwe, betere zonnecellen zouden zomaar uit Nederland kunnen komen.

Met de dunnefilmtechnologie kun je zonnepanelen maken die vele malen dunner zijn dan normale panelen. Bovendien is het materiaal buigbaar en minder kwetsbaar, waardoor je het gemakkelijk kan integreren in bestaande oppervlaktes zoals auto’s, wegen en dakpannen. Volgens Hendrikse van Holland High Tech heeft Nederland een voorsprong op deze technologie, maar maakt het goedkope Chinese aanbod in conventionele zonnepanelen het lastig om te groeien op de markt.

In het Solliance Consortium werken onderzoeksinstellingen samen aan het doorontwikkelen en goedkoper maken van de technologie. ‘Doordat de samenwerking in Nederland zo goed loopt is integratie van zonnecellen in andere objecten een stuk makkelijk geregeld,’ zegt Werkhoven. Hij noemt ook het recente succes met twee zonnecellen over elkaar heen. ‘Door twee lichtdoorlatende cellen over elkaar heen te leggen haal je 40 procent rendement in plaats van 20 procent. Dit is nog in ontwikkeling, maar kan de markt gaan veranderen.’

©  Tegenlicht/Abeltje Vrijdag

4. een schonere lucht

Jaarlijks wordt wereldwijd nog altijd 40 Gigaton aan CO2 door de mensheid uitgestoten. Kan die CO2 niet ook weer uit de lucht gefilterd worden? Dat kan met een technologie genaamd direct air capture (afgekort DAC). Maar dat kost op dit moment nog veel geld en energie. Het Nederlandse bedrijf Carbyon wil het filteren van CO2 uit de lucht goedkoper en efficiënter maken.

Ook Carbyon is gelegen in de Brainport-omgeving en profiteert van de samenwerking met partijen als ASML. Het membraan dat CO2 uit de lucht filtert is namelijk geproduceerd met behulp van de productietechnieken die ook voor chips gebruikt worden. Deze samenwerking levert een voordeel op in kosten en maakt het gemakkelijker om snel op te schalen in productie. De markt voor het afvangen van CO2 is nog relatief klein en duur, maar de technologie wordt in diverse toepassingsvormen uitgeprobeerd. Waar Carbyon een toren bouwt, experimenteert het TU/ecomotive-team uit Eindhoven met een auto die CO2 uit de lucht filtert tijdens het rijden. Allemaal met als doel om in 2050 als wereld onder de streep in ieder geval net zoveel CO2 af te vangen als dat de mensheid uitstoot. 

Lees hier meer over Direct Air Capture

de beste of niet?

De bedrijven, onderzoeksinstellingen en consortia in de Brainport-regio Eindhoven hebben volgens Werkhoven een unieke eigenschap in vergelijking met de rest van de wereld: intensieve samenwerking. Dat betekent volgens hem niet direct dat we de beste van de wereld worden binnen een sector. Daarvoor is het belangrijk om de gehele productieketen onder controle te hebben, of heel goed te zijn in een essentieel onderdeel daarvan. In het geval van ASML is dat een monopolie op de machines voor chipproductie. 

Of de bedrijven en technologieën uit deze sectoren daadwerkelijk uitgroeien tot miljardenbedrijven is vaak nog altijd een geldkwestie en onderhevig aan sterke concurrentie van bedrijven uit wereldmachten zoals de Verenigde Staten en China. Bovendien, als het gaat om oplossingen bedenken voor de klimaatcrisis, dan is ‘de allerbeste’ zijn wellicht niet het belangrijkste. Het gaat er dan vooral om dat zoveel mogelijk partijen meedoen. En dat is in Eindhoven geen probleem.

meer zoals dit

@vprotegenlicht