12 februari 2014

prof. dr. ing. Kitty Nijmeijer

In 1943 vond de Nederlandse internist Willem Kolff de eerste werkende kunstnier uit, een grote prestatie gezien de omstandigheden in het door de Duitsers bezette Nederland. De machine bestond uit een op een trommel gewikkelde varkensdarm die ronddraaide in een bak met dialysaat. Het bloed van de patiënt werd door de varkensdarm gepompt en gezuiverd doordat de darm werkt als een membraan dat afvalstoffen in het bloed wel naar buiten doorlaat, maar de grotere eiwitmoleculen en de bloedcellen niet. De eerste patiënt in 1943 overleefde de dialyse helaas niet maar in 1945 vond wel een geslaagde dialyse plaats en Willem Kolff promoveerde in 1946 summa cum laude aan de Rijksuniversiteit Groningen op een proefschrift over de kunstnier.

Dit succesverhaal bewijst dat membranen, het onderwerp van de lezing van prof. dr. ing. Kitty Nijmeijer, hun nut allang bewezen hebben. Maar dat neemt niet weg dat je niet naar nieuwe technieken en toepassingen kunt zoeken. Eén van die nieuwe toepassingen is het winnen van energie uit het gecontroleerd mengen van (zoet) rivier- en (zout) zeewater.

In haar inleiding ging Nijmeijer in op de werkingsprincipes van membranen, en op hoe je kunstmatige membranen kunt maken. De methode die ze beschreef zou je bijna willen uitproberen in de keuken, zo eenvoudig leek het. Daarna vertelde ze over de onvoorstelbaar kleine afmetingen van de kleinste poriën in membranen, en om die in perspectief te zetten liet ze zien dat de diameter van een porie van 1 nanometer zich verhoudt tot een tennisbal als diezelfde tennisbal tot de aarde.

Maar Nijmeijer kwam pas echt in haar element toen ze het onderwerp aansneed waar haar huidige onderzoek over gaat: energiewinning met behulp van membranen. In de natuurlijke kringloop van water, van verdamping uit zee, via wolken en regen, tot rivieren die uiteindelijk weer uitstromen in zee, kun je een zogenoemde ‘Blue Energy’-centrale plaatsen. Daarmee kun je energie winnen door zoet water langs de ene kant van een membraan te laten stromen, en zout water langs de andere kant, waardoor zoutionen van het zeewater naar het rivierwater diffunderen en er een elektrische stroom gaat lopen.

Voor een goede werking van de membranen moeten ze dicht bij elkaar staan, maar ook weer niet aan elkaar plakken, dus moeten er zogenoemde ‘spacers’ tussen. En om te voorkomen dat de spacers het werkzame oppervlak van de membranen verkleinen moeten ze eigenlijk zelf ook van membraanmateriaal zijn. Door membranen op een mal te persen kun je allerlei opstaande structuren maken, waarvan pilaren het beste resultaat geven, omdat ze ook voor een optimale menging zorgen.

Onder laboratoriumomstandigheden zijn de resultaten behoorlijk spectaculair, maar in de praktijk is de energieopbrengst 40 tot 60 procent lager omdat rivier- en zeewater de membranen veel meer vervuilen dan het water dat gebruikt word in het lab. De vervuiling kan met bijvoorbeeld luchtbelletjes wel worden losgewerkt en verwijderd, maar de theoretische laboratoriumresultaten kunnen in de praktijk nooit gehaald worden. De investering van 7 miljoen euro in een centrale op de Afsluitdijk (opening in april van dit jaar) die uiteindelijk 400W zal opleveren geeft aan dat er nog wel een weg te gaan is vóór deze technologie zijn vruchten gaat afwerpen.

Na de pauze, waarin MariSela een mooie reeks bekende covers speelde, bleken er nog de nodige vragen te leven onder het publiek, bijvoorbeeld  over het gebruik van oplosmiddelen om de membranen te maken, over de netto opbrengst, en over de vergelijking met andere energieprojecten, zoals windmolens en zonnepanelen. Gespreksleider James van Lidth de Jeude noemde ook de in de zaal aanwezige Jón Kristinsson, in 1998 winnaar van de Koninklijke Shell-prijs voor duurzame ontwikkelingen en architectuur, als voorbeeld van een initiatiefnemer op het gebied van duurzame energiewinning, en rekende voor dat het rendement van membranen nog enorm verbeterd moet worden om te kunnen concurreren met andere technologieën.
Nijmeijer gaf aan dat er inderdaad nog veel onderzoek nodig is om de duurzaamheidsvraagstukken op te lossen, en dat investeerders niet alleen op blonde haren afgaan maar ook kunnen rekenen. De huidige stand van zaken is dat er een verdubbeling van het aantal watts per vierkante meter nodig is om de techniek economisch rendabel te maken.
De al genoemde Jón Kristinsson kwam met de suggestie dat het brakke water van een Blue Energy-centrale op de Afsluitdijk ook ecologische voordelen kan bieden als waarschuwingssignaal voor vissen om niet zomaar de Waddenzee in te zwemmen. Nijmeijer beaamde dat andere belangen zeker ook een rol spelen, en noemde ecologie, recreatie, en scheepvaart als voorbeelden.
James wilde tot slot nog de mogelijkheid van een perpetuum mobile met membranen bespreken, maar kwam daar in de officiële tijd helaas niet meer aan toe, waardoor de wereldenergieproblematiek deze avond helaas niet werd opgelost, maar we dankzij Kitty Nijmeijer wel iets wijzer werden over de reële mogelijkheden van membranen.

Tekst Peter van Diest, fotografie Huub Eggen.

« terug naar overzicht terugblikken