Categoriearchief: Biologie

Duurzame verpakkingen

wur-food-biobased-duurzame-verpakkingen-overzichtDe ontwikkeling van duurzame verpakkingen vraagt om inzicht in de hele verpakkingscyclus én om kennis van de consument. Niet alleen het materiaal van de verpakking bepaalt de duurzaamheid, maar ook de oorspronkelijke grondstof, de voordelen voor het verpakte product en bijvoorbeeld de end-of-life-opties zoals recycling of compostering. De verpakking moet bovendien zo ontworpen zijn dat consumenten deze willen kopen én correct gebruiken.
Voor onderzoeksinstuut Food & Biobased Research (FBR) van de Wageningen Unisversity & Research schreef ik de webteksten rond het thema. Food & Biobased Research heeft de expertise in huis om de gehele levenscyclus van verpakkingsmaterialen te betrekken in onderzoek naar het verpakkingsmateriaal dat het te verpakken product het beste heel of vers houdt vanaf de productie tot de consument. Food & Biobased Research probeert daarbij een optimale balans te vinden tussen duurzaamheid, praktische vereisten en wensen van een klant.

1 Duurzame grondstoffen

wur-food-biobased-duurzame-verpakkingen-1-grondstoffenDe levenscyclus van een verpakkingsmateriaal doorloopt zes stadia. Aan de wieg moet er antwoord komen op de vraag: welke grondstof kiezen we? Wageningen UR Food & Biobased Research zet een breed palet aan commercieel beschikbare grondstoffen in bij de ontwikkeling van nieuwe, duurzame verpakkingen: plastic, karton, hout, glas en blik. Daarnaast ontwikkelen we verbeterde of compleet nieuwe duurzame verpakkingsmaterialen.

2 Eigenschappen

wur-food-biobased-duurzame-verpakkingen-2-eigenschappenBij de keuze voor een verpakkingsmateriaal is het van belang vast te stellen wat het materiaal moet doen voor het product, hoe het vervoerd wordt, wie het product gaat uitpakken en hoe dat gebeurt. Wageningen UR Food & Biobased Research onderzoekt eigenschappen van verpakkingsmaterialen om duurzame verpakkingen met een optimale ketenprestatie te ontwikkelen.

3 Het verpakte product

wur-food-biobased-duurzame-verpakkingen-3-het-productEen verpakking is primair bedoeld om ervoor te zorgen dat een product op een praktische, handzame manier en met zo min mogelijk schade bij de eindgebruiker komt. Hoe een verpakking daar het best voor kan zorgen hangt sterk af van de eigenschappen van het verpakte product en daarmee de eisen die aan de verpakking gesteld worden. Wageningen UR Food & Biobased Research heeft veel ervaring met eisen die producten stellen aan verpakkingen. Die eravring variëert van versproducten zoals voedsel en bloemen tot producten als elektronica en chemicaliën.

4 Logistiek

wur-food-biobased-duurzame-verpakkingen-4-logistiekSnel, langzaam, over de weg, per spoor, schip of vliegtuig, koud, warm… de omstandigheden waaronder producten vervoerd worden lopen sterk uiteen. Een verkeerd gekozen verpakking kan optimaal transport frustreren. Het kan grote gevolgen hebben voor de kwaliteit van een product, en daarmee de financiële marges flink onder druk zetten.

5 Consument en verpakking

wur-food-biobased-duurzame-verpakkingen-5-consument-en-verpakkingVerpakkingen hebben invloed op de keuze die een consument maakt. Specifieke voordelen, zoals een lipje waarmee een verpakking makkelijk geopend kan worden, of de grootte van een verpakking, kunnen cruciaal zijn. Veel gunstige eigenschappen van verpakkingen – zoals verbetering van houdbaarheid van producten of een duurzame herkomst – zijn voor de consument niet in één oogopslag duidelijk.

6 Eindfase verpakking

wur food biobased duurzame verpakkingen: 6 eindfaseZodra een product is geconsumeerd, verliest het verpakkingsmateriaal haar oorspronkelijke doel. Een goede eindbestemming van het overbodig geworden verpakkingsmateriaal beïnvloedt de duurzaamheid van de verpakking in sterke mate. Bovendien zien overheden streng toe op deze levensfase van verpakkingsmaterialen. Wageningen Food & Biobased Research neemt afvalverwerkingsopties en hergebruiksopties daarom mee in haar onderzoek naar en ontwikkeling van verpakkingsmaterialen.

De gehele productieketen

wur food biobased duurzame verpakkingen: 8 productieketenEen verpakking moet er allereerst aantrekkelijk uitzien, maar een product ook beschermen en/ of perfect recyclebaar zijn. Gedurende de hele gebruikscyclus moet de verpakking zo goed mogelijk functioneren. Wageningen UR Food & Biobased Research kent de eisen die de keten stelt en onderzoekt hoe een optimale verpakking de totale ketenprestatie verbetert.

Verschillende stappen in de keten stellen andere, soms conflicterende eisen aan verpakkingen. Een verpakking moet producten bundelen en beschermen, moet logistiek goed ingebed kunnen worden en de marketing van het product ondersteunen. We maken zorgvuldige afwegingen op basis van deze wensen en eisen. We adviseren opdrachtgevers op basis hiervan over de vraag welke oplossing de beste ketenprestatie oplevert.

Duurzaamheid

wur food biobased duurzame verpakkingen: 7 duurzaamheidDuurzaamheid is een ingewikkelde term. Het kan zowel gaan over de milieubelasting als over de sociale of economische aspecten van een product of productieproces. Wageningen UR doet onderzoek naar al deze aspecten, Food & Biobased Research richt zich specifiek op onderzoek naar milieubelasting en kosteneffectiviteit.

In alle fases van de levenscyclus kunnen verpakkingen de milieubelasting van verpakte producten verlagen: tijdens de productiefase en transport, het gebruik van de verpakking en de afvalfase van de verpakking. Wageningen UR Food & Biobased Research ontwikkelt en onderzoekt duurzame verpakkingsopties in de afzonderlijke fases, en in de levenscyclus als geheel.

De afzonderlijke webteksten zijn integraal te lezen op de website van Wageningen UR Food & Biobased Research. Dat kan door op de screenshots te klikken, of door alle teksten te bekijken op de website van:

Wageningen-UR-logo

 

De suikerbiet kan meer

Suikerbieten zijn waardevolle natuurfabriekjes. De industrie kan er veel meer uit halen dan alleen suiker. In Wageningen proberen ze van de bietenpulp grondstoffen te maken voor verdikkingsmiddelen en limonadeflessen. ‘Dat leidt tot vergroening van de chemische industrie en een betere prijs voor de boer.’

tekst René Rector, Sciencestories.nl

6,3 miljoen ton; dat wordt er jaarlijks in Nederland geteeld aan suikerbieten. Het bestanddeel van die bieten dat de meeste winst oplevert is suiker. Maar als het aan Wageningen UR Food & Biobased Research en Royal Cosun, moederbedrijf van Suiker Unie ligt, gaan ook andere componenten uit de suikerbiet een hogere bijdrage leveren aan de winst. Gedacht wordt aan bijvoorbeeld cellulose en galacturonzuur.

Suikerbieten zijn extreem bruikbaar. Van het gewas blijft op het land alleen het loof achter tijdens de oogst. Tachtig procent van de biomassa bevindt zich ondergronds, in de biet, en die massa wordt compleet verwerkt tot suiker, melassestroop, meststof en veevoer. Ook wordt er ‘groen gas’ gemaakt van de reststromen, wat in het aardgasnet wordt geïnjecteerd. Zo bezien, past de bietverwerkende industrie uitstekend binnen het Wageningen UR-investeringsthema Resource Use Efficiency, efficiënt omgaan met hulpbronnen.

Hoge opbrengst

Maar het potentieel van de suikerbiet is veel groter. En dat wordt nog niet ten volle benut. ‘Dat is jammer,’ vindt Jacco van Haveren, programmamanager biobased chemicals Food & Biobased Research. ‘Nederland, en eigenlijk heel Noordwest-Europa, leent zich uitstekend voor de teelt van suikerbieten. Er is geen ander gewas dat je hier kunt telen dat zo’n hoge opbrengst per hectare heeft in droge stof.’

De suikerbiet laat met 25 ton droge stof per hectare andere gewassen als de voederbiet of maïs met gemak achter zich. Voeg daarbij dat in 2017 het door de Europese commissie opgelegde suikerproductiequotum vervalt, waardoor het Nederlandse areaal naar verwachting met 14 procent stijgt, en de suikerbiet wordt een extra interessant gewas om optimaal te benutten.

Daarvoor onderzoekt Wageningen UR Food & Biobased Research samen met een consortium van bedrijven – met Cosun als coördinator – of er niet meer waarde uit de biet te halen is dan met de huidige toepassingen. Het meest recente project is Pulp2Value, dat in juli dit jaar van start ging. Daarin wordt onderzocht, met zes miljoen subsidie van het Europese Biobased Industries Consortium, of door bioraffinage van pulp de opbrengst te vergroten valt.

Wat Jacco van Haveren samen met Cosun aan nieuwe stoffen uit de suikerbieten wil halen, is te lezen in het hele verhaal, dat gepubliceerd werd in Wageningen World, het corporate magazine van:

Wageningen-UR-logo

 

In de prullenbak ermee

Wetenschappers doen onderzoek naar wat we nog niet weten. De basis voor onderzoek wordt gevormd door bestaande theorieën en meestal past een nieuwe vondst bij wat we al wel weten. Maar wat nu, als de bestaande theorieën in hun fundament niet deugen? Als àlles in de prullenbak moet?

tekst: René Rector, Sciencestories.nl

Laten we eens aannemen dat de continenten bewegen. Neem nu Zuid-Amerika. Schuif je dat naar Afrika, dan past Brazilië netjes in de Golf van Guinea. Vuurland krult mooi om Kaap de Goede Hoop. En als je nog wat puzzelt, dan lijkt het wel of alle continenten in elkaar te passen zijn. Ruim honderd jaar geleden opperde Alfred Wegener dat de continenten op drift waren.

Wegener was niet de eerste die op dat idee kwam. Al in de zestiende eeuw werd er gepuzzeld en gewezen op de opvallende passing, maar anders dan zijn voorgangers zei Wegener: ik zie zoveel dingen die ik ermee kan verklaren… het moet wel zo zijn, ook al weet ik niet hoe het komt. Hij had nog een probleem: hij had geen bewijzen. Vooraanstaande wetenschappers als Harold Jeffreys en Charles Schuchert verklaarden hem voor gek.

Paradigmaverschuiving

Het debat dat volgde, duurde vijftig jaar. Aanvankelijk waren de ‘gefixeerden’ nog in de meerderheid, maar steeds meer bevindingen wezen richting het gelijk van de ‘mobielen’ en toen na de Tweede Wereldoorlog de oceaanbodem werd onderzocht, ging het snel: de onderzeese bergruggen en troggen braken de lans definitief voor de case van plaattektoniek.

Als je de wereld en de wereldkaart eenmaal hebt gezien met kennis van plaattektoniek, dan kun je je moeilijk voorstellen dat de gefixeerden er ooit anders over dachten. Het ene stelsel van ideeën gaat niet samen met het andere stelsel van ideeën. Wetenschapsfilosoof Thomas Kuhn noemde dat een paradigmaverschuiving: meestal voegt nieuw onderzoek kennis toe aan wat we al weten, maar soms ondergraven nieuwe inzichten de oude juist. Als dat te vaak, te lang en te goed gebeurt, gaat de bestaande theorie onderuit en ziet het vakgebied er definitief anders uit.

Einstein en Galileï

Paradigmaverschuivingen duren vaak lang. Zo opperde Copernicus in 1543 dat het handiger was om te rekenen met een model waarin de aarde om de zon draaide en niet andersom. Vijftig jaar later schrapte Galileï het woordje ‘rekenmodel’: de aarde draaide om de zon en daarmee uit. Het definitieve bewijs daarvoor kwam pas in 1838. Ook Einstein werd beroemd met zijn beroemde formule E=mc2 uit 1905, al had Henri de Poincaré vijf jaar eerder al een ruime opmaat geschreven en duurde het nog vijf jaar voor hij erkenning kreeg. En Wegener zei eigenlijk vooral wat veel tijdgenoten in de onderbuik aanvoelden: we zien te veel gekke dingen die niet passen in de standaardtheorie.

Je moet er maar zin in hebben: een wetenschappelijke revolutie starten. Ze duren lang omdat wetenschappers nu eenmaal niet bij de eerste de beste kritiek hun theorie in de wilgen hangen, ook al was dat min of meer wat wetenschapsfilosoof Karl Popper toejuichte. Hoe eerder aangetoond was dat een theorie niet deugde hoe beter, vond Popper. Op die manier kwam de wetenschap het snelst vooruit. Dus als je tegen de stroom in zwemt, bereid je dan voor op flink wat strijd. Einstein en Maxwell stonden jaren tegenover elkaar in de wetenschappelijke boksring. Wegener raakte verwikkeld in een eindeloos debat. Galileï kreeg levenslang huisarrest.

Hakken in het zand

In de praktijk gaat dat omarmen dus nog niet zo eenvoudig. Hoe het wel gaat? Drie wetenschappers vertellen in EOS over de wetenschappelijke hakken in het zand. Pepijn Kamminga bemerkt de eerste reacties van ongeloof en kritiek, nog voor hij zijn in zijn vakgebied een verschuiving teweeg kan brengen. Prof. Wim van Westrenen zag een heel onderzoeksveld de luiken dichtdoen, nadat hij een onwelkome boodschap verkondigde. En om precies dat te voorkomen, trok Wim Ubachs fluwelen handschoentjes aan toen hij de fundamenten onder de natuurkunde beroerde.

Lees het volledige verhaal in:

juli/augustus 2015

Een nieuwe nier? Die printen we toch gewoon?

‘O, mevrouw. Uw nieren doen het niet meer. We printen even een nieuw exemplaar.’ Het klinkt als een droom voor nierpatiënten. Dialyse is immers loodzwaar, en donororganen zijn schaars. Nieuwe organen bouwen en dan implanteren is een techniek die zich razendsnel ontwikkelt. Toch is de weg naar een printnier nog lang.

tekst: René Rector, Sciencestories.nl

Al in 1938 opperde Nobelprijswinnaar Alexis Carrel dat het mogelijk moest zijn in een laboratorium een soort steiger voor een orgaan neer te zetten, en die steiger stukje bij beetje door menselijke cellen te vervangen, net zolang tot je een echt orgaan had. En sinds 2000, toen de eerste 3D-printers operationeel werden, proberen sommige wetenschappers dat oude idee werkelijkheid te laten worden met een printer. Zo ook in 2011 tijdens TEDx, een evenement waar ideeën worden gedeeld die de wereld kunnen veranderen en verbeteren. Anthony Atala, directeur van het Wake Forest instituut voor regeneratieve geneeskunde in North Carolina hield aan het eind van zijn presentatie een kersvers geprinte nier omhoog.

Die nier werkte niet. In beeld verschijnt een tekst die ook waarschuwt voor al te veel optimisme. Aan de andere kant: de ontwikkelingen op het terrein van tissue engineering gaan de laatste jaren erg, erg hard.

Een medewerker van Wake forest print - op proef - een nier met menselijke cellen.
Een medewerker van Wake forest print – op proef – een nier met menselijke cellen.

In Wisselwerking, het magazine van de nierpatiëntenvereniging, schreef ik een overzicht met de actuele stand van zaken. Wetenschappers die een werkend orgaan willen printen, hebben drie uitdagingen: voldoende celmateriaal kunnen opkweken dat als printmateriaal kan dienen, een orgaan printen op een manier dat de eerste geprinte cellen nog leven als de laatste cellen op hun plek zitten, en zorgen dat het lichaam het geprinte orgaan ook gaat gebruiken.

Dit verhaal verscheen in Wisselwerking, magazine van de:

Nierpatientenvereniging

Reportage uit het laserlab: Het zuivere licht

Laser. Menigeen kent het van spelletjes en science fiction films. Ook iedere cd-speler heeft een laser aan boord. Maar je kunt er ook prachtig wetenschappelijk onderzoek mee doen.

door René Rector

De VU heeft het grootste laserlaboratorium van Nederland en het geniet ook internationale faam. Het ontstond begin jaren negentig, toen atoomfysica, fysische chemie en biofysica allemaal met wetenschappelijke puzzels zaten die je met laserlicht goed kon oplossen. Inmiddels komen onderzoekers uit de hele wereld naar Amsterdam om er onderzoek te doen en maakt het Laserlab deel uit van een groot Europees laseronderzoeksconsortium.

Laser is zo handig, omdat het in meerdere opzichten heel precies werkt. Laserpulsen kunnen heel kort zijn; laserlicht kan heel zuiver van kleur zijn. Dat maakt het een precisie-instrument voor wetenschappelijk onderzoek. Het lukte de VU met laser als een van de eerste universiteiten een Bose-Einsteincondensatie te realiseren: een heel koude toestand van stoffen die in 1926 al door Albert Einstein was voorspeld, maar die tot 1995 nog nooit door iemand was verkregen.

Behalve wetenschappelijk baanbrekend kan laseronderzoek ook nuttig zijn. Zo is het onmisbaar bij het maken van sommige medicijnen. Ytterbium is een chemisch element dat in verschillende varianten (isotopen) voorkomt. Hun chemische eigenschappen zijn vrijwel identiek, maar de isotopen reageren wel verschillend op laserlicht. Voor medische toepassingen is een heel zuiver poeder met ytterbium-176 nodig: alle andere isotopen zijn voor medisch gebruik schadelijk.

Door een gaswolkje ytterbium met heel zuiver laserlicht te beschijnen, raakt ytterbium-176 elektrisch geladen, terwijl met de andere isotopen niets gebeurt, omdat die op een net weer andere kleur licht reageren. Een metalen plaatje onder elektrische spanning trekt het geladen ytterbium-176 uit de gaswolk. Omdat isotopen chemisch gelijk zijn, is het bijna onmogelijk om ze op een andere manier dan met deze truc te scheiden.

VU-Het-zuivere-licht-spread1

Startschot en finishfoto

Marloes Groot gebruikt lasers om erachter te komen hoe eiwitten precies werken. Sommige eiwitten kunnen heel snel een chemische reactie uitvoeren, maar doen dat pas als er licht op valt. Planten bijvoorbeeld, hebben een lichtgevoelig eiwit dat helpt bij het in elkaar zetten van chlorofyl, de stof die ze gebruiken om lichtenergie om te zetten in chemische energie. Die reactie gaat te snel om te bestuderen: als in een plantencel de bouwstoffen en eiwitten dicht genoeg bij elkaar in de buurt zitten, klikken de verschillende onderdelen bijna vanzelf aan elkaar. Maar als je alle ingrediënten in het donker mengt, kun je met een laserflits de reactie zelf starten, en dan kun je er ook onderzoek naar doen.

Groot maakt daarom vooraf het benodigde mengsel, en stuurt daar met enkele femtoseconden pauze (enkele miljoensten van een miljoenste van een duizendste seconde) twee laserpulsen doorheen. De eerste, witte puls start de reactie. De tweede puls is gekleurd en ‘fotografeert’ wat de eerste puls gedaan heeft. De truc werkt zo precies, dat Groot afhankelijk van de kleur van de puls kan zien welke onderdelen van een eiwit meedoen aan de reactie en welke niet.

Het resultaat is elementaire kennis over hoe eiwitten hun werk doen. Zo blijkt uit het onderzoek dat de aanmaak van chlorofyl in tempo toeneemt als er meer licht is. Dat is handig: de plant steekt op die manier alleen maar energie in de aanmaak van chlorofyl als er ook daadwerkelijk licht is om het te kunnen gebruiken.

VU-Het-zuivere-licht-spread2Handen en voeten onder de loep

Elke cel bevat dna – de stof waarin al onze erfelijke eigenschappen liggen opgeslagen. Als een cel deelt, wordt eerst al die erfelijkheidsinformatie gekopieerd, zodat elke helft de volledige informatie mee kan krijgen. Het verdelen van het dna gebeurt met behulp van een miniatuurraamwerk in de cel, waarlangs de ene portie DNA naar de ene kant wordt getrokken, terwijl de andere de andere kant uit gaat. Niemand weet precies hoe dat trekken gebeurt, maar Erwin Peterman, Lukas Kapitein en Christoph Schmidt ontrafelen het proces stap voor stap met laserlicht, samen met celbiologen van de Rockefeller universiteit in New York.

Het is niet zomaar leuke kennis voor bij de borreltafel: chemokuren tegen kanker zijn meestal gebaseerd op het stoppen van celdeling. Kanker is namelijk ongecontroleerde celdeling, waardoor een tumor ontstaat. Chemokuren maken nu echter het miniatuurraamwerk in alle cellen stuk, terwijl het voor veel meer wordt gebruikt dan alleen celdeling. Vandaar dat patiënten er zoveel bijwerkingen van hebben. Peterman onderzoekt met lasers een medicijn dat veel gerichter op celdeling zou kunnen werken.

Bij celdeling speelt het eiwit eg5 een hoofdrol. Dit eiwit ziet eruit als een X, die met z’n handen en voeten de ‘steigerpijpjes’ van het raamwerk naar elkaar toe trekt, en is alleen betrokken bij celdeling. Peterman: “Als je eg5 kunt lamleggen, kun je een medicijn ontwikkelen dat echt alleen maar de celdeling uitschakelt, waardoor de groei van een tumor stopt.” De onderzoekers maken gebruik van verschillende kleuren laserlicht, en markeren raamwerk en eg5 met fluorescente kleurstoffen. Vervolgens filmen ze hoe en onder welke voorwaarden eg5 z’n werk doet. Een gewone microscoop schiet daarbij tekort, omdat de kleurstoffen licht van een heel zuivere kleur vereisen. Die zuiverheid bereik je alleen met laser.