Hoe komt Daan Roosegaarde aan zijn fijnstof-afvanger?

Het was een flinke rel in de media toen kunstenaar/ontwerper Daan Roosegaarde opstapte tijdens een uitzending van College Tour. Het stoorde hem dat hij met zijn fijnstofafvanger werd beschuldigd van plagiaat. Maar ook die beschuldigers hebben voortgebouwd op de kennis van anderen. Reden om maar eens de genealogie van de gebruikte techniek in kaart te brengen.

tekst ir. Philip Broos

Aan aandacht was er geen gebrek voor de Smog Free Tower, die in Rotterdam fijn stof uit de omgevingslucht moet halen. Het ontwerp van kunstenaar/ontwerper Daan Roosegaarde haalde van New York tot Peking het nieuws, zoals dat ook het geval was bij veel van zijn andere opmerkelijke projecten. In het televisieprogramma College Tour van Twan Huys kreeg de flink aan de weg timmerende media darling kritisch positief commentaar op zijn werk: sterke ideeën, mooie ontwerpen en mooi gebracht.

Een van die commentatoren was drs.ing. Bob Ursem, directeur van de Cultuurtuin van de TU Delft. Die noemde Roosegaarde ‘een prachtige designer, ontwerper en iemand die ideeën uit de techniek gebruikt’. En verwijzend naar de Smog Free Tower vervolgde hij met: ‘Ik heb zelf als wetenschapper zestien jaar aan het concept van het ultrafijnstofreductiesysteem gewerkt. Je ziet dan dat Daan het poneert in de mediawereld alsof het zijn uitvinding is. En dat doet hij in een setting waarin hij formules maakt en uitrekent, maar in werkelijkheid is dat natuurlijk niet het geval. Hij weet goed de zaken te vertalen, maar alle berekeningen en alle moduleringen om de Smog Free Tower tot een succes te maken, kan Daan absoluut niet.’ ‘Wat een gezeik!’, reageerde Roosegaarde, die zich pas na een time-out van achttien minuten wist te herpakken.

Pot verwijt ketel

‘Dit is wel een zeer flagrant voorbeeld van de pot die de ketel verwijt dat die zwart ziet’, reageert prof.dr.ir. Jan Marijnissen, gepensioneerd universitair hoofddocent van de faculteit Chemische Technologie aan de TU Delft en gasthoogleraar aan de Amerikaanse University of Gainesville. Want Ursem heeft veel zijn ideeën over het afvangen van fijn stof weer van … Jan Marijnissen. Al valt de claim van Ursem dus op dezelfde manier te becommentariëren als die van Roosegaarde, Marijnissen wil daar niet in blijven hangen.

Hij ziet Roosegaarde als iemand die blijkbaar een oog heeft voor kansen, iemand die meerwaarde in iets ziet. Hij is een opportunist in de positieve zin van het woord, iemand die een idee, met/of zonder toevoeging van een nieuw ingrediënt, in nieuw papier weet te verpakken en aan de juiste partij weet te verkopen. Volgens Marijnissen kan Ursem bogen op dezelfde kwaliteiten. Het is een interessant samenspel van uitvinders en opportunisten, waarbij beide groepen op een andere wijze voortbouwen, dan wel omgaan met de kennis van hun voorgangers en collega’s. Kijken de wetenschappers naar de diepte, de opportunisten kijken vooral om zich heen. Het samenspel tussen beide types brengt de wetenschap weer een stukje verder de maatschappij in. Dat gaat niet altijd direct op de perfecte wijze, zoals de bioloog de kunstenaar voor de voeten werpt bij de Smog Free Tower, maar zo gaat dat nu eenmaal.

Druppeltjes

Na zijn studie aan de faculteit Mijnbouwkunde in Delft werkte Marijnissen in Afrika. In 1984 promoveerde hij op Environmental Engineering aan de University of Minnesota. Hij specialiseerde zich verder in aerosoltechnologie en zette in 1987 als docent bij de vakgroep Deeltjestechnologie van de Delftse faculteit Scheikundige Technologie het Aerosol Laboratorium op. Hij was er onder meer mentor van promovendus dr.ir. Gabrie Meesters, wiens onderzoek zich richtte op het produceren van kleine druppeltjes voor medicinale toepassingen. Meesters had tijdens een studiereis in Japan een laboratoriumopstelling gezien waar die druppeltjes met elektrische spanning werden gemaakt. In Delft zette Meesters zo veel spanning op zijn opstelling dat een druppel tot een punt werd getrokken en in zeer kleine druppeltjes uiteen sproeide. Het leek een nieuw fenomeen, maar Marijnissen werd gewezen op de beschrijving in De Magnete van William Gilbert uit 1600. In 1964 beschreef Sir Geoffey Tayor het verschijnsel mathematisch. Een eyeopener voor Marijnissen was een publicatie uit 1968 van dr. Felix Weinberg, de eerste over het manipuleren van geladen aerosoldeeltjes met elektrische velden.

Dichte mist

Op de Europese Aerosolconferentie in Hannover in 1987 ontmoette Marijnissen dr.ing. Rein Roos van het Laboratorium voor Plasma Fysica van het Parijse Supélec (École Supérieure d’Electricité). Het klikte direct en tot op de dag van vandaag werken de twee samen. Beiden was het opgevallen dat in het onderzoek de effecten van lading vaak worden verwaarloosd, terwijl in de natuur veel deeltjes er juist gebruik van maken. Deze eigenschap bleek meetbaar met een door Roos ontwikkeld meetinstrument. Hun eerste gezamenlijke onderzoek betrof het neutraliseren van de lading van druppeltjes die met elektrospraying werden gevormd, om zo meer grip krijgen op het sturen van de druppeltjes en te voorkomen dat ze uiteen zouden spatten.

Toen een bekende in 1990 op de A16 bij Breda in zeer dichte mist verongelukte, vroegen Marijnissen en Roos zich af of ze mist konden beïnvloeden en afvangen met behulp van een elektrisch veld. Ze ontwikkelden een instrument voor het realtime meten van de lading van individuele deeltjes.

Tijdens metingen in Frankrijk was het Roos opgevallen dat er kort voor een onweerbui sprake was van een sterke toename van geladen deeltjes in de lucht. Het duo vermoedde dat planten op een vergelijkbare manier als elektrospray materiaal afgaven bij een hoog elektrisch veld. Nadat ze toevallig over de moeizame productie van het kankerremmende middel taxol uit de taxusboom hadden gelezen, probeerden ze in 1998 of ze met een sterk elektrisch veld een boom konden laten sproeien. Eerst in de tuin van Marijnissen en daarna op grotere schaal in de Biologische Tuin van de TU Delft. Kennis van taxol had hij niet, vertelt Marijnissen, maar die werd snel bijgespijkerd door de scriptie van Marina van Vugt, die haar begeleider hem in handen drukte. Het onderzoek kreeg mede door de link met kanker veel media-aandacht.

Tunnel

Bioloog Bob Ursem, die in 2001 directeur werd van de Biologische Tuin, had al contacten met de ‘groene’ tak van aannemingsbedrijf BAM voor het experimenteel toepassen van beplanting langs wegen om fijn stof te reduceren. Hij zag potentie in het onderzoek van Marijnissen en Roos en raakte er uiteindelijk zelf bij betrokken. Samen met BAM Infratechniek ontwikkelden ze een systeem dat met coronadraden aerosole deeltjes oplaadt, met een geaarde plaat afvangt en zo fijn stof reduceert. Bij de test in de Thomassentunnel bij Rozenburg in 2009 in het kader van het programma Luchtkwaliteit van Rijkswaterstaat waren de resultaten veelbelovend. Ook bij daaropvolgende proeven onder meer in een staalfabriek, bleek het systeem uitstekend te werken, aldus mr. Irene Bruines, toenmalig lid van het BAM-fijnstofteam.

Pensioen

Marijnissen ging eind 2011 met pensioen, maar dat was een formaliteit. De experimenten gingen gewoon door, zij het niet meer op de TU Delft. Het in 2006 breed opgezette TU Delft-patent werd later opgesplitst in drie gebieden. Bruines had het BAM-team inmiddels verruild voor de firma ZIUT, leverancier van onder meer lantaarnpalen. Zij zag zo veel potentie in de vindingen van Marijnissen en Roos dat zij met de firma MARK het patent van de TU Delft kocht en het bedrijf StatiqAir oprichtte. Het bedrijf produceert de fijnstofreductie-units, Pamares genaamd, die op straatlantaarns van ZIUT worden geplaatst. Onlangs zijn de eerste units bij een verkeersplein in het centrum van Arnhem in gebruik genomen. Binnenkort wordt een industriële uitvoering in asfaltfabriek geplaatst. Marijnissen en Roos zijn wetenschappelijk adviseurs van StatiqAir.

Voor het gebruik in stallen werd Marijnissen benaderd door ENS Technology uit Cuijk. Na een aantal experimenten bij varkens- en kippenboeren met ook Roos en Ursem brengt het bedrijf nu de Merlin op de markt. Overigens was ENS ook betrokken bij de Smog Free Tower van Roosegaarde; Marijnissen en Roos hebben geen band met ENS.

Een afstudeerder van Marijnissen heeft de opgebouwde kennis gebruikt om het bedrijf Virus Free Air op te richten. Nog een spin-off is de firma Flora Fluids in Venlo, die het idee om met behulp van elektrische velden stoffen aan planten te onttrekken, het zogeheten melken, verder ontwikkelt.

Volgend jaar brengt StatiqAir voor BAM een fijnstofreductiesysteem aan in het tunnelgedeelte van Rotterdamse Baan, de nieuwe verbindingsweg tussen het centrum van Den Haag en Rijswijk, dat is gebaseerd op kennis van Marijnissen en Roos. En met dank dus aan andere vinders, verpakkers en verkopers.