Vechten tegen roest met ruimtevaarttechnologie
Toen het Nederlands saneringsbedrijf Bioclear samen met ESA een op bacteriën gebaseerd luchtfiltersysteem voor de ruimte maakte, legde ze ook het grondwerk voor een nieuwe manier om roestvorming bij ijzeren pijpleidingen in de grond tegen te gaan.
Lange tijd was het vinden van roest op pijpleidingen als zoeken naar een naald in een hooiberg. Met duizenden kilometers aan pijpleidingen in de grond en niet genoeg inspecteurs om ieder klein stukje daarvan te controleren, konden alleen willekeurige stukken pijp gecontroleerd worden.
Tegenwoordig is dat wel anders. Dankzij nieuwe technologie kunnen pijpleidingbeheerders zien welke stukken grond bevolkt worden door bacteriën die roest veroorzaken. Daarna kunnen ze zich op die zwakke stukken focussen.
Schonere lucht, betere pijpleidingen
Die nieuwe technologie kon ontstaan dankzij de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. Om er zeker van te zijn dat de lucht aan boord van ruimtestations veilig is om in te ademen, onderzocht ESA de mogelijkheden van biologisch luchtfilters. De ruimtevaarorganisatie nam contact op met Bioclear, een Nederlandse bodemsaneerder.
“In een ruimtevaartuig bouwen zich veel verontreinigingsresten op”, weet Bioclear-CEO Sytze Keuning. “Het is niet zo heel anders dan in een kantoor. De bureau's die daar staan bevatten stoffen, zoals lijm, die in kleine concentraties verdampen.”
Waar een kantoorklerk even een raampje open kan zetten voor wat frisse lucht, hebben astronauten die mogelijkheid niet. “Een ruimtevaartuig is een gesloten systeem. Daardoor bouwt die verontreiniging zich steeds verder op.”
Een levend systeem
Om dit probleem op te lossen grepen wetenschappers bij Bioclear terug op eerdere ervaringen met microbiologie, waarbij bacteriën gebruikt werden om vervuilende stoffen uit aarde te verwijderen.
Met behulp van die bacteriën maakten de wetenschappers een systeem dat stoffen die de lucht vervuilen omzet in koolstofdioxide en water, twee materialen die opnieuw gebruikt kunnen worden aan boord van een ruimtevaartuig. “Het systeem recyclet zichzelf”, aldus Keuning. “Het is een levend systeem, net als in de natuur.”
'Goede' en 'slechte' bacteriën
Hoe slim ook, een levend systeem brengt wel enkele potentiële risico's met zich mee. Want wat als het biologische luchtfilter naast 'goede' bacteriën ook 'slechte' bacteriën zou gaan kweken?
Om dat probleem te ondervangen bedachten ESA en Bioclear een screeningmethode, waarmee een astronaut snel en gemakkelijk kan zien of er zich schadelijke bacteriën in het filter ophouden. Keuning: “Wanneer er ziekteverwekkers in het filter beginnen te groeien, moeten we daar in een vroeg stadium voor gewaarschuwd worden.”
Om op tijd te kunnen waarschuwen bedacht Bioclear een systeem dat gebruik maakt van DNA-analyse. Wetenschappers van het saneringsbedrijf creëerden een stukje DNA van een ziekteverwekker. Dit kunstmatige stukje DNA impregneerden ze met fluorescerende verbindingen, die van een kleur (zoals blauw) werden voorzien. Komt de kunstmatige DNA-streng in contact met een ziekteverwekker dan bindt hij zich met het DNA van die ziekteverwekker. Onder een microscoop zijn de gevaarlijke bacteriën dan te herkennen aan hun blauwe kleur.
De technologie wordt Microbial Analysis (microbiologische analyse) genoemd. “We verwachtten toen al dat dit een veelbelovende technologie zou worden”, aldus Marc Heppener, destijds hoofd Science and Applications binnen ESA's Human Spaceflight-afdeling. “Dankzij de vele voordelen die deze technologie biedt, wilden we hem dus graag testen in de ruimte.”
Ruimtevaarttechnologie op aarde
DNA-analyse heeft niet alleen potentie in de ruimtevaart, maar kan ook op aarde gebruikt worden, vond ESA. Daarom ondersteunde de ruimtevaartorganisatie Bioclear met het zoeken naar aardse toepassingen voor de technologie via zijn Technology Transfer-programma. Via dat programma wordt gezocht naar mogelijkheden om ruimtevaarttechnologie ook op aarde in te zetten.
“Nu gebruikt Bioclear deze zelfde technologie in verschillende toepassingen op aarde”, aldus Len van der Wal, werkzaam bij TNO en 'makelaar' van de Nederlandse tak van ESA's Technology Transfer-programma. “Een van die toepassingen is het schoonmaken van vervuilde grond.”
Vechten tegen roest
Na afronding van het project met ESA bleef Bioclear werken aan zijn Microbial Analysis. Dankzij de DNA-screeningtechnologie kan het bedrijf nu de aanwezigheid van gevaarlijke bacteriën in water en grond opsporen. Daarnaast kunnen ze ook inschatten hoe groot het gevaar is.
De technologie is bruikbaar in talloze commerciële toepassingen, variërend van waterhygiëne tot het volgen van vervuilende bacteriën in besmette grond. Maar roestvorming (metaalcorrosie) is de grootste markt voor het Groningse bedrijf.
“Metaalcorrosie is een chemisch proces”, legt Keuning uit. “40 tot 50 procent van alle corrosie wordt gestimuleerd door bepaalde bacteriën.” Door een water- of grondmonster te analyseren kan Bioclear het risico voor de daaraan blootgestelde metalen bepalen.
Het maken van dergelijke analyses kan onder andere helpen bij het voorspellen van roest op schepen die langere tijd in een haven verblijven. Een van de grootste markten voor Bioclear zijn echter de beheerders van pijpleidingen.
Zwakke plekken vinden
“Een pijpleiding in de grond loopt door verschillende soorten grond”, aldus Keuning. “Als je weet dat corrosie in een bepaald soort grond sneller verloopt, dan kun je daar je inspectieschema op aanpassen.”
Sommige bacteriën kunnen roestvorming met wel 100 keer versnellen, weet Keuning. “Wanneer je kilometers aan pijpleidingen hebt is het interessant om te weten waar de zwakke plekken zich bevinden.”
Materiaaltester Europe Exova maakt in Nederland al een jaar gebruik van Bioclears technologie, met name voor klanten die werken met pijpleidingen. “Dankzij de DNA-analyse van Bioclear krijgen we een hele hoop informatie voor onze klanten”, aldus algemeen directeur Maurine Walrave. “En daar is enorm veel vraag naar.”
Nieuwe klanten, nieuwe banen
Het succes van de microbiologische analysetechnologie van Bioclear heeft het bedrijf een nieuw spin-offbedrijf in het leven doen roepen: Bioclear Microbial Analysis. “Dat geeft ons bij ESA veel voldoening”, aldus ESA's Marc Heppener. “Hieruit blijkt dat we hebben geïnvesteerd in onderzoek dat niet alleen interessant was voor de ruimtevaart, maar ook voor aarde.”
Ook Bioclear is blij met de 'ruimtevaart-connectie'. Dankzij het nieuwe spin-offbedrijf zijn er nieuwe klanten en nieuwe banen bijgekomen in Nederland. “Het samenwerken met ESA was voor ons erg belangrijk”, aldus Keuning. “Zonder die samenwerking hadden we nooit actief kunnen zijn in dit nieuwe werkveld. We waren er daardoor ook vroeg bij. Tien jaar later waren we misschien te laat geweest en hadden we nooit in de positie gezeten waar we nu in zitten.”
