Overslaan en naar de inhoud gaan

De natuur als uitvinder

Categorie:
Innovatie & Verduurzaming

Datum:
18 september 2018

Veel mensen denken bij het woord natuur niet direct aan techniek. Begrijpelijk, maar biologen weten dat de natuur vol zit met briljante technische oplossingen die in termen van efficiency en duurzaamheid alles overtreffen wat de mens ooit bedacht heeft. Van de snavel van de ijsvogel tot de poten van de gekko: steeds meer bedrijven doen inspiratie op in de natuur om tot out-of-the-box toepassingen en innovaties te komen.

Festo, specialist in productieautomatisering, introduceerde een aantal jaar geleden een zogenoemde bionische grijper voor gevoelige en kwetsbare producten met gladde oppervlakken zoals beeldschermen of mobiele telefoons. Bijzonderheid: de grijper is voorzien van bijna 30.000 minuscule, zuignapachtige componenten waarvan de opbouw en werking geïnspireerd zijn op de manier waarop een gekko ondersteboven aan het plafond lijkt te kleven.

Het is slechts één van de innovaties die het Festo Bionic Learning Network heeft opgeleverd, maar representatief voor een wereldwijde trend. Steeds meer ondernemingen kijken voor ideeën voor doorbraakinnovaties naar de natuur. Dit fenomeen wordt doorgaans aangeduid als biomimicry (een samentrekking van de Griekse woorden bios ’leven’ en mimesis ’imiteren’). Die term werd gemunt door Janine Benyus in haar boek ‘Biomimicry, innovation inspired by nature’ uit 1997. Naast biomimicry worden ook de begrippen biomimetics, bionics, bionik en bionica gebruikt. De overeenkomst tussen al deze termen ligt in: leren van de natuur. Het verschil is dat bij biomimicry ook het duurzaamheidsaspect een nadrukkelijke rol speelt, waar bij biomimetics en bionica de nadruk meer ligt op technologische ontwikkeling.

Hoe dan ook: biomimicry is big business. Het Fermanian Business & Economic Institute spreekt zelfs over een ‘economic game changer’, juist omdat het economische waarde en duurzaamheid verenigt. Het instituut becijferde dat alleen al in de Verenigde Staten de economische waarde van bio-geïnspireerde techniek tegen 2025 uit kan groeien tot 300 miljard dollar per jaar.

Optimaliseren van processen

Hoe veelbelovend ook, het combineren van techniek en biologie om tot nieuwe uitvindingen te komen is niet vanzelfsprekend. “Het is meer dan een boswandeling maken of een dierentuin bezoeken”, zegt natuur- en sterrenkundige Ylva Poelman. Zij is oprichter van het Bionica Innovatie- en Expertisecentrum in Groningen en auteur van het boek ‘de natuur als uitvinder’.

Ze zegt: “Het probleem is dat techniek en biologie totaal verschillende vakgebieden zijn die vrijwel nooit in één persoon verenigd zijn. Het is dus complex teamwork, waarbij je ook nog eens moet weten wat je in de natuur wilt ontdekken. Een fabrikant van accu’s moet niet in de natuur zoeken naar de optimale accu, maar kijken hoe organismen energie opslaan. Vervolgens moeten de biologische principes vertaald worden in technische oplossingen. Vanwege de complexiteit van de oplossingen in de natuur en de beperkingen van onze techniek zal de vertaling altijd een vereenvoudiging zijn. De laatste stap is het ontwerpen van een prototype waarmee getest kan worden of het ontwerp werkt.”

Volgens Poelman draagt bionica per definitie bij aan het optimaliseren van processen, het reduceren van energiekosten en het besparen op grondstofgebruik. Want waar ‘menselijke’ techniek vrijwel altijd veel energie gebruikt (bijvoorbeeld in de vorm van hoge druk en temperatuur), maakt de natuur alles bij normale omgevingstemperatuur en omgevingsdruk. De oplossingen van de natuur zijn daarom per definitie energiearm, waardoor het inzetten van biomimicry als innovatiemethode niet zelden leidt tot 50% of meer aan energie- of materiaalbesparing.

Sociale innovatie Ook Saskia van der Muijsenberg - een van de oprichters van biomimicryNL en de eerste Certified Biomimicry Professional in Nederland - verwacht dat biomimicry de komende jaren een grote vlucht zal nemen, zeker ook in Nederland. Voor haar is biomimicry namelijk ook een vorm van ‘circulair systeemdenken’ en daarmee een manier om economie en ecologie bij elkaar te brengen en de transitie naar een circulaire economie te versnellen. “De manier waarop de natuur is ingericht, kun je ook toepassen op de inrichting van ondernemingen en zelfs de maatschappij. Ik noem dit wel biomimicry voor sociale innovatie en dat gaat dan vooral over het toepassen van succesvolle patronen in de natuur op samenwerken, organisatieontwikkeling, leiderschap en maatschappelijke vraagstukken zoals duurzaam bouwen”, aldus Van der Muijsenberg.

Er zijn volgens Van der Muijsenberg al diverse succesvolle Nederlandse vindingen die op een biomimicry-leest geschoeid zijn. Zo noemt ze onder meer Ofoil, een bedrijf dat vleugelaandrijvingen maakt voor binnenvaartschepen. De op- en neergaande beweging van de vleugel is geïnspireerd op de zwembeweging van dolfijnen en blijkt 50% efficiënter dan traditionele scheepsschroeven. Daarmee kan een schipper 33% tot 50% op de brandstofkosten besparen.

Ook verpakkingsfabrikant NNZ maakte gebruik van bionica om een verpakking voor aardappels te ontwikkelen. En tapijttegelfabrikant Interface geldt als een van de voorlopers in Nederland op het gebied van bionica. Volgens hoofd duurzame ontwikkeling Geanne van Arkel haalt Interface inmiddels tweederde van haar omzet uit producten die geïnspireerd zijn op de natuur. “Door alleen al verspilling in onze processen tegen te gaan hebben we meer dan 510 miljoen dollar bespaard sinds we hiermee in 1994 begonnen”, zegt ze. “Daarnaast hebben we bijvoorbeeld zelfklevende tapijttegels die naar aanleiding van bionische principes zijn ontwikkeld.”

Innoveren met Moeder Natuur

In de voedingsindustrie wordt ook in toenemende mate de natuur als leidraad genomen bij het creëren van gezondere producten. Dit is weliswaar een andere benadering dan biomimicry of bionica, maar niet minder belangrijk, zegt Nicole Freid, directeur Marketing & Innovatie bij Hak. Zij noemt als voorbeeld de inspanningen die de fabrikant levert bij het terugdringen van suikers en zout. Freid: “Suiker toevoegen aan onze appelmoes deden we al niet meer. Maar de appels die we gebruiken bevatten van nature al veel suiker. We zijn nu aan het experimenteren met andere appelrassen die minder natuurlijke suikers bevatten. Hetzelfde geldt voor zout in andere producten: daar kijken we welke natuurlijke alternatieven de smaakbeleving op peil kunnen houden als we het zoutgehalte terugschroeven. We noemen het wel innoveren met Moeder Natuur.”

Hak wil op termijn ook naar verpakkingen op natuurlijke basis. “Glas, ons belangrijkste verpakkingsmiddel, is al heel goed recyclebaar en dus circulair”, zegt Freid. “Maar jonge consumenten geven de voorkeur aan nieuwe verpakkingen zoals onze stazakken. Die willen we straks biodegradeerbaar maken. Dat lukt nu nog niet omdat we de zakken moeten verhitten om ze te pasteuriseren. Maar er komt zeker een moment dat we natuur en techniek ook hier op één lijn krijgen.”

Lees ook het artikel NNZ in Capital Magazine #8, pagina 42