Doorzichtige zonnepanelen, batterijen die veel langer meegaan en een machine die CO2 uit de lucht vangt. Het zijn zomaar wat voorbeelden van wat nanotechnologie mogelijk maakt. Eindhoven is de stad waar veel van deze nieuwe innovaties worden ontwikkeld.
Nanotechnologie wordt geschaard onder de paraplu van zogeheten sleuteltechnologieën. Deze worden gezien als drijver van een nieuwe generatie baanbrekende innovaties die nodig zijn om grote maatschappelijke uitdagingen aan te gaan. 'Denk daarbij aan het beheersbaar krijgen van zorgkosten en het tegengaan van klimaatverandering. Om de overstap van fossiele brandstoffen naar duurzame energie mogelijk te maken, is nieuwe technologie nodig. Ze zijn de basis voor innovaties met impact', zegt Marc de Haas. Hij is Venture Builder bij de Brabantse Ontwikkelings Maatschappij (BOM). Sleuteltechnologieën zijn onder meer kunstmatige intelligentie, de ontwikkeling van robots, fotonica (licht als elektriciteit, de manier waarop we in de toekomst chips gaan produceren) en dus ook nanotechnologie.
CO2 uit de lucht afvangen
Stel je voor: een bedrijventerrein, industrieel complex of stadscentrum waar her en der machines staan opgesteld die rechtstreeks CO2 uit de lucht halen. Een utopie? Nee hoor, in Noord-Brabant wordt eraan gewerkt door Carbyon. Deze start-up maakt daarbij gebruik van een ultradun materiaal dat CO2 aan zich weet te binden. De huidige toepassingen zijn nu nog extreem duur, dus de technologie van Carbyon kan voor een doorbraak zorgen.
Carbyon
De CO2 die wordt afgevangen wil het bedrijf onder meer gebruiken in kassen. Maar een andere toepassing waar de startup over nadenkt is duurzame kerosine. 'In combinatie met waterstof praat je dan over een product dat in potentie kan concurreren met de huidige generatie kerosine, die is gebaseerd op aardolie. Denk eens aan de impact die je daarmee kunt maken. Dit is dan ook een bedrijf dat we al sinds de start ondersteunen', zegt De Haas. De machine van Carbyon is een product dat niet mogelijk zou zijn geweest zonder toepassing van nanotechnologie. Maar wat is dat nou eigenlijk?
Miljardste van een meter
Klein, klein, kleinst. Nanotechnologie maakt het mogelijk om eigenschappen van materialen aan te passen en doet dat op een schaal die allang niet meer met het blote oog is waar te nemen. Een miljardste van een meter, op een niveau dat nog net iets boven de atomen en moleculen zweeft. Op deze manier kun je bijvoorbeeld een niet-geleidende stof geleidend maken. Of een ondoorzichtig materiaal transparant. Nanotechnologie is niet nieuw. Sterker nog, de technologie zit al jarenlang in je broekzak. 'De microchip van je smartphone is een goed voorbeeld van een product dat er zonder nanotechnologie niet zou zijn. Fabrikanten experimenteren inmiddels ook met opvouwbare schermen en daarbij komt opnieuw deze technologie om de hoek kijken', aldus De Haas. Nanotechnologie wordt ook toegepast bij de productie van een nieuwe generatie zonnepanelen. Niet alleen het rendement krijgt zo een flinke boost, het wordt hiermee ook mogelijk om buigbare en doorzichtige zonnecellen te produceren. Denk eens aan de toepassingen die daarmee kunnen ontstaan: het opladen van een auto via de ruiten en zonnecellen in muurverf.
Vastestofbatterij
Ontwikkelingen zijn er verder nog op het gebied van accu's en batterijen. Mobieltjes, laptops en elektrische auto's zijn nu nog aangewezen op lithium-ion batterijen. Nadeel? Ze zijn groot, behoorlijk zwaar en kennen een beperkte levensduur. Nanotechnologie wordt beschouwd als de manier om een nieuwe generatie batterijen te ontwikkelen. Zo werkt de startup LionVolt momenteel aan een zogeheten vastestofbatterij. 'Die laadt sneller op, gaat langer mee en vliegt bovendien niet in de fik. Iets dat bij lithium-ion batterijen nog wel eens wil gebeuren', aldus De Haas.
Productieproeflijn
De grote uitdaging is nu om de vastestofbatterij van LionVolt marktklaar te krijgen. Dat vereist verdere ontwikkeling en nieuw kapitaal, om een productieproeflijn neer te zetten. 'Wij richtten ons op start-ups en scale-ups die de ambitie én potentie hebben om grote impact te genereren voor de economie. LionVolt is zo'n bedrijf', zegt De Haas. 'Daarom waren we er snel bij en hebben we deze start-up al in de vroege ontwikkelfase voorzien van een broodnodige investering.'
Eindhoven als hotspot voor nanotechnologie
Dat de toepassingen van Carbyon en LionVolt zijn gebaseerd op nanotechnologie is niet de enige overeenkomst die deze bedrijven hebben. Dat geldt ook voor hun standplaats: Eindhoven. Toeval is dat zeker niet. De stad heeft zich ontwikkeld als epicentrum van de high tech maakindustrie in ons land. 'Deze regio kent een sterk machinecluster, met ASML als belangrijkste speler. Nanotechnologie gaat hier de komende jaren een bepalende rol spelen. Wij geloven erin dat het een drijvende kracht wordt voor de nieuwe product-markt combinaties in de machine-industrie', aldus de Haas.
Spark Nano
Het bedrijf Spark Nano geldt daarbij als een van de frontrunners. Samen met andere investeerders hielp de BOM Spark Nano drie jaar geleden al op weg met een kapitaalinjectie van drie miljoen euro, bedoeld om de ontwikkelde machine marktrijp te krijgen. 'Spark Nano heeft een productietechnologie die we ALD noemen, oftewel Atomic Layar Deposition. Deze machine kan materialen in extreem dunne laagjes opbouwen, atoom voor atoom. Dat is de cruciale technologie die nodig is voor allerlei toepassingen met nanotechnologie. Deze machine van Spark Nano maakt massaproductie mogelijk: hoge aantallen tegen een economisch aantrekkelijker prijs', aldus De Haas. Zo kunnen ze bijvoorbeeld worden gebruikt voor de productie van een nieuwe generatie batterijen en elektrolysers, apparaten waarmee we waterstof maken.
De BOM bouwt aan bedrijven
De machine van Spark Nano lijkt na jaren van ontwikkelen nu klaar voor de markt, die van Carbyon daarentegen is nog een prototype. Om uiteindelijk die weg naar de gebruiker te vinden, is naast de verdere ontwikkeling van technologie ook kapitaal en marktkennis nodig. Daar speelt de BOM een rol in, met een methodiek die erop gericht is om innovatieve bedrijven naar de volgende fase van hun bestaan te loodsen. 'We noemen dit venture building. Naast begeleiding betekent dat regelmatig ook door al in een vroege fase te financieren. En er zijn start-ups die we in contact brengen met andere investeerders. Van concept naar markt duurt nu eenmaal jaren en is vaak een kapitaalintensief traject, zeker als je wilt opschalen', aldus De Haas. 'Wij willen dat start-ups die kansrijke sleuteltechnologieën ontwikkelen kunnen uitgroeien tot succesvolle bedrijven. Zo leveren ze een wezenlijke bijdrage aan de economie en werkgelegenheid in deze provincie. Op deze manier heeft de BOM de afgelopen paar jaar al meer dan zeshonderd impactvolle bedrijven op weg geholpen.'