De missie van het lectoraat Fotonica is om een bijdrage te leveren aan een gezonde wereld en een duurzame economie door het toepasbaar maken van fotonicatechnologie in de praktijk. Ook draagt het lectoraat bij aan het opleiden van professionals op het gebied van fotonica, wat een voorwaarde is om de ambities van deze groeisector waar te kunnen maken. Het fotonica-onderzoek richt zich op de toepassingsgebieden Hightech Industrie, Agri & Food, Energie & Klimaat, Gezondheid en Mobiliteit. Digitale technologie speelt in de ontwikkeling van deze gebieden een grote rol, waarbij fotonica op grote schaal wordt ingezet voor het verkrijgen van digitale data. Sleutelwoorden voor het onderzoek zijn spectroscopie, metrologie en afbeelding. Het toepassen van optische sensoren, zoals spectrometers of glasvezel-gebaseerde sensoren, speelt hierbij een centrale rol. De lijfspreuk van de natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes ‘door meten tot weten’, aangevuld met ‘door weten tot handelen’, is dan ook een leidraad voor het lectoraat.
DOCUMENT
In het kader van actualisering van voorlichtingspublicaties (een samenwerkingsverband tussen FDP, FME, NIL, NIMR, Syntens en TNO Industrie & Techniek), is deze voorlichtingspublicatie aangepast aan de huidige stand der techniek. De originele publicatie is in 1992 tot stand gekomen door samenwerking van de Vereniging FME/CWM en het Nederlands Instituut voor Lastechniek in het kader van het FME/NIL project "Het lijmen als verbindingstechniek".
DOCUMENT
The age estimation of biological traces is one of the holy grails in forensic investigations. We developed a method for the age estimation of semen stains using fluorescence spectroscopy in conjunction with a stoichiometric ageing model. The model describes the degradation and generation rate of proteins and fluorescent oxidation products (FOX) over time. The previously used fluorimeter is a large benchtop device and requires system optimization for forensic applications. In situ applications have the advantage that measurements can be performed directly at the crime scene, without additional sampling or storage steps. Therefore, a portable fiber-based fluorimeter was developed, consisting of two optimized light-emitting diodes (LEDs) and two spectrometers to allow the fluorescence protein and FOX measurements. The handheld fiber can be used without touching the traces, avoiding the destruction or contamination of the trace. In this study, we have measured the ageing kinetics of semen stains over time using both our portable fluorimeter and a laboratory benchtop fluorimeter and compared their accuracies for the age estimation of semen stains. Successful age estimation was possible up to 11 days, with a mean absolute error of 1.0 days and 0.9 days for the portable and the benchtop fluorimeters, respectively. These results demonstrate the potential of using the portable fluorimeter for in situ applications.
DOCUMENT
De veehouderij levert een bijdrage aan de emissie van methaan en ammoniak. Methaan is een broeikasgas en heeft een sterker opwarmingsimpact dan CO₂, terwijl ammoniak bijdraagt aan verzuring en fijnstofvorming. Overheden stellen steeds strengere milieuregels op voor de landbouw, zoals emissiereductiedoelstellingen en stikstofbeperkingen. Om de daadwerkelijke emissie in kaart te brengen is er behoefte aan schaalbare, accurate en robuuste sensoren, waarmee grootschalige monitoring mogelijk wordt. Hiermee kunnen ondernemers hun uitstoot inzichtelijk te maken en aantonen of ze voldoen aan regelgeving. Optische gassensoren zijn nauwkeurig en zeer geschikt voor het meten van lage concentraties. Echter, optische gassensoren die gebaseerd zijn op directe absorptiespectroscopietechnieken vereisen vaak krachtige laserbronnen, lange optische paden en een mechanisch stabiele gaskamer om nauwkeurige metingen uit te voeren. Hierdoor bevinden deze sensoren zich vooral in het wetenschappelijke domein, waar ze een nauwkeurigheid op het niveau van parts per billion (ppb) leveren, maar tegen een hoge kostprijs (5 - ¬30 kEuro per sensor). Door over te stappen naar meting op basis van faseverandering en dispersie, neemt de gevoeligheid met meerdere ordes van grootte toe. Dit vermindert de behoefte aan krachtige laserbronnen en lange optische paden. Hierdoor wordt miniaturisatie en daarmee kostenreductie van het optische systeem mogelijk, wat ook bijdraagt aan de stabiliteit en de produceerbaarheid. In dit project onderzoeken wij een optisch meetprincipe waarbij we aansluiten bij de toeleveringsketen van de data- en telecomsector, wat de potentie biedt voor schaalbare productie van deze sensor. Het beoogde resultaat is een prototype dat nauwkeurig en betaalbaar methaan of ammoniak concentraties kan meten in de veehouderij. De projectpartners dragen met hun expertise bij aan de realisatie van dit prototype: fotonica en spectroscopie in agri-food toepassingen (De Haagse Hogeschool), fotonische gas sensortechnologie en valorisatie (Spectrik), agri-food meet en adviesbureau gespecialiseerd in emissiemonitoring met een breed beroepspraktijk netwerk (Connecting Agri & Food).
Nederland kent met ruim 800 brouwerijen en enkele duizenden verschillende bieren een indrukwekkende biercultuur. Het merendeel betreft onafhankelijke brouwers die vrijwel allemaal tot het MKB behoren, zogenaamde craft-brouwers. Hun diversiteit aan bieren en smaken is enorm door een zorgvuldige keuze van met name hop en gist, gecombineerd met het toepassen van gecontroleerde procesparameters zoals temperatuur en fermentatietijd. Zowel brouwerijen als toeleveranciers worstelen met het feit dat de samenstelling van grondstoffen slechts beperkt bekend is. Eigenschappen van gistpreparaten en hopproducten zijn zeer globaal beschreven terwijl juist details doorslaggevend zijn bij de ontwikkeling van een succesvol bier. Vanuit de praktijk kwam dan ook de vraag hoe het brouwproces beter beheersbaar kan worden gemaakt. In dit onderzoek werken craft-brouwerijen, toeleveranciers en de branchevereniging samen met Avans Hogeschool en Hogeschool Leiden aan een geïntegreerde aanpak van de onderzoeksvraag waar in het brouwproces de handvatten voor controle kunnen worden gevonden. Er wordt een nieuwe sensor ontwikkeld, gebaseerd op nabij-infrarood spectroscopie en machine learning. Hiermee kan voor het eerst, en continu, de voortgang van het brouwproces worden gevolgd zodat tijdig kan worden bijgestuurd. Ook ontwikkelen we innovatieve hopproducten die verspilling tegengaan en brouwers en hoptelers efficiënter en met meer controle laten produceren. De andere smaakbepalende grondstof, gist, wordt onderzocht door honderd gistmonsters uit de praktijk in kaart te brengen op basis van genomische eigenschappen, smaakstoffenprofiel en de vorming van een stabiel ‘haze’ (troebeling). Met name deze haze stelt veel craft-brouwers voor uitdagingen. Door gebruik te maken van data-intensieve ‘-omics’-technieken en deze te combineren met geavanceerde bio informatica en datawetenschappen, bereiken we de gewenste kennis op detailniveau die door de branche kan worden toegepast. Dit doen we laagdrempelig, zodat ook zonder een achtergrond in de levenswetenschappen de kennis toepasbaar is. Zo zorgt het consortium gezamenlijk voor grotere innovatiecapaciteit door begrip van, en grip op, het brouwproces.
Fosfaat is een belangrijke grondstof voor de landbouw en voor toepassingen in gezondheid en verzorging. Aangezien de natuurlijke fosfaatvoorraden eindig zijn, wordt terugwinning van fosfaat steeds belangrijker. In Nederland eindigt meer dan 20% van het Nederlands verbruik van fosfaat in het slib van rioolwaterzuiveringen, wat wordt verbrand in slibverbrandingsinstallaties. Na verbranding zit het fosfaat opgesloten in het slibas. SusPhos B.V. bestaat sinds 2019 en stelt zich ten doel fosfaat terug te winnen uit afvalstromen en beschikbaar te maken voor nuttig hergebruik, kortom om de fosfaatkringloop te sluiten. Slibas is voor SusPhos de belangrijkste afvalstroom. Het bedrijf heeft een uniek proces ontwikkeld, waarbij het fosfaat wordt ontsloten door reactie met een sterk zuur en het hierbij gevormde fosforzuur door middel van extractie met een oplosmiddel wordt gescheiden en vervolgens verder wordt opgewerkt. Na opwerking van het fosfaat naar een herbruikbaar product, wordt het oplosmiddel opnieuw gebruikt voor extractie. Idealiter is het hergebruik van het oplosmiddel in het proces oneindig. Bij de herwinning van fosfaat uit slibas is stabiliteit van het oplosmiddel van cruciaal belang. De uitdaging in dit project is om het proces met labschaal experimenten te simuleren en de organische samenstelling in een complexe matrix te volgen door middel van NMR spectroscopie. Gebaseerd op deze deze NMR bepalingen zal een model ontwikkeld worden, waarmee een inschatting gemaakt kan worden van de ontwikkeling van de samenstelling van het oplosmiddel in een toekomstige installatie en daarmee van het verbruik van het oplosmiddel. SusPhos zal de kennis uit dit project gebruiken om haar positie in de markt verder te versterken, waarbij een eerste stap is om het proces op te schalen naar een eerste prototype om de werking op grote schaal te bewijzen.
