Met nieuwe fotonische chiptechnologie van OnePlanet krijgt agrariër zelf meer grip op uitstoot van stikstof

OnePlanet Research Center is een innovatiecentrum voor chip- en digitale technologie in de landbouw, voeding, gezondheid en de leefomgeving. Het is een samenwerking tussen Wageningen University & Research, imec (een microchip-onderzoekscentrum) en de Radboud Universiteit (RU) / Radboudumc. Met de nieuwe technologie, waar OnePlanet aan werkt, wordt de basis gelegd voor een efficiënter en duurzamer stikstofmanagement op bedrijfsniveau. Daarmee kan de totale stikstofbelasting op de omliggende natuur worden verminderd.  

Doelsturing is een veelbesproken methode in het stikstofdebat. Er wordt een maximale uitstoot als doel gesteld en de ondernemers mogen zelf bepalen hoe ze dat behalen. Het stelt boeren in staat om hun vakmanschap ten volle te benutten.  

Sensorsystemen die continu meten, geven boeren direct inzicht in hun uitstoot. Ze laten zien of bepaalde aanpassingen en/of maatregelen een effect hebben. En daarop kunnen ze bijsturen. Tot op heden zijn er nog geen betaalbare én betrouwbare meetsystemen om dat voor de verschillende soorten stallen mogelijk te maken. Met name voor open stallen, waar de te meten concentraties lager zijn, is dit een uitdaging.  

Remco Suer, program manager Environmental Sensing OnePlanet: “De eerste prototypen van de imec’s fotonische chip zijn veelbelovend. Het betrouwbaar meten van lage concentraties van meerdere gassen tegelijkertijd is binnen handbereik. Om tijdig ingezet te kunnen worden voor het realiseren van stikstof- en klimaatdoelen moet de doorontwikkeling, validatie en productierijp maken gelijktijdig worden ingezet. Dit vraagt lef en een investering. Voor individuele tech/sensorbedrijven is het investeringsrisico immers nog te hoog.”  

Doelsturing op basis van fotonische chips  

Op basis van de nieuwste fotonische chiptechnologie van onderzoekscentrum imec, ontwikkelt OnePlanet, met steun van het Nationaal Groeifonds PhotonDelta en provincie Gelderland, sensorsystemen om lage concentraties stikstof betrouwbaar te meten. Daarmee wordt doelsturing een stuk dichterbij gebracht. Fotonica is een bewezen meettechniek. De meeste referentieapparatuur is ook op licht gebaseerd (fotonisch), maar te kostbaar en te groot om in elke stal of op elk boerenerf in te zetten. Door miniaturisatie op chip kan OnePlanet deze technologie betaalbaar en schaalbaar te maken.  

Eelko Brinkhoff, CEO PhotonDelta: “Fotonische chiptechnologie kan een bijdrage leveren aan het meetbaar maken van stikstof en broeikasgassen. Vanuit het PhotonDelta Nationaal Groeifonds Plan werken we aan het versnellen van fotonische chiptechnologie naar nieuwe toepassingen die bijdragen aan de maatschappelijke uitdagingen. Ik ben er trots op om deze technologie nu te zien in een toepassing die impact kan gaan maken in Nederland en zelfs daarbuiten.”  

Meer dan stikstof meten alleen  

Voor WUR, als mede-oprichter van OnePlanet, is het innovatiecentrum van groot belang voor de ontwikkeling van hightech, op sensoren gebaseerde oplossingen voor, onder andere, de agrifoodsector. Een eerste proef vond daarom plaats in De Marke (proefboerderij van WUR) en heeft de potentie van de technologie al laten zien voor het meten van stikstof (ammoniak) en broeikasgas (methaan). Technisch is het mogelijk om binnen nu en twee jaar metingen te verrichten voor de meeste stalsystemen, en in een later stadium ook op bedrijfs- en gebiedsniveau. Naast het meten van stikstof en methaan, behoren ook andere klimaatrelevante broeikasgassen zoals lachgas en CO2, en zelfs geurstoffen en nitraat in water tot de mogelijkheden. Zo kunnen boeren straks met één enkel sensorsysteem meerdere metingen uitvoeren, die meetgegevens direct inzien, en hun uitstoot koppelen aan hun handelen.  

Provincie Gelderland voorop 

42% van de stikstofgevoelige natuur in Nederland ligt in Gelderland. Het is dan ook niet vreemd dat dit onderzoek in deze provincie is gestart. Mede dankzij de steun van de provincie Gelderland heeft OnePlanet de afgelopen jaren veel kunnen investeren in het onderzoek naar de toepassing van deze fotonische sensoren voor de landbouwsector. Gelderland was de eerste provincie die investeerde in verbeterde meetsystemen om zo bij te dragen aan de oplossing voor het stikstofvraagstuk. Nu is het van belang dat er ook landelijk een investeringsimpuls komt voor deze meetsystemen om doelsturing te versnellen.  

Volgens gedeputeerden Helga Witjes en Harold Zoet van de provincie Gelderland is de technologie nu bijna klaar om te worden toegepast voor het stikstofvraagstuk in Nederland. Harold Zoet: “Deze ontwikkeling laat zien dat we in Gelderland vooroplopen in innovatie. In de huidige landelijke stikstofplannen wordt helaas nog weinig geld gereserveerd voor de volgende stap in deze sensortechnologie. We hopen dan ook dat de commissie Schoof hier wel actief mee aan de slag gaat. Hoe langer we wachten, hoe langer het duurt, voordat betaalbare doelsturing mogelijk is op bedrijfs- en gebiedsniveau.”  

Over OnePlanet Research Center  

OnePlanet Research Center is een innovatief onderzoekscentrum gevestigd in Wageningen en Nijmegen, Nederland dat zich sinds 2019 richt op technologieën voor een gezonde en duurzame samenleving. Het combineert kunstmatige intelligentie, sensortechnologie en data-analyse om oplossingen te ontwikkelen voor gezondheid, voeding en milieu. OnePlanet brengt expertise samen in de gezamenlijke inspanning tussen WUR, Imec en de Radboud Universiteit – Radboudumc om innovaties te versnellen en impact te maken. Daarnaast leidt OnePlanet changemakers op vanuit het MBO, HBO en WO via het OnePlanet open onderwijsprogramma en levert het nieuwe technologieën aan publieke partners en MKB’s. Voor meer inspiratie, bekijk de resultaten van OnePlanet over de afgelopen vijf jaar.