Innovatieve materialen: Gisteren nog sciencefiction, vandaag (bijna) realiteit
Ooit spraken we van het stenen, bronzen en ijzeren tijdperk. Vandaag floreert het innovatieve tijdperk. Maatschappelijke uitdagingen, van klimaatverandering tot grondstoffentekort, stuurden ons naar materialen die niet zo lang geleden nog pure fictie leken maar vandaag realiteit zijn. Ontdek waarmee we straks bouwen, hoe we onszelf zullen verzorgen en wat er in onze kleerkast zal hangen.
Smart materials: maak het uzelf gemakkelijk
Slimme materialen reageren op de veranderingen in hun omgeving, zoals licht, temperatuur, druk of luchtvochtigheid, waardoor hun eigenschappen wijzigen. Toegegeven, ze zijn niet echt nieuw: iedereen kent wel zo’n mok die van kleur verandert als je er een warme drank in schenkt. Maar de laatste tijd gebeurden er met die smart materials nieuwe en, belangrijker, praktischere ontwikkelingen. Zo bestaan er intussen slimme zonnepanelen met een coating uit vloeibare kristallen die door elektriciteit van vorm en functie kunnen veranderen. Daardoor kunnen de laklaagjes op de zonnepanelen trillen als er vuil en zand op ligt, wat de zonnepanelen – erg handig – zelfreinigend maakt.
Minstens even praktisch zijn slimme ramen die bestaan uit geleidende glasplaten met metaalionen erop. Als reactie op een elektrische stroom kunnen ze het licht tegenhouden. Zo kan het glas van transparant naar zonwerend gaan. Er wordt vandaag trouwens ook gewerkt aan slimme ramen die warmte kunnen tegenhouden of doorlaten. Hun actieve materiaal is thermochroom, waarvan de optische eigenschappen vanaf een bepaalde temperatuur veranderen. Rond 20 °C schakelt het glas tussen het tegenhouden van zonnewarmte en het doorlaten ervan, zodat je binnen minder moet koelen of verwarmen. Naast duurzaam ook ontzettend handig, niet?
Biomaterialen: bouwen zonder impact
Die befaamde ‘baksteen’ die de Vlaming in de maag heeft zou wel eens van vorm kunnen veranderen nu het steeds duidelijker wordt dat biobased bouwmaterialen een grote rol kunnen spelen in de bouwsector. Een huis gebouwd met restafval, bacteriën en schimmels; dát is de toekomst. Zo toont ook ‘The Exploded View Beyond Building’, een soort van huis-van-de-toekomst dat sinds dit jaar aan het bouwinnovatiecentrum Kamp C in Westerlo staat. Het werd opgetrokken uit meer dan honderd futuristische bouwmaterialen. Sommige zijn nog (verre) toekomstmuziek, maar andere zitten in hun laatste testfase of zijn zelfs al beschikbaar, zoals de betontegels van biocement, gemaakt met behulp van bacteriën en het akoestisch plaatmateriaal uit papierafval en vlas.
Momenteel wordt er ook volop geëxperimenteerd met akoestische tegels uit katoenresten en decoratieve binnenwanden uit geperst zeewier. En ook met toiletpapier dat uit het rioolwater wordt gefilterd lopen vandaag tests. De cellulosevezels erin zouden wel eens prima bouwstenen voor isolatie- of plaatmateriaal kunnen zijn. De mogelijkheden lijken dan ook eindeloos, maar voor een snelle doorbraak vormt de wetgeving nog een belemmering. Vandaag worden biobased materialen immers nog als ‘afval’ gedefinieerd. En dat is, zoals je merkt, eigenlijk al lang niet meer het geval.
Next-gen materials: diervriendelijk gekleed
Fashionista’s opgelet, want materialen als wol, leder en polyester zijn out. De stoffen van de volgende generatie – oftewel de next-gen materialen – zijn immers niet langer synthetisch of van dierlijke oorsprong. Om de milieu-impact van onze kleerkast te verminderen, werden er de voorbije jaren alternatieven gezocht én gevonden. Zo kreeg zijde een tegenhanger die géén liters water en tonnen zijderupsen nodig heeft. Die zogenaamde ‘oranjezijde’ wordt immers gemaakt uit de weggegooide schillen en vezels van citrusvruchten. En de nieuwste it-bag is straks misschien wel gemaakt van schimmels zoals de bekende champignon. Dat paddenstoelenleer voelt als en lijkt op écht leder, maar is veel milieuvriendelijker. Bovendien is het, als je de handtas ooit beu raakt, weer volledig biologisch afbreekbaar.
Er kunnen trouwens allerlei soorten schimmels gebruikt worden voor de productie van – jawel, draagbare en esthetisch verantwoorde – stoffen. Adidas en Hermès ontwikkelden bijvoorbeeld al prototypen uit mycelium, een netwerk van schimmeldraden. Dat materiaal zou in de toekomst nog een handige extra in petto kunnen hebben, want het organisme is in staat om zichzelf te helen. Onderzoekers proberen momenteel dan ook om die eigenschap te behouden tijdens het productieproces. Zo dragen we binnen enkele jaren misschien wel sokken die zichzelf herstellen als er gaten in zitten.
Lichaamseigen materialen: voor en van uzelf
Het is een intrigerend onderzoeksdomein: tissue engineering, oftewel het kweken, printen en programmeren van menselijk weefsel op basis van stamcellen. Die stamcellen komen uit ons beenmerg of lichaamsvet, maar kunnen uitgroeien tot eender welke andere cel. Vandaag kunnen bio-ingenieurs en chemici bijvoorbeeld al huid, botten en haren uit stamcellen laten groeien, maar het uiteindelijke doel is de creatie van een op maat gemaakt lichaamsdeel of een volledig orgaan. Met 3D-bioprinting gaan we ook steeds meer die kant op. Zo maakt het laatste tissue engineering-nieuws uit de Verenigde Staten melding van een oorschelp die ge-3D-print is, op basis van een gel die kraakbeencellen van de patiënt zelf bevatte.
Een Franse universitaire spin-off kon dan weer uitpakken met een huidmodel dat onze epidermale lagen nabootst. Deze bio-geprinte huid is nog niet gevalideerd voor transplantaties bij patiënten, maar wordt vandaag wel al door verschillende cosmeticabedrijven gebruikt om producten op te testen. Intussen is het in Israël al gelukt om een hart te bioprinten, alleen moet dat nog leren kloppen. Toch voorspellen onderzoekers dat er binnen afzienbare tijd 3D-bioprinters in onze ziekenhuizen zullen staan, waaruit dan bijvoorbeeld borsten voor reconstructies of organen voor transplantaties zullen ‘rollen’.