Zoekresultaten voor: energie

De toegevoegde waarde van de bankensector is negatief, zij parasiteert op de echte economie. Deze man plukt de wrange vruchten.

De mythe van de vaste werkgelegenheid

Veel mensen denken dat banen schaars zijn, dus dat er maar een beperkt aantal banen zijn voor veel meer mensen. Maar is dat wel zo?

Een veelgehoord argument tegen de immigratie is: ‘ze pikken onze banen in’. De reden voor sommige partijen om bijvoorbeeld tegen het inschakelen van Poolse of Roemeense arbeiders te zijn.
Ook anderen denken er zo over. Zo vinden sommige voorstanders van deeltijdwerken, dat op deze manier de beschikbare banen eerlijk over werkenden en werklozen worden verdeeld. Er zijn overigens andere, zeer goede, argumenten om voor deeltijdwerken te zijn, denk aan de voordelen voor ouders en vrijwilligers.

De toegevoegde waarde van de bankensector is negatief, zij parasiteert op de echte economie. Deze man plukt de wrange vruchten.
De toegevoegde waarde van de bankensector is negatief, zij parasiteert op de echte economie. Deze man plukt de wrange vruchten.

De met uitsterven bedreigde baan
Al deze denkbeelden komen  voort uit één aanname: er is een vast aantal banen. Banen worden door middel van een mysterieus proces geschapen door zogeheten werkgevers met veel maatschappelijk verantwoordelijkheidsgevoel. Als er maar genoeg politieke druk wordt uitgeoefend, bijvoorbeeld via de talloze overlegorganen waar vakbondstijgers en praatgrage ex-managers van grote bedrijven in zitten, komen er vanzelf meer banen.

Wat ook helpt: de overheid die flink wat mensen in dienst neemt, want zo komen er nog meer van de wonderbaarlijke banen. Dat moet natuurlijk wel betaald worden, maar daar zijn belastingen voor. De sterkste schouders dragen de zwaarste lasten. Heel verstandig en rechtvaardig, toch? Nou, nee dus.

Hoe denkt een werkgever?
Ondernemers met personeel, werkgevers, zijn mensen net als jij en ik. Net als jij geen kinderoppas voor je drie lieverdjes gaat inhuren als deze meneer of mevrouw per uur meer kost dan jij netto per uur verdient (tenzij je het even echt niet meer aankan en er is geen bereidwillige partner, moeder of schoonmamma die je uit de brand helpt), doet een ondernemer dat ook niet.

Een werkgever moet de loonkosten van zijn werknemer er uit zien te krijgen. Kost een werknemer vijfduizend bruto per maand en verdient de ondernemer er niet minstens zesduizend aan, dan zal hij voorlopig geen personeelsadvertentie de deur uit doen. Tenzij die werknemer hem zoveel zorgen uit handen neemt, dat hij de extra kosten er graag voor over heeft.

De werkelijke ‘werkgever’: toegevoegde waarde
Een bedrijf dat goed draait, produceert meestal veel toegevoegde waarde. Soms niet, maar na verloop van tijd lopen de klanten dan weg of komt er een onderzoek van de mededingingsautoriteit. Een hebberige ondernemer van een goedlopend bedrijf (en daar zijn er best wel veel van, ja, de vooroordelen kloppen) gaat dan extra personeel in dienst nemen, want zo verdient hij veel meer.

Stel, jij vindt een manier uit om per liter accu tien keer meer energie op te slaan dan nu in de beste accu mogelijk is. Kortom: je zorgt voor DE doorbraak voor elektrische auto’s. Of jat die manier van een zakelijk niet al te kluge uitvinder, zoals helaas vaak voorkomt. In je fabriek heb je duizend man nodig om aan de wereldwijde miljardenvraag naar je wonderaccu te voldoen. Elk extra personeelslid vergroot je winst dan zeker met een paar miljoen euro. Uiteraard plunder je dan busladingen personeel tegelijk uit arbeidsbureaus of ineengestorte EU-landen.

Waar komt toegevoegde waarde vandaan?
Een bedrijf is een verzameling mensen, machines en kapitaal dat uitgangsmaterialen omzet in een gewenst eindproduct. Hoe gewilder die eindproducten, hoe meer winst het bedrijf maakt en hoe meer banen er komen. Over het algemeen geldt: hoe hoger de kwaliteit van eindproducten, hoe meer waarde die voor klanten opleveren, hoe gewilder ze zijn. Mensen willen dingen die anders en beter zijn dan ze tot dan toe hebben. De ondernemer die voor een redelijke prijs dat kan leveren waar zijn klanten zelfs niet van durven te dromen, hoeft zich niet veel zorgen te maken.

Apples nieuwste marketingtroef, de Ipad, is razend populair. Het geheim: de creativiteit van honderden uitvinders, ontwerpers en andere creatieve geesten.
Apples nieuwste marketingtroef, de Ipad, is razend populair. Het geheim: de creativiteit van honderden uitvinders, ontwerpers en andere creatieve geesten.

Helaas is er ook een negatieve manier om ‘waarde’ voor klanten te creëren: afhankelijkheid kweken. Beruchte voorbeelden: opium (de bron van de Engelse woekerwinsten in China), apparaten waar alleen gepatenteerde, peperdure bijvullingen in kunnen of softwarepakketten.

De magische X-factor: kennis en fantasie
Alles om ons heen, ook wijzelf, bestaat uit atomen. De ruwe materialen waaruit kostbare elektronica bestaat, kosten misschien een paar dubbeltjes. De hoge toegevoegde waarde bestaat uit de vele informatie, dat wil zeggen kennis en fantasie die in de producten is gestopt. Een programmeerbaar wetenschappelijk rekenmachientje kost minder dan tweehonderd euro. Dit apparaatje kan meer dan de miljoenen verslindende, wekenlang pruttelende ENIAC’s zo groot als een huis.
Het is naast het nodige harde werk, toch vooral de technische slimheid en visionair inzicht van een aantal molenbouwers en waterbouwkundig ingenieurs geweest dat Nederland van een twee keer per dag onderlopend moeras in een van de welvarendste landen ter wereld heeft veranderd.

De echte banenscheppers: praktische wetenschappers, uitvinders, creatievelingen en visionairen
Elke economische opleving in modernere tijden was het gevolg van een groep technische doorbraken. Ten grondslag hieraan ligt het werk van uitvinders die zelf doorgaans niet erg veel vruchten plukten van hun ideeën. Zo was de opleving eind negentiende eeuw het resultaat van elektrificering, de opkomst van de olie- en autoindustrie en dergelijke. Denk ook aan de internethype van kort geleden. Dus laat slimme en creatieve mensen met voldoende realiteitszin de volle ruimte, want het zijn uiteindelijk hún ideeën die de wereld een betere plek zullen maken. Om dezelfde reden is het kabinetsbeleid om niet-westerse allochtonen te weren ook niet zo verstandig. Het is veel verstandiger om alleen slimme, positieve mensen die vol zitten met kennis, fantasie en goede ideeën hier binnen te laten, onafhankelijk van afkomst.

De zeeslak Elysia chlorotica maakt zijn eigen voedsel uit zonlicht. Alleen een beginpopulatie aan bladgroenkorrels moet hij nog uit algen halen.

Dieren die op zonlicht leven

Door biotechnologie slagen we er mogelijk in om dieren te ontwikkelen waarbij voeren niet meer nodig is.

Op dit moment zijn er al enkele diersoorten, alle ongewerveld, die samenwerken met eencelligen die in staat zijn tot fotosynthese. De meeste dieren die samenwerken met algen huisvesten de eencelligen in hun lichaam, waar ze de suikers oogsten die de algen aanmaken.

Zeeslak op weg naar plantenbestaan
Het grootste succesverhaal is de zeeslak Elysia chlorotica. Deze slak in de vorm van een blad is in staat om zelf chlorofyl, het groene pigment in planten dat zonlicht invangt, aan te maken.

De zeeslak Elysia chlorotica maakt zijn eigen voedsel uit zonlicht. Alleen een beginpopulatie aan bladgroenkorrels moet hij nog uit algen halen.
De zeeslak Elysia chlorotica maakt zijn eigen voedsel uit zonlicht. Alleen een beginpopulatie aan bladgroenkorrels moet hij nog uit algen halen.

De slak oogst één keer in zijn leven algen, die met uitzondering van de chloroplasten, bladgroenkorrels, geheel worden verteerd. Als de slak later in zijn leven een maaltje algen voorbij ziet komen, zal hij dit niet versmaden, maar noodzakelijk om in leven te blijven is dat dan niet meer. Er zijn Elysia’s gekweekt die een jaar lang – de levensduur van de slak – genoeg hadden aan de chloroplasten van één algenmaal.

En dat is merkwaardig, immers chloroplasten kunnen zich weliswaar vermenigvuldigen, maar hebben dan wel behoefte aan een bron van chlorofyl en andere bouwstenen. Onderzoekers vonden in het DNA van de slak genen van de alg die precies dit deden en die ook actief werden als de slak aan licht werd blootgesteld. De enige bottleneck voor de slak zijn de chloroplasten zelf. De slak slaagt er niet in de chloroplasten in haar eicellen mee te geven aan jonge slakken.

Grote voordelen
De omzetting van zonlicht in dierlijk weefsel is een nogal energieverspillend proces. Eerst wordt door de plant het zonlicht omgezet in glucose, de bouwsteen van suikers. Dit glucose wordt weer omgezet in andere stoffen die de plant nodig heeft, zoals eiwitten, vetzuren, zetmeel en cellulose.

Als de plant wordt gegeten door een dier, moeten deze stoffen in voor dieren verteerbare stukjes worden omgezet (wat ook weer energie kost). Sommige moleculen, cellulose bijvoorbeeld, kunnen dieren helemaal niet verteren. Andere moleculen heeft het dier niet in de hoeveelheden nodig. Ook moeten eerst bacteriën de uitwerpselen van dieren afbreken tot minerale zouten zodat planten die op kunnen nemen.

Als het dier zelf deze stappen over kan slaan betekent dat, dat de opbrengst vele malen groter wordt en hiermee goedkoop dierlijk eiwit binnen bereik komt. Op dit moment zorgt veeteelt voor enorme milieuprobnlemen: elke kilo vlees (met 60% of meer water) kost twee tot twintig kilo droog plantaardig voer om te produceren. Het dier kan dan een kleine hoeveelheid voer, rijk in mineralen, krijgen en produceert de rest zelf. Grote nauwelijks voor landbouw geschikte gebieden kunnen dan weer teruggegeven worden aan de natuur. Ondervoeding zal steeds minder een issue zijn.

Als de mens even effectief als een plant in staat zou zijn om energie uit zonlicht te halen, zou een dagje zonnen gelijk staan aan een kleine maaltijd.

Knutsel je eigen plantvis
Om fotosynthese in bijvoorbeeld vissen in te bouwen, moet als eerste stap een deel van het algen-genoom in het DNA van de vis worden ingebouwd.


Sommige vissen hebben een groene kleur als camouflage. In de toekomst ook omdat ze chlorofyl gebruiken?
Sommige vissen hebben een groene kleur als camouflage. In de toekomst ook omdat ze chlorofyl gebruiken?

De techniek hiervoor, DNA recombinatie, is bekend en wordt al massaal gebruikt. Dat is nog niet genoeg: er moet ook een triggermechanisme in worden gebouwd dat bestanddelen van chloroplasten aanmaakt als ze nodig zijn, onder invloed van licht bijvoorbeeld. Verder zouden stikstofbindende bacteriën handig zijn, stikstof is essentieel voor eiwitten.

Een alternatief is wellicht ammoniumzouten in het water oplossen. Het efficiëntste met algen samenwerkende koraal produceert ongeveer tachtig gram koolstof (overeenkomend met 160 gram drooggewicht) per vierkante meter per dag. De vis zal een grote staart of plat lichaam moeten krijgen om maar aan veel oppervlak te komen.

Meest geschikte plaats
Uiteraard komen de tropen, verrassend genoeg vooral de woestijngebieden, het meest in aanmerking voor deze kweekinstallaties. Om een kilo vlees te produceren is al gauw 20.000 liter water nodig. Bij deze vissen is dat maar enkele liters.

De aardappelvormige planetoïde Eros. Wat liet stofjes uitgroeien tot planetoïden? De zwaartekracht is daarvoor te zwak.

Voorouderster zaaide planetenzaden

Er is op dit moment nog geen enkele theorie die echt overtuigend verklaart waar de eerste planeten vandaan komen en hoe een stofwolk zich verdichtte. Het probleem dat keer op keer optreedt is de noodzakelijkheid van de aanwezigheid van condensatiekernen. Voor bijvoorbeeld regendruppels is hier niet veel voor nodig, elektromagnetische krachten (die verantwoordelijk zijn voor condensatie van water) zijn sterk.

De aardappelvormige planetoïde Eros. Wat liet stofjes uitgroeien tot planetoïden? De zwaartekracht is daarvoor te zwak.
De aardappelvormige planetoïde Eros. Wat liet stofjes uitgroeien tot planetoïden? De zwaartekracht is daarvoor te zwak.

Zwaartekrachts-condensatiekernen
Zwaartekracht is veel en veel zwakker, daarom moeten zwaartekrachtcondensatiekernen veel groter zijn: bij de temperaturen in een interstellaire stofwolk ongeveer zo groot als een grote planetoïde of kleine maan. Volgens de huidige theorieën zou condensatie beginnen bij zeer kleine stofjes. De meeste stofdeeltjes in interstellaire stofnevels zijn ongeveer zo groot als de golflengte van infraroodstraling: enkele micrometers  (duizendste millimeter). Volgens de theorie zouden eerst door elektromagnetische aantrekking, daarna door zwaartekrachtswerking de stofjes elkaar aantrekken.

De ‘missing link’ tussen stofjes en planetoïden ontbreekt
Het probleem met deze theorie: de zwaartekracht is voor kleine objecten veel te zwak. Zo is de zwaartekracht die twee menselijke lichamen op een meter afstand van elkaar uitoefenen ongeveer zo groot als het gewicht van een grote bacterie. Toch weten we uit de vervalsnelheid van radioactieve elementen zoals uranium en thorium dat de voorouderster van de zon niet al te lang geleden moet zijn ontploft en de stofwolk heeft geproduceerd. Iets moet er voor hebben gezorgd dat het proces van samensmelting veel sneller is gaan verlopen, dus de wolk hebben ingezaaid met grote zwaartekrachtskernen.

Een uitgebrande ster op het punt van ontploffen. In de buitenste schil wordt nog waterstof samengesmolten (gefuseerd)  tot helium. Daarbinnen volgen helium, koolstof, neon, zuurstof, silicium en ijzer. Fusie van ijzer kost energie, dus stort de ster in elkaar, als gevolg stijgt de temperatuur weer enorm en ontstaat een verwoestende supernova.
Een uitgebrande ster op het punt van ontploffen. In de buitenste schil wordt nog waterstof samengesmolten (gefuseerd) tot helium. Daarbinnen volgen helium, koolstof, neon, zuurstof, silicium en ijzer. Fusie van ijzer kost energie, dus stort de ster in elkaar, als gevolg stijgt de temperatuur weer enorm en ontstaat een verwoestende supernova.

Het familieverhaal van de zon
Wellicht dat we hiervoor verder terug in de tijd moeten, om precies te zijn bij de ontploffing van de voorouder van de zon, een enorme zuurstofrijke O-ster. In vaktermen was dat een type IIa supernova. Als sterren van die grootte de geest geven, zijn ze opgebouwd uit concentrische schillen fusieproducten. Uit nieuwe computersimulaties en ook uit waarnemingen aan supernova 1987A blijkt dat de explosie van supernova’s een zeer chaotisch proces is.

Van de mooie concentrische schillen hiernaast blijft dan weinig over. Brokken schil, bijvoorbeeld de nikkel-ijzer kern en silicium-zuurstof in het midden, worden dan ver weg geslingerd.

Voorouder zon zaaide planetenzaden

Misschien verklaart dit waarom de aarde en Mercurius zo’n grote nikkel-ijzer kern hebben. Domweg een groot stuk ontplofte ster dat in de loop van miljoenen jaren andere brokstukken ster opgeslokt heeft. In sommige meteorieten is gesteente afkomstig van andere supernova’s aangetroffen.

Een ander groot raadsel wordt ook zo opgelost. Dit is waarschijnlijk de reden waarom de producten van het zogenaamde r-proces, een proces waarbij atoomkernen steeds weer neutronen invangen tot de neutronlimiet, zeg maar in een natuurlijke kernreactor zitten, niet waargenomen is bij supernova 1987a. Het r-proces is nodig om te verklaren waarom atoomkernen op aarde doorgaans dicht bij de maximale neutronenlimiet zitten.

Uiteraard merk je niets van die producten als die niet in de vorm van gas, maar massieve brokken sterkern rondzwerven. Zaden als het ware die zich later zullen ontwikkelen tot nieuwe planeten en sterren. Een hypothese die we nog niet in print hebben gezien.

femtotechnologie

Femtotechniek: zijn machines zo groot als een atoom mogelijk?

Atomen zijn bijna helemaal leeg. Sommige visionaire natuurkundigen durven dus al na te denken over een techniek die nu nog extreem ver buiten ons bereik ligt: femtotechniek.

Nanotechniek: atomenlego
De tijd dat atomen voor het eerst zichtbaar werden gemaakt met een elektronenmicroscoop ligt nog maar pas achter ons. Steeds meer onderzoekers stellen zich niet meer tevreden met een hele massa atomen tegelijk te manipuleren – scheikunde – maar willen apparaatjes en materialen atoom voor atoom samenstellen.

Atoom bestaat uit leegte
Een nanometer is een miljoenste millimeter. Atomen bevinden zich op nanoschaal – zo is een waterstofatoom 0,05 nanometer groot. Het grootste atoom, cesium, is zes keer zo groot.

femtotechniek

Er passen dus twintig miljoen waterstofatomen of drie miljoen cesiumatomen op een millimeter. Klein, dat zeker. Maar de atoomkern is nog honderdduizend maal kleiner. Zou een atoom zo groot worden als heel Nederland, dan zou de atoomkern drie meter groot zijn. Of voor de echte visionairen: als een atoom zo groot zou zijn als de aarde, past de kern nog net in de Kuip.

Femtotechniek
Een femtometer, de grootte van een kleine atoomkern, is een miljoen maal kleiner dan een nanometer. De hoeveelheid lege ruimte in een atoom is werkelijk immens. Als je nullen en enen uit protonen en neutronen zouden bestaan, zou je in theorie in een enkel atoom meer informatie kunnen proppen dan op duizend complete ultramoderne harde schijven. Volgens sommigen is dat meer dan de informatie in een menselijk brein. Je zou dan alle herinneringen van de complete wereldbevolking kunnen plaatsen in een kleine bacterie. Wel zou die bacterie ongeveer een ton wegen.

De femtowereld: extreem energierijk en snel
Er zijn maar drie stabiele subatomaire bouwstenen: protonen, neutronen en elektronen. Zelfs losse neutronen vallen in gemiddeld tien minuten uit elkaar. Op atoomkernschaal zijn er maar twee krachten echt relevant: de nucleaire kracht, die protonen en neutronen aan elkaar laat kleven (een overblijfsel van de extreem sterke kernkrachten die quarks op elkaar uitoefenen binnen protonen en neutronen) en de elektromagnetische kracht. De zwakke kernkracht, die bijvoorbeeld protonen in neutronen kan omzetten, is extreem veel zwakker dan deze twee titanenkrachten.

De aantrekkingskracht tussen quarks is heel erg sterk: voldoende om een massa van duizend kilo op te tillen. Het restje hiervan is net voldoende om de ook extreem sterke elektromagnetische kracht die de protonen uit elkaar probeert te rukken, te overwinnen.

femtotechniek, maar dan fout
Voorlopig dieptepunt van femtotechniek: de atoombom.

De neutronen werken als lijm om de protonen bij elkaar te houden, terwijl protonen voorkomen dat neutronen uit elkaar vallen. Er zijn in zware atoomkernen daarom veel meer neutronen dan protonen.

Al deze processen vinden extreem snel plaats, denk aan femtoseconden (een femtoseconde staat tot een seconde als een seconde is tot dertig miljoen jaar). Een miljoen maal sneller dan elektronica.

Worden atoomkernen te groot, de grens ligt achter het (zeer zwak radioactieve) halfmetaal bismuth, dan is er voor zover we weten geen enkele combinatie van protonen en neutronen meer die de kern stabiel houdt. Alle elementen zwaarder dan bismuth, de metalen uranium en plutonium bijvoorbeeld,  zijn daarom radioactief: ze vallen spontaan uit elkaar als je maar lang genoeg wacht.

Glimpen van toekomstige techniek?
Omdat de femtowereld maar drie bouwstenen kent en geen deeltje waarmee de positief geladen protonen zijn te neutraliseren – elektronen nemen door hun lage massa  te veel ruimte in – wordt het construeren van machines op femtoschaal erg lastig.

Misschien dat we zeer zware atomen kunnen maken als we de kerndeeltjes op een slimme manier kunnen herschikken. Zo zijn er lichte en instabiele atoomkernen ontdekt waar andere atoomkernen als satelliet omheen draaien.

Omdat de femtowereld extreem snel en energierijk is, weten we nog vrij weinig wat er zich op zeer kleine schaal afspeelt. Wel duiken er steeds meer fascinerende aanwijzingen op van structuren op femtoschaal. Naast de satelliet-atoomkernen blijken ook zogeheten magische getallen een belangrijke rol te spelen. Atoomkernen waarin veelvouden van deze magische getallen aan kerndeeltjes voorkomen, zijn veel stabieler. Kerndeeltjes lijken ook paren te vormen. Atoomkernen met een oneven aantal deeltjes zijn vaak radioactiever zijn dan atoomkernen met een even aantal deeltjes.

Op dit moment ligt verfijnde femtotechniek duidelijk ver buiten ons bereik. Verder dan de meest ruwe vormen van  kernsplijting komen we nog niet. Picotechniek, een factor duizend groter, is voorlopig interessanter. Al zijn ook hier lastige hordes…