Techniek en technologie toepassen in geautomatiseerd klimaatkastje

Studenten Elektrotechniek, Embedded System Engineering, Werktuigbouwkunde en Industrieel Product Design (IPO) van de Hogeschool van Arnhem en Nijmegen (HAN) werken aan een geautomatiseerd klimaatkastje waarin schimmels groeien onder zo natuurlijk mogelijke omstandigheden. Het regelen van de temperatuur, luchtvochtigheid en lichtinval zijn hierbij cruciaal. Onderzoekers van het HAN BioCentre gaan de mini-klimaatkast gebruiken voor onderzoek naar duurzame gewasbeschermingsmiddelen.

Derdejaars HAN-studenten Steven Hanekamp en Djakkar Suleman laten onderzoeker Sefanne Hakken zien hoever de bouw van een geautomatiseerd klimaatkastje is. ‘Dat ziet er goed uit. Ik kan niet wachten om het te gaan gebruiken’, reageert Sefanne Hakken enthousiast. Ze doet bij HAN BioCentre onderzoek naar duurzame gewasbescherming. Aan het HAN Health Concept Lab heeft ze gevraagd een mini-laboratorium te ontwikkelen, waarin ze schimmels kan kweken onder zo natuurlijk mogelijke omstandigheden. ‘Ik fungeer als opdrachtgever en klant.’ 

Studenten van verschillende technische opleidingen van de Hogeschool van Arnhem en Nijmegen (HAN) werken aan dit project CoolMist, waarbij ze een prototype verder hebben ontwikkeld tot een geautomatiseerd mini-lab dat de temperatuur, luchtvochtigheid en lichtinval regelt. CoolMist is het project waar de studenten in hun derde studiejaar aan werken, ze zijn in februari begonnen en leveren het project in juni op. 

Multidisciplinair team 

De tien studenten vormen een multidisciplinair team, legt Steven Hanekamp uit. Hij studeert Industrieel Product Ontwerp (IPO) en houdt van techniek. ‘Ik wilde graag ontwerper of architect worden, maar op school vond ik wiskunde en natuurkunde ook leuk. Dus is het industrieel ontwerper geworden.’ De andere studenten volgen de opleidingen Elektrotechniek, Embedded System Engineering en Werktuigbouwkunde. ‘Ik heb dus de minst technische opleiding van het hele stel’, zegt Steven Hanekamp met een lach. ‘Het was best even wennen voordat iedereen dezelfde mindset had. Je moet veel communiceren. De een wil eerst onderzoek doen, de ander wil meteen gaan bouwen. Nu gaat het goed.’ 

 

Studenten Steven en Djakar werken aan hun project met op de achtergrond concepttekeningen.

Studenten Steven Hanekamp (r) en Djakar Suleman (l)

 

Gekoppeld aan weerstation 

De studenten hebben de data van verschillende weerstations bekeken om een goed beeld te krijgen van de temperatuurverschillen, de luchtvochtigheid en de lichtintensiteit. ‘Om het weer zo goed mogelijk na te bootsen, hebben we data van weerstations gebruikt om vooringestelde keuzes te bieden aan de gebruiker’, verklaart Djakkar Suleman. Hij studeert Elektrotechniek bij de HAN, omdat hij wil meewerken aan de energietransitie en duurzaamheid. ‘Mijn vader was elektricien, vandaar mijn interesse in elektrotrechniek’, vertelt hij met een glimlach. ‘In Syrië heb ik een jaar elektrotechniek gestudeerd aan de universiteit. Zes jaar geleden ben ik naar Nederland gekomen. Nu studeer ik hier.’ 

Gebruiksvriendelijke techniek 

Het klimaatkastje is onder meer uitgerust met een ledlamp, verwarmingselementen, verschillende sensoren en het laatje waarin het plastic plaatje met de te onderzoeken schimmels zit, gaat automatisch open en dicht. ‘Er zit veel techniek achter als je het klimaat wil nabootsen’, constateert Steven Hanekamp. ‘We maken de hardware, zoals de printplaatjes, waarmee we de software kunnen aansturen’, vertelt Djakkar Suleman. ‘Het klimaatkastje moet zo klein mogelijk zijn, zodat het niet te veel ruimte inneemt in het lab. En het moet gebruiksvriendelijk zijn, zodat onderzoekers het makkelijk kunnen bedienen. Daarvoor krijgt het een touchscreen.’ 

HAN Biocentre 

Sefanne Hakken is projectleider Antimicrobial Resistance bij het HAN BioCentre, dat is verbonden aan de Academie Toegepaste Biowetenschappen en Chemie (ATBC) van de HAN. ‘Zeg maar de laboratorium-opleidingen van de HAN’, verduidelijkt ze. Voor het onderzoek naar schimmels, die gewassen aantasten, was Sefanne Hakken op zoek naar een klimaatkast, waarin schimmels onder zo natuurlijke mogelijke omstandigheden kunnen groeien.  

Ze doet specifiek onderzoek naar Fusarium oxysporum, een schimmel die onder meer eetbare planten binnendringt en het vatenstelsel blokkeert. ‘Dan kan er geen vloeistof meer naar de plant en treedt vaak de verwelkingsziekte op. Dat is een wereldwijd probleem, bijvoorbeeld bij de teelt van komkommers en bananen’, verklaart Sefanne Hakken. ‘Omdat het gebruik van pesticiden vaak niet meer kan, omdat die giftig blijken, of de schimmels er niet meer op reageren, zoeken we naar natuurlijke en duurzame bestrijdingsmiddelen.’ 

Sefanne Hakken met studenten Steven Hanekamp en Djakar Suleman die het weerkastje in hun handen hebben.

Sefanne Hakken met studenten Steven Hanekamp en Djakar Suleman

HAN Health Concept Lab 

De studenten werken bij het Health Concept Lab van de HAN, dat innovatieve, effectieve en betaalbare hulpmiddelen ontwikkelt voor onder meer laboratoria, de zorg en medische bedrijven. Het gaat om combinaties van slimme technologieën, zoals computer vision, machine-learning, micro-elektronica en industrieel productontwerp. Jeroen Veen is onderzoeker en docent bij de Academie Engineering en Automotive van de HAN. Hij ontwikkelde op verzoek van het HAN BioCentre een prototype van het klimaatkastje en is begeleider van het project CoolMist. ‘Ik heb wat voorwerk gedaan’, zegt Jeroen Veen. ‘Het is nu aan de studenten om het klimaatkastje verder te ontwikkelen. Bijvoorbeeld door de omgevingsfactoren meer naar natuurlijke condities te brengen.’

Temperatuur en luchtvochtigheid 

Het afstemmen van de temperatuur en de luchtvochtigheid in het klimaatkastje heeft de studenten heel wat hoofdbrekens gekost. ‘De luchtvochtigheid in het kastje varieert van 30 tot 100 procent. Wanneer de temperatuur omhooggaat, neemt de luchtvochtigheid af, maar soms wil je dat niet’, zegt Steven Hanekamp. Het kastje zit vol met sensoren die de temperatuur en luchtvochtigheid meten. Om de luchtvochtigheid zo goed mogelijk te kunnen sturen, hebben de studenten onder meer een speciaal onderdeel ontworpen en met een 3D-printer gemaakt. Ook andere onderdelen zijn met een 3D-printer gefabriceerd. ‘Kijk, aan de ene kant gaat de lucht erin via een buis en aan de andere kant komt de lucht er via acht kleinere buisjes uit’, laat Djakkar Suleman zien. ‘Die acht kleinere luchtkanalen hebben we gemaakt, omdat de schimmels in acht rijen in het testplaatje zitten.’ 

De luchtverdeler lijkt op het eerste oog op een onderdeel van een stofzuiger. Steven Hanekamp lacht: ‘We hebben ons laten inspireren door het uitlaatsysteem van een auto. We noemen het nu de mayotube.’ 

Gepubliceerd op
04 oktober 2023
Tekst
Francien van Zetten
Fotografie
Gerard Burgers
Heeft u een mooie technische innovatie of technisch initiatief?
Lever ons content aan en ontvang daarvoor 'free publicity' via Tech Gelderland!