Wereldwijd worden er steeds meer kassen gebouwd vanwege de stabiele omgevingsfactoren die ze bieden. Maar in de kassen is de hoeveelheid zonlicht voor de groei van de planten beperkt. Natuurkundige Sadiq van Overbeek van PHYSEE, een spin-off van de Radiation Science & Technology afdeling van TU Delft, vond een oplossing voor deze bottleneck: een speciale coating op de kas die het invallende licht omzet naar het deel van het spectrum dat planten voor fotosynthese gebruiken. Van Overbeek: “De eerste resultaten laten een tot 10% grotere opbrengst zien met deze PAR+-coating.”

Het Delftse bedrijf PHYSEE, dat in 2014 werd opgericht door Willem Kesteloo en Ferdinand Grapperhaus, is een spin-off van de groep Luminescence Materials van de afdeling Radiation Science & Technology (RST). De onderneming brengt twee kernproducten op de markt: SENSE, dat sensoren en software biedt voor verduurzaming van kantoorruimtes, en PAR+, een coatingproduct voor kassen waardoor deze tot 10% meer gewassen opleveren. Fysicus Sadiq van Overbeek is de uitvinder van de coating:

Oplossing voor licht als bottleneck

“In een kas vormt de hoeveelheid zonlicht een natuurlijke bottleneck voor de groei van planten,” legt Van Overbeek uit. “Planten kunnen maar een klein deel van het lichtspectrum, van 400 tot 700 nanometer, gebruiken voor fotosynthese. Dit spectrum wordt photosynthetic active radiation, oftewel PAR-licht, genoemd. Ongefilterd uv-licht kan mutaties in planten veroorzaken en zorgen voor meer plaaginsecten. De door ons uitgevonden PAR+-coating absorbeert het uv-licht voordat het de planten bereikt en zet het om in nuttig PAR-licht.” 

Schematische weergave van de omzetting van uv-licht naar PAR-licht in de PAR+-coating. Het spectrum van het invallende licht loopt van ultraviolet (uv) via photosynthetic active radiation (PAR) naar near infrared (NIR).

Het lukte het PAR+-team om in de kas met de coating een 8% tot 10% grotere opbrengst te realiseren dan in een kas met een seizoenscoating of een kas zonder coating. In het algemeen geldt dat 1% meer zonlicht op gewassen leidt tot een 1% grotere oogst. “We brachten de coating aan op een oppervlak van 50 vierkante meter met cressen. We keken naar het effect op verschillende aspecten van de gewassen: de kleur, de wortelgroei, de hoogte en de totale hoeveelheid. De resultaten met onze coating waren aanzienlijk beter dan die van de controle-oppervlakken. We zijn nu bezig de coating te testen op een oppervlak van 560 vierkante meter.”

Voordelen voor de tuinbouw

Tuinbouwbedrijven brengen nu ook al jaarlijks een coating aan op hun kassen, die ervoor zorgt dat het licht gelijkmatiger over de gewassen wordt verspreid. Het verschil met de PAR+-coating is dat PAR+ ervoor zorgt dat de totale lichtopbrengst voor de planten groter is. En er is nog een tweede voordeel: “Aan het eind van de zomer verwijderen de bedrijven de coatings weer, omdat ze richting winter zoveel mogelijk licht willen kunnen opvangen”, vertelt Van Overbeek. “Omdat onze coating het hele jaar door werkt, hoeft deze niet elk jaar opnieuw verwijderd te worden en weer te worden aangebracht, met alle kosten van dien. We zijn nu bezig met een coating die acht jaar meegaat.”

Hoe ziet de samenwerking met RST eruit? “We profiteren van de samenwerking met de RST afdeling omdat we daardoor in contact staan met aankomende talenten, met name studenten Technische Natuurkunde die ervaring hebben met luminescentie en studenten Scheikunde die bekend zijn met coatings. Er zullen steeds twee studenten bij ons aan hun masterscriptie werken. We hopen dat we ook de weg kunnen vrijmaken voor de samenwerking tussen RST en andere start-ups. We zien het als een zeer symbiotische relatie: we schrijven gezamenlijk aan publicaties en aanvragen voor onderzoekssubsidies en we begeleiden de studenten en betrekken ze echt bij het bedrijf – vaak komen ze uiteindelijk ook bij ons werken.”

Een glaspaneel met PAR+-coating

Uitwisseling met de concurrent

Het PAR+-team werkt ook samen met andere deskundigen uit de agrarische keten, zoals een bedrijf dat de materialen voor de coating produceert, een bedrijf dat deze materialen vermengt en weer een ander dat het glas ontwikkelt. “We sturen onze testpanelen met nieuwe coatings naar onderzoekers van Wageningen University, de meest vooraanstaande agrarische universiteit ter wereld. Zij meten het effect van iedere nieuwe versie van de coating.” 

PHYSEE verkoopt de coating vervolgens aan kastuinders die feedback geven op de effectiviteit ervan: “Ik durf wel te stellen dat de Nederlandse tuinbouwsector de meest innovatieve ter wereld is,” zegt Van Overbeek over de samenwerking met de tuinders. “In veel andere bedrijfstakken is het ondenkbaar dat je met je naaste concurrenten uitwisselt welke producten goed werken en welke niet. Maar in Nederland gebeurt dat heel vaak. Dat is gunstig voor ons, want dat betekent dat het als een vuurtje rondgaat als ons product goed werkt, waardoor we een grotere klantenkring kunnen opbouwen.”

Sadiq van Overbeek (PHYSEE), Tara Vester (Koppert Cress) en Willem Kesteloo (PHYSEE) (van links naar rechts) bekijken de ontwikkeling van de wortels van cressen onder de PAR+ coating in een van de kassen die de PAR+ coating test.

Steeds meer kassen

Wat is Van Overbeeks ambitie met deze coating? “Mijn ambitie is om met ons onderzoek en onze ontwikkeling van dit product op een punt te komen dat onze coating een maximale hoeveelheid energie en opbrengst uit zonlicht oplevert, op ieder moment van de dag. Als we dat eenmaal hebben bereikt, willen we de coating dynamischer maken zodat deze ook op de omgevingsfactoren elders ter wereld is afgestemd.”

Volgens Van Overbeek en Kesteloo komen er wereldwijd steeds meer kassen bij: “Onze voedselproductie moet in 2050 met 70% zijn toegenomen als we tien miljard mensen willen voeden. Omdat er steeds minder landbouwgrond beschikbaar is en de weersomstandigheden steeds minder voorspelbaar worden, gaan steeds meer landen kassen bouwen. De omstandigheden zijn daarin stabiel en ze leveren een tien keer zo grote opbrengst aan gewassen op”, aldus Van Overbeek. Voor al die kassen is licht de beperkende factor: “Dus zelfs in Saoedi-Arabië kan onze coating bijdragen aan een snellere groei van gewassen.” 

/* */