Samenwerken aan high-tech innovaties voor grote maatschappelijke uitdagingen

Drones die over boomgaarden vliegen en driedimensionale beelden maken, als instructie aan snoeirobots. Sensoren die de emissie van stikstof en andere broeikasgassen in de buurt van boerenbedrijven meten. Een inslikbare sensor die de vertering en opname van voedingsstoffen meet, en bovendien eventuele aandoeningen aan het maagdarmkanaal vroegtijdig signaleert. Het klinkt futuristisch, maar voor de onderzoekers bij OnePlanet Research Center is het dagelijkse kost. Zij weten als geen ander hoe je nano- en digitale technologie kunt toepassen in landbouw, voeding, gezondheid en het milieu.

Cross-overs maken het verschil

OnePlanet ontwikkelt op het snijvlak van landbouw, voeding, gezondheid en hightech game-changing innovaties voor maatschappelijke uitdagingen op het gebied van klimaat, duurzaamheid en preventieve gezondheid. Domein-expertise van WUR en Radboud wordt hierbij gekoppeld aan technologische kennis van imec op het gebied van sensoren, sensorconnectiviteit en datawetenschap/ kunstmatige intelligentie– een unicum in de wereld van voeding, voedsel en gezondheid. ‘We geloven dat we juist op de cross-overs tussen vakgebieden de grootste impact kunnen maken,’ legt Liesbeth Luijendijk, Director Agrofood & Environment bij OnePlanet uit.

Onderzoekers van OnePlanet werken in projecten nauw samen met bedrijven, zowel multinationals als midden- en kleinbedrijf (MKB). Dat levert waardevolle, gevalideerde sensoren en analyse-tools op die de industrie direct kan integreren in haar producten en diensten. ‘We leveren innovaties af op een hoog Technology Readiness Level (TRL): het stadium van implementatie, waarin technologieën klaar zijn voor introductie op de markt,’ aldus Liesbeth.

Koppeling met toegepaste domeinen

OnePlanet Research Center richt zich met haar programma op een aantal domeinen waar met chip- en digitale technologie volgens de initiatiefnemers winst te behalen is. ‘Denk aan duurzamere voedselproductie met hogere opbrengsten en lagere kosten aan de ene kant, en gezondere bevolkingsgroepen, lagere zorgkosten en een verminderde druk op het zorgstelsel aan de andere kant,’ illustreert Liesbeth.

- Helaas, uw cookie-instellingen zijn zodanig dat de video niet getoond kan worden - pas uw permissie voor cookies aan

OnePlanet ontwikkelt vooral sensor- en digitale oplossingen voor glastuinbouw, vertical farming, fruitteelt en voedselverwerking. Tevens wordt gewerkt aan sensoroplossingen voor het meten van lucht-, bodem- en waterkwaliteit. OnePlanet richt zich ook op preventieve gezondheid: het meten en monitoren van darmgezondheid, mentale gezondheid en eetgedrag.

Chip- en digitale technologieën maken volgens Liesbeth de weg vrij naar nieuwe oplossingen. ‘We kunnen dankzij deze technologieën nu zaken meten die we tien jaar geleden niet voor mogelijk hadden gehouden, en zelfs uitkomsten voorspellen. Dat maakt vroegtijdig ingrijpen mogelijk – of het nu gaat om klimaat en milieu of om iemands individuele gezondheid.’

Complementaire expertise

De technologische kennis bij OnePlanet Research Center is een waardevolle aanvulling op wat de diverse partners in het initiatief al in huis hebben. Zo blinken ze bij Wageningen University & Research bijvoorbeeld uit in het meten van emissies in stallen. ‘OnePlanet werkt nu samen met onderzoekers van Wageningen Livestock Research aan toepassingen waarmee je zulke metingen kunt doen in het buitengebied. Dat geeft ondernemers inzicht en maakt weloverwogen beleidsmaatregelen mogelijk,’ legt Liesbeth uit.

Voedingsonderzoek is een andere tak van sport waarmee Wageningen University & Research voorop loopt in de wereld. ‘Samen met academische onderzoekers werken we aan slimme technieken die inzicht geven in het eetgedrag van mensen.’ Denk hierbij bijvoorbeeld aan een slim dienblad dat bijhoudt hoeveel happen iemand van iets neemt, en hoe vaak hij of zij erop kauwt (kader 2).

Lees meer over het project van Camps en de Gooijer onderaan de pagina.

Samenwerken aan innovaties

Onderzoekers van Wageningen University & Research kunnen, zoals Jan Vonk van Wageningen Livestock Research (zie kader 1), als domeinexpert meedraaien in een innovatietraject van OnePlanet Research Center. Ze kunnen bijvoorbeeld nieuwe technologieën gebruiken of testen en daarmee extra data verzamelen voor hun eigen onderzoek. ‘Hebben onderzoekers ideeën voor sensor- of digitale innovaties binnen de thema’s waar OnePlanet zich op richt, dan kunnen we samen projecten ontwikkelen en op zoek naar financiering,’ zegt Liesbeth. Belangrijk voor OnePlanet is dat er uitzicht moet zijn op een toepassing, ‘Wij kunnen die vertaalslag maken.

Lees meer over het project van Suer en Vonk onderaan de pagina.Boven verwachting

Liesbeth is trots op wat OnePlanet Research Center in de eerste drie jaar heeft bereikt: ‘We hebben inmiddels bijna honderd ambitieuze mensen in dienst en de eerste patenten al aangevraagd of in de pijplijn zitten.’ OnePlanet is inmiddels een vast gezicht bij innovatieversnellende initiatieven als Hightech XL. De organisatie is ook één van de partners in het netwerk en Groeifonds PhotonDelta. Hierin worden fotonen (licht) gebruikt voor de ontwikkeling van ultrasnelle, energiezuinige en nauwkeurige sensoren.

Doorvertaling naar onderwijs

Inzichten die opgedaan worden in het onderzoek worden waar mogelijk vertaald naar onderwijs. Zo krijgen studenten die de Wageningse minor Quantified Self volgen de opdracht om zelf een hartslagmeter te bouwen. Ze leren daarbij veel over het verzamelen en interpreteren van data. OnePlanet Research Center biedt daarnaast regelmatig stageplaatsen en afstudeeropdrachten voor Wageningse master-studenten.

De organisatie ontwikkelt bovendien - samen met docenten, MKB, zorginstellingen en maatschappelijke organisaties in Gelderland - leerwerkplaatsen waarin studenten van universiteiten, hbo’s én mbo’s vaardigheden opdoen die in de toekomst steeds belangrijker worden. ‘Digitale vaardigheden, maar ook creativiteit, ondernemerschap, co-makerschap en samenwerking in teams met mensen van verschillende achtergronden en niveaus,’ vertelt Luijendijk. Een voorbeeld is het project Grip op Gras, waarin ICT-studenten van de Christelijke Hogeschool in Ede samenwerken met studenten Veehouderij aan Aerus (zie kader 3).

Lees meer over het project van Stienezen onderaan de pagina.

Silicon Valley voor Voeding en Gezondheid

Als het aan Luijendijk ligt, groeit OnePlanet Research Center de komende jaren uit tot de Silicon Valley voor voeding en gezondheid van de wereld: een high-tech R&D-hub die komt met economisch haalbare oplossingen in digitale technologie, voor een gezondere wereld.

De vooruitzichten zijn goed. ‘De eerste prototypes van stikstofsensors, ingestibles en andere slimme sensoren zijn met succes getest en worden nu verder verfijnd,’ zegt Luijendijk.

Volgens een tussentijds evaluatierapport hebben de inspanningen van OnePlanet meer impact dan verwacht. ‘Ze schrijven dat we

een belangrijke aanvulling zijn op het regionale vestigingsklimaat, en dat het maatschappelijke belang van ons initiatief toeneemt,’ zegt Liesbeth, met trots. ‘We werken onderhand dan ook aan tientallen projecten succesvol samen met partners aan slimme oplossingen.’ Reden voor de Provincie Gelderland om het initiatief ook het tweede deel van de subsidie toe te kennen.

Hoe het begon

Het verhaal van OnePlanet Research Center begon met een University Partner Challenge in 2018, uitgeschreven door de Provincie Gelderland, om de kennisinfrastructuur AgriFood & Health in de regio verder te versterken. De Provincie wil dat de regio haar positie als 's werelds leidende expertisecentrum op het gebied van landbouw, voedsel en gezondheid verstevigt. Imec diende een voorstel in, waarna de Provincie Wageningen University & Research, de Radboud University en Radboudumc uitnodigde om het initiatief samen met imec verder uit te werken. Al snel ontstond het plan om een innovatiecentrum op te richten. ‘Voor Wageningen University & Research sloot dit mooi aan bij de strategie om in te zetten op digitalisering in landbouw en voedsel. Het initiatief kreeg van de Provincie Gelderland startfinanciering om in acht jaar tijd een onderzoekscentrum op te zetten.

Meer weten?

• Onderzoekscentrum OnePlanet ligt op koers (Provincie Gelderland)

"We willen eetgedrag begrijpen"

Snackgedrag van consumenten is moeilijk te meten en dat maakt voedingsonderzoek nog uitdagender dan het al is. Maar het is het belangrijk om te weten hoeveel en wat mensen precies eten. Alleen zo komen we tot goede voedingsrichtlijnen en feedback aan consumenten en daarmee uiteindelijk een gezonder Nederland.

Het slimme dienblad dat OnePlanet Research Center en Wageningen University & Research samen ontwikkelen komt hieraan tegemoet. Er zitten verschillende weegschalen en camera-sensoren in die inzicht geven in hoeveel happen iemand neemt van een product, hoe vaak hij op iets kauwt en hoeveel hij er uiteindelijk van eet. Dat geeft een mooi inkijkje in het eetproces.

Data opschonen

Het tweede prototype van het dienblad is inmiddels klaar, maar er zit nog wel veel ruis in de data die het levert. We zijn de data nu met behulp van algoritmen aan het opschonen, zodat we er straks waardevolle dingen uit kunnen aflezen. Daarna gaan we er een pilotstudie mee doen, bijvoorbeeld in een verpleeghuis of op een andere plek waar genoeg eten een issue is. We willen tien dienbladen tegelijk kunnen inzetten in een ruimte, dat scheelt ons als onderzoekers straks veel tijd met gegevens verzamelen en annoteren.

Zonder de betrokkenheid van OnePlanet Research Center hadden we dit onderzoek nooit kunnen doen. Je hebt veel verschillende expertises – niet alleen op het gebied van voeding en gedrag, maar ook als het gaat om industrial design en sensortechnologie - nodig om zo’n dienblad te ontwikkelen. Het leuke en uitdagende is ook dat we ons in dit project veel meer op de toepassing richten dan we vanuit de universiteit gewend zijn. We moeten bijvoorbeeld ook nadenken over schaalbaarheid en of het product aansluit bij andere producten in het portfolio van OnePlanet Research Center.

Eetgedrag begrijpen

Het zou mooi zijn als technieken als het slimme dienblad op termijn breed gebruikt worden in voedingsonderzoek. Dan gaan we eetgedrag pas echt begrijpen en kan de effectiviteit van voedingsvoorlichting en andere interventies flink verbeteren.

Guido Camps, onderzoeker verbonden bij Wageningen University & Research en OnePlanet Research Center en wetenschappelijk directeur bij het Innovation Center of Artificial Intelligence (ICAI) Lab for Precision Health, Nutrition and Behavior.

Femke de Gooijer, AIO bij de afdeling Human Nutrition and Health, Wageningen University & Research