EU-beleid en smart materials

IA Brussel Davy Pieters, meer informatie: www.ianetwerk.nl EU-beleid en smart materials Auteur: Matthijs van der Beek (stagiair), onder eindverantwoording van Davy Pieters (IA Brussel). Samenvatting Nederland zet in de toekomst in op grootschalige productie van smart materials. Deze wereldwijde groeiende markt is zeer aantrekkelijk voor kennisinstellingen en bedrijven in de Europese Unie (EU). Zowel in het Zevende Kaderprogramma (2007-2013) als Horizon 2020 gaat aandacht uit naar onderzoek, technologische ontwikkeling en innovatie op het gebied van smart materials. Verschillende voorbeelden van Nederlandse universiteiten laten zien dat Nederland tot op heden zeer actief is in deze veelzijdige sector. Ten behoeve van het vergroten van het concurrentievermogen van de EU zet de Europese Commissie in Horizon 2020 meer in op innovatie. Toepassingen moeten daarvoor een bijdrage leveren aan de verschillende maatschappelijke uitdagingen. Nanotechnologie en de ontwikkeling van geavanceerde materialen worden in dit licht beschouwd als zogenoemde sleuteltechnologieën. Om deze toepassingen te realiseren komt zowel EU-geld beschikbaar voor onderzoeksprojecten als ter ondersteuning van marktintroductie. Vanuit de Topsector Chemie is het de ambitie om in 2050 tot de mondiale top drie van producenten van smart materials (slimme materialen) te behoren. i Dit zijn materialen of constructies van materialen die reageren op prikkels vanuit de omgeving, zoals temperatuur, licht, zuurgraad, magnetisme of mechanische belasting. Daardoor kunnen smart materials van vorm of eigenschap veranderen. Dit brengt allerlei toepassingen binnen bereik, bijvoorbeeld in de gezondheidszorg, transport, bouw en communicatie. Dankzij het brede scala aan toepassingen is de markt voor eindproducenten die gebruik maken van smart materials de afgelopen jaren aanzienlijk gegroeid. BCC Research, gespecialiseerd in marktonderzoek op het gebied van technologie, maakte in mei 2011 bekend dat de wereldwijde markt voor smart materials tussen 2010 en 2016 naar schatting zal verdubbelen naar een waarde van 40 miljard dollar met een jaarlijks groeipercentage van 13 procent. ii Niet voor niets zetten Nederland en de EU dus in op het stimuleren van onderzoek naar en het toepassen van smart materials. In het huidige Zevende Kaderprogramma (2007-2013) en het volgende onderzoeks- en innovatieprogramma Horizon 2020 (2014-2020) is daarom ook zeker aandacht voor slimme materialen. Verschillende initiatieven en instrumenten op Europees niveau kunnen daarvoor een meerwaarde bieden aan kennisinstellingen en bedrijven die smart materials willen ontwikkelen en vermarkten. Zevende Kaderprogramma (2007-2013) In het Zevende Kaderprogramma voor Onderzoek en Technologische Ontwikkeling (KP7) vormen Nano-sciences, Nanotechnologies, Materials and new Production Technologies (NMP) samen één van de tien thema s waarbinnen kennisinstellingen en bedrijven in Europa financiering kunnen krijgen voor onderzoek. De Europese Commissie (EC) heeft ongeveer 3,5 miljard euro voor dit thema gereserveerd. NMP bestaat uit drie onderdelen. Het eerste onderdeel betreft materiaalonderzoek en 1

-ontwikkeling. Het tweede richt zich op de multi-sectorale toepassing van innovatieve materialen en het samenbrengen van actoren uit de onderzoekswereld en het bedrijfsleven. Tot slot is er aandacht voor de integratie van nanotechnologie met materiaalwetenschappen en het ontwikkelen van nieuwe ontwerp- en productiemethoden en het verbeteren daarvan. Onderzoek moet in dit thema aansluiten bij uitdagingen op het gebied van energie-efficiëntie, gezondheid en concurrentievermogen van de industrie in Europa. Eén van de subthema s binnen het huidige werkprogramma voor NMP betreft zelfherstellende materialen, die zich min of meer zelfstandig kunnen herstellen van beschadigingen. Dankzij de langere levensduur zijn deze materialen niet alleen veiliger maar ook duurzaam. iii Nederland heeft sinds 2006 voor deze categorie binnen smart materials het Innovatiegerichte Onderzoeksprogramma (IOP) Self Healing Materials opgericht. Dit is een samenwerkingsverband tussen vijf Nederlandse universiteiten en circa 65 bedrijven. Ze concentreren zich op verschillende materiaalklassen, zoals plastics, composieten, coatings en materialen voor energieopwekking en -opslag. iv Dit IOP heeft reeds zijn vruchten afgeworpen. Zo heeft de TU Delft drie KP7-projecten binnengehaald op het gebied van thermische beschermingscoatings voor turbinebladen, zelfherstellende rubberachtige materialen en zelfhelend beton. Verder neemt deze universiteit ook deel aan een Marie Curieproject, waarin de aandacht is gevestigd op marktintroductie van zelfherstellende materialen en uitwisseling van jonge onderzoekers. Marie Curie-acties zijn bedoeld om de mobiliteit van onderzoekers in de publieke en private sector te vergroten en bij te dragen aan de verwezenlijking van de Europese Onderzoeksruimte. Een ander veld binnen smart materials is de ontwikkeling van functionele textielstructuren. Onderzoekers aan de Universiteit Twente houden zich bezig met printtechnieken die het mogelijk maken om titaniumdioxidenanodeeltjes aan te brengen op textiel en andere kunststoffen. Deze TiO 2 - nanodeeltjes kunnen voor unieke eigenschappen zorgen zoals kleurvastheid, zelfreinigend vermogen of weerbaarheid tegen bacteriën. v De ontwikkeling van speciaal nano-inkt, die bestaat uit nanopigmentdeeltjes, kleur- en kleefstoffen, is daarbij onmisbaar. Universiteit Twente beschikt daarvoor over het onderzoeksinstituut voor nanotechnologie MESA+ en werkt samen met TU Delft en enkele buitenlandse universiteiten in Europa. Met betrekking tot KP7 neemt Universiteit Twente deel aan het vierjarige 2BFuntex-project. Dit project is bedoeld om Europese bedrijven en universiteiten, die zich bezighouden met functionele textielstructuren, samen te brengen en technologieoverdracht naar de industrie te stimuleren. Het verschil tussen ongemodificeerd polyestervezel (links) en met TiO 2 -nanodeeltjes gemodificeerd polyestervezel (rechts). Bron: Universiteit Twente. vi 2

Complementair aan KP7 is de European Cooperation in Science and Technology (COST) vii. Dit is een intergouvernementele organisatie die fragmentatie van onderzoek in Europa probeert te verminderen door thematische initiatieven. Een voorbeeld daarvan is Flaretex, een netwerk van verschillende onderzoekscentra op die gebromeerde vlamvertragers (flame retardants) voor textiel en andere materialen ontwikkelen. Op regionaal niveau geldt Oost NV als intermediair tussen de Universiteit Twente en het midden- en kleinbedrijf (MKB). Kennis kan op deze manieren optimaal worden benut. Intussen maken Nederlandse bedrijven als SPG Storck Prints en Xennia-Ten Cate al gebruik van textielprinting-technologie. Een laatste voorbeeld waarin de relatie van Nederlandse universiteiten en bedrijven met KP7 tot uitdrukking komt is het SmartPie-onderzoeksprogramma, dat zich bezighoudt met slimme toepassingen van piëzotechnologie. Piëzo-elektrische materialen beschikken over de eigenschap dat zij mechanische energie kunnen omzetten in elektrische energie en andersom. In SmartPie, dat wordt medegefinancierd door de ministeries van EL&I en OCW, gaat onderzoek uit naar Microelektronische Mechanische Systemen (MEMS) en piëzocomposieten. In het MEMS-project werken Universiteit Twente, Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM), Océ Technologies en C2V samen aan de ontwikkeling en toepassing van ultradunne piëzo-elektrische films. Het project werkt vooral aan het ontwikkelen van relevante technologie en nauwkeurige procedures voor de integratie van dunne films in microsystemen. Deze films vinden hun toepassing in onder andere printkoppen voor inkjetprinters, klepjes voor metingen in gaschromatografen en micro-mechanische pompjes voor de toediening van medicijnen. Deelnemers aan KP7 op het gebied van MEMS zijn Océ Technologies, Philips en ASML. In het Piëzocomposietenproject werken TU Delft, TU Eindhoven en TNO samen aan nieuwe composieten bestaande uit keramische poeders en polymeren. Eigenschappen zoals het piëzoelektrisch effect, temperatuurbestendigheid en buigzaamheid kunnen op deze wijze gecombineerd worden in nieuwe materialen. Dit is essentieel voor grootschalige toepassing, wat met de oorspronkelijke piëzomaterialen vaak niet kan. Vrij recent heeft TU Delft samen met Holst het KP7- project Light Touch Matters binnengehaald. Het gebruik van organische LEDs (OLEDs) en piëzocomposieten maakt het mogelijk om aanraakgevoelige flexibele verlichtingsproducten te maken. Deze technologie is geschikt voor het verbeteren van het menselijk welzijn. Een concrete toepassing is een polsband van het materiaal als geheugensteuntje voor het innemen van medicijnen. Hoogwaardige technologie en industrieel ontwerp komen in dit project samen. viii Naast deze terugblik op een fractie van (lopende) onderzoeksprojecten met Nederlandse inbreng is het ook aardig om vooruit te kijken. In juli 2012 heeft de EC de laatste call van 8,1 miljard euro geopend. Er is 4,8 miljard euro beschikbaar voor de verschillende themagebieden, waaronder NMP. Voor de beurzen van de Europese Onderzoeksraad (ERC), die speciaal zijn bestemd voor individuele onderzoekers die grensverleggend onderzoek verrichten, is 1,75 miljard euro beschikbaar. Ten slotte gaat 963 miljoen euro naar de Marie Curie-acties. Zowel voor universiteiten als bedrijven is deze call erg belangrijk, omdat de eerstvolgende call van Horizon 2020 pas eind 2014 verwacht wordt. ix Horizon 2020 (2014-2020) In vergelijking met KP7 richt het nieuwe onderzoeks- en innovatieprogramma Horizon 2020 zich meer op het bieden van oplossingen voor diverse maatschappelijke uitdagingen en het stimuleren van innovatie. Dit EC-voorstel gaat uit van zes uitdagingen, die zich bijvoorbeeld richten op gezond en actief ouder worden, schone en duurzame energie, en efficiënt gebruik van bronnen. Zoals eerder 3

naar voren gekomen is, zijn smart materials haast niet onder een noemer te brengen. Eigenschappen van deze materialen zijn uiteenlopend en kunnen daarvoor op allerlei manieren bijdragen aan deze uitdagingen. Projectvoorstellen worden primair beoordeeld op wetenschappelijke excellentie, maar ook de bijdrage aan het oplossen van maatschappelijke vraagstukken weegt zwaar. De EC tracht de excellente kennisbasis te versterken en te verspreiden door middel van het ontwikkelen van de Europese Onderzoeksruimte, Marie Curie-acties en de ERC-grants voor grensverleggend onderzoek. European Research Area Networks (ERA-netten) dienen daarbij als instrument om met transnationale samenwerkingen versnippering in nationaal onderzoek tegen te gaan. Ten opzichte van KP7 is de EC van plan om in Horizon 2020 alleen geld bij te dragen voor individuele projectaanvragen binnen een bepaald netwerk. Tegelijkertijd wil de EC het aantal ERA-netten terugdringen. Dit betekent dat een deel van de circa 100 ERA-netten uit KP7 op zal gaan in een ERAnet Plus-constructie. Een relevant voorbeeld van een bestaand ERA-net Plus uit KP7 is Matera+. Dit netwerk is in 2009 opgericht en financiert transnationale en multidisciplinaire onderzoeksprojecten op het gebied van (slimme) materialen. Twintig Europese financieringsagentschappen investeren voor een periode van vijf jaar 16,6 miljoen euro in deze samenwerking, terwijl de EC 6 miljoen euro bijdraagt. Deze tripartite wijze van financiering met Europees, nationaal en regionaal geld zal de standaard worden voor de netwerken binnen Horizon 2020. x Niet alleen maatschappelijke uitdagingen maken deel uit van Horizon 2020. Ook Key Enabling Technologies (KET s), sleuteltechnologieën waarin Europa industrieel leider zou kunnen worden behoren ertoe. Voorbeelden daarvan zijn nanotechnologie en geavanceerde materialen. Eén van de veelbelovende geavanceerde materialen is grafeen. Grafeen is zeer uniek. Het bestaat namelijk uit een enkele laag van koolstofatomen, behoort tot de sterkste materialen ter wereld behoort en is een zeer snelle halfgeleider. Op nanoschaal valt grafeen goed te combineren met smart materials om zo gewenste eigenschappen samen te brengen. Dankzij het grote potentieel van grafeen is een speciaal EU-vlaggenschipinitiatief voor Future and Emerging Technologies (FET s) op dit gebied in de race voor een maximaal budget van 1 miljard euro (inclusief cofinanciering) over een periode van tien jaar. Een FET is bedoeld om clusters van onderzoek op een themagebied met grote technologische en maatschappelijke impact bijeen te brengen en uitwisseling van resultaten mogelijk te maken. Eind 2012 neemt de EC een besluit over welke twee van de in totaal zes vlaggenschipinitiatieven de financiering krijgen toegewezen. xi Voor het stimuleren van industrieel leiderschap heeft de EC een strategie ontwikkeld om onderzoek en innovatie in het bedrijfsleven te stimuleren. Kapitaalmarktinstrumenten zullen daarvoor toegespitst worden op het MKB en het kleinere grootbedrijf. Voor de verschillende innovatiestadia komt financiering beschikbaar. In de eerste stadia van start-up naar demonstratie kunnen innovatieve ondernemingen gebruik maken van de financiële instrumenten van Horizon 2020. Voor de groeifase is het voor het MKB mogelijk om gebruik te maken van het EU-programma COSME, dat overigens niet uitsluitend voor innovatief MKB bedoeld is. Toch kunnen deze verschillende faciliteiten als hefboom voor meer investeringen fungeren die bedrijven behoedt voor de zogenoemde valley of death. Volgens de huidige voorstellen van de EC komt respectievelijk 3,8 en 1,4 miljard euro beschikbaar voor de financiële instrumenten van Horizon 2020 en COSME. Net als voor het totaal voorgestelde budget van 80 miljard euro voor Horizon 2020 geldt dat deze budgetten afhankelijk zijn van de onderhandelingen tussen de EU-lidstaten over het Meerjarig Financieel Kader 2014-2020. xii Er komt hoe dan ook weer een groot budget beschikbaar voor Horizon 2020. Kennisinstellingen en bedrijven die zich bezighouden met smart materials kunnen daar de vruchten van plukken. 4

Bronnen i Werkgroep Innovatiecontract Chemie, Topsector Chemie Innovatiekracht 2012-2016 http://www.topsectoren.nl/chemie/sites/default/files/documents/maartversie%20innovatiecontract%20chemie%202012-2016.pdf (20-7- 2012). ii Marketwire, Smart Materials Market to Grow 13% Annually Through 2016 http://www.marketwire.com/pressrelease/smart-materials-market-to-grow-13-annually-through-2016-1526525.htm (20-7-2012). iii Europese Commissie, FP7 NMP Work Programme 2012 http://ec.europa.eu/research/participants/portalplus/static/docs/calls/fp7/common/31540-4.2012_wp_cooperation_nmp_en.pdf (20-7-2012) pg. 28-38. iv IOP Zelfherstellende Materialen, Tweede Meerjarenprogramma IOP Zelfherstellende Materialen http://www.agentschapnl.nl/sites/default/files/bijlagen/sn%20shm%202e%20meerjarenplan%20(2).pdf (20-7-2012). v Universiteit Twente, Engineering of Fibrous Smart Materials http://www.utwente.nl/ctw/efsm/ (20-7-2012). vi Jie Zhao (Universiteit Twente) heeft toestemming verleend voor de publicatie van deze foto s, die tijdens zijn onderzoek in de werkgroep van Maria Milanova aan de Sofia Universiteit zijn genomen. vii COST, About COST http://www.cost.eu/about_cost (20-7-2012). viii SmartPie, Research program http://www.smartpie.nl/research-program (20-7-2012). ix Neth-ER, Call der Calls van 8,1 miljard nu open http://www.neth-er.eu/nl/nieuws/call-der-calls-van-81-miljard-nu-open (20-7-2012). x Matera Plus, Matera+ http://www.materaplus.net/matera/tabid/487/default.aspx (20-7-2012). Opvallend is dat Nederlandse partners tot op heden nog niet deelnemen aan Matera+. xi FET Graphene Flagship, Graphene http://www.graphene-flagship.eu/gf/consortium.php (20-7-2012). xii Europese Commissie, Better access to finance http://ec.europa.eu/enterprise/policies/finance/index_en.htm (20-7- 2012). 5