Start-up Sponsh ontwikkelt een temperatuurgevoelig textiel om water uit mistige lucht te produceren. Het is voor droge gebieden een duurzaam, betaalbaar alternatief voor regen, volgens de oprichters.

De zomer van 2017 was kurkdroog in Portugal. De waterreservoirs waren leeg en iedereen klaagde over de droogte. ‘Maar ’s ochtends waren onze stoelen en tafels die voor de camper stonden kletsnat’, vertelt Sponsh’ ceo Lourens Boot, die daar destijds met zijn gezin op vakantie was. ‘Dat er in kustgebieden veel water in de lucht hangt, had ik net gelezen in het boek De Blauwe Economie van duurzaamheidseconoom Gunter Pauli. Daarin beschrijft hij honderd innovatieve ideeën geïnspireerd op de natuur. Een daarvan is hoe dieren, zoals de Namibische woestijnkever die op zijn huid hydrofobe en hydrofiele gebieden heeft, water uit de lucht halen. Ook onderzoekers waren hiermee bezig.’

Aantrekken en afstoten

Na een beetje zoeken op internet kwam Boot uit bij universitair docent Catarina Esteves van de afdeling fysische chemie van de Technische Universiteit Eindhoven. Zij had in 2013 een wetenschappelijk artikel gepubliceerd over de ontwikkeling van een temperatuurgevoelige polymeercoating van poly-N-isopropylacrylamide (PNIPAAm) die afwisselend hydrofiel of hydrofoob is. Bij lage temperatuur (’s nachts) is het hydrofiel en trekt het water uit mistige lucht, bij hogere temperaturen overdag is het hydrofoob en stoot de coating het verzamelde water weer af. De switchtemperatuur ligt bij 30 °C, maar dit is instelbaar.

Aangebracht op een katoenen drager kan 1 m² van de coating theoretisch per nacht meer dan 1 l water produceren. Boot: ‘Ik heb haar gewoon opgebeld. Ze vertelde dat ze nog wekelijks vragen kreeg of het materiaal al verkrijgbaar was, maar zelf liever in het onderzoek bleef. We hebben besloten om het samen te gaan doen, Catarina als wetenschappelijk adviseur en ik als ondernemer.’

Ervaring met ondernemen had Boot al opgedaan bij The Ocean Cleanup van Boyan Slat als hoofd technologie en projectmanager. ‘We begonnen met een paar mensen op een kamertje bij de Technische Universiteit Delft. Toen ik wegging hadden we een eigen kantoor met vijftig medewerkers’, vertelt Boot, die na zijn studie offshore engineering in Delft zijn carrière begon in de olie en gas bij Schlumberger en Shell.

Naast wat eigen geld wist Boot subsidies te regelen om het proces op te schalen. ‘Ik dacht eerst dat doe ik wel even in een schuur in de achtertuin, maar zo eenvoudig was het niet. Dit is chemie. Maar goed dat ik een beetje naïef was, anders was ik er misschien niet aan begonnen. Het geheim zit in de structuur van de polymeerketens. Bij lagere temperatuur vormen de uitgestrekte ketens het liefst waterstofbruggen met watermoleculen. Bij hogere temperatuur vormen de ketens bij voorkeur waterbruggen met zichzelf, waardoor de ketens opkrullen en het water weer afstoten.’

‘Het geheim zit in de structuur van de polymeerketens’

Fundamenteel onderzoek

In het lab werkt het. ‘Om te coaten, stopte Catarina een stukje stof van 1 cm² met een pincet in verschillende erlenmeyers in een zuurstofarme omgeving en bij hoge temperatuur’, zegt Boot. ‘Dat werkt niet voor 1.000 m² op commerciële schaal, dus de hele chemie moest veranderen. En daar was fundamenteel onderzoek voor nodig.’

Gelukkig kon Sponsh daarvoor terecht bij het Duitse instituut voor textiel- en vezelonderzoek (DITF), dat alle benodigde apparatuur had staan. ‘We hebben al drie belangrijke veranderingen kunnen doorvoeren. Zo is het proces nu op waterbasis. Dit is belangrijk voor het opschalen. Ook hebben we de coating op andere, meer duurzame substraten kunnen aanbrengen. De productie van katoen heeft namelijk een hoge waterfootprint en het gaat buiten vrij snel kapot door weer en wind’, vertelt Boot. ‘Verder zijn we nu van 1 cm² naar 100 cm² gegaan. Dat is nog steeds niet heel groot, maar wel een factor honderd beter. Het is een mooie stap. In de volgende fase gaan we daar verder mee.’

Vorig jaar won Sponsh zowel de Gouden KIEM-prijs van de Nederlandse onderzoeksinstelling NWO en Holland Che­mistry voor beste chemische start-up van 2018, als de Accenture Innovation Award 2018 voor het thema Nutrition. Bovendien verkreeg het een Take Off fase 1-startsubsidie van NWO voor commerciële valorisatie. Na die prijzenregen hebben zich ook investeerders gemeld, maar die wachten volgens Boot graag tot de ontwikkeling een stap verder is en de praktijkproeven resultaten laten zien. ‘Het was vooral goed voor de bekendheid. We krijgen uit de hele wereld aanvragen en ook iemand uit de textielindustrie heeft zich gemeld om als vrijwilliger te adviseren bij de opschaling. Dat is heel waardevol.’

Na een volgende opschaling naar A4- of A3-formaat is er genoeg materiaal voor de eerste praktijkproeven. Een stagiair in Portugal gaat hier binnenkort mee aan de slag. Hoeveel water het Sponsh-materiaal in de praktijk produceert en of er nog gekke beestjes of schimmels op afkomen, zal dan blijken.

Waterschaarste oplossen

Sponsh wil in eerste instantie droge of afgelegen plekken van water voorzien. ‘We beginnen met dry-farmers: mensen die boompjes willen laten groeien, maar geen irrigatiesysteem hebben. Je kunt Sponsh-materiaal als een doek direct om bomen of wijnranken wikkelen of op de grond leggen om een gewas van water te voorzien.’ Dat is interessant voor alle (mediterrane) kustgebieden, zoals grote delen van Portugal, Spanje, Zuid-Afrika en Californië, waar de luchtvochtigheid ’s nachts boven de 70 % komt. Dit sluit ook aan bij de missie van het bedrijf: waterschaarste oplossen door betaalbare watervoorziening voor iedereen.

Daarna is er tijd om al die andere ideeën te ontwikkelen die klaarliggen, zoals off-grid drinkwater produceren, lucht in kassen ontvochtigen en zelfs voor aantrekkelijke consumentenproducten in Neder­land. ‘Bijvoorbeeld een gadget-watervanger voor in de plantenbak op het balkon of in de tuin, zodat je niets hoeft te regelen als je met vakantie gaat.’