Dansende schuimstaven wijzen vissen de veiligste weg

In het laboratorium van Vattenfall in Älvkarleby, Zweden, wordt op allerlei gebieden onderzoeken gedaan die verband houden met energieproductie. In een van de grote hallen staat de Laxelerator ("lax" is Zweeds voor zalm), een testfaciliteit met twee bassins van 24 meter lang en 2 meter diep, waar het gedrag van vissen in stromend water wordt bestudeerd. Hier proberen ontwikkelingsingenieurs en -biologen onder meer goede manieren te vinden om zalm en andere vissoorten de juiste weg langs de waterkrachtcentrales te laten vinden. 

Veilige route

De meest conventionele manier om te voorkomen dat vissen de elektriciteitscentrale via de turbines passeren, is het plaatsen van roosters. Deze vertragen echter het water, wat leidt tot een vermindering van de elektriciteitsproductie. 

Er zijn net succesvolle tests uitgevoerd met rijen dansende staven van schuimmateriaal. Uit de tests blijkt dat wanneer de smolt - dat zijn ongeveer 15 cm lange zalmen die aan hun stroomafwaartse migratie naar de zee zijn begonnen - richting de staven zwemmen, zij de staven als een obstakel ervaren en er niet doorheen willen zwemmen. In plaats daarvan volgen de vissen de lijn van dansende staven en kiezen ze een veilige route naast de waterinlaat van de elektriciteitscentrale.

"We hebben eerder met goede resultaten gedragsgerelateerde maatregelen getest, zoals bellengordijnen, maar we zochten naar een oplossing waarvoor geen grote installaties of energievoorzieningen nodig zijn. Daarom lieten we ons inspireren door zeewier en kelp, en kwamen we op het idee dat lange schuimstaven dezelfde eigenschap zouden kunnen hebben, namelijk dat ze bewegen en dansen in de waterstroom en daardoor een afschrikkende werking hebben op de vissen", aldus Karolina Carlström, ingenieur bij de onderzoeks- en ontwikkelingsafdeling van Vattenfall en verantwoordelijk voor de onderzoeken.

Waterbestendig schuimmateriaal

In eerste instantie werden staven van schuimplastic gebruikt om de methode te testen, maar het onderzoeksteam wilde niet het risico lopen microplastics in de rivieren te verspreiden en nam daarom contact op met de Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) in Stockholm en onderzoeker Jowan Rostami, promovenda in vezel- en polymeertechnologie. Ze doet onderzoek naar biogebaseerde aerogels, een sponsachtig poreus materiaal gemaakt van cellulosevezels. In samenwerking met Vattenfall ontwikkelde ze binnen haar start-up Cellufy een waterbestendig schuimmateriaal op cellulosebasis.

"De uitdaging was dat het materiaal nat stabiel moest zijn zodat de staven heel blijven in het water, flexibel zodat ze heen en weer kunnen gaan, en drijvend zodat ze rechtop blijven staan in het water. Al veel mensen hebben geprobeerd om zo'n nat stabiel biogebaseerd materiaal met drijfvermogen te ontwikkelen en het is grotendeels dankzij de steun van Vattenfall dat we erin zijn geslaagd. We zien uiteenlopende toepassingen voor het nieuwe materiaal", aldus Jowan Rostami, die inmiddels twee octrooien heeft aangevraagd in verband met de innovatie. 

Henrik Viklands, verantwoordelijk voor Vattenfalls programma voor biodiversiteit binnen de waterkrachtsector, denkt dat de dansende staven van groot belang kunnen zijn voor de vissen omdat de technologie zo eenvoudig te implementeren is.

"Ik denk dat deze technologie absoluut kan werken. De staven vertragen het water niet en veroorzaken daardoor geen verliezen in de elektriciteitsproductie. Daarnaast beschadigen ze noch de turbines, noch de natuur. Een kapotte of losgeraakte staaf is biologisch afbreekbaar. Het onderhoud is ook eenvoudig: je plaatst gewoon een nieuwe staaf als er één kapot gaat."

Jowan Rostami, CEO en oprichter van Cellufy. Foto: Johan Gunseus

Volgende fase

De volgende stap is het verfijnen van de samenstelling van het materiaal en het optimaliseren van de hydraulische eigenschappen om het drijfvermogen, de dikte en de lengte van de staven precies goed te maken. Het innovatieve materiaal van Cellufy heeft van verschillende kanten veel aandacht getrokken en het project heeft onlangs ontwikkelingssteun gekregen van het Zweedse staatsinnovatiefonds Vinnova.

"Op de lange termijn willen we in samenwerking met Cellufy het uiterlijk en gedrag van de staven zodanig aanpassen dat er vissen in allerlei watersnelheden en waterdiepten door kunnen worden afgeleid. Het materiaal heeft ook grote potentie om gebruikt te worden in andere projecten binnen ons programma voor biodiversiteit. Dankzij de succesvolle resultaten van Cellufy van het afgelopen jaar is er een nieuwe toepassing ontdekt: we denken dat het materiaal kan worden gebruikt om drijvende eilanden te bouwen waar vogels in onze waterreservoirs kunnen nestelen", aldus Karolina Carlström.

"Als alle puzzelstukjes op hun plaats vallen en het resultaat is waar we op hopen, kan dit een baanbrekende oplossing zijn. Zorgen voor hernieuwbare hulpbronnen uit de bosbouwsector en tegelijkertijd uitdagingen op het gebied van vismigratie en biodiversiteit oplossen is voor veel partijen een win-winsituatie", vertelt ze.

Foto boven artikel: het unieke biogebaseerde schuimmateriaal in de dansende staven is waterbestendig en drijvend, met allerlei verschillende toepassingsmogelijkheden. Fotograaf Johan Gunseus