11 March 2019

Nobelprijswinnaar Ben Feringa maakt een foutje

belangrijke update 11 april 2019:  noot 18
update: 12 okt 2019

Ben Feringa, Nobelprijs chemie 2016

Op 9 januari 2019 trad de Nederlandse Nobelprijswinnar Ben Feringa op in het tweede college van de DWDD University 'De toekomst van de Technologie' als gast van Robbert Dijkgraaf en Matthijs van Nieuwkerk [1]. Hij was aanwezig om zijn eigen werk uit te leggen en te filosoferen over de toekomst van de techniek. Met twee uitspraken van Feringa heb ik een probleem: over vliegen en over fotosynthese.

Volgens Feringa is het heel knap dat vogels kunnen vliegen, etc., maar de mens heeft iets gemaakt dat in de natuur niet voorkomt en dat verre overtreft: een 170.000 kg wegend vliegtuig dat 500 mensen kan vervoeren met een snelheid van 900 km/u en meer dan 13.000 km bereik heeft. Dat kunnen vogels niet [18].

bron

Om trots op te zijn?

Sorry, maar dit is appels met peren vergelijken. Vogels zitten helemaal niet in de business van passagiersvervoer. Ze zijn daar voor niet ontworpen. Vogels vliegen met behulp van eigen spierkracht. Mensen, desgewenst obesitas patiënten, zitten in een vliegtuigstoel. Een piloot bedient de knoppen, en zet de autopilot aan. Een vliegtuig besturen is iets anders dan vliegen. Mensen vliegen niet. Een mens is te zwaar om op eigen spierkracht te kunnen vliegen. Er zijn wel een-persoons 'vliegmachines' die uitsluitend met menselijke spierkracht kunnen vliegen [2], maar die noemt hij niet. 
Hij bedoelt waarschijnlijk dat een Boeing een zeer complexe machine is. Maar noem dan ook een technologisch hoogstandje zoals de Concorde. Dat deed hij niet. Misschien omdat de laatste Concorde in brand vloog en neerstortte? Wat hij ook niet noemt zijn straaljagers, bommenwerpers en andere gevechtsvliegtuigen. Ook niets om trots op te zijn? Nee, hij noemt een vredelievend voorbeeld uit de burgerluchtvaart. Daar kun je trots op zijn. Begrijpelijk. Tenminste, als je vliegtuigcrashes buiten beschouwing laat [3],[11].

Vogels als machines

Goed, als je een vogel beschouwt als een machine, dan kun je vogels met vliegtuigen vergelijken [18]. Beide zijn dan actief vliegende machines die zwaarder zijn dan lucht. Waarschijnlijk bedoelt Feringa zoiets.
Het is waar dat een Boeing vele malen zwaarder is dan de zwaarste vliegende vogel, de Koritrap, die een gewicht van 20 kg kan bereiken [4], maar dan nog vallen vliegtuigen door de mand in een groot aantal opzichten. 

Om te beginnen verbruikt een Boeing voor een vlucht van Amsterdam - New York zo'n 19200 kg brandstof. Het lukt, maar het kost enorm veel brandstof om zo'n zwaar toestel in de lucht te houden en te laten vliegen. Geen wonder! Niet echt een elegante, energiezuinige oplossing!

NOS 10 maart 2019
13 maart: ondertussen hebben tientallen landen het luchtruim voor de Boeing 737 MAX gesloten.
14 maart: uiteindelijk gaat Boeing overstag en adviseert de toestellen aan de grond te houden
16 maart: Er was een probleem met het automatische veiligheidssysteem.
6 mei: Boeing verzweeg probleem met waarschuwingssysteem 737 MAX.
TWA flight 900 Boeing 747-100 exploded 1996

Verder: moderne passagiersvliegtuigen hebben enorm lange, schone, geasfalteerde landing- en startbanen nodig van 2,5 km. En dat is nog te kort voor sommigen [19]. Dat hebben vogels niet nodig. Door de plaatsing van de motoren kunnen vliegtuigen alleen recht vooruit (uitzondering: helikopter of drone, maar die kunnen dan weer geen 500 mensen vervoeren). Vogels daarentegen zijn ontzettend wendbaar (kolibrie). Het hele vliegverkeer valt stil als die landingsbanen te nat of te glad zijn door regen of sneeuw. Of slecht zicht door dichte mist. Een beetje storm en vluchten worden geannuleerd [9]. Ook ijsafzetting op de vleugels is gevaarlijk. Verder verdwijnt het vliegvermogen als een vliegtuig te veel met de neus ophoog wijst of te ver naar links of rechts helt. Het valt dan als een baksteen naar beneden. Een vliegtuig is niet inherent stabiel [13]. En het gebeurt nog al eens dat een vliegtuig in brand vliegt [20], daar heeft een vogel geen last van.

Tenslotte: een vliegtuig maakt zo veel lawaai dat Ben Feringa waarschijnlijk niet in de buurt van een steeds drukkere luchthaven als Schiphol zou willen wonen [10]. Vliegende vogels maken geen lawaai. En zo zijn er meer technische beperkingen van een vliegtuig op te merken [5].

klimaat

Maar, wat mij betreft is het grootste probleem dat die vliegtuigen met hun CO2 uitstoot het klimaat op planeet aarde in toenemende mate aan het opwarmen zijn [6]. Dat doen vogels niet! Voorbeeld: een Boeing 747 verbrandt ongeveer 70.000 liter (!) fossiele (!) brandgevaarlijke (!) brandstof voor een enkeltje Amsterdam - New York.
Hier zie je een Nobelprijswinnaar die even 'vergat' dat die fantastische vliegmachines een groot nadeel hebben. Het was misschien maar een losse opmerking, geen onderdeel van een betoog, maar het was duidelijk dat hij zonder bedenking een Boeing bewonderde. Als hij het klimaat effect van vliegen echt belangrijk vind, zou hij dat niet als voorbeeld genoemd hebben.

In College Tour (van Twan Huys) [7,8] zegt Ben Feringa dat hij zich bezig houdt met "het maken van moleculen die nooit eerder bestaan hebben". Feringa is dus een soort ingenieur. Ingenieurs willen de natuur 'verbeteren'. De vraag is: voor wie is het beter? Vanuit welk perspectief bekijk je het? Ik vrees dat 'beter' hier uitsluitend vanuit menselijk perspectief wordt beoordeeld. Maar zelfs als je het vanuit het menselijk perspectief bekijkt, kun je je afvragen: is klimaatopwarming 'beter' voor de mens?

Evolutie

Wat ik bewonderenswaardig vind is het feit dat een blind evolutieproces in de loop van miljoenen jaren wezens kan voortbrengen die vliegen zoals vogels, of wezens die vliegtuigen [12] kunnen bouwen.

Wat je ook vindt van de superioriteit van vliegtuigen, vogels hadden 100 miljoen jaar éérder het vliegen uitgevonden. Mensen hebben dat geprobeerd te imiteren.

De prestaties van een vliegtuig zijn zeer eenzijdig: vliegtuigen kunnen zichzelf niet bouwen, kunnen zich niet voortplanten, kunnen zichzelf niet voeden, kunnen niet zingen. Een vogel kan dat allemaal en nog meer, plus dat ze ook nog vliegen.


Fotosynthese

Een tweede voorbeeld dat hij gaf is dat de efficiëntie van fotosynthese vreselijk laag is [8]. Dat moet beter kunnen. Bijvoorbeeld zonnepanelen. Dit is ook weer appels met peren vergelijken. Planten zitten niet in de business van elektriciteitsproductie. Ik heb al eerder geblogd over de zgn. lage fotosynthese efficiëntie in het blog over de fysicus Karo Michaelian en de fysicus Robbert Dijkgraaf.
Als onze menselijke ingenieurs zo goed waren om lage concentraties CO2 (want dat is een cruciale factor) af te vangen hadden we succes kunnen boeken met het terugdringen van CO2. Ingenieurs zijn (nog) niet in staat om efficiëntere fotosynthese uit te voeren bij lage CO2 concentraties zoals die nu in de atmosfeer voorkomen. Ter herinnering: die hele klimaat problematiek is door ingenieurs veroorzaakt: o.a. door die wonderbaarlijke vliegende machines.


Conclusie

Feringa wilde voorbeelden van menselijke technologie geven waar je trots op kunt zijn. Dat mislukte. Hoe kun je trots zijn op een uitvinding die de aarde onleefbaar maakt? Feringa's voorbeeld negeerde dit. Het was een slecht voorbeeld. Typerend: er bestaan geen CO2-neutrale vliegtuigen [6]. Wat dan? Plastic is ook geen goed voorbeeld. Medicijnen [16]: Antibiotica? Vaccinatie? Chemotherapie? Dynamiet? Verbrandingsmotor? Kernenergie? Computer? Internet? Artificial Intelligence? Kankerimmunotherapie? [14]. De meest ongecompliceerde simpele uitvinding allertijden: de stoel? [17]
Beter was het geweest als Feringa menselijke uitvindingen had genoemd die géén nadelen hebben. En waar je dus terecht trots op kunt zijn.


Maar dat is nog niet zo eenvoudig! Welke menselijke uitvinding is superieur aan wat er al in de natuur bestaat en heeft geen nadelen of schadelijke effecten?



Tenslotte: het is onvergefelijk dat Ben Feringa niet is uitgenodigd voor de Paradisolezingen dit jaar. Ik had graag een populaire lezing van hem bijgewoond waarin hij uitlegt waarom zijn onderzoek een Nobelprijs heeft gekregen. Een Nobelprijswinnaar overslaan! Een Nederlandse Nobelprijswinnaar! Onvergefelijk!



Vorige blogs over dit onderwerp:


Noten

  1. De uitzending is helaas niet meer terug te vinden en mijn eigen opname is verloren gegaan. Ik geef zijn opmerking bij benadering weer en een aanvulling met wat feitjes.
  2. 'man powered flight' is mogelijk: Daedalus Maar dat wordt toch niet als technische prestatie gezien, maar als sport met een hulpmiddel zoals fietsen of schansspringen.
  3. Terwijl ik dit schrijf is een Boeing 737 neergestort met 157 mensen aan boord. (NOS, 10 maart 2019). Het toestel was nog maar enkele maanden geleden geleverd aan de luchtvaartmaatschappij. "China houdt Boeing 737 MAX 8-toestellen aan de grond na ramp, TUI vliegt door" (NOS, vandaag). Vliegtuigcrashes zijn dus niet iets uit het verleden. Ze gebeuren nog jaarlijks. NRC: Waarom de Boeings neergingen, 12 april 2019.
  4. Op één punt moet ik toegeven: vooral de grootste vliegtuigen, met name een vliegtuig als de Antonov van 600.000 kg spotten met de zwaartekracht! Het is zeker indrukwekkend dat zoiets kan vliegen. 
  5. Nieuws 10 Mar 2019: 'Turbulence injures 30 on flight from Istanbul to New York'. Een ander probleem is dat de kosmische straling (neutronen, protonen) op vlieghoogte groter is dan op het aardoppervlak (bron). Piloten worden dus aan een hogere dosis straling blootgesteld. [14 maart 2019 ]
  6. Bestaan er duurzame vliegtuigen? Er bestaan al kleine 2-persoons volledig elektrische vliegtuigjes. Maar zijn die op te schalen? En waar ik me al lang over verbaas: in Godsnaam waarom geen zonnepanelen (folie) op dat enorme vleugeloppervlak van die Boeings? Ze vliegen altijd boven de wolken en hebben dus altijd zon! Er zijn vliegtuigen gecrasht doordat de brandstof op was. Echt gebeurd.
  7. College Tour 28 apr 2017. Feringa heeft gewerkt voor Shell vertelt Twan Huys. Zou dat verklaren waarom hij niets geeft om duurzaamheid?
  8. College Tour: "Mensen rijden graag auto en we hebben heel weinig alternatief" [28:50]. Zou dat verklaren waarom hij de elektrische auto 'vergeet'?  Fotosynthese [29:10]: "heel weinig efficiënt, minder dan 1% heb ik begrepen. Wij moeten dat veel beter kunnen". Doe het dan!
  9. Vandaag op NOS: Slecht weer speelt verkeer parten, tientallen vluchten geannuleerd: Op Schiphol heeft de KLM 62 vluchten geannuleerd vanwege de weersomstandigheden.
  10. In het nieuws: "Noorse defensie betaalt flinke compensatie voor lawaai F-35. Na jarenlang geruzie, komt defensie in Noorwegen bewoners bij een vliegbasis tegemoet. De nieuwe JSF-vliegtuigen maken veel meer lawaai dan de bewoners hadden verwacht." (NOS) 13 maart 2019
  11. 18 maart 2019: er verscheen een interessant artikel op Kennislink: Twee crashes van de Boeing 737 MAX, toeval of niet? hieruit blijkt: dat er gemiddeld 4,5 keer per jaar een grote ramp gebeurd met een passagiersvliegtuig. Schatting: in totaal vliegen er 20.000 grote passagiersvliegtuigen op aarde rond! Iets om trots op te zijn?
  12. Harry merkt terecht op dat een vliegtuig kunnen bouwen nu juist niet zo'n goed voorbeeld is. Beter: een man op de maan zetten? Helaas zijn er 18 bemanningsleden omgekomen tijdens een ruimtemissie (wiki). [15]. Overigens: een eerlijke vergelijking menselijke uitvinding en evolutie zou ook alle lichamelijke gebreken van het menselijk lichaam moeten meenemen. De natuur is ook niet perfect! Ieder organisme heeft te maken met evolutionaire trade-offs. 22 maart 2019 / 31 maart 2019
  13. In de krant: "Om te voorkomen dat het vliegtuig in uitzonderlijke situaties te veel achterover helt en vervolgens uit de lucht valt, is er in het vliegtuig een veiligheidssysteem, genaamd MCAS, ingebouwd dat er voor zorgt dat de neus van het vliegtuig naar beneden wordt geduwd." Juist daar is het fout gegaan. De bouwers waren zo overtuigd van de onfeilbaarheid van hun systeem dat ze handmatig ingrijpen door de piloot hadden bemoeilijkt of zelfs uitgeschakeld! Conclusie: een vliegtuig is niet inherent stabiel. [ 24 maart 2019 ] Ook omdat de vleugels niet draaibaar zijn –zoals bij vogels–, blijft een vliegtuig alleen in de lucht als het –binnen een bepaalde hellingshoek– een horizontale positie aanhoudt. De lift die vleugels geven werkt het beste als ze horizontaal staan. zie: Anti-Stall Systems [ 4 april 2019 ]
  14. Kankerimmunotherapie waar ik eerder over geblogd heb, leek in sommige patienten een wondermiddel, maar nu zijn er berichten dat in sommige patienten de tumorgroei juist explosief toeneemt. ('Cancer immunotherapy may have a dark side', Science, 29 Mar 2019)
  15. Ruimteafval (space debris) vormt een toenemend gevaar voor de bemande ruimtevaart en communicatiesallieten. Niemand voelt zich verantwoordelijk om die zooi op te ruimen! Knap hè, die ingenieurs! [1 april 2019 ]
  16. Zelfs als geneesmiddelen werken, dan heb je nog het tamelijk onbeheersbare probleem van 140.000 kilo medicijnresten per jaar in ons water. Te duur en technisch te moeilijk om te zuiveren. (nrc) [1 april 2019 ]
  17. De stoel: dat is een uitvinding zonder nadelen? Zitten is het nieuwe roken. We bewegen te weinig. [2 april 2019
  18. Een klein 15 gram wegend Noord-Amerikaans insecten-etend zangvogeltje zwartkopzanger migreert ieder seizoen tweemaal 2500 km. Een Boeing kan dus verder, maar als je het aantal gevlogen km per lichaamsgewicht uitrekent dan winnen vogels het: 210–280 km/gram. Een Boeing haalt 13.000 km met een gewicht van 170.000 kg, dat is 0,076 km/kg of 0.0000764 km/gram. Een vogel is dus 1000x efficiënter! en wint het dus glansrijk! Dat ik daar niet eerder aan gedacht heb! En dat maakt een Boeing tot een hopeloos lompe en domme machine. [ 11 april 2019 ]
  19. Boeing 737 passagiersvliegtuig belandt bij in landing in rivier, nos 4 mei 2019
  20. Dodental door brand in vliegtuig Moskou loopt op naar 41, nrc 5 mei 2019. Aeroflot schrijft dat de motoren van het toestel in brand waren gevlogen.

9 comments:

  1. De discussie tussen engineering/ontwerp en geëvolueerde concepten uit de natuur vind ik altijd erg boeiend: ontworpen, menselijke technologie legt het altijd af bij miljoenen jaren-oude geselecteerde vormen uit de natuur - die balanceren op het perfecte evenwicht van kosten/baten. Een energieslurpende jumbojet was waarschijnlijk snel weg-geselecteerd (als het zich had kunnen voortplanten).

    De vraag is: hoe zit dat met 'menselijk' ontwerp van moleculen, zoals Feringa doet? Anders dan biologische entiteiten (vogel) kunnen individuele moleculen zich niet voortplanten; en is de vorm van het molecuul geen resultaat van selectie: de eigenschappen tussen ontworpen en 'natuurlijke' moleculen komen dus veel meer overeen dan de eigenschappen tussen twee objecten op organismaal niveau (de natuurlijke, geëvolueerde 'vogel' of het ontworpen 'vliegtuig'). Anders dan op organismaal niveau, kan de mens dus wellicht de natuur wél overheersen op moleculair niveau?

    ReplyDelete
  2. Hoi Roel, hartelijk dank voor je aardige commentaar. Je schrijft "De vraag is: hoe zit dat met 'menselijk' ontwerp van moleculen, zoals Feringa doet?" Inderdaad, moleculen hoeven zich niet voort te planten, etc. En inderdaad Feringa maakt moleculen en chemische reacties die in de natuur niet voorkomen. Hij vertelt daarover iets in 11 minuten in DWDD:
    https://dewerelddraaitdoor.bnnvara.nl/media/370833

    Feringa wil de nadelen van chemotherapie (veel onbedoelde schade elders in het lichaam) beperken door moleculen te ontwerpen die je aan en uit kunt zetten door infrarood licht en het lichaam vervolgens plaatselijk waar het nodig is met infrarood licht te bestralen zodat het geneesmiddel alleen ter plaatse werkt en niet elders in het lichaam. Dat zou de akelige neveneffecten van chemotherapie behoorlijk kunnen beperken.
    Dat zijn moleculen die waarschijnlijk niet in de natuur voorkomen.
    En daar mag je trots op zijn! Menselijke uitvindingen die voordelen hebben en geen nadelen.

    ReplyDelete
  3. "Wat ik bewonderenswaardig vind is het feit dat een blind evolutieproces in de loop van miljoenen jaren wezens kan voortbrengen die vliegen zoals vogels, of wezens die vliegtuigen kunnen bouwen."

    Waarom val je Feringa aan op een voorbeeld dat jij slecht vindt, al vind je het tegelijkertijd kennelijk ook weer bewonderenswaardig dat evolutie zoiets kan?

    En waarom zou Feringa met twee maten meten? We hebben het toch over evolutie, een blind proces?

    (déjà vu? ;-) )

    ReplyDelete
  4. ik bedoelde natuurlijk

    waarom vind je dat Feringa appels met peren vergelijkt, en meet jij niet met twee maten want we hebben het toch over één blind proces, evolutie...?

    ReplyDelete
  5. Harry: je hebt een tegenstrijdigheid gevonden in mijn tekst! Bedankt!

    Mag ik je vragen: wat is jouw standpunt ten aanzien van vliegen en klimaat? Deze achtergrondkennis zou mij helpen te begrijpen waarom je juist dit commentaar geeft:
    mogelijkheid 1: je gaat ervan uit dat vliegen slecht is voor het klimaat, en dat Feringa dus een foutje begaat, alleen je zegt het niet hardop, en wat er dan nog overblijft is een slordige formulering van mij kritiseren.
    of: 2) je vindt dat vliegen moet kunnen en dat Feringa helemaal geen foutje begaat. Maar dat zeg je niet hardop en in plaats daarvan pak je me op een tegenstrijdigheid.
    Zeg maar.

    Wat ik in die ene opmerking probeerde te zeggen is dit: heel knappe ingenieurs hebben na een aanlooptijd van 100 jaar een Boeing 737 MAX ontworpen die na een paar maanden na indiensttreding aan de grond gehouden moet worden vanwege: "Er was een probleem met een sensor die foute informatie naar het automatische veiligheidssysteem stuurde.". Dat kon Feringa toen nog niet weten, maar er storten wel vaker vliegtuigen van een bekend merk neer. Dat moest hij zich wel realiseren toen hij zijn voorbeeld noemen. En het klimaateffect wist hij uiteraard ook. daarom zeg ik dat Feringa een foutje maakte.

    Twee: De meeste uitvindingen van evolutie zijn niet zo schadelijk voor de aarde als menselijke uitvindingen en menselijk gedrag. Maar juist de soort die in staat is (door zijn grote hersenen) om de gevolgen van zijn handelen te overzien, kiest er voor dat te negeren. Ik bewonder dus niet dat de mens een vliegtuig heeft uitgevonden, maar het brein dat dat soort uitvindingen doet. Beter voorbeeld misschien: mens op de maan zetten. ?

    ReplyDelete
  6. Harry, je aanvulling had ik niet gezien toen ik mijn comment typte.
    je schrijft " we hebben het toch over één blind proces, evolutie...?"
    1) Vliegtuigen worden niet door een blind proces ontworpen.
    Hetzelfde brein dat vliegtuigen ontwerpt kan ook begrijpen dat die enorme hoeveelheden vluchten slecht zijn voor het klimaat.
    2) vliegen geen onderdeel is van een survival strategie voor mensen. Geen mens vliegt om te overleven of om zich voort te planten. Het is allemaal luxe. Ook daarom is het appels met peren vergelijken.

    Misschien zou je trots kunnen zijn op onze huizen, die zijn beter dan holen van konijnen, dassen, ijsvogels, oeverzwaluwen. Maar onze woningen hebben dan weer nadelen voor het milieu en gezondheid (asbest! tropisch hardhout! schadelijke verfsoorten! etc) en dat hebben dierenwoningen weer niet.

    ReplyDelete
  7. Gert

    zoals ik al zei

    de dissipatieve adaptatie (England) van een boeing dan wel airbus is vele malen groter dan die van alle vogeltjes bij mekaar, we versnellen er de toename van entropie mee, dus handelen volkomen conform de wet, hoewel we er niet één nakomeling meer door krijgen.

    En dat allemaal door dat ene blinde proces!

    Kortom, vandaar Feringa's maar: we zijn een unieke soort- wat overigens die psychologen van wie je me de link doorstuurde ook al vinden!


    ReplyDelete

Commentaar wordt gemodereerd bij posts ouder dan een maand.