Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde onderwijs in het voortgezet onderwijs.
Lees onderstaand artikel:
Niet de Ipad maar een watersysteem voor boompjes in droge streken is dé uitvinding van 2010. Dat vinden drie miljoen lezers van een populair Amerikaans weekblad. De drie miljoen lezers van het Amerikaanse blad Popular Science Magazine kozen de Groasis Waterboxx als `Innovation of the year 2010.'
Het wierp veel vragen op hoe het apparaat de Ipad en de Porsche 918 Spyder kon verslaan. De vochtbeherende Waterboxx vangt dauw op. Met behulp van dit apparaat kunnen jonge boompjes zelfs in een woestijnklimaat overleven.
De Groasis Waterboxx is een uitvinding van de Nederlandse bollenkweker Pieter Hoff. De Nederlander stopte in 2003 met bloembollen kweken en besloot zich volledig te storten op zijn ambitie om dauw te oogsten.
Volgens Hoff kan je aardig nat worden van de dauw als je s’morgens door een veld met lelies loopt. De bollenkweker kwam op het idee voor het apparaat toen hij van Rome naar Napels reed langs de kale, geërodeerde bergen van Caserta.
Hij vroeg zich af of hij de kale hellingen niet kon herbebossen door dauw op te vangen. Deze dauw kon hij verspreid over de dag aan jonge boompjes toedienen. Dit geniale idee vormde het begin van een klus die 7 miljoen euro kostte. Hoff besloot ondanks de hulp van financiers ook zijn land te verkopen om de kosten voor zijn octrooien te betalen.
Het huidige resultaat van al zijn inspanningen lijkt erg simpel. Pieter Hoff meent dat zijn Waterboxx een belangrijke oplossing kan bieden voor het tegengaan van erosie en verwoestijning en herbebossing kan ondersteunen. Hierdoor kan ook de overmatige uitstoot van CO2 worden opgevangen. Hij acht het mogelijk om de helft van de vijf miljoen vierkante kilometer bos, gekapt in de afgelopen eeuwen, te herbebossen.
Het apparaat is in de zomer van 2010 in Spanje getest in twaalf droge tot zeer droge gebieden. Hierbij is circa zes hectare met jonge bosaanplant gebruikt.
Alle jonge boompjes hebben de zomer overleefd, volgens Sven Kallen van Transfer Latin Business Consultancy (LBC). Hij begeleidde de proeven.
In februari is een EU-programma van start gegaan. Hierin zijn 60 hectare bomen beplant in samenwerking met provinciale en gemeentelijke overheden. De boompjes worden twee aan twee geplant met behulp van 30.000 Waterboxxen.
De Waterboxx wordt nu ook gebruikt in Californië voor de restauratie van een natuurgebied. Het betreft het Whitewater Preserve, een bergachtig woestijngebied ten oosten van Los Angeles. In juli 2010 zijn zaden gebruikt afkomstig van oorspronkelijke planten in het gebied, de mesquite en sugar bush. Twintig Waterboxxen zijn naast de zaden geplaatst. Binnen enkele maanden groeide 80 procent uit tot een levensvatbare struik. Een hongerige beer sloopte een groot aantal Waterboxxen. Desondanks heeft de enthousiaste manager van het Whitewater Preserve, Frazier Haney, nog eens tweehonderd Waterboxxen geplaatst.
De Waterboxx is ook geschikt voor landbouw in droge gebieden. Het apparaat wordt nu gebruikt in een nieuw project in Kenia. Dit project richt zich op bomenteelt in combinatie met het houden van bijen en geiten. De bomen vormen een bron van peulen en bladeren voor de geiten, honing voor de bijen, en ook houtskool en bouwhout voor de mensen. Isaac Kigatiira, hoogleraar aan de Universiteit van Nazarene, begeleidt het project en denkt dat deze vorm van agroforestry zeer geschikt is voor droge gebieden in Afrika.
Volgens Koen Roest, medewerker van Alterra in Wageningen, vindt er vrijwel geen verdamping plaats, in tegenstelling tot andere vormen van irrigatie. Daarom is volgens Roest de Waterboxx zeer effectief om jonge boompjes en planten van water te voorzien. Hiermee zou het apparaat zeer geschikt zijn in de landbouw, omdat het volgens Roest zeer goed is als water voor langere tijd beschikbaar blijft voor de plant.
Toch twijfelt hij of het werkelijk de dauw is waarmee boompjes en plantjes in de Waterboxx snel groeien. Hij testte samen met onderzoeker Ton Baltissen de Waterboxx in de zomer van 2010. Zij concluderen nu dat het zeer belangrijk is voor het boompje om eerst aan het begin vijftien liter water mee te krijgen. Hoff verklaart daarentegen dat de experimenten in Spanje aantoonden dat condens wel degelijk belangrijk is voor de watervoorziening.
De prijs van de Waterboxx vormt een ander probleem. Volgens Frans Bongers, hoogleraar Tropische bosecologie in Wageningen, is de Waterboxx met tien dollar redelijk duur. Met name voor kleine boeren die met éen dollar per dag als opbrengst al blij zijn.
Maar de Waterboxx kan tien keer worden gebruikt, werpt Hoff tegen. Hiermee zou de werkelijke kosten maar éen dollar per jaar bedragen. Dit zou een reële optie moeten zijn voor kleine boeren in de Derde Wereld, ondersteund door microfinanciering. Het moet echter ook nog bewezen worden dat de Waterboxx werkelijk tien jaar meegaat, ondanks positieve resultaten afkomstig van laboratoriumtesten.
De Waterboxx
De Waterboxx bestaat uit een ronde bak van 50 centimeter doorsnede. De bak is 25 centimeter hoog en in het midden ervan zit een achtvormige opening. De bak heeft een deksel met ribbels. De ribbels vormen een gladde laag voor condensdruppels. Die stromen door de gootjes tussen de ribbels en het water wordt afgevoerd naar een reservoir. Het water wordt afgevoerd langs een draadje en gaat de bodem in. De snelheid hiervan bedraagt circa 50 ml per dag.
Dit is voldoende om de ruimte tussen de bodemdeeltjes met water te vullen tot een diepte van anderhalf tot twee meter. Dit is ook mede-afhankelijk van de bodemsoort.
Na een stortbui kan overtollig water worden afgevoerd. Hierdoor verzuipt het plantje niet. Metingen tonen aan dat overdag de bodem onder de bak koeler is en s’nachts warmer is dan de buitenlucht. Bovendien is in het plantgat de temperatuur gelijkmatiger dan in de buitenlucht. Ook biedt de bak bescherming tegen wind en zon. Hiermee is volgens Popular Science Magazine de Waterboxx hét apparaat `to hug a tree.'
Naar: NRC 18 december 2010
Zie ook het filmpje: Pieter Hoff over zijn uitvinding de WaterBoxx.
Het hoeft niet allemaal supertechnisch te zijn om de uitvinding van het jaar genoemd te worden. Om nog duidelijker te krijgen hoe de waterboxx werkt kun je op deze site kijken: https://www.groasis.com/en.
In de animatie wordt stap voor stap uitgelegd wat het principe achter de waterboxx is.
Vragen en opdrachten
a) Geef een verklaring waarom het in de waterboxx rondom het boompje 's nachts warmer is en overdag koeler.
``Dauwdruppels vangen'' staat er in de titel, maar dauw kun je alleen op oppervlakken krijgen die kouder zijn dan de omringende lucht. Hoe kan dat, als de waterboxx 's nachts warmer is dan de lucht? In de krant vind je daar niets over, maar op internet staat de verklaring.
b) Wat is die verklaring?
c) Hoeveel water wordt er eigenlijk afgegeven aan de grond onder de bak? Vergelijk dat eens met glazen frisdrank.
Uitwerking vraag (a)
Door de grote hoeveelheid water in de waterboxx. Dat water heeft een grote warmtecapaciteit en als gevolg daarvan koelt het langzamer af 's nachts en wordt het langzamer warm overdag, vergeleken met de omringende lucht.
Uitwerking vraag (b)
Er zit een isolerende laag tussen het water en het deksel.
Uitwerking vraag (c)
50 ml is 1/20 liter. Het is nog minder dan een half gevuld glas.
