Sleuteltechnologieën

Sleuteltechnologieën

In 2030 zijn sleuteltechnologieën ontwikkeld die bijdragen aan vele missies in groenblauwe sectoren. Ze helpen die sectoren hun missies en doelen effectiever, sneller en/of efficiënter te bereiken.

De beschikbaarheid van nieuwe sleuteltechnologieën is niet zozeer een missie als wel een doel. Hun beschikbaarheid kan het succes van uiteenlopende groenblauwe missies immers belangrijk vergroten.Deze kennis- en innovatie-agenda voorziet de komende jaren in het bijzonder een rol voor ‘slimme’ technologieën en voor biotechnologie.

Slimme technologieën omvatten een groeiende reeks methoden en technieken zoals big data, sensoren, kunstmatige intelligentie, digital twins en smart design. Die vinden steeds vaker ook hun weg naar het groenblauwe domein. De agenda voorziet grote kansen om noodzakelijke transities met sleuteltechnologieën te versnellen.

Hetzelfde geldt voor diverse vormen van biotechnologie. In land- en tuinbouw kan bijvoorbeeld veel worden gewonnen met plantaardig`uitgangsmaterialen (zoals zaai- en pootgoed) en dierenrassen die kunnen bijdragen aan ecologische duurzaamheid, klimaatneutraliteit en circulariteit.

Veel wordt ook verwacht van biotechnologie die gebruik maakt van de haast onbegrensde variëteit aan micro-organismen en biologische enzymen voor allerlei processen. Voorbeelden zijn het maken van afbreekbare bioplastics, hoogwaardige voedselingrediënten en natuurlijke ziektebestrijdingsmiddelen,maar ook het grootschalig, veilig en efficiënt afbreken, recyclen en opwaarderen van allerlei zij- en reststromen die nu nog als ‘afval’ worden beschouwd.

Drie innovatieprogramma’s

ST1 | Smart Technology for Agri-Horti-Water-Food

Einddoel 2050

Technologie-ontwikkeling om efficiënter en effectiever hoogwaardig uitgangsmateriaal te Enabling smart technology toepasbaar maken voor KIA-LWV.

Deelprogramma 1 | (Big) datatechnology: datatechnologie voor integratie

Wat willen we bereiken:

  • Integratie, standaardisatie, governance en security van technologie leidend tot demonstrators, prototypes, datasets (voor training), slimme autonome robots en standaarden, met voorbeeldtoepassingen in de missies.

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • AI-technologie voor ecosysteem, habitatkartering en besluitvorming
  • Sensortechnologie voor precies meten van GHG, stikstof, etc.
  • Data-integratie & AI voor natuur en bodem kwaliteitsmonitoring
Deelprogramma 2 | Sensoren: photonica, miniaturisering, sensorintegratie

Wat willen we bereiken:

  • Integratie, standaardisatie, governance en security van technologie leidend tot demonstrators, prototypes, datasets (voor training), slimme autonome robots en standaarden, met voorbeeldtoepassingen in de missies.

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • Explainable AI voor precisielandbouw, biosensoren om plant en dier gericht te meten
  • Smart & light equipment voor autonoom management
  • Data Spaces geimplementeerd met data deel mechanism
Deelprogramma 3 | Artificial intelligence: Slimme en explainable algoritmes ontwikkeld en toegepast

Wat willen we bereiken:

  • Integratie, standaardisatie, governance en security van technologie leidend tot demonstrators, prototypes, datasets (voor training), slimme autonome robots en standaarden, met voorbeeldtoepassingen in de missies.

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • Biosensoren voor klimaat en biodiversiteit
  • Inzet van AI voor voorspellen van klimaat impact op een fijne schaal met integratie in klimaatportaal
  • Data-integratie voor scenarioplanning en fijnmazige adaptatieplanning
Deelprogramma 4 | Digital twins : Integratie van data, modellering, sensoriek

Wat willen we bereiken:

  • Integratie, standaardisatie, governance en security van technologie leidend tot demonstrators, prototypes, datasets (voor training), slimme autonome robots en standaarden, met voorbeeldtoepassingen in de missies.

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • Standaardisatie om datagedreven ketenoptimalisatie te bereiken
  • Quality focused predictive analytics, transparant maken van ecological footprint
  • Digital Twins van biobased stromen, reststromen tegen voedselverspilling en energieproductie
Deelprogramma 5 | Robotica: Maaktechnologie in combinatie met software gericht op autonoom handelen

Wat willen we bereiken:

  • Integratie, standaardisatie, governance en security van technologie leidend tot demonstrators, prototypes, datasets (voor training), slimme autonome robots en standaarden, met voorbeeldtoepassingen in de missies.

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • Satellietdata voor fijnmazig beheer en planning
  • AI en modellering leidend tot hybrid AI voor het watersysteem, predictive maintenance en autonoom beheer op zee
  • Biodiversiteitsmonitoring met aardobservatie en sensoren op de Noordzee
Deelprogramma 6 | Smart Design & usability: human centred design, Mens-computerinteractie, decision support

Wat willen we bereiken:

  • Integratie, standaardisatie, governance en security van technologie leidend tot demonstrators, prototypes, datasets (voor training), slimme autonome robots en standaarden, met voorbeeldtoepassingen in de missies.

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • Sensornetwerken en IOT voor de veilige delta
  • Monitor nationale veiligheid irt Noordzee, VR/AR voor decision support voor deltaplanning
  • Autonome aanleg van beschermingselementen
ST2 | Sleuteltechnologie voor snelle, efficiënte en nauwkeurige veredeling van plant en dier

Einddoel 2050

Technologie-ontwikkeling om efficiënter en effectiever hoogwaardig uitgangsmateriaal te verkrijgen.

Deelprogramma 1 | Bio-informatica en big data, omics-technologieën

Wat willen we bereiken:

  • Genomen en genetische diversiteit beschikbaar (data & genenbanken)
  • Systemen en software voor gebruik van genetische data in veredeling
  • Systemen beschikbaar voor veilige en efficiënte data deling

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • Cursussen en gebruikersvriendelijke tools beschikbaar
  • Software voor vergelijking van fenotype versus genotype, genomen van rassen en genomic predictionGenfunctie-onderzoek, inzicht in epigenetica en onderliggende pathways
  • Software, QTL identificatie en variatie in diverse genetische achtergronden
  • Genfunctie-onderzoek, inzicht in epigenetica en onderliggende pathways
  • Trainingsdata sets en algoritmes voor identificatie genen en functie
Deelprogramma 2 | Fenotyperingstechnologieën

Wat willen we bereiken

  • Geautomatiseerde fenotypering en andere screeningsmethoden beschikbaar.

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • Cursussen en gebruikersvriendelijke tools beschikbaar
  • Multisensor fenotypering om eigenschappen geautomatiseerd en kwantitatief vast te kunnen stellen
  • Fenotypering voor consistente koppeling van eigenschappen aan QTL data
  • Nieuwe sensoren en screeningstechnieken voor fenotypering, onderzoek naar proefdiervrije innovatie
Deelprogramma 3 | Innovatieve veredelingsmethoden

Wat willen we bereiken:

  • Gene editing en andere technologieën beschikbaar
  • Efficiënte transformatie- en regeneratiemethoden beschikbaar
  • Inzicht in maatschappelijke, ethische, juridische en gezondheidsaspecten van nieuwe technologieën, inzicht van de (gewenste) rol van biotechnologie en veredeling in de maatschappij

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • Cursussen en gebruikersvriendelijke tools beschikbaar
  • Efficiënte transformatie- en regeneratiemethoden en snelle selectiemethoden om effect van genveranderingen te kunnen meten
  • Verbeterde gene editing tools beschikbaar voor alle gewassen
  • Inzicht in de biologie van kenmerken en oa metabole processen en epigenetica
Deelprogramma 4 | Reproductietechnologieën

Wat willen we bereiken

  • Innovatieve reproductie-technologieën, speed breeding en methoden voor hoge vigour van zaden en sperma/eicellen beschikbaar
  • Inzicht in maatschappelijke, ethische, juridische en gezondheidsaspecten van nieuwe technologieën, inzicht van de (gewenste) rol van biotechnologie en veredeling in de maatschappij

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • Cursussen en gebruikersvriendelijke tools beschikbaar
  • Inzicht in verbetering vigour van zaden en sperma/eicellen, effect van zaadmicrobioom, en tegengaan zaadoverdraagbare ziektes
  • Potentie microbioom en biologicals in beeld (fundamenteel fysiologisch onderzoek)
ST3 | Fermentaties en bioconversies

Einddoel 2050

Niet-fossiele, veilige producten door biologische conversies zijn breed toegepast.

Deelprogramma 1 | Voorbehandeling

Wat willen we bereiken:

  • Proces kan omgaan met variabele grondstofstromen die goed stabiel zijn

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • Pre-treatment processen dragen bij aan reproduceerbaarheid totale proces (ondanks variatie in zijstroomkwaliteit)
  • Grondstoffen zijn veilig en gestabiliseerd onafhankelijk van seizoensinvloeden, complexe reststromen worden dankzij pre-treatment geschikt gemaakt voor productie van eindproducten (ontsluiting, opconcentrering)
  • Grondstoffen worden effectief ontsloten, begrip van invloed grondstofsamenstelling voor toepassen milde ontsluiting en effect op kwaliteit eindproduct
Deelprogramma 2 | Pathway discovery & Metabolic engineering

Wat willen we bereiken:

  • Robuuste micro-organismen die betere producten maken, en goed kunnen omgaan met variatie in feedstocks, safe by design

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • Valideren van prototype productiesysteem en product in relevante omgeving
  • Biosynthese modules en micro-organismen integreren tot systeem, iteratieve verbeteringen van het systeem tbv productie en robuustheid
  • Conceptvergelijking metabole, routes voor betere producten, ontsluiten van biochemische diversiteit in de natuur door ontdekken van biosynthese enzymen en pathways
Deelprogramma 3 | Nature-inspired mixed cultures

Wat willen we bereiken:

  • Grotere efficiëntie omzetting door mengculturen

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • Valideren van gedefinieerde consortia of sturing processen om mixed culture gebaseerde processen stabiel en reproduceerbaar uit te voeren
  • Sensitiviteits analyses voor behoud relevante functionaliteiten in microbioom gebaseerde processen, high throughput testen van gedefinieerde consortia
  • Identificatie van relevante functionaliteiten in complexe systemen, definitie van gedefinieerde consortia voor procesverbetering
Deelprogramma 4 | Procesontwerp, monitoring & control

Wat willen we bereiken:

  • Stabiele, (continu)processen, heldere keuzes tussen centraal of decentraal

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • Voorspellende regeltechniek (soft sensors) in fermentatieve processen o.b.v AI en online monitoring technologieën, invloed reactorvolume
  • Validatie in batch en continue processen met soft en hardware sensors, volledige procesmonitoring voor optimale reproduceerbaarheid van lab- naar industriële schaal
  • Vinden van nieuwe “biomarkers”, JIT control mechanismen, voorspellende modellen voor ontwikkeling soft sensors, slimme keuzes in design of experimentation en keuze proces monitoring
Deelprogramma 5 | (In situ) scheiding/zuivering

Wat willen we bereiken:

  • Kostenefficiënte opwerkingsprocessen

Gewenste resultaten: (Volgorde: van toepassingsgericht naar fundamenteel onderzoek)

  • Zuiveringsprocessen voor model microbiële producten toegepast in productiesetting
  • Validatie zuivering processen labschaal, ISPR-concepten met micro-organisme, technische economisch haalbaarheid
  • Identificatie zuiveringstappen microbiële producten, geavanceerde tools, modellen, High Throughput Screening/Experimentation

Theory of Change-schema’s

Bovenstaande innovatieprogramma’s zijn ook samengevat volgens de Theory of Change-methode. Deze schema’s zijn meer in detail uitgewerkt en geven de onderlinge samenhang tussen de innovatieprogramma’s weer. U kunt de schema’s hier downloaden.