Hightech ‘pudding’ maakt traditionele sluizen overbodig

Een sluis zonder deuren maar mét een enorme hoeveelheid ‘pudding’. Die houdt het water aan weerszijden tegen, maar laat schepen wél door. Deze zogenoemde pudding- of gelsluis moet een einde maken aan de voor de beroepsvaart dure wachttijd bij sluizen. Ingenieurs van Gemeentewerken Rotterdam en afstudeerders van de Hogeschool Rotterdam hebben de werking van hun vinding inmiddels op laboratoriumschaal bewezen. Een praktijkproef is in voorbereiding.

infrasite_insert_image_1

Sluizen zijn nodig om niveauverschillen in waterwegen te overbruggen. Maar voor de beroepsvaart zijn het vooral dure obstakels; de gebruikelijke wachttijd van vier tot vijf uur is een aanzienlijke kostenpost. Dat moet anders kunnen, vond dr. ir. Jarit de Gijt, senior adviseur bij Gemeentewerken Rotterdam en associate professor aan de TU Delft. Samen met drie afstudeerders van de Hogeschool Rotterdam ontwikkelde hij een op het eerste gezicht ‘onmogelijk’ alternatief: een sluis met gel in plaats van water en zonder deuren.

“De gel is stevig genoeg om water aan weerszijden tegen te houden, maar dun genoeg om schepen door te laten”, zegt De Gijt. “Achter een schip ‘sluit’ de gel zich weer. Voor het samenstellen hebben we begin dit jaar twee maanden lang proeven in het laboratorium gedaan. In totaal hebben we zo’n 1000 liter gemaakt, in tientallen verschillende samenstellingen. Uiteindelijk bleek gelatine met bariet de juiste ‘tegenstrijdige’ eigenschappen te bezitten. Bariet wordt onder meer gebruikt bij het boren naar olie.”

Van de circa 3,5 kilometer lange gel-massa steekt alleen het middelste deel van 1220 meter lengte boven water uit. Ervoor en erachter ligt de ‘op- en afrit’ onder een zeer flauwe hoek (1:60). De druk op een schip als het tegen de gel vaart is vergelijkbaar met een watergolf bij windkracht vijf en ligt dus ruim binnen de veiligheidsnormen. Schepen komen in de gel hoger te liggen dan in het water door de grotere opwaartse kracht van de gel. Ook die hoogte valt binnen de wettelijke eisen.

Schepen kunnen niet zelfstandig door de ‘pudding’ varen. Een installatie op de wal trekt ze er met een snelheid van vier kilometer per uur doorheen. Daarmee duurt de passage 53 minuten in plaats van de gebruikelijke vier tot vijf uur. De energie die nodig is om de schepen voort te trekken, wordt opgewekt door gebruik te maken van het hoogteverschil van het water. Dat stroomt langs een turbine en wekt zo energie op. Er wordt evenveel schone energie opgewekt als er nodig is voor het voorttrekken.

De sluis is overal ter wereld toepasbaar, mits er voldoende ruimte beschikbaar is. De lengte is afhankelijk van de hoogte van het te keren water. Als de gelsluis op de overgang van zoet naar zout water wordt toegepast, zoals in de Nieuwe Waterweg, is er nog een groot bijkomend voordeel: zout water blijft volledig gescheiden van zoet water. Zo wordt een bekend probleem, namelijk verzilting van weilanden, voorkomen. Zout grondwater heeft nu desastreuze gevolgen voor landbouwgewassen.

De schaalproeven in het laboratorium zijn succesvol verlopen. Daarmee heeft het team bewezen dat het principe werkt. De volgende stap is het opschalen van hun vinding middels een kleine praktijkproef. Met de gegevens die daarbij worden verzameld zal het ontwerp verder worden verfijnd en uitgewerkt. “Er liggen voor verschillende sectoren fantastische kansen om hun innovatieve kracht te tonen, niet alleen voor de waterbouw, maar ook voor de chemie in het produceren van de gel”, aldus De Gijt.

Inmiddels hebben de drie afstudeerders, ing. Bob Heester, ing. Nick Reijmers en ing. Matthijs van Joolingen, met het ontwerp al een prijs gewonnen: de Vitae Talent Award 2011. Ze zien hun afstudeerontwerp vooral ook als uithangbord voor hun studie. Heester: “Ik denk dat we hebben laten zien dat civiele techniek veel meer zijn dan beton en staal, zoals vaak wordt gedacht. Juist dit soort radicaal andere oplossingen is de kracht van ingenieurs. Civiele techniek is vooral een heel creatief vak.”

Auteur: Redactie Infrasite

Bron: Gemeentewerken Rotterdam