Nanotechnologie in de logistiek: communicerende producten

Klein is beter. Dit blijkt wel uit de apparatuur die we in ons dagelijks leven gebruiken, zoals mobiele telefoons, camera’s en computers. Het besef van het voordeel van technologie-verkleining heeft mede geleid tot de ontwikkeling van nanotechnologie. Enthousiaste onderzoekers hebben het beschreven als een “nieuwe industriële revolutie”. In dit artikel wordt een overzicht gegeven van enkele nieuwe commerciële toepassingen op logistiek gebied en de gevolgen daarvan voor consument en producent. De term “nano” is afgeleid van het Oudgriekse woord voor “dwerg”. Het is de technologie van de productie van voorwerpen op nanometerschaal. Deze schaal loopt van een duizendste tot een tiende micrometer. De kleinste voorwerpen in dit gebied hebben afmetingen van slechts enkele atomen. De kracht van deze technologie ligt in het feit dat complexe moleculen nauwkeurig opgebouwd kunnen worden om aan specifieke eisen van een toepassing te voldoen.

Verkleining en opbouw

Binnen het onderzoek op het gebied van nanotechnologie bestaan twee disciplines. In de ene discipline worden bestaande instrumenten, zoals elektronische onderdelen, kleiner gemaakt. In de andere wordt vanuit kleine bouwstenen, bijvoorbeeld moleculen, een grotere structuur gecreëerd, geïnspireerd vanuit scheikunde en biologie. Wereldwijd richt onderzoek zich op de ontwikkeling van nanotechnologie op het gebied van chemie, geneesmiddelen, informatievoorziening, ICT en transport. De eerste producten op basis van nanotechnologie zijn nu al beschikbaar. Enkele commerciële toepassingen hiervan zijn zonnebrandcrème, cosmetica, beschermende coatings, geneesmiddeltoediening en vlekwerend textiel. Op het gebied van informatievoorziening, ICT en transport is echter ook een eerste generatie nanoproducten gearriveerd. De ontwikkeling van deze producten zal grootschalige veranderingen teweeg brengen op logistiek gebied en op het gebied van informatievoorziening voor zowel bedrijven als consumenten.

RFID labels

De belangrijkste actuele toepassing van nanotechnologie op het gebied van logistiek is het gebruik van de zogenaamde Radio Frequency Identification Device (RFID) labels. Dit zijn microprocessors die zonder batterij signalen kunnen ontvangen en uitzenden. Deze labels zijn al langer commercieel verkrijgbaar, maar waren tot nog toe te duur en te groot voor grootschalig gebruik in verpakkingen. Hier lijkt echter snel verandering in te komen; industriële experts voorspellen dat binnen 5 jaar de prijs per label beneden de 10 dollarcent ligt. Ze zijn verkrijgbaar als sticker, zoals de welbekende streepjescode. Het bestaat uit een silicium microprocessor met daarop een geleidende koolstofinkt of metaal wat als antenne functioneert. De antenne werkt als communicatiekanaal voor binnenkomende en uitgaande signalen, maar verzorgt tegelijkertijd ook de energievoorziening. Terwijl het etiket een signaal ontvangt wordt elektriciteit opgewekt. Die energie wordt vervolgens gebruikt om een signaal terug te zenden, wat meestal bestaat uit een unieke identificatiecode.

Commercie

Op dit moment zijn de RFID-labels in de testfase bij grote winkelketens in de VS, waaronder Walmart, Nestlé, Gilette en Unilever, als alternatief voor de streepjescode. De term “RFID” is intussen het nieuwe Supply Chain Management (SCM) modewoord. Iedereen van productie tot consument krijgt ermee te maken. In de meest optimistische schatting van Walmart wordt een kostenbesparing van meer dan een miljard dollar als gevolg van efficiënter magazijnmanagement genoemd. Voorlopig blijft het gebruik van de RFID-labels beperkt tot pallets, maar de overstap naar individuele producten zal naar verwachting snel gemaakt worden. Dan zullen ook consumenten toegang krijgen tot de identificatiecodes van de producten. RFID technologie is intussen ook geïntegreerd in mobiele telefoons. De klant kan zo thuis met behulp van een mobiele telefoon het identificatienummer van zijn aangeschafte pak koffie lezen. Het idee is dat je met die code op internet het levensverhaal van je koffie van de koffieboer tot de supermarkt kunt nagaan.

Nanochips

De RFID-labels bieden veel voordeel op het gebied van efficiëntie, maar hebben ook als gevolg dat een enorme hoeveelheid data gegenereerd wordt. Het efficiënt verwerken van grote hoeveelheden informatie is een bekend probleem in de logistiek. Daarom is een complex computersysteem nodig om de data te verwerken. Gelukkig lijkt nanotechnologie ook op ICT-gebied de oplossing te leveren. In januari 2008 verscheen een persbericht dat het bedrijf Nanochip Inc. hun nanochip prototypes wilde gaan produceren en testen. De eerste producttesten voor consumenten zijn gepland voor 2009. Deze chips zijn een micrometer groot en zijn opgebouwd uit elektronische onderdelen op nanoschaal. Ze kunnen net als conventionele chips gebruikt worden in mobiele telefoons, camera’s en computers. Deze technologie biedt de mogelijkheid om veel efficiënter data op te slaan dan de geheugenkaarten van Flash, dat op dit moment marktleider is op het gebied van uitwisselbare opslagchips. De Flash technologie heeft echter bijna zijn grenzen bereikt, terwijl de nanotechnologie nog in de kinderschoenen staat. Door het gebruik van nanochips kan substantieel meer data worden opgeslagen per volume-eenheid en kunnen computers krachtiger gemaakt worden. Zo kan de verwerking van de massale datastroom afkomstig van de RFID-labels in de toekomst in goede banen geleid worden.

Sensoren

De efficiëntie op het gebied van transport kan ook verbeterd worden met behulp van nanotechnologie. In de VS is een systeem dat de bandenspanning van de auto controleert verplicht in alle voertuigen. Het betrouwbaarste systeem hiervoor is het gebruik van de Micro Electronic Mechanical Systems (MEMS) sensors. Dit zijn sensors met een grootte van 1-100 micrometer. Ze worden ook gebruikt voor controle van het brandstofpeil in de tank en het oliepeil. De aanwezigheid van deze sensors in voertuigen kan vooral transportbedrijven beter inzicht geven in de toestand van het materieel, waardoor onnodige vertraging voorkomen kan worden. De MEMS sensors zijn groter dan de nanometerschaal, maar de toepassing van Nano Electronic Mechanical Systems (NEMS) is niet ver weg. Het Amerikaanse leger, dat altijd voorop loopt in de ontwikkeling van logistieke techniek, voert tests uit met gecombineerde MEMS/NEMS sensoren in voertuigen om continu informatie van een voertuig te ontvangen. Op die manier kan de aanvoer en transport van goederen geoptimaliseerd worden. Het is niet ondenkbaar dat deze technologie uiteindelijk door het leger voor commerciële doeleinden wordt vrijgegeven, zoals dat eerder ook gebeurde met het Global Positioning System (GPS).

Toekomst

Nanotechnologie is breed toepasbaar in de logistiek op het gebied van informatievoorziening, ICT en transport. Hoewel nog maar weinig nanoproducten commercieel gebruikt kunnen worden, zijn de mogelijkheden in overvloed aanwezig en zullen verschillende technologieën in de nabije toekomst in een hoog tempo gerealiseerd worden. Vooral voor RFID-labels lijkt de volgende stap al weer te zijn gemaakt. Aan de universiteit van Strathclyde in Glasgow is in 2006 een inkt op basis van nanodeeltjes ontwikkeld die zuurstof kan detecteren. Deze kan op verpakkingen gebruikt worden als indicator om te controleren of het verpakkingszegel verbroken is en bederfelijke waar is blootgesteld aan lucht voor het de winkel bereikt. Uiteindelijk kan het zelfs zo zijn dat in de verre toekomst onze producten zichzelf automatisch van de productielijn naar de supermarkt transporteren en via onderlinge communicatie hun eigen bevoorrading regelen.

Maatschappelijke gevolgen

Het is belangrijk om naast de technologische voordelen ook stil te staan bij de maatschappelijke gevolgen van de opkomst van nanotechnologie in de logistiek. De RFID-labels ook kunnen misbruikt kunnen worden om de privacy van bedrijven of individuen te schenden. Bovendien zullen de bedrijven ook moeten leren omgaan met het feit dat consumenten meer inzicht krijgt in de herkomst van een product en de omstandigheden waaronder een product hen bereikt. De ontdekkingstocht naar de nanowereld is echter in volle gang en kan door niemand genegeerd worden.