2 0 XO XN XD XE XR XZ XO XE XK X X X X X X bijvoorbeeld rotatie in te voeren. Zo werken we nu aan een zogenoemde multiple spinning disks-reactor, twee roterende schijven die je kunt verwarmen of koelen en waarvan je het oppervlak kunt structureren of op een slimme manier van katalysatoren kunt voorzien. Door een aantal sets van schijven achter elkaar te plaatsen kun je een hele chemische fabriek bouwen. Daar is ook bij de grote chemische industrieën belangstelling voor. We zijn met hen en met apparatenbouwers in gesprek om tot een vervolgproject op dit gebied te komen. Hoe breng je dit concept in praktijk is dan een praktische vraag. Maar ook veel fundamentele vragen over bijvoorbeeld stof- en warmteoverdracht in een complexe roterende stroming van kleine gasbelletjes in een vloeistof, moeten nog opgehelderd worden.’ Met de huidige a<strong>and</strong>acht voor grondstoffen- en energiebesparing staan ook methoden om de efficiëntie van chemische processen te verhogen in de belangstelling. Van Santen: ‘Om uit olie br<strong>and</strong>stoffen en polymeren te maken heb je katalysatoren nodig, voor elke nieuwe stap een nieuwe katalysator. Als de grondstof ver<strong>and</strong>ert en je uit kolen, aardgas of biomassa br<strong>and</strong>stof wilt maken, heb je weer <strong>and</strong>ere katalysatoren nodig. Dat kunnen legeringen zijn, sulfides of anorganische vaste zuren. Als je het proces op moleculaire schaal begrijpt, kun je vervolgens bedenken hoe je zo’n katalysator kunt aanpassen om de efficiëntie van het proces te verhogen. We weten nu dat de vorm van de katalytische deeltjes een rol speelt, voor sommige processen moeten ze veel r<strong>and</strong>en hebben, voor <strong>and</strong>ere juist heel vlak zijn. Niet alleen de chemie maar ook de structuur is van belang. Het feit dat je die nu ook kunt voorspellen, beheersen en maken is natuurlijk heel spannend.’ De br<strong>and</strong>stoffen leveren vervolgens in weer een <strong>and</strong>er chemisch proces energie en ook daar spelen katalysatoren een rol. M A T R I X / 3 / 2 0 0 8 Prof. Rutger van Santen (links) & prof. Jaap Schouten met reactor. Om de schadelijke uitstoot van auto’s en energiecentrales tot een minimum te beperken is daarbij niet alleen kennis nodig van katalyse, ook procesregeling speelt bijvoorbeeld een essentiële rol. Daarvoor is ook samenwerking over de grenzen van de faculteit Scheikundige Technologie nodig. Schouten: ‘Samen met de faculteit Elektrotechniek hebben we onderzoek uitgevoerd naar de beperking van de uitstoot van dieselmotoren. Onze rol was om de chemische en katalytische aspecten van de reacties in de autouitlaat te ontrafelen, te kijken welke tijdconstanten daar spelen. fundamentele kennis omtrent de katalyse en de reactiekinetiek in een dergelijk dynamisch proces en kennis van de procesregeling die in het motormanagementsysteem is ondergebracht, leveren samen de benodigde inzichten om de emissies in de autouitlaat te verlagen. Dezelfde samenwerking tussen onderzoekers op het gebied van katalyse, procesregeling en reactortechnologie kunnen ook <strong>and</strong>ere productieprocessen energie- en materiaalzuiniger maken. Snel en zeer kort lokaal verwarmen waardoor de katalysator precies op het moment dat de reactanten langskomen actief wordt bijvoorbeeld. Dat kan al op kleine schaal in microreactoren, maar we denken ook over methoden om dat op grotere schaal te doen.’ Industriële partners Bij nagenoeg al het onderzoek zijn industriële partners betrokken, bijvoorbeeld via projecten gefinancierd door de Stichting <strong>Technische</strong> Wetenschappen (STW) maar ook in bilaterale projecten. Nu de chemische industrie steeds minder hoog-risicoonderzoek zelf doet of kan doen, komen ze steeds meer naar de universiteiten met hun vragen. Van Santen vindt dat een goede ontwikkeling. ‘Het is natuurlijk verst<strong>and</strong>ig om je onderzoek goed te laten aansluiten bij de praktijk en de industrie kan vaak beter beoordelen of iets tot succes kan leiden. Je moet je als onderzoeker tegenwoordig ook onderdeel voelen van een netwerk, je hebt een iets <strong>and</strong>ere rol dan de traditionele universitaire onderzoeker. Dat is trouwens gemakkelijker nu de universiteit ons vakgebied als profileringsgebied heeft aangegeven. Dan heb je met alle groepen samen voldoende kritische massa en kun je je mensen veroorloven die zich wat meer met die netwerken bezighouden.’ Enzymen Als de a<strong>and</strong>acht van de industrie verschuift naar <strong>and</strong>ere grondstoffen, volgt ook het onderzoek die lijn. katalyse speelt ook een rol bij waterstofproductie en - opslag en ook biomassa als grondstof is voor de katalytische groep van Van Santen nu een belangrijk onderwerp. Enzymen dienen als voorbeeld om katalytische reacties te begrijpen en ervan te leren, maar ook als basis om katalysatoren te maken. ‘Synthetische katalysatoren zijn breder inzetbaar, onder extremere condities, dan enzymen, maar enzymen hebben iets bijzonders. Ze zijn oplosbaar in water, hydrofiel dus, maar de binnenkant stoot juist water af, die is hydrofoob. Wij zijn ook katalysatoren gaan maken die zowel hydrofoob als hydrofiel zijn. kubusjes van silica met goed gedefinieerde organische groepen eraan die de functie bepalen. We maken zo hele mooie driedimensionale structuren met een functie die lijkt op die van enzymen. Daar is zelfs een bedrijfje uit ontstaan: Hybrid Catalysis.’ Persoonlijk is Van Santen ervan overtuigd dat zonne-energie een grotere rol zal spelen dan biomassa voor de oplossing van het energieprobleem: ‘De opbrengst per eenheid oppervlak is een factor 10 tot 100 meer en er ligt een grote uitdaging dat te realiseren. Ook daar spelen katalysatoren een rol.’ Een <strong>and</strong>ere, nog grotere uitdaging ziet Van Santen in het Instituut voor Complexe Moleculaire Systemen (ICMS) dat hij samen met een aantal <strong>and</strong>ere hoogleraren recentelijk heeft opgericht, onder <strong>and</strong>eren met Schouten en Meijer, maar er zijn ook wiskundigen en informatici bij betrokken. Van Santen: ‘Mijn droom is dat katalysatoren zichzelf gaan optimaliseren, zich gaan aanpassen aan gewijzigde omst<strong>and</strong>igheden. Dan praat je over processen op nanometerschaal. Dan praat je over self assembly. Descartes zei ooit dat je geen systeem kunt ontwerpen dat zichzelf verbetert, maar inmiddels bestaan er evolutionaire computerprogramma’s en zelflerende systemen. Het is een onderzoeksveld met grote beloften.’
PUBLIEKSDAG Daar krijg je energie van! zondag 5 oktober van 12 tot 17uur Where innovation starts www.tue.nl/publieksdag
Change language