katalysatoren en processen heid van Italiaanse pasta. “Naar analogie van de hardloper bij atletiek proberen we de optimale voetafdruk te vinden voor de hoogst mogelijke snelheid van een molecuul. Hoe sneller moleculen reageren, des te beter. Zo willen we eveneens het circuit, het katalysator-oppervlak waarop moleculen zich bewegen, verbeteren.” Nikkel Met collega-onderzoekers van de TU Eindhoven en BASF, dat in zijn fabriek in het nabij Utrecht gelegen De Meern al decennialang katalysatoren produceert, hebben Weckhuysen en zijn team ontrafeld hoe CO2 -conversie precies verloopt over het oppervlak van nikkelkatalysatoren. De bevindingen werden eind november vorig jaar onthuld in het tijdschrift Nature Communications. Een doorbraak, aldus Weckhuysen. “Goedkope materialen als nikkel werken uitsluitend als katalysator door de buitenatomen in een ultraklein nikkeldeeltje te laten reageren. Uit het onderzoek blijkt dat deze nikkeldeeltjes de hoogste katalytische activiteit vertonen bij een grootte van 2,5 nanometer, ongeveer 40 duizend keer kleiner dan een menselijke haar.” De onderzoekers ontdekten ook dat een specifieke architectuur van de nikkeldeeltjes de activatie van CO2 vergemakkelijkt. Om te begrijpen hoe de nikkel-deeltjes zich gedragen tijdens de omzetting van CO2 , werd samen op het Zwitserse Paul Scherrer-Instituut een ultrasnel meetinstrument ingezet. “DaarHoogleraar Anorganische Chemie en Katalyse Bert Weckhuysen (midden) bij een microscopie-opstelling voor het volgen van CO2 -hydrogenering (Foto: Universiteit Utrecht). door slaagden we erin het mechanisme van CO2 -omzetting heel gedetailleerd in beeld te brengen.” Direct Intussen smoort een nieuwe uitdaging in de keuken van de Utrechtse katalyseonderzoeWe willen een katalysator vinden die CO2 in propeen zonder de tussenfase van methanol... De katalysator: robuuste motor achter vernieuwing De mens heeft zijn huidige welvaart zonder meer te danken aan de katalysator. Wie even googelt of het scheikundeboek van zijn kinderen raadpleegt, leert dat tachtig procent van de chemische productie op de een of andere manier afhankelijk is van katalyse. Bijna alle chemieproducten - kunststoffen, benzine, kunstmest, antibiotica - worden met een katalysator gemaakt. Een bekend voorbeeld zijn de katalysatoren in het Haber-Bosch proces om stikstof uit de lucht vast te leggen in ammoniak. Katalysatoren zijn er in vele gedaanten, van het dure platina en goedkope metaaloxides tot van nature voorkomende katalysatoren als enzymen. Voor de conversie van CO2 en waterstof naar methanol worden kopergebaseerde katalysatoren ingezet. Nikkelhoudende katalysatoren kunnen waterstof en CO2 omzetten naar methaan. Naast de toepassing van het ‘groene’ methaan als brandstof, is van hieruit is ook verdere katalytische conversie naar chemicaliën mogelijk, bijvoorbeeld via oxidatieve koppeling naar etheen. Het vinden van het juiste proces van oxidatieve koppeling is vooralsnog de heilige graal. Veel onderzoekers hebben zich daar de afgelopen vijftig jaar de tanden op stuk gebeten. De geestdrift is begrijpelijk, want etheen is per ton koolstof een kostbare chemiebouwsteen. Dankzij z’n dubbele binding (C2 H4 ) is het olefine gemakkelijk om te zetten in uiteenlopende soorten chemicaliën en kunststoffen, zoals polyetheen. Onderzoek richtte zich onder meer op de voor oxidatieve koppeling benodigde lithiummagnesiumoxide-katalysatoren (Li/MgO), die slechts een magere selectiviteit van zo’n twintig procent bereikten. Tot nu toe is de techniek niet concurrerend ten opzichte van de etheenproductie uit aardolie. in één keer omzet 19
20 Online Touch Home