Solar fuels, biomassa: de manier waarop we in de toekomst brandstoffen en chemicaliën maken gaat drastisch veranderen. De groepen van Albert van den Berg en Detlef Lohse (MESA+ Instituut voor Nanotechnologie) gaan hierin een belangrijke rol spelen, in een nieuw consortium samen met collega’s uit Utrecht en Eindhoven. Hiervoor is de komende tien jaar 31,9 miljoen beschikbaar vanuit het Zwaartekrachtprogramma van het ministerie OCW en NWO.
“Dit is een geweldig consortium met topgroepen uit de katalytische chemie, vloeistoffysica, en micro- en nanotechnologie. Het is mooi dat we daar als UT stevig in zitten”, aldus Albert van den Berg, die de BIOS Lab-on-a-chip groep leidt aan de UT. Het Netherlands Center for Multiscale Catalytic Energy Conversion (MCEC) mikt op een radicale verandering van de processen waarmee brandstoffen en chemische bouwstenen worden gemaakt. Daarvoor gaat het consortium nieuwe katalyseprocessen ontwikkelen. Op alle lengteschalen: van atomair niveau tot aan het niveau van de uiteindelijke reactor.
Turbulentie
Detlef Lohse, die de Physics of Fluids groep leidt, ziet uit naar de samenwerking: “Dit levert voor ons boeiende fundamentele vraagstukken op, die uiteindelijk een grote impact hebben op de samenleving. Die spelen zich af op het niveau van een enkele nanobubble in vloeistof, of op het gebied van microfluidics. Op macroschaal doen we in mijn groep onderzoek naar turbulentie en meerfasenstroming, dit zijn voor katalyse ook belangrijke onderwerpen. Hiervoor hebben wij uitstekende grootschalige experimentele faciliteiten in huis, zoals ons Twents waterkanaal waarin wij bellen kunnen injecteren en met geavanceerde optische technieken in ruimte en tijd kunnen volgen en zien hoe ze chemische reacties kunnen beïnvloeden. Daarnaast zullen wij ook numerieke methoden hiervoor ontwikkelen. De groepen van ons consortium in Utrecht, Eindhoven en Twente zijn heel verschillend, maar wel complementair. We hebben elkaars expertise en apparatuur hard nodig.”
Enkel katalysatordeeltje
Van den Berg verwacht nieuwe lab-on-a-chipsystemen te ontwikkelen waarin het mogelijk wordt om een enkele katalysatordeeltje te vangen in een microdruppel, het door een vloeistofkanaaltje te sturen en te onderzoeken hoe het deeltje reageert op verschillende chemicaliën. “We kunnen dan ‘in situ’ bekijken hoe het deeltje functioneert in een druppel. Ook zouden we een enkel deeltje kunnen isoleren in een nanostructuur. Onze kennis van nanosensing, micro- en nanofabricage zetten we tot nu toe veel in voor biomedische toepassingen. Dit programma biedt ons de kans om ook onze andere onderzoeksrichting, duurzaamheid, te versterken.” Solar fuels, brandstoffen die na een chemische omzetting worden gevormd uit zonlicht, zullen de komende jaren veel aandacht krijgen. Maar ook efficiëntere omzetting van schaarser wordende fossiele bronnen is nog steeds belangrijk, evenals die van nieuwe bronnen als biomassa. De radicale verandering die het consortium voorstaat in de chemische processen, is nodig voor échte verduurzaming.
Naast de groepen van Lohse en Van den Berg participeren in het MCEC de onderzoeksgroepen van prof. Bert Weckhuysen en prof. Alfons van Blaaderen (Universiteit Utrecht), en die van prof. Rutger van Santen en prof. Hans Kuipers (TU Eindhoven). De Universiteit Utrecht is penvoerder.
Vanuit het Zwaartekrachtprogramma investeren OCW en NWO dit jaar 153 miljoen euro in zes consortia, voor langlopend en grootschalig onderzoek op het hoogste niveau. Zwaartekracht is de opvolger van de ‘Dieptestrategie Onderzoekscholen’. NWO ontving 41 aanvragen. De eerstvolgende ronde zal zijn in 2016.
