Twee UT-wetenschappers hebben van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) Vidi-financiering toegekend gekregen. Dr. Jimmy Faria Albanese, universitair hoofddocent in de Catalytic Processes and Materials (CPM)-vakgroep van de faculteit TNW doet onderzoek naar nieuwe katalytische materialen en processen te ontwikkelen die kunststoffen kunnen 'upcyclen' tot chemicaliën met toegevoegde waarde. Dr.-Ing. Roelof Rietbroek, universitair docent bij de Water Resources (WRS)-vakgroep van de faculteit ITC onderzoekt met behulp van satellietgegevens hoe de aanvoer van vocht via de lucht en uitstroming via de rivier de waterkringloop en de zeespiegel verandert. Met deze bijdrage van 800 duizend euro kunnen zij de komende vijf jaar een eigen, vernieuwende onderzoekslijn ontwikkelen en een onderzoeksgroep opzetten.
Jimmy Faria Albanese - Schuim voor katalytische upcycling van kunststoffen (FoCUs)
Verontreiniging door plastic is een wijdverspreid probleem: slechts (circa) 9 procent wordt gerecycleerd, 12 procent wordt verbrand, en liefst 79 procent komt terecht in natuurlijke ecosystemen. Dit probleem is van een milieuprobleem uitgegroeid tot een gevaar voor de gezondheid, aangezien recente studies de aanwezigheid van micro-plastic deeltjes in het bloed en longweefsel van gezonde personen hebben aangetoond. Er onmiddellijk actie nodig om de kringloop in de plasticindustrie te sluiten.
Kunststoffen die worden gebruikt in producten voor consumenten bestaan vaak uit een complex mengsel van verschillende soorten polymeren. Hoewel sommige van deze materialen gemakkelijk kunnen worden gerecycleerd met behulp van conventionele mechanische processen, belemmeren de inferieure eigenschappen van de gerecycleerde materialen, in vergelijking met nieuwe kunststoffen, de economische haalbaarheid ervan. Bovendien bestaat het grootste deel van de in het kunststofafval aanwezige polymeren uit polyethyleen en polypropyleen, die moeilijk te recycleren zijn. Andere procédés zoals pyrolyse, waarbij de kunststoffen gedurende korte tijd bij hoge temperaturen worden behandeld om de macromoleculen in monomeren te kraken, lijken veelbelovend. Maar de beheersing van selectiviteit bij deze aanpak is echter vrij ingewikkeld, wat leidt tot producten met een lage waarde.
Meer recentelijk zijn katalytische hydrogeneringsprocessen, waarbij een vaste katalysator en waterstof in contact worden gebracht met gesmolten kunststoffen steeds belangrijker geworden op het gebied van de terugwinnen van grondstoffen uit kunststofafval, aangezien zij een selectief en energie-efficiënter traject voor de het afbreken van de polymeren mogelijk maken. Helaas wordt dit proces beperkt door zeer lange reactietijden als gevolg van de hoge viscositeit en chemische complexiteit van gesmolten kunststoffen. Om dit probleem op te lossen, worden in het FOCUS-project nieuwe katalytische materialen en processen ontwikkelt die kunststofafval kunnen omzetten in chemicaliën die waardevol zijn om opnieuw te kunnen gebruiken. Hierbij zal het contact tussen gas-vloeistof-vaste fasen in de reactor worden gemaximaliseerd. Dat leidt tot snelle reactiesnelheden, een belangrijke voorwaarde voor industriële opschaling.
Roelof Rietbroek - Kijken naar de kuren van de waterkringloop
Door de opwarming van de aarde verwachten wetenschappers een versterking van droge en natte periodes. Op globale schaal is dit al zichtbaar, maar over hoe deze veranderende waterkringloop in specifieke gebieden tot uiting komt, zijn nog veel vragen.
In zijn onderzoek gaat Roelof Rietbroek samen met twee promovendi, met behulp van satellietgegevens, de waterhuishouding van stroomgebieden in het gebied om de Noordzee en in de Hoorn van Afrika, in kaart brengen. Doel is om te ontdekken in hoeverre de aanvoer van waterdamp via de atmosfeer wordt uitgebalanceerd door de uitstroming via rivieren, en of deze balans door klimaatverandering wordt beïnvloed. Een tweede onderzoeksthema is om te kijken hoe deze balans een aandeel heeft in de variatie en verandering van de zeespiegel, zowel op globale als regionale schaal.
Stroomgebieden als lekke emmers
Het principe van een stroomgebied kan worden vergeleken met een lekke emmer. De atmosferische water(damp) wordt via de bovenkant van de emmer aangevoerd, maar tegelijkertijd lekt het via een gat in de emmer weer terug de oceaan in. Zowel een versterking of verzwakking van het lek als een andere aanvoer van waterdamp zorgen voor een verandering van de hoeveelheid water in de emmer. Door meerdere emmers (aangrenzende stroomgebieden) met elkaar te verbinden ontstaat er een systeem, waarvan de stromingen door satellietengegevens geschat kunnen worden.
Zo wordt bijv. de verandering van de hoeveelheid water in het stroomgebied van de Rijn beïnvloed door de balans tussen de aanvoer van waterdamp via de atmosfeer en de uitstroming via de rivieren. Neerslag, de verdamping, en transpiratie van planten zorgen voor een uitwisseling door het grensvlak van land en atmosfeer.
Wegen en meten vanuit de ruimte
De veranderende watermassa in de stroomgebieden kan gemeten worden met behulp van de zwaartekrachtsveldmissie “Gravity Recovery and Climate Experiment” (GRACE) en de opvolger GRACE-Followon, die sinds 2002 in een baan om de aarde vliegen. De herverdeling van de watermassa’s zorgen voor minuscule verschillen in de waargenomen satellietenbaan die gebruikt worden om het water op het aardoppervlak te ‘wegen’.
De uitstroming van de rivier kan gemeten worden met lokale stations maar ook met behulp van radar-altimetrie, een techniek die gereflecteerde radarpulsen van de rivieren detecteert. In de Vidi worden deze technieken gecombineerd om een volledig beeld te krijgen van de waterhuishouding van de stroomgebieden.
Grenzen van de watervoorziening
Het onderzoek is niet alleen wetenschappelijk interessant, maar is ook relevant voor waterproblematiek in Nederland en daarbuiten. Veranderingen in droge en natte perioden dwingen Nederland, en in het bijzonder ook Twente, om het water wat neerslaat efficiënter op te slaan om drogere perioden te overbruggen. En ook in de Hoorn van Afrika, zorgt de huidige extreme droogte ervoor dat de voedselveiligheid in de regio in gevaar is. Het onderzoek draagt aan deze discussie bij door de grootschalige aan- en afvoer van water in de stromingsgebieden beter in kaart te brengen en te begrijpen.
