De droom van een schonere chemische industrie houdt MESA+-onderzoeker Han Gardeniers dagelijks bezig. Hoe zorgen we bijvoorbeeld voor minder afval en voor minder energieverbruik? De komende jaren kan Gardeniers op dat vlak belangrijke doorbraken forceren.
Hij ontvangt een ERC Advanced Grant van de European Research Council om verder onderzoek te doen naar het effectiever en efficiënter maken van chemische processen in onder andere de fijnchemie.
Nieuwe schone fabrieken in de fijnchemie en farmaceutische industrie moeten in de toekomst kunnen profiteren van het ontwerp van effectievere en efficiëntere chemische processen. Maar ook kan de lokale productie van waterstof, te gebruiken als een schone brandstof die niet bijdraagt aan het broeikaseffect, ervan profiteren. De route die die door Gardeniers wordt voorgesteld is gebaseerd op de inzet van innovatieve materialen met een exact gedefinieerde nanostructuur.
Innovatieve nanostructuren
De basis van het onderzoek van Gardeniers ligt in het realiseren van 3D-netwerken van nanodraden, gemaakt met behulp van additive manufacturing-methodieken (beter bekend als 3D-printen), waarmee actieve nanodeeltjes met grote precisie zo kunnen worden opgelijnd dat ze een effectief en efficiënt chemisch proces mogelijk maken. Daardoor ontstaan symmetrische structuren die de moleculaire en energetische paden stroomlijnen. “Andere productietechnieken staan nog niet toe met een dergelijke precisie een structuur te ontwikkelen. Die precisie is essentieel”, aldus Gardeniers.
Gardeniers zal tevens onderzoeken op welke wijze zonlicht gebruikt kan worden als bron voor chemische processen als alternatieve energiebron. Gardeniers: “We zien daartoe mogelijkheden omdat we met additive manufacturing kunnen sturen op de dikte van de draden in de structuur en gelijktijdig op de afstand tussen de actieve nanodeeltjes die het licht omzetten. De samenstelling van het draadmateriaal is een relevante factor en vraagt nader onderzoek.”
Voor zijn onderzoek zal Gardeniers nieuwe productieprocessen ontwerpen op reeds bestaande machines in het Nanolab van de Universiteit Twente. Een nieuw apparaat zal worden ontwikkeld waarin een microfluïdisch systeem zal worden geïntegreerd in een 3d-printmachine, zodanig dat het te printen materiaal willekeurig kan worden aangepast voordat het in een 3D structuur kan worden aangebracht. Meervoudig uitvoeren van dergelijke nieuwe printkoppen betekent dat het proces ook op grotere schaal kan worden gerealiseerd.
Over Han Gardeniers
Prof. dr. Han Gardeniers is in 1990 begonnen aan de Universiteit Twente. Hij heeft in 2001 de UT verlaten om in het te werken, waarna hij in 2003 terugkwam bij de UT en sinds 2007 als hoogleraar op de leerstoel “Mesoscale Chemical Systems” is verbonden aan het MESA+ instituut voor Nanotechnologie en de faculteit Technische Natuurwetenschappen. In 2004 ontving Gardeniers een VICI-subsidie van NWO voor miniaturisering van chemische processen. Het onderzoek dat hij verricht met zijn ERC Advanced Grant betekent een nieuwe richting in zijn onderzoek, waarin nieuwe nanostructuren zullen worden ingezet ter verbetering van katalytische en zonlicht-gestuurde chemische processen.
