Passie voor katalyse
Hoogleraar anorganische chemie en katalyse Bert Weckhuysen ontving onlangs samen met taalwetenschapper Piek Vossen en theoretisch natuurkundige Michail Katsnelson de Spinozapremie. Het is niet de eerste prijs of beurs die Vlaamse Weckhuysen wint, in 2012 ontving hij onder meer een Europese ERC Advanced Grant. Een prijs die hem de ruimte, tijd en rust geeft om nog meer zijn passie te volgen én zijn onderzoek nog beter vorm te geven.
Weckhuysens onderzoek naar katalysatoren zal zeker een impact gaan hebben op de maatschappij, maar waarschijnlijk duurt dat dan wel 50 jaar. “Onze vakgroep publiceert onder andere in de bekende wetenschappelijke tijdschriften die beginnen met de ‘S’ en ‘N’, maar dat is niet wat mij drijft. Ik wil dat ons onderzoek impact heeft op de maatschappij, op de industrie, of op het onderwijs door de vorming van de toekomstige generatie van wetenschappers. Dat motiveert mij nog elke ochtend, dat is mijn passie,” zegt Weckhuysen tijdens zijn presentatie bij de bijeenkomst van de European Research Council bij zijn Universiteit Utrecht.
Energie voor de komende 50 jaar
“Het Amerikaanse Ministerie van Energie rekende uit dat de omschakeling naar duurzame energie nog wel even op zich laat wachten, een termijn van vijftig jaar lijkt het meest reëel. We zijn begonnen aan deze omschakeling, maar dat gaat gradueel. “We zullen een periode doormaken waarin we nog erg afhankelijk zullen zijn van fossiele grondstoffen, zoals aardolie en aardgas”, legt Weckhuysen uit.
Onder andere de opkomst van China, India en de groeiende wereldbevolking leidt tot een enorme stijging in de vraag naar energie. “Als we alleen al in staat zouden zijn deze groei duurzaam op te vangen, zou dat al een geweldige prestatie zijn. Dat lijkt me een realistisch ambitieniveau,” aldus Weckhuysen.
Geleidelijk zou de petrochemische industrie klaargemaakt moeten worden om een mengsel van fossiele en duurzame grondstoffen te kunnen verwerken. “In een olieraffinaderij worden op dit moment alle bouwstenen opgebouwd uit aardolie. Als je overgaat naar een flex-raffinaderij waar ook aardgas of biomassa omzet kan je relatief minder CO2 uitstoten, dan zou je al in staat moeten zijn een deel van de chemische verbindingen, zoals plastics, te maken uit duurzamere componenten. Als deze overgang naar gemengde grondstoffen gekoppeld zou kunnen worden aan een veel efficiëntere katalyse, betekend dat je met de huidige capaciteit veel meer kan.”
Een mogelijke brandstof voor de toekomst zijn zonnebrandstoffen die worden gemaakt door middel van kunstmatige fotosynthese. De mogelijkheden voor zonnebrandstoffen liggen nog verder in de toekomst, maar in kleinere toepassingen zou het snel kunnen gaan. “Het zou me niet verbazen als kleinere toepassingen van zonnebrandstof over twintig jaar al te zien zijn.”
Als je met katalyse de energie van licht zou kunnen vangen, dan zou je dat kunnen gebruiken voor reacties als water naar waterstof. Een andere mogelijkheid zou zijn, en dat is volgens mij is dé droomreactie: van CO2 naar methanol en ethanol. Met deze reactie, die eigenlijk een short-cut is, maak je de vorming van biomassa in planten voor energie in weze overbodig.” Dit is nog toekomstmuziek want op dit moment liggen de rendementen van deze omzetting nog heel erg laag en dus commercieel niet interessant.
Eerst leergeld betalen, dan puzzelen
“Met deze ontwikkelingen zijn we nu nog mondjesmaat bezig, je moet altijd eerst je leergeld betalen. In 2005 zijn we met de groep begonnen met biomassa onderzoek, dan zie je dat je vijf jaar nodig hebt om je leergeld te betalen. Grote onderzoeksbeurzen, zoals een ERC Advanced Grants, geven je de mogelijkheid om door te pakken.”
“Wetenschap is ook de goede vraag aan jezelf durven stellen, en daar heb je de periode van een paar jaar voor nodig. Het kost tijd, menskracht en ervaring om te weten welk ‘puzzelstuk’ je kan bedenken, maken, en leggen.” De puzzelstukjes samen moeten antwoord geven waarom een katalysator het onder bepaalde condities juist goed of niet goed werkt, en hierbij is geduld een schone zaak.
“Je moet durven om je kaarten op de borst te houden, leren wachten met publiceren. Publicaties rijpen en worden beter nadat je ermee kunt wachten, en niet direct je puzzelstuk wilt leggen. Als onderzoeker maak je impact door de goede vraag te stellen maar ook de tijd nemen om het puzzelstuk mooi te maken én mooi neer te leggen. Dan pas wordt het duidelijk wat de plek van je puzzelstuk, je uiteindelijke bijdrage aan de wetenschap in het gehele landschap is. Ik publiceerde vroeger soms wel wat te snel, nu wacht ik soms lang, heel lang. Als de kans dat andere onderzoeksgroepen iets kunnen nadoen heel klein is, durf ik wel een jaar of twee te wachten.”
LEGO-katalysator bouwen
Er zit nog een verschil tussen beide beurzen die Weckhuysen in krap een jaar toegewezen kreeg. De Spinozapremie is nog veel vrijer, dan de ERC Grant. “Ik gebruik zo’n beurs om een nieuw gebied te exploreren. De ERC Grant gebruik ik om de imperfecties of heterogeniteit van een katalysatormateriaal te exploiteren om betere biomassa katalysatoren te maken.” Het doel is om op termijn zelf katalysatoren te bouwen vanuit een soort LEGO-principe.
“Bedrijven zouden dit ook kunnen, maar moeten ook de rust kunnen vinden om dit te doen, de wetenschappers in de industrie voelen immers ook een hoop druk om te presteren. Zij moeten indirect weliswaar de aandeelhouders tevreden houden. Het is aan ons academici om de rust te vinden om methodieken en denkrichtingen te ontwikkelen.”
“Dit kan samen met de chemische industrie, dat doe ik ook vaak, maar de tijd dat Shell en ExxonMobil veel academici in dienst hadden die dit type onderzoek doen, is voorbij. Daarom is het zo goed om jonge wetenschappers met een Vidi-beurs of een ERC Starting Grant te steunen, dan krijgen zij ook die rust die zo belangrijk is om een eigen onderzoekslijn op te bouwen.”
Onderzoek als teamsport
Weckhuysen blijft een bescheiden man die experimenteel wetenschappelijk onderzoek echt als teamsport ziet. ”Er zitten altijd verschillende componenten aan katalyse onderzoek, ik ken dat allemaal niet perfect. Ik ben gespecialiseerd in een bepaald deelgebied, maar bijvoorbeeld de mathematische berekeningen die nodig zijn is niet mijn wereld, ik kan dat niet.”
“Daarom heb ik met mijn ERC beurs een data-analist binnengehaald, een soort data-wizard. Dit soort grote beurzen maken het mogelijk om een heel goed onderzoeksteam samen te stellen om een onderzoeksvraag met een langere horizon aan te pakken.”
