ERC Advanced Grant voor omzetting CO2 naar brandstoffen

De European Research Council heeft een ERC Advanced Grant van 3,5 miljoen euro toegekend aan Petra de Jongh, hoogleraar aan het Debye Instituut van de Universiteit Utrecht. Met het geld gaat De Jongh fundamenteel onderzoek doen naar de werking van katalysatoren. Dit kan leiden tot het versnellen van de energietransitie, bijvoorbeeld door de ontwikkeling van katalysatoren voor de efficiënte omzetting van CO₂ en waterstof in duurzame brandstoffen. Het onderzoeksproject heeft een looptijd van vijf jaar.

CO₂ is een aantrekkelijke koolstofbron: brandstoffen gemaakt uit afgevangen CO₂ en duurzaam waterstof zijn circulair en voorkomen het gebruik van fossiele bronnen, wat bijdraagt aan opwarming van de aarde. Echter, er bestaan grote uitdagingen om de omzetting van CO₂ in duurzame brandstof op grote schaal te laten verlopen. Katalysatoren spelen een cruciale rol in dit onderdeel van de energietransitie. Zij moeten ervoor zorgen dat de omzetting snel en efficiënt plaatsvindt, maar de huidige katalysatoren leveren niet het gewenste resultaat voor deze nieuwe processen. Fundamenteel begrip is essentieel om nieuwe katalysatoren te ontwerpen. En dat is precies waar De Jongh en haar team op uit zijn.

Een snufje magisch zout

Het ontwikkelen van nieuwe, betere katalysatoren gebeurt onder andere door een kleine hoeveelheid speciale zouten aan een katalysator toe te voegen. Die zouten worden promotoren genoemd en zorgen ervoor dat de katalysator zich anders gedraagt, bijvoorbeeld heel andere producten maakt. Promotoren worden veelvuldig toegepast in de industrie. Toch is er niet veel bekend over hoe zij hun werk doen. De Jongh: “Ik ben geïntrigeerd door hoe weinig we eigenlijk begrijpen van de manier waarop promotoren werken in praktijk.”

We willen erachter komen hoe de eigenschappen van het metaaloppervlak van de katalysator veranderen als je er een scheikundig element, de promotor, aan toevoegt

Raakvlakken (onder)zoeken

De Jongh en haar team gaan met de ERC-beurs blootleggen hoe de complexe interactie tussen een promotor en katalysator verloopt. Daarbij richten zij zich specifiek op de polaire zouten, omdat die, in hun rol als promotor, heel bijzondere dingen blijken te doen. Het onderzoek vindt letterlijk plaats op het grensvlak van de scheikunde en natuurkunde. “We willen erachter komen hoe de eigenschappen van het metaaloppervlak van de katalysator veranderen als je er een scheikundig element, de promotor, aan toevoegt”, aldus De Jongh.

Een kijkje in de keuken

Een belangrijk onderdeel van het onderzoek is meekijken terwijl de katalysatoren aan het werk zijn. Eén miljoen euro van het totale toegekende bedrag is bedoeld voor een opstelling met meerdere parallelle reactoren die de omstandigheden van het katalytische proces nabootsten, zoals hoge druk. Dit geeft een unieke kans om in detail mee te kijken terwijl de katalysator echt aan het werk is. Andere geavanceerde technieken die De Jongh gebruikt in haar onderzoek zijn röntgenabsorptiespectroscopie en elektronenmicroscopie. Het zijn tools die haar in staat stellen om live mee te kijken naar wat er op nanoschaal gebeurt tussen een katalysator en promotor. Iets wat pas vrij recent, in de laatste vijf à tien jaar, mogelijk is.