High-throughputlab in Terneuzen wordt wereldwijd centrum voor de ontwikkeling van heterogene katalysatoren.

“Toen we dit uitpakten, zijn we toch wel twee minuten stil geweest.” Met die woorden introduceert onderzoeker Gerard Bonte de inventaris van het nieuwe high-throughputlab van Dow Benelux in Terneuzen. We mogen geen foto laten zien, maar stel u een rek voor ter grootte van een telefooncel, waarin een wirwar van leidingwerk een blok omlijst met 48 roestvaststalen reageerbuisjes. Links en rechts nog zo’n telefooncel met een woud aan flowsensoren en regelkleppen, voor dosering van gassen en vloeistoffen naar keuze. Erachter drie gaschromatografen die elk zestien uitgaande stromen om de beurt analyseren, en een GC-MS om de meest opvallende pieken nader te kunnen bekijken. Opzij vier beeldschermen die de condities in alle 48 buisjes weergeven. En in de ruimtes ernaast nog een dozijn gerobotiseerde systemen, onzichtbaar gekoppeld via speciaal voor dit doel geschreven software. Die moeten de katalysatormonsters volautomatisch samenstellen, impregneren, vermalen, wassen, drogen, centrifugeren en na afloop nader karakteriseren.

Alles bij elkaar staat er voor vele miljoenen euro’s aan apparatuur. “Maar als we een van onze bulkprocessen één procent efficiënter kunnen laten verlopen, hebben we dat hele lab er al weer uit”, zegt R&D-baas Garry Meima er meteen bij.

METHANOL

Tot nu toe is high-throughputanalyse vooral bekend uit de life sciences, maar binnen de katalyse wint het idee snel aan populariteit. Opbrengst, selectiviteit en energieverbruik van veel industriële processen hangen immers sterk af van de katalysatorsamenstelling. In het high-throughputlab kun je 48 samenstellingen en/of procescondities tegelijk uitproberen in de tijd die je vroeger voor één proefje nodig had, en zo veel nauwkeuriger uitzoeken waar het optimum ligt. In de VS heeft Dow al een vergelijkbare faciliteit voor homogene katalyse. Bonte en Meima vermoeden dat al hun concurrenten binnen de bulkchemie ook aan zo’n lab werken.

Van dergelijk optimalisatieonderzoek verwacht Meima de meeste resultaten. Het vinden van totaal nieuwe katalysatoren staat lager op het prioriteitenlijstje. Je kunt wel alle mogelijke stoffen in de apparatuur stoppen om te kijken of er iets gebeurt, maar net als in de life sciences ontaardt zoiets al snel in garbage in, garbage ou’. Toch denkt Meima dat high-throughput kan helpen om Dow minder afhankelijk te maken van aardolie als grondstof. Als voorbeeld noemt hij de directe katalytische omzetting van methaangas in methanol, dus zonder synthesegas als tussenstap. “In de literatuur zijn daar routes voor beschreven, maar er bestaat geen proces op industriële schaal. We kunnen nu heel snel een aantal mogelijkheden uitproberen en kijken of iets wel of geen doodlopende weg is. Vroeger was je dan al twee jaar verder en tegen die tijd was het geduld van het management op.”

VRUCHTEN

Voorlopig werken er slechts vier man in het lab. Aan de robotisering ligt het niet: de robots kunnen in principe genoeg data genereren om enkele tientallen mensen bezig te houden. Die hebben dan bovendien een baan met meer inhoud dan wanneer ze de hele dag zouden moeten staan te pipetteren. Dow voert echter een voorzichtig investeringsbeleid. Meima twijfelt er geen moment aan dat zijn experimenten vruchten zullen afwerpen, maar zijn bazen willen die vruchten wel eerst zien.

Dat die bazen hebben gekozen voor Terneuzen, is dan ook het bewijs dat het universitaire katalyseonderzoek wél de nodige vruchten afwerpt. In de VS blijkt men overtuigd van de Nederlandse superioriteit op dit gebied: “Het is hier minder fundamenteel, meer toegepast dan elders in de wereld. Er wordt ook gekeken hoe je een katalysator in een proces stopt.”

Universiteiten die twijfelen of ze nog wel moeten investeren in katalyseleerstoelen, zijn volgens Meima dus niet slim bezig: “Ze hebben het alleen nog maar over nanotechnologie en biotechnologie. Maar katalyse is voor ons nog altijd zeer belangrijk.”