Om jezelf te profileren in de onderzoekswereld moet je onderwerpen bij de kop pakken die uniek zijn, vindt Jaap Schouten. Als hoogleraar aan de TU Eindhoven ontwikkelt hij reactorconcepten die radicaal afwijken van de gangbare praktijk. ‘De komende vijf jaar zal duidelijk worden of microreactoren aanslaan binnen de chemische industrie.’

Veel verder dan Jaap Schouten kun je het als procestechnoloog in Nederland niet schoppen. Onlangs kende de European Research Council hem een advanced grant van 2 miljoen euro toe voor de ontwikkeling van roterende reactoren. In 2006 ontving hij al een TOP-subsidie van NWO, riep Technologiestichting STW hem uit tot Simon Stevin Meester, en eerde het Britse Institution of Chemical Engineers hem met een innovatie-award.

Schouten heeft alle drie de TU’s van binnen gezien. Na een studie chemische technologie in Twente promoveerde hij in Delft op de reductie van zwavelemissies bij steenkoolverbranding in een wervelbedreactor. Daarna kreeg hij een baan bij Unilever, nota bene bij de wasmiddelenresearch. “We keken er ook naar wasmachines, en hadden daarin een grote mate van vrijheid. Viel de stofoverdracht te verbeteren, moesten we iets met ultrasoon gaan doen? Eind jaren tachtig zaten we eigenlijk al midden in de procesintensificatie.”

Twee jaar later zat hij weer in Delft. “Mijn promotiebegeleider Cock van den Bleek werd hoogleraar en bood me een baan aan als universitair docent. Zo’n mogelijkheid komt niet vaak langs: samen met iemand die je goed kent een groep opstarten.” Acht jaar werkte hij er met veel genoegen. Maar toen in Eindhoven een hoogleraarpost vrij kwam, besloot hij daar toch maar op te solliciteren. Inmiddels heeft hij er een bloeiende onderzoeksgroep opgebouwd, met een twintigtal promovendi. En nee, hij gaat voorlopig niet meer verhuizen. “Na twee generaties promovendi heb je je onderzoeksrichting redelijk goed ingevuld. Dan maak je de balans op: ‘Is het de moeite waard om elders wéér een stap te maken?’ Maar ik heb het in Eindhoven prima naar mijn zin.”

Twintig mensen begeleiden, is dat nog wel te doen?

“Uiteraard doe ik het niet in mijn eentje. Ik heb hier een staf van vijf docenten, elk met hun eigen expertise. Vier promovendi per voltijds staflid lijkt me een mooi aantal. De organisatie is een kwestie van teamwork, vaak worden promovendi door meer dan één docent begeleid.”

In C2W adverteer je met vacatures voor promovendi. Is het lastig om goede mensen te vinden?

“De afgelopen jaren is het altijd nog gelukt, maar het wordt wel moeilijker. We krijgen last van de teruglopende studentenaantallen. Bovendien trekt de industrie enorm aan mensen, ruim voor hun afstuderen hebben de meeste studenten al een baan gevonden.”

De afgelopen jaren heeft je groep vooral naam gemaakt op het gebied van microreactoren. Hoe kwam je daarin terecht?

“Toen ik de mogelijkheid kreeg om in Eindhoven aan de slag te gaan, dacht ik: ‘Ik moet een onderwerp bij de kop pakken dat nieuw is en uniek voor Nederland.’ Dat is tevens belangrijk voor het subsidietraject. Je moet een niche hebben om je te profileren. En wereldwijd waren er toen maar twee groepen met microreactoren bezig, die van Klavs Jensen aan het MIT en het Institut für Mikrotechnik in Mainz (IMM).

Om onszelf zichtbaar te maken zijn we meteen een Europees project gaan trekken rond een microreactorsysteem dat waterstof zou vrijmaken uit methanol, als voeding voor een brandstofcel. Wij ontwierpen, IMM bouwde en ECN in Petten voegde de katalysator toe. Het project was uiterst succesvol. Een commercieel bedrijf in Duitsland heeft de technologie opgepikt en levert nu 250 W-generatoren die draaien op propaan, voor in een camper.

Zelf richten we ons tegenwoordig vooral op meerfasensystemen, bijvoorbeeld voor oxidaties of hydrogeneringen. Lab on a Chip heeft zojuist een publicatie geaccepteerd over het coaten van microkanalen met katalytische nanostructuren. En samen met Andrzej Stankiewicz in Delft hebben we een STW-project opgestart rond verwarming met microgolven, om heel nauwkeurige temperatuurgradiënten in een microreactor te creëren.”

Je werkt ook aan concepten die minder micro zijn. Wat heb je hier bijvoorbeeld voor een plaat metaalschuim liggen?

“Een aluminiumschuim dat meer dan 90 of zelfs meer dan 95 procent lucht bevat. Het is een van de onderwerpen waar ik het geld van de Simon Stevin Meesterprijs op heb ingezet. Je kunt er vloeistof en gas doorheen laten stromen. Eventueel kun je het coaten met een katalysator, of er koolstofnanovezels op laten groeien om het contactoppervlak te vergroten. Je kunt het gebruiken als vervanging voor gepakte bedden in bestaande reactoren; de drukval wordt dan aanzienlijk lager. Maar je zou ook de bladen van een roerwerk kunnen vervangen door schuimplaten, die dan met geweld door de vloeistof slaan. Misschien is het zelfs mogelijk om schuimsecties met verschillende katalytische activiteit op elkaar te zetten en de gas- en vloeistofstroming zó te geleiden dat je een meerstapsreactie kunt uitvoeren in één reactor.”

Maar dat is niet waar je de ERC-grant voor hebt gekregen?

“Die is vooral voor de ontwikkeling van spinning disc-reactoren, waarbij je stoffen over een snel ronddraaiende schijf laat lopen. Dat idee is op zich niet nieuw, maar we hebben er iets aan toegevoegd: wij werken met twee schijven die op kleine afstand, bijvoorbeeld een millimeter, van elkaar zijn geplaatst. Eén schijf draait snel rond ten opzichte van de andere. In de tussenruimte verloopt de reactie. Vanuit de industrie is er veel belangstelling voor, onder meer ook voor extractie of gas/vloeistofscheiding.”

Alweer een unieke onderzoeksrichting?

“Niet helemaal. Ik had net mijn ERC-aanvraag ingediend toen we toevallig een verwijzing vonden naar een vloeistof-mechanicagroep van de Université Paris-Sud. Daar bleken ze de stroming tussen twee roterende schijven onder meer te hebben gemodelleerd. Hun experimenten en simulaties laten zien dat de vloeistof in het hart van de schijf één kant op draait. Aan de rand draait hij de andere kant op. Daar tussenin zit een ring die erg goed gemengd is en waar grote afschuifkrachten optreden. Die zone komt dus louter door de rotatie van de schijven tot stand, niet door bijvoorbeeld een geometrische structuur die hiervoor specifiek is aangebracht. Ons idee is nu om de schijven alleen ter plekke van die goed gemengde zone met een katalysator te coaten. We gaan het inbrengen als project voor de topschool voor katalyse.”

Heb je een strategie om aan financiering te komen?

“Toen ik pas in Eindhoven was hebben we besloten om in die beginperiode bij voorkeur subsidie aan te vragen bij STW en daar echt goed tijd en aandacht aan te besteden. Je kunt daar geld aanvragen voor promovendi én voor apparatuur. Bovendien reserveerde STW toen van alle Nederlandse subsidiegevers het meeste van haar geld voor open competitie, waarbij je als onderzoeker je eigen ideeën kon inbrengen. Voor ons als startende groep die zich moest bewijzen, was dat een groot voordeel.

De overheid probeert in grotere onderzoeksprogramma’s meer focus aan te leggen. Dat kan best goed zijn, maar mijn ideaal is wanneer per programma minstens 20 procent van de gelden via open competitie ter beschikking worden gesteld. Zodat mensen met ideeën die niet precies in een programma passen, ook goed onderzoek kunnen doen en nieuwe ideeën kunnen inbrengen. Dat het 20 procent moet zijn is een gut feeling. Eén dag in de week doen wat je zelf leuk vindt kan zeer waardevol zijn.”

Hoe kwam je op het idee om die ERC-grant aan te vragen?

“De vraag kwam vanuit de universiteit. Die sprak gericht mensen aan om iets in te dienen, en bood daarbij ondersteuning aan. Ik las de voorwaarden door en dacht: ‘Ja, dat is wel bestemd voor onderzoekers die in mijn fase zitten.’ Toen heb ik mezelf een week opgesloten en het voorstel geschreven.”

Komt er zo geen moment dat je geld te veel hebt?

“Laat ik het zo zeggen: die ervaring heb ik nog niet. Er staan altijd dingen op je verlanglijstje die je nog wilt uittesten. Apparatuur kopen, de technische ondersteuning uitbreiden, of op z’n minst op peil houden. Voor het type experimenteel onderzoek dat we hier doen is dat laatste absoluut essentieel.”

Je onderzoek is erg toepassingsgericht. Maar de economie draait stroef en de olieprijs is gehalveerd. Ben je niet bang dat dat ten koste gaat van de industriële belangstelling voor procesvernieuwing?

“Dat geloof ik niet. Op korte termijn is er misschien effect, op de langere termijn minder. Projecten hebben een looptijd van vier jaar en in die tijd kan er in de economie veel gebeuren. De druk blijft bestaan om te werken aan nieuwe processen die energiezuiniger en milieuvriendelijker zijn. En procesintensificatie is uiteindelijk niets meer en niets minder dan good chemical engineering practice. Gewoon met een gezonde blik naar de processtappen kijken en jezelf afvragen hoe je het beter of anders kunt doen.

Er zijn veel ontwikkelingen gaande. Bedrijven hebben nu ook vaak hun eigen R&D erop zitten, daardoor blijft het misschien wat meer verborgen. Een positief signaal is dat grote apparatenbouwers als Alfa Laval en Corning nu met micro- en millisystemen komen. Kennelijk zien ze er een markt voor. De komende vijf jaar zal duidelijk worden of microreactoren aanslaan binnen de chemische industrie.

En ook als we naar totaal nieuwe onderwerpen kijken, krijgen we nog steeds enthousiaste mensen uit de industrie aan tafel. Dus hebben we voorlopig nog wel wat te doen.”

FEITELIJK

Jaap Schouten

1977-1983 studie chemische technologie aan TH Twente

1984-1988 promotieonderzoek aan TH Delft, naar het afvangen van zwavel bij steenkoolverbranding

1988-1990 onderzoeker bij het Unilever Research Laboratorium in Vlaardingen, sectie Wasprocessen en -machines

1990-1998 universitair (hoofd-)docent, TU Delft1998-heden hoogleraar chemische reactortechnologie, TU Eindhoven

Bron: C2W22, 15 november 2008