‛Hydrocracking’-katalysatoren in olieraffinaderijen hebben slechts een tiende van de gebruikelijke hoeveelheid platina nodig, voorspellen Utrechtse chemici in Science.

Zulke kraakkatalysatoren bestaan uit minuscule, poreuze zeolietkristallen, opgebouwd uit silicium, aluminium en zuurstof. Ze worden gegarneerd met platina-nanodeeltjes, waarna men er grotere, hanteerbare pellets van maakt met aluminiumoxide als inert bindmiddel. Het platina dehydrogeneert de alkanen in aardolie tijdelijk tot alkenen, die daarna door zuur reagerend silicium in de zeoliet worden verknipt tot kortere ketens die het beter doen in autobrandstoffen.

Bom onder de vuistregels

Ooit was het ontwerp van zulke katalysatoren een kwestie van trial and error, op basis van stokoude vuistregels. Maar dankzij de vooruitgang in analysetechnieken kun je steeds beter zien wat je in handen hebt, en gefundeerde verbanden leggen met de prestaties. In 2015 legden hoogleraar Krijn de Jong en collega’s uit Utrecht en Leuven een eerste bom onder die vuistregels (zie ons artikel uit 2015). Dat het platina op de zeoliet hoort om de afstand tussen beide katalysefuncties zo kort mogelijk te houden, bleek niet altijd te kloppen. Wil je diesel maken in plaats van benzine, dan kan het edelmetaal beter op het bindmiddel zitten.

Aan de buitenkant

In Science dragen De Jong (inmiddels emeritus), postdoc Kang Cheng en promovendus Luc Smulders nu nog een verfijning aan. Een van de manieren om de platinadeeltjes te kweken werkt met Pt(NH3)42+ als metaalleverancier. Laat je deze volumineuze ionen inwerken op zeolieten met nauwe poriën, dan belandt vrijwel al het edelmetaal aan de buitenkant. En verrassend genoeg blijk je dan soms te kunnen volstaan met 0,01 gewichtsprocent platina, veel minder dan men voor mogelijk hield. Alsof platina in de poriën überhaupt nooit veel bijdroeg aan het proces.

Volgens De Jong en collega’s zitten hun labtechnieken dicht genoeg bij de industriële praktijk om grootschalige invoering mogelijk te maken binnen één à twee jaar, lang voordat de energietransitie de olieraffinage inhaalt. En ze vermoeden dat hun inzichten ook toepasbaar zijn op katalysatoren die meer worden geassocieerd met duurzame chemie.

Cheng, K. et al. (2022) Science 377(6602), doi:10.1126/science.abn8289

 

Onderwerpen