Monolietenexpert prof.dr. Jacob Moulijn van Technische Natuurwetenschappen gaat dit voorjaar met pensioen. "We weten nu hoe monolieten in het klein werken, maar we weten nog niet genoeg om een fabriek te kunnen bouwen."
Uw afscheidsrede gaat over de katalysetechnologieën van de toekomst. Wat voor spectaculairs kunnen we de komende decennia verwachten?
“Uit biomassa kunnen we steeds complexere stoffen maken. Uiteindelijk zullen we uit plantaardig afval zelfs medicijnen maken. Een heel nieuw idee is daarnaast om net als planten zonlicht te gebruiken om stoffen te synthetiseren. Ik realiseer me pas sinds kort wat er allemaal met deze techniek, fotokatalyse, mogelijk is. Onderzoekers van onder andere de TU en de Universiteit van Wageningen experimenteren er sinds kort mee. Het is een belangrijke ontwikkeling.”
Sinds uw aanstelling als hoogleraar chemische proceskatalyse in 1990 bent u uitgegroeid tot monolietenexpert. U wilt deze kleine keramische reactors geschikt maken voor industriële toepassingen. Waar moeten we dan aan denken?
“Monolieten worden nu al zo’n vijftien jaar gebruikt in auto’s om uitlaatgassen te zuiveren. Maar je kunt er ook producten mee maken voor bijvoorbeeld de farmaceutische industrie, ze toepassen in de olieraffinaderij of er zwavel mee verwijderen uit uitlaatgassen van kolencentrales. En de reactoren kunnen veel compacter gemaakt worden. Ze zijn veiliger en leveren minder afvalproducten. Een ramp zoals die van Bhopal kan zo vermeden worden. (In 1984 kwam in het Indiase Bhopal bij een pesticidenfabriek een gifwolk vrij waardoor tienduizenden mensen omkwamen – red.)”
Wat is de truc?
“Monolieten zijn opgebouwd uit talloze dunne parallelle buisjes waar katalysatoren tegenaan geplakt zitten. De buisjes vormen samen een groot oppervlak. Gassen en vloeistoffen die er doorheen worden geleid, komen hierdoor volop in contact met de katalysatoren. Door de open structuur kan het gas- en vloeistofmengsel er gemakkelijk doorheen stromen. Makkelijker dan in de veel gebruikte vast-bedreactoren, waarin stoffen door een bak met katalysatorstaafjes heen moeten.”
Het klinkt veelbelovend. Maar bedrijven als Shell, DSM en BASF, waar u jaren nauw mee heeft samengewerkt, laten uw ideeën op de plank liggen. Bent u niet teleurgesteld?
“Nee, ik heb weinig frustraties. Ons onderzoek moet toepassingsgericht zijn. Maar het gaat ons om het genereren van nieuwe concepten, niet om de winst voor bedrijven.
Mijn onderzoeksgroep is in de universitaire wereld de grootste op monolietengebied.”
Een promovenda van u, Karen de Lathouder, zei onlangs in een interview dat de industrie niet op jullie uitvindingen zit te wachten.
“Ze was teleurgesteld dat haar werk niet direct werd toegepast. Promovendi denken dat ze in vier jaar tijd de wereld kunnen veranderen. Maar het kan wel twintig jaar duren voordat bedrijven met nieuwe industriële technieken aan de gang gaan.
Overigens is er wel al een farmaceutisch bedrijf dat een monolietsysteem van ons gebruikt. Welk bedrijf dat is en wat ze maken, mag ik niet zeggen. Dat is concurrentiegevoelige informatie. Daarnaast hebben we veel opdrachtgevers geïnspireerd. Ze gaan monolieten gebruiken. Dat weet ik zeker. Bovendien kent het onderzoek spin-off toepassingen. Microreactoren zijn erg belangrijk aan het worden en veel van onze kennis kan daar direct toegepast worden. Vooral in de biotechnologie zijn monolieten daardoor nu ook populair.”
Is het straks afgelopen met de monolieten aan de TU als u weg bent?
“Het zal wel minder worden. Maar dat moet ook. Het begin is er nu. De industrie moet het uiteindelijk oppikken. Ik heb straks meer tijd om me hiervoor in te zetten.”
Wat maakt het opschalen van uw monolieten naar industriële reactoren zo lastig?
“Als iets werkt op kleine schaal, wil dat nog niet zeggen dat je een nieuw industrieel proces hebt ontwikkeld. Ik realiseer me dat we vroeger geen goede modellen voor de industrie hadden.”
Hoe bedoelt u?
“Stel: je wilt een reactor van tien meter hoog maken. Hoe moet je die samenstellen uit monolieten van enkele decimeters groot? En hoe breng je de katalysator er in aan? Alle buisjes moeten goed op elkaar aansluiten en identiek zijn. Als het gas of de vloeistof niet continu door de buizen stroomt, loopt het proces niet goed. We weten nu hoe het in het klein werkt, maar we weten nog niet genoeg om een fabriek te bouwen.”
Hoe stapel je de monolieten, dat is dus eigenlijk de vraag?
Lacht. “In feite wel ja.”
U hebt niet uw hele leven aan monolieten gewerkt. Twee jaar geleden ging de Nobelprijs voor de metathese aan uw neus voorbij. Als student aan de Universiteit van Amsterdam ontrafelde u het reactiemechanisme van deze katalysereactie waarmee nu plastic, medicijnen en kleurstoffen gemaakt worden.
“Bij de uitreiking van de Nobelprijs werd ik gefeliciteerd door collega’s. De prijs ging naar twee Amerikaanse en een Franse wetenschapper, maar een aantal collega’s vond dat de eer ook naar mij en onderzoekers uit Amsterdam moest gaan. Ik had het geluk dat ik me met zo’n leuk onderwerp bezighield. Maar het is normaal dat ik de prijs niet heb gekregen. Je kunt voor studentenwerk geen Nobelprijs krijgen. Zo werkt dat niet.”
Wat had u precies gedaan?
“Bij metathese splitsen twee verschillende koolwaterstofmoleculen in tweeën en vormen nieuwe combinaties. De chemie was toen veel minder ver. Men dacht dat het de enkelvoudige bindingen in de moleculen waren die verbraken en niet de sterkere dubbele bindingen. Maar het bleken wel de dubbele te zijn. Ik heb radioactieve koolstofatomen (koolstof-14) gebruikt om de reacties te volgen. Die methode bleek een hit. En dat voor een afstudeerwerk.”
Had u niet in die richting moeten doorgaan? Misschien had u dan wel de Nobelprijs gekregen.
“Nee, want dan had ik jarenlang heel braaf allerlei nieuwe stoffen moeten maken. Dat is mij te chemisch. Ik vind het ontwikkelen van nieuwe technologieën leuker. Daar worden nu eenmaal geen Nobelprijzen voor uitgereikt. Wij zijn verbeteraars. Dingen die al bekend zijn optimaliseren we. Monolieten bestonden ook al. Anders was ik er nooit aan begonnen.”
U deelde een aantal jaar studiebeurzen uit aan chemiestudenten namens de Vereniging van de Nederlandse Chemische Industrie, om chemie te promoten. Wordt het tekort aan chemiestudenten ooit opgelost?
“Nee, dat is en blijft een probleem. De uitreiking van die studiebeurzen, van een paar duizend euro, was goede pr voor chemie. Ik maakte de dagen van de uitreiking veertig a’ vijftig mensen gelukkig. Maar zo’n vier jaar geleden besloot de stichting het geld ergens anders aan uit te geven. Het zou goed zijn als de TU zelf beurzen zou verlenen aan chemiestudenten.”
Wat gaat u straks doen tijdens uw pensioen?
“Ik begin aan een nieuw leven. Maar een dag per week kom ik nog wel naar Delft. Ik heb namelijk nog zeventien promovendi af te wikkelen. Een dag per week werk ik als consultant voor mijn eigen bedrijf, Catalysis Engineering. De rest van mijn werktijd besteed ik als gasthoogleraar aan verschillende universiteiten in het buitenland.”
En in uw vrije tijd?
“Ik ga meer pingpongen. Ik ben niet zo sportief, maar pingpongen kan ik goed. Ik heb thuis een tafel staan. Vanavond speel ik het ook. Je wordt er snel moe van. Het is een efficiënte sport.”
WIE IS JACOB MOULIJN
Prof.dr. Jacob Moulijn (64) is een gerenommeerd katalyseonderzoeker. Tijdens zijn veertigjarige loopbaan als onderzoeker was hij auteur en co-auteur van ruim zeshonderd publicaties. Sinds zijn aanstelling als professor chemische proceskatalyse aan de TU in 1990 heeft hij veel onderzoek gedaan naar monolieten. In deze keramische reactoren met talloze parallelle buisjes kunnen chemische reacties volgens hem vele malen efficiënter plaatsvinden dan in de huidige reactoren. Door de jaren heen groeide hij uit tot wereldwijde monolietenexpert.
Zijn groep onderzocht ook jarenlang de Fischer-Tropsch-Synthese, een reactie waarmee je uit kolen, aardgas en biomassa synthetische benzine kunt maken. Tijdens zijn studie aan de Universiteit van Amsterdam in de jaren zestig verrichtte Moulijn pionierswerk aan de metathese, een katalysereactie die nu veel wordt toegepast in de industrie om plastic, medicijnen en kleurstoffen te maken. In 2005 ging de Nobelprijs naar drie onderzoekers die deze techniek verder hadden uitgewerkt.
Moulijn is getrouwd, heeft drie stiefkinderen en een kleinkind. Dit jaar gaat hij met pensioen. Ter ere van zijn afscheid organiseert zijn sectie dit voorjaar een symposium over katalysetechnologie.
Uw afscheidsrede gaat over de katalysetechnologieën van de toekomst. Wat voor spectaculairs kunnen we de komende decennia verwachten?
“Uit biomassa kunnen we steeds complexere stoffen maken. Uiteindelijk zullen we uit plantaardig afval zelfs medicijnen maken. Een heel nieuw idee is daarnaast om net als planten zonlicht te gebruiken om stoffen te synthetiseren. Ik realiseer me pas sinds kort wat er allemaal met deze techniek, fotokatalyse, mogelijk is. Onderzoekers van onder andere de TU en de Universiteit van Wageningen experimenteren er sinds kort mee. Het is een belangrijke ontwikkeling.”
Sinds uw aanstelling als hoogleraar chemische proceskatalyse in 1990 bent u uitgegroeid tot monolietenexpert. U wilt deze kleine keramische reactors geschikt maken voor industriële toepassingen. Waar moeten we dan aan denken?
“Monolieten worden nu al zo’n vijftien jaar gebruikt in auto’s om uitlaatgassen te zuiveren. Maar je kunt er ook producten mee maken voor bijvoorbeeld de farmaceutische industrie, ze toepassen in de olieraffinaderij of er zwavel mee verwijderen uit uitlaatgassen van kolencentrales. En de reactoren kunnen veel compacter gemaakt worden. Ze zijn veiliger en leveren minder afvalproducten. Een ramp zoals die van Bhopal kan zo vermeden worden. (In 1984 kwam in het Indiase Bhopal bij een pesticidenfabriek een gifwolk vrij waardoor tienduizenden mensen omkwamen – red.)”
Wat is de truc?
“Monolieten zijn opgebouwd uit talloze dunne parallelle buisjes waar katalysatoren tegenaan geplakt zitten. De buisjes vormen samen een groot oppervlak. Gassen en vloeistoffen die er doorheen worden geleid, komen hierdoor volop in contact met de katalysatoren. Door de open structuur kan het gas- en vloeistofmengsel er gemakkelijk doorheen stromen. Makkelijker dan in de veel gebruikte vast-bedreactoren, waarin stoffen door een bak met katalysatorstaafjes heen moeten.”
Het klinkt veelbelovend. Maar bedrijven als Shell, DSM en BASF, waar u jaren nauw mee heeft samengewerkt, laten uw ideeën op de plank liggen. Bent u niet teleurgesteld?
“Nee, ik heb weinig frustraties. Ons onderzoek moet toepassingsgericht zijn. Maar het gaat ons om het genereren van nieuwe concepten, niet om de winst voor bedrijven.
Mijn onderzoeksgroep is in de universitaire wereld de grootste op monolietengebied.”
Een promovenda van u, Karen de Lathouder, zei onlangs in een interview dat de industrie niet op jullie uitvindingen zit te wachten.
“Ze was teleurgesteld dat haar werk niet direct werd toegepast. Promovendi denken dat ze in vier jaar tijd de wereld kunnen veranderen. Maar het kan wel twintig jaar duren voordat bedrijven met nieuwe industriële technieken aan de gang gaan.
Overigens is er wel al een farmaceutisch bedrijf dat een monolietsysteem van ons gebruikt. Welk bedrijf dat is en wat ze maken, mag ik niet zeggen. Dat is concurrentiegevoelige informatie. Daarnaast hebben we veel opdrachtgevers geïnspireerd. Ze gaan monolieten gebruiken. Dat weet ik zeker. Bovendien kent het onderzoek spin-off toepassingen. Microreactoren zijn erg belangrijk aan het worden en veel van onze kennis kan daar direct toegepast worden. Vooral in de biotechnologie zijn monolieten daardoor nu ook populair.”
Is het straks afgelopen met de monolieten aan de TU als u weg bent?
“Het zal wel minder worden. Maar dat moet ook. Het begin is er nu. De industrie moet het uiteindelijk oppikken. Ik heb straks meer tijd om me hiervoor in te zetten.”
Wat maakt het opschalen van uw monolieten naar industriële reactoren zo lastig?
“Als iets werkt op kleine schaal, wil dat nog niet zeggen dat je een nieuw industrieel proces hebt ontwikkeld. Ik realiseer me dat we vroeger geen goede modellen voor de industrie hadden.”
Hoe bedoelt u?
“Stel: je wilt een reactor van tien meter hoog maken. Hoe moet je die samenstellen uit monolieten van enkele decimeters groot? En hoe breng je de katalysator er in aan? Alle buisjes moeten goed op elkaar aansluiten en identiek zijn. Als het gas of de vloeistof niet continu door de buizen stroomt, loopt het proces niet goed. We weten nu hoe het in het klein werkt, maar we weten nog niet genoeg om een fabriek te bouwen.”
Hoe stapel je de monolieten, dat is dus eigenlijk de vraag?
Lacht. “In feite wel ja.”
U hebt niet uw hele leven aan monolieten gewerkt. Twee jaar geleden ging de Nobelprijs voor de metathese aan uw neus voorbij. Als student aan de Universiteit van Amsterdam ontrafelde u het reactiemechanisme van deze katalysereactie waarmee nu plastic, medicijnen en kleurstoffen gemaakt worden.
“Bij de uitreiking van de Nobelprijs werd ik gefeliciteerd door collega’s. De prijs ging naar twee Amerikaanse en een Franse wetenschapper, maar een aantal collega’s vond dat de eer ook naar mij en onderzoekers uit Amsterdam moest gaan. Ik had het geluk dat ik me met zo’n leuk onderwerp bezighield. Maar het is normaal dat ik de prijs niet heb gekregen. Je kunt voor studentenwerk geen Nobelprijs krijgen. Zo werkt dat niet.”
Wat had u precies gedaan?
“Bij metathese splitsen twee verschillende koolwaterstofmoleculen in tweeën en vormen nieuwe combinaties. De chemie was toen veel minder ver. Men dacht dat het de enkelvoudige bindingen in de moleculen waren die verbraken en niet de sterkere dubbele bindingen. Maar het bleken wel de dubbele te zijn. Ik heb radioactieve koolstofatomen (koolstof-14) gebruikt om de reacties te volgen. Die methode bleek een hit. En dat voor een afstudeerwerk.”
Had u niet in die richting moeten doorgaan? Misschien had u dan wel de Nobelprijs gekregen.
“Nee, want dan had ik jarenlang heel braaf allerlei nieuwe stoffen moeten maken. Dat is mij te chemisch. Ik vind het ontwikkelen van nieuwe technologieën leuker. Daar worden nu eenmaal geen Nobelprijzen voor uitgereikt. Wij zijn verbeteraars. Dingen die al bekend zijn optimaliseren we. Monolieten bestonden ook al. Anders was ik er nooit aan begonnen.”
U deelde een aantal jaar studiebeurzen uit aan chemiestudenten namens de Vereniging van de Nederlandse Chemische Industrie, om chemie te promoten. Wordt het tekort aan chemiestudenten ooit opgelost?
“Nee, dat is en blijft een probleem. De uitreiking van die studiebeurzen, van een paar duizend euro, was goede pr voor chemie. Ik maakte de dagen van de uitreiking veertig a’ vijftig mensen gelukkig. Maar zo’n vier jaar geleden besloot de stichting het geld ergens anders aan uit te geven. Het zou goed zijn als de TU zelf beurzen zou verlenen aan chemiestudenten.”
Wat gaat u straks doen tijdens uw pensioen?
“Ik begin aan een nieuw leven. Maar een dag per week kom ik nog wel naar Delft. Ik heb namelijk nog zeventien promovendi af te wikkelen. Een dag per week werk ik als consultant voor mijn eigen bedrijf, Catalysis Engineering. De rest van mijn werktijd besteed ik als gasthoogleraar aan verschillende universiteiten in het buitenland.”
En in uw vrije tijd?
“Ik ga meer pingpongen. Ik ben niet zo sportief, maar pingpongen kan ik goed. Ik heb thuis een tafel staan. Vanavond speel ik het ook. Je wordt er snel moe van. Het is een efficiënte sport.”
WIE IS JACOB MOULIJN
Prof.dr. Jacob Moulijn (64) is een gerenommeerd katalyseonderzoeker. Tijdens zijn veertigjarige loopbaan als onderzoeker was hij auteur en co-auteur van ruim zeshonderd publicaties. Sinds zijn aanstelling als professor chemische proceskatalyse aan de TU in 1990 heeft hij veel onderzoek gedaan naar monolieten. In deze keramische reactoren met talloze parallelle buisjes kunnen chemische reacties volgens hem vele malen efficiënter plaatsvinden dan in de huidige reactoren. Door de jaren heen groeide hij uit tot wereldwijde monolietenexpert.
Zijn groep onderzocht ook jarenlang de Fischer-Tropsch-Synthese, een reactie waarmee je uit kolen, aardgas en biomassa synthetische benzine kunt maken. Tijdens zijn studie aan de Universiteit van Amsterdam in de jaren zestig verrichtte Moulijn pionierswerk aan de metathese, een katalysereactie die nu veel wordt toegepast in de industrie om plastic, medicijnen en kleurstoffen te maken. In 2005 ging de Nobelprijs naar drie onderzoekers die deze techniek verder hadden uitgewerkt.
Moulijn is getrouwd, heeft drie stiefkinderen en een kleinkind. Dit jaar gaat hij met pensioen. Ter ere van zijn afscheid organiseert zijn sectie dit voorjaar een symposium over katalysetechnologie.
Comments are closed.