nieuws

Katalysator ontwikkeld die langer meegaat

Publicatie

5 jan 2021

Categorie

Petrochem

Soort

nieuws

Tags

katalysator

Onderzoekers in Delft hebben een katalysator ontwikkeld die zelfs in verwaarloosbare hoeveelheden effectief is. De vorm en de robuustheid van de katalysator zorgen ervoor dat deze veel langer meegaat in reacties, waardoor veel energie, afval en kosten kunnen worden bespaard. De resultaten zijn gepubliceerd in Nature Communications.

Een katalysator is aanwezig in het reactiemengsel, maar is geen onderdeel van de chemische reactievergelijking. In theorie zouden katalysatoren dus eeuwig kunnen werken, maar in de praktijk zien chemici dat ze na verloop van tijd minder actief worden. Hierdoor is een grote hoeveelheid van de katalysator nodig om het reactieproces soepel te laten verlopen. De hulpstoffen moeten vervolgens weer uit het reactiemengsel worden gezuiverd, wat een intensief, kostbaar en vervuilend proces is.

Delftse onderzoekers hebben een nieuwe hulpstof ontdekt die volgens hen ongekend efficiënt is. In het onderzoek werkten de chemici met een mangaan katalysator, die moleculen hydrogeneert. Dat wil zeggen dat een dubbele verbinding in het molecuul wordt verbroken en waterstof op die plek in het molecuul komt. Deze reactie wordt vooral ingezet bij het verharden van oliën en vetten.

Zuiveringsstap

Onderzoeker Evgeny Pidko: ‘Om de katalysator effectiever te maken, zijn we gaan sleutelen om zo meer bindingsplekken per molecuul te creëren. Toen merkten we dat de reactie opeens stukken beter verliep.’ Met behulp van spectroscopie zagen de onderzoekers dat de nieuwe katalysator ideale eigenschappen vertoont. In geactiveerde toestand opent het zich om de vereiste reactie aan te drijven. In rusttoestand sluit de katalysator zijn pincet-achtige armen, wat het actieve deel beschermt. Het onderzoek van het team van Pidko laat zien dat de katalysator tot wel 200.000 ‘cycles’ gebruikt kan worden. Pidko: ‘Zelfs bij temperaturen van 120 graden Celsius valt hij niet uit elkaar.’ In plaats van de gebruikelijke 1000 ppm (delen per miljoen) is er van de nieuwe hulpstof maar 5 ppm nodig. Met zulke minieme hoeveelheden kan de zuiveringsstap die normaal nodig is worden overgeslagen.

De ontwikkeling is volgens de onderzoekers belangrijk voor het verduurzamen van de chemische industrie, maar kan niet direct op bestaande chemische processen worden toegepast. Daar is verder onderzoek voor nodig.