Dit is een artikel uit het NRC-archief
Bekijk hele krant

NRC Handelsblad

Verkeer en infrastructuur

Katalysator met twee gezichten zorgt voor betere biobrandstof

Onderzoeker met buisje experimentele biobrandstof. foto reuters Ecuadorean scientist Xavier Carvajal displays biofuel in a test tube in the Neotropical Centre for Biomass Research at the Pontifical Catholic University of Ecuador in Quito November 30, 2009. Carvajal runs a research project focused on finding new sources for the production of ethanol fuel. New yeast species which are endemic to Ecuador, have been found and some are believed to be potentially useful for the fermentation of a wide range of sugars that can then be used to produce ethanol. REUTERS/Guillermo Granja (ECUADOR ENERGY SCI TECH)
Onderzoeker met buisje experimentele biobrandstof. foto reuters Ecuadorean scientist Xavier Carvajal displays biofuel in a test tube in the Neotropical Centre for Biomass Research at the Pontifical Catholic University of Ecuador in Quito November 30, 2009. Carvajal runs a research project focused on finding new sources for the production of ethanol fuel. New yeast species which are endemic to Ecuador, have been found and some are believed to be potentially useful for the fermentation of a wide range of sugars that can then be used to produce ethanol. REUTERS/Guillermo Granja (ECUADOR ENERGY SCI TECH) REUTERS

Een nieuw soort katalysator maakt de omzetting van biomassa in nuttige (bio)brandstof efficiënter. De katalysator stabiliseert bovendien de mengsels die ontstaan bij die omzetting. Dergelijke mengsels zijn instabiel omdat ze zowel verbindingen bevatten die oplosbaar zijn in water als verbindingen die in olie oplossen. Veel van die verbindingen zijn bovendien rijk aan reactieve zuurstofgroepen, waardoor zij na een matige opwarming vaak al spontaan uit elkaar vallen. Dat bemoeilijkt de verdere verwerking tot de uiteindelijke producten als benzine en diesel (Science, 1 januari). Er bestaan verschillende manieren om biobrandstoffen met behulp van katalysatoren aan te passen. De bedoeling van de reacties is om de brandstoffen meer energie-per-liter te geven. Het helpt bijvoorbeeld om kleinere moleculen aan elkaar te koppelen en zuurstofrijke groepen te verwijderen. Door die aanpassingen gaan de moleculen meer op aardolieproducten lijken, waardoor ze opeens minder goed in water oplossen. Daardoor wordt het ingewikkeld de chemische reacties efficiënt te laten verlopen.

Steven Crossley en zijn collega’s van de universiteit van Oklahoma kwamen daarom op het idee om een katalysator te maken waarvan de ene helft goed in water oplost en de andere helft goed in olie. Ze hechtten waterafstotende nanobuisjes aan het oppervlak van ‘waterminnende’ silicadeeltjes. Door dit tweeslachtige karakter hopen deze deeltjes zich op aan het grensvlak van de olie- en de waterfase. De reagerende moleculen kunnen dan makkelijk worden aangevoerd, terwijl de producten heel makkelijk in de passendste vloeistof terecht kunnen komen.

De eigenlijke katalystor die Crossley en zijn collega’s in het januskopmolecuul inbouwden was het traditionele palladium, dat allerlei verschillende chemische reacties versnelt. Zij lieten zo onder andere zien dat ze met dit systeem zelfs in één keer twee verschillende reacties kunnen uitvoeren: in de waterfase koppelen ze twee moleculen aan elkaar, waarna het product in de oliefase wordt voorzien van extra waterstofatomen. De reacties verlopen zo goed als volledig, er bleven nauwelijks uitgangsstoffen over, en omdat de katalysator verdeeld is over het oppervlak van vaste nanodeeltjes is het ook nog eens heel eenvoudig om deze na afloop van de reacties met behulp van een filter te scheiden van de vloeibare producten. Rob van den Berg