De zon als rode draad door de carrière van Gerard van Rooij

Gerard van Rooij hield in juni zijn oratie als hoogleraar plasmachemie van de Universiteit Maastricht. Hij begon zijn carrière in Eindhoven met onderzoek naar kernfusiecentrales, centrales die de zon op Aarde nabootsen. In Maastricht ligt de nadruk van zijn onderzoek op het omzetten van zonne- en windenergie naar chemische energie als bron voor een duurzame chemische industrie.

Plasmachemie heeft zijn tijd mee. Plasma’s gebruiken (duurzaam) opgewekte elektriciteit in plaats van fossiele brandstoffen als energiebron. Plasmachemie kan dus bijdragen aan de transitie van een fossiele naar een groene chemie. Plasma is een gas dat zo heet is dat moleculen in hun losse onderdelen uit elkaar vallen. Die onderdelen kunnen weer met elkaar reageren tot nieuwe moleculen, vandaar de naam plasmachemie. Vaak geeft een plasma licht. De bliksem is een voorbeeld, net als het kleine vonkje dat soms uit het stopcontact springt als je de stekker van een werkend apparaat uittrekt.

Gerard van Rooij

Foto door: Stan van Pelt

Methaan

Hoe kom je nu vanuit kernfusie-onderzoek bij Differ in Eindhoven op de Chemelot Campus terecht bij de nieuwe onderzoeksgroep Circular Chemical Engineering van de Faculty of Science and Engineering (FSE)? “Dat ging grotendeels vanzelf”, zegt van Rooij in het Center Court gebouw van de Brightlands Chemelot Campus. “In Eindhoven keken we naar de vorming van kleine hoeveelheden methaan om ongewenste processen tussen plasma en de wand van een kernfusiereactor te controleren. Dit bracht me op het idee om naar de plasmachemie van hetzelfde molecuul te kijken, maar nu op grotere schaal en als grondstof voor de chemische industrie.”

Terwijl de fysicus zijn pijlen op de plasmachemie van methaan richtte, zag hij tegelijkertijd hoe zijn promotor Ron Heeren als universiteitshoogleraar in Maastricht furore maakte. “Omdat Heeren in het MUMC+ ging werken, gingen allerlei deuren voor hem open die zijn onderzoek in een stroomversnelling brachten. Ik zag zo’n toekomst voor mezelf gloren en wilde deel uit maken van een ecosysteem dat mijn onderzoek kon versnellen. Daarom klopte ik, heel opportunistisch, bij FSE-decaan Thomas Cleij aan met het voorstel een onderzoeksgroep bij de faculteit te starten. Dat voorstel past in het straatje van FSE aangezien de faculteit met haar onderzoek en opleidingen wil bijdragen aan de transitie naar een duurzame samenleving en daar past een duurzame chemie zeker ook in.” Een half jaar later beklonken beiden hun samenwerking met een stevige handdruk.

Daring

“Het feit dat ik als fysicus plasmachemie kan doen als onderdeel van de nieuwe onderzoeksgroep Circular Chemical Engineering”, dat vind ik een behoorlijk rebels besluit van FSE”, zegt van Rooij. “Zeker ook omdat ik als nieuweling een volledig mandaat krijg om op volle kracht vooruit te gaan, zoals ik denk dat het moet.” Hij verontschuldigt zich meteen voor zijn uitspraak: “Dat klinkt narcistisch, maar dat ben ik denk ik niet, zeker niet omdat mijn collega’s en onderzoekpartners me altijd bij de les houden.” Overigens, de partners binnen het plasmaonderzoek zijn naast de Universiteit Maastricht, ook Sitech Services, TNO en de Brightlands Chemelot Campus. Ze werken samen als het Brightsite Center.

Internationale belangstelling

Merkt van Rooij de voordelen al op die hij bij de Universiteit Maastricht hoopte te vinden? “Zeker, dankzij de naam die de partners in de wereld hebben, leverde mijn komst naar de Universiteit Maastricht me grote internationale belangstelling op. Bedrijven willen de plasmachemie-boot niet missen. Bovendien kan ik, dankzij de ervaring en infrastructuur op gebied van veiligheid, in het universiteitslaboratorium op de Chemelot Campus experimenten doen die in het lab in Eindhoven niet mogelijk waren.”

Grondstof methaan

PLASMALAB

Tot slot nog een keer terug naar waar het allemaal om gaat: het verduurzamen van de chemische industrie met behulp van plasmachemie. Deze tak van wetenschap is zeker niet nieuw. Tijdens de 2e wereldoorlog ontwikkelden Duitse onderzoekers een procedé dat met plasma acetyleengas uit methaan maakt. “Dit proces functioneert nog steeds op industriële schaal”, zegt hij. “Wij willen het proces verbeteren zodat we duurzaam geproduceerd methaan, bijvoorbeeld uit mest of plastic recycling, als grondstof voor de plasmachemie kunnen gebruiken. Methaan heeft meer waarde als grondstof voor de chemische industrie dan als brandstof. Nu wordt methaan uit biomassa vooral verbrand waardoor opnieuw CO2 vrijkomt. Gek genoeg vinden we de CO2-uitstoot uit biomassa geen probleem terwijl we tegelijkertijd minder van dit broeikasgas in de atmosfeer willen.”

CO2 uit de lucht

De hoogleraar verwierf enige bekendheid met zijn methode om met plasmachemie CO2 uit de lucht om te zetten in waardevollere grondstoffen. Een mooie manier om de CO2-uitstoot te verminderen, toch? Van Rooij twijfelt om twee redenen: de kosten en onze energiehonger. “Wil je met plasmachemie grondstoffen of zelfs brandstoffen maken, dan kost het gebruik van CO2 uit de lucht tien keer meer energie dan het rechtstreekse gebruik van elektriciteit in, bijvoorbeeld, het vervoer. Daar komt bij dat we in ons druk bevolkte land nooit genoeg duurzame energie kunnen opwekken om zelfvoorzienend te zijn en ook nog CO2 uit de lucht om te zetten. Bovendien, het rechtsreeks gebruiken van elektriciteit als energiebron zal altijd efficiënter zijn dan het eerst omzetten van elektrische energie in andere vormen van energie.”

Het onderzoek dat begon naar een ongewenst effect in een kernfusiereactor, waarbij een plasma koolstof en waterstof in methaan omzet, gaat een steeds zonnigere toekomst tegemoet. Van Rooij verwacht dat zijn groep onderzoekers flink zal groeien, minstens verdubbelen, zodat er genoeg mensen zijn aan deze transitie naar een duurzamere chemie te werken. Dat is toch echt nodig om uiterlijk in 2050 de productie van grondstoffen voor de chemische industrie met plasmachemie een feit te laten zijn. Tot die tijd zal hij de wetenschappelijke puzzelstukjes verzamelen die de puzzel compleet moeten maken.

 

Lees ook

  • Gerco Onderwater onderzoekt hij de smaak van het heelal en bewaakt hij de smaak van het Maastricht Science Programme. Tijdens zijn oratie, 31 mei, gaf hij een voorproefje van zijn werk voor beiden. 

  • Vaatchirurg en bijzonder hoogleraar Clinical Engineering Lee Bouwman houdt zich bezig met de implementatie van baanbrekende technieken in de gezondheidszorg. Hiervoor is samenwerking tussen technische en klinische deskundigen onontbeerlijk. Met inmiddels een waaier aan gezamenlijke innovaties als...

  • Tijdens haar inauguratie op 19 april vertelde Anna Wilbik hoe we data tot de laatste druppel kunnen uitpersen