果冻传媒

De chemische industrie is een van de grootste industri毛le uitstoters van CO₂. De meeste chemische reacties leveren niet 茅茅n product op maar een mengsel van verschillende verbindingen. Hieruit moet het gezochte molecuul worden gescheiden. De meest gebruikte scheidingstechniek is destillatie.

Deze techniek is gebaseerd op de verschillende kookpunten van de diverse componenten van het mengsel, waarvoor warmte en dus energie nodig is. Destillatie is een van de meest energie-intensieve onderdelen van de chemische fabriek en draagt aanzienlijk bij aan de CO₂-uitstoot.

Het scheiden van waardevolle producten op een andere manier kan dus de CO₂-uitstoot verlagen en tegelijkertijd het energieverbruik verminderen.

In haar promotieonderzoek richtte de in Itali毛 geboren Serena Agnolin zich op zogeheten membraanreactoren voor de productie van waterstof, dat gebruikt kan worden als chemische verbinding of als brandstof. In dit soort reactoren worden membranen gebruikt om de waterstof direct in het productievat te scheiden van de rest van de reactieproducten.

Dit voorkomt het gebruik van andere grote, energie-intensieve scheidingstechnieken later in het proces.

Waterstofproductie

鈥淢ijn onderzoek maakte deel uit van een grootschalig Europees project genaamd MACBETH鈥�, vertelt Agnolin. 鈥淒it project was gericht op de ontwikkeling van een katalytische membraanreactor voor vier verschillende chemische processen. Ik werkte aan de membranen voor waterstofproductie uit aardgas.鈥� 

Agnolin richtte zich op membranen van palladium, omdat dit materiaal een hoge selectiviteit voor waterstof heeft. Traditioneel worden palladiummembranen ondersteund door een substraat van keramiek. 鈥淜eramiek is echter kwetsbaar en heeft de neiging om te falen of te breken. Wij wilden deze membranen opnieuw maken op een metalen buis, om ze sterker te maken.鈥� 

Pori毛n vullen

Hoewel dit vrij eenvoudig klinkt, bleek het een uitdaging om dit idee in de praktijk te realiseren, zegt Agnolin. 鈥淗et bleek onmogelijk om een grote, defectvrije laag palladium op het metaal aan te brengen, hoeveel ik het ook polijstte. Bovendien trok het metaal bij hoge temperatuur in het palladium.鈥�

鈥淶elfs het ontwikkelen van een speciale tussenlaag hielp niet om de gaten in de metalen buis te dichten.鈥� De doorbraak kwam toen de promovendus op een dag besloot om de gaten in de metalen buis op te vullen met keramiek. 鈥淒at leverde eindelijk de gezochte stabiele membranen op met een hoge waterstofselectiviteit.鈥�

Agnolin testte haar membranen in een fixed bed reactor die methaan combineert met waterdamp om waterstof, kooldioxide en koolmonoxide te produceren. 鈥淢et onze membranen slaagden we erin om de waterstof effici毛nt te scheiden van de andere reactieproducten. En door de waterstof al tijdens de reactie te verwijderen, werd meer methaan omgezet in waterstof.鈥�

De ultieme test doorstaan

Naast de methaan-stoomreactie heeft Agnolin haar membranen ook getest voor een andere reactie, namelijk de productie van waterstof door het kraken van ammoniak. Aangezien deze reactie kan worden gebruikt om waterstof te produceren voor brandstofcellen, moet de geproduceerde waterstof zeer zuiver zijn en moet de selectiviteit van de membranen dus nog hoger zijn voor deze toepassing.

Tot haar grote tevredenheid doorstonden Agnolin鈥檚 membranen ook deze nog zwaardere test.

Met de verdediging van haar proefschrift eindigde Agnolin鈥檚 betrokkenheid bij de ontwikkeling van de palladium membranen. Momenteel werkt ze als postdoc in dezelfde groep aan een ander type membranen: moleculaire koolstofzeven die worden gebruikt bij gasscheiding. 鈥淒e week na mijn verdediging zat ik gewoon weer hier achter mijn bureau. Er is nog genoeg werk te doen鈥�, lacht ze.

Creatief in tekst en technologie

Hoewel ze nog niet zeker weet of ze in de academische wereld zal blijven of op enig moment in haar carri猫re zal overstappen naar de industrie, weet de Italiaanse scheikundig ingenieur heel goed wat ze zoekt in een baan.

鈥淚k vind het leuk om nieuwe dingen vanaf nul te ontwikkelen en ik hou van het schrijven van papers. Ik ben waarschijnlijk een van de weinige promovendi die het schrijven van een scriptie echt leuk vond. Schrijven is een creatief proces, net als kunst en tekenen. En nieuwe dingen cre毛ren, of dat nu is in de vorm van een tekst of een technologie, is waar ik het meest van hou.鈥�

Serena Agnolin verdedigde haar proefschrift 鈥�" bij de faculteit Chemical Engineering and Chemistry op 7 mei 2024.

Promotoren: Fausto Galucci en John van der Schaaf