Die afkorting staat voor het Advanced Research Center Chemical Building Blocks Consortium. Hier werken zo’n zeventig studenten van de universiteiten Utrecht, Groningen en Eindhoven in samenwerking met andere universiteiten en onderzoeksinstituten, zoals AMOLF en DIFFER, begeleid door 39 professoren, dagelijks aan de energie-, grondstoffen- en materialentransitie. Die is nodig om de chemie in 2050 volledig circulair en klimaatneutraal te maken. “We hebben hier alle knappe koppen bij elkaar gebracht”, zegt woordvoerster Hannah Thuijs van ARC CBBC.
Zoeken naar beste katalysator
Eén van die knappe koppen is tweedejaars PhD-student Sofie Ferwerda van de Universiteit Utrecht. Zij doet haar onderzoek in een van de drie laboratoria van het onderzoekscentrum, op het Utrecht Science Park. “We maken en onderzoeken hier in het lab vooral katalysatoren”, legt ze uit. “Die zijn nodig om chemische processen te veranderen of efficiënter te maken. Wij kijken bijvoorbeeld of je goedkopere of minder schadelijke stoffen kunt gebruiken. We willen die materialen beter leren begrijpen en onderzoeken hoe ze daadwerkelijk werken in een chemische reactie. Het doel is om steeds de beste katalysator te vinden.”
Plastic maken van methaan en CO2
Ferwerda onderzoekt samen met BASF het gebruik van afgevangen CO2 als bouwsteen voor de chemie. Dus geen CCS (carbon capture and storage), maar CCU (carbon capture and usage). Die CO2 wordt nu nog niet benut door bedrijven. Samen met methaan maakt ze er hoog-reactief synthese gas van, een mengsel van CO en waterstof. Dat kan vervolgens gebruikt worden als een alternatief voor de koolstof uit olie bij het maken van plastic. In haar oven volgt ze met zichtbaar of infraroodlicht hoe haar katalysator de moleculen afbreekt tot nieuwe bouwstenen. “Zo kunnen we duurzaam plastic maken van andere grondstoffen. Voor een bedrijf als BASF is het aantrekkelijk om hierdoor in de toekomst te kunnen afstappen van aardolie”, zegt Ferwerda. Ze was altijd al gefascineerd door scheikunde, maar wil vooral dat er met haar onderzoek ook iets gedaan wordt. “Mijn generatie gaat het meeste merken van klimaatverandering. Daarom vind ik dat ik daar iets tegen moet doen”, zegt ze.
Biobased verf maken na afstuderen
Het onderzoek van het consortium leidt tot zichtbare resultaten. Zo deed George Hermens, een van de ARC CBBC studenten, in Groningen jarenlang onderzoek naar het gebruik van houtachtige biomassa – hemicellulose – om fossielvrije verf te maken. Dat gebeurde in samenwerking met AkzoNobel. Na zijn afstuderen is hij bij het chemiebedrijf in dienst getreden om met een verbeterde formule daadwerkelijk volledig biobased verf te gaan produceren.
Verf uit schaaldieren
Een ander voorbeeld is het onderzoek van ARC CBBC studente Kordula Schnabl, die het afval van schaaldieren als krabbetjes, kreeften of garnalen wil gebruiken voor het maken van verf. In hun pantser zit namelijk de stof chitine, na cellulose de meest voorkomende biopolymeer op aarde en zeer geschikt als grondstof voor de bouwstenen van coatings. Door de visserij is er ook in Nederland heel veel schaaldierafval dat voor dit doel gebruikt kan worden.
Nieuwe generatie wetenschappers
Het ARC CBBC wil met zijn onderzoeken en projecten over bestaande grenzen heen kijken en de basis leggen voor nieuwe producten. “We willen verf, brandstoffen en plastic niet uit aardolie maken, maar uit afval. Daarnaast doen we veel met het omzetten van CO2 naar bruikbare materialen: CCU”, zegt wetenschappelijk directeur Bert Weckhuysen, hoogleraar katalyse, energie en duurzaamheid aan de Universiteit Utrecht. “Dat onderzoek doen we niet alleen voor een paper of een patent. Nee, wij leiden een nieuwe generatie wetenschappers op in nieuwe vakgebieden, die duurzaamheid in de vingers hebben en die samenwerking zoeken met het bedrijfsleven. Onze mensen worden dan ook met open armen ontvangen door de chemische industrie.”
Vaak leiden duurzame technologieën of uitvindingen bij instituten als TNO tot spin-offs of start-ups, die daarmee de markt op gaan. “Dit is niet een beter of slechter pad, het is een ander pad. Maar dit pad verdient ook aandacht”, zegt Weckhuysen.
Wetenschappelijk directeur Bert Weckhuysen van ARC CBBC | Credit: André OerlemansAfval als grondstof
Het onderzoek van het ARC CBBC richt zich op drie hoofdthema’s. Het wil plastic, brandstoffen, kunstmest, verf, reinigingsmiddelen en tal van andere producten niet langer van olie en gas produceren, maar uit hernieuwbare grondstoffen, huishoudelijk plastic en ander afval, CO2, methaan en biomassa. Vaak is afval prima herbruikbaar als grondstof. Ook resten uit de landbouw of de visserij die niet concurreren met de voedselproductie. “Die chitine ga je echt niet opeten”, zegt Weckhuysen.
Hoge ogen in de wereld
Ook CO2 is prima bruikbaar als grondstof voor de chemie. Die kan bijvoorbeeld afgevangen worden bij grote bedrijven als Tata Steel of de cementindustrie. “We bestuderen CO2-katalyse om samen met waterstof, methaan en andere elementen koolstofverbindingen te maken, waar je bijvoorbeeld plastic van kunt maken. Daarmee gooien we hoge ogen in de wereld. We hebben hiervoor het perfecte metaaldeeltje gevonden”, zegt hij. Wat dat ‘perfecte’ deeltje precies is, houdt het ARC CBBC natuurlijk geheim.
Stapsgewijs circulair
Naast deze grondstoffentransitie richt ARC CBBC zich op een materialentransitie. Dat betekent dat het plastic, de verven en koolstofvezels die we gebruiken in onze auto’s, huizen, verpakkingen, textiel en andere producten volledig circulair moeten zijn. Dus zo gemaakt dat het gemakkelijk te recyclen of hergebruiken is. “Dit alles maakt dat je stapsgewijs naar een circulaire samenleving toewerkt”, zegt Weckhuysen.
Minder energie voor chemische processen
Een derde onderzoeksthema is de energietransitie. Dan gaat het niet zozeer om groene energie uit wind of zon, maar de benodigde energie voor chemische productieprocessen. Die vinden vaak plaats onder hoge temperaturen, wat veel fossiele energie vraagt. Studenten onderzoeken daarom nieuwe, innovatieve, efficiëntere katalysatoren die productieprocessen met lagere temperaturen en minder energie mogelijk maken. Bijvoorbeeld door licht en groene stroom te gebruiken in plaats van hoge temperaturen.
Dat is volgens Weckhuysen een heel belangrijk thema. “Warmte is energie en energie is in de huidige wereld nog altijd vaak fossiel. Als je ervoor kunt zorgen dat processen op lagere temperatuur plaatsvinden of op dezelfde temperatuur, maar op een andere manier worden aangestuurd, dan heb je minder fossiel nodig. Dat betekent besparen”, zegt hij. “Daar heb je nieuwe katalysatoren voor nodig die moleculen kunnen omzetten op een eenvoudigere manier. En onze ‘winkel’ is heel goed in het maken van die nieuwe katalysatoren.”
Kijk naar deze video voor meer achtergrondinformatie over ARC CBBC:
Geen greenwashing
Behalve door overheidssubsidies, zoals NWO, en eigen bijdragen door de universiteiten, wordt het wetenschappelijk onderzoek betaald door de deelnemende bedrijven: AkzoNobel, Shell, BASF, Nouryon en Nobian. Een mooi voorbeeld van publiek-private samenwerking zou je zeggen. De laatste tijd wordt echter steeds vaker de vraag gesteld of universiteiten nog wel kunnen samenwerken met de fossiele industrie. Is het onderzoek nog wel onafhankelijk als grote bedrijven meebetalen en dus meebepalen?
Volgens Weckhuysen moeten onderzoeken voor het ARC CBBC door maar liefst drie gremia worden beoordeeld en goedgekeurd. Eerst door de drie programmadirecteuren, daarna door een internationale wetenschappelijke adviesraad en tenslotte door de raad van commissarissen. “Die kijken of het voorgestelde onderzoek wel voldoende bijdraagt aan duurzaamheid en waarborgen dat het onderzoek dat we binnen dit consortium doen van voldoende kwaliteit en originaliteit is”, zegt hij. “Ik ben niet naïef. Misschien kunnen mensen dit beschouwen als greenwashing, maar dan hebben de betrokken bedrijven met dit onderzoek toch iets actief gedaan aan de transitie naar een meer duurzame en circulaire samenleving.”
Wordt Shell nieuwe Kodak?
Dus blijft ARC CBBC ook samenwerken met Shell. Critici voorspellen dat de aandelen van het olieconcern over enkele jaren niets meer waard zijn en dat Shell Kodak achterna gaat. De maker van fotorolletjes negeerde de opkomst van de digitale camera, zag zijn aandelenkoersen instorten en stopte met fotografie. “Om dat te voorkomen moeten bedrijven zoals Shell meebewegen om een nieuw product te maken dat het fotorolletje vervangt. De vraag is: wat wordt het nieuwe fotorolletje?”, zegt Weckhuysen.
