‘Onderzoek gaat om het
genereren van opties’
Katalyse/Ivo Jongsma
Foto/Bart van Overbeeke
Sinds april vorig jaar is oud-rector prof.dr.
Rutger van Santen (60) KNAW-hoogleraar. De TU/e krijgt van de Koninklijke
Nederlandse Akademie van Wetenschappen een miljoen euro, zodat de
hoogleraar zich vijf jaar volledig met de wetenschap kan bezighouden.
Katalysespecialist Van Santen richt zich in die periode op de belangrijkste
nieuwe vragen van zijn terrein. Hij legt de lat hoog: hij gaat onder
meer op zoek naar een oplossing voor het broeikaseffect. De inspiratie
haalt de oud-rector uit de chemie die aan de basis stond van het leven.
Baanbrekend werk. Dat wil wetenschapper Rutger van Santen
de laatste vier jaar van zijn werkzame leven weer gaan doen. “Werkelijk
vernieuwend, hoog-risico onderzoek met een grote impact”, aldus
de ex-rector. Dus stelde hij zichzelf, om invulling te geven aan zijn
KNAW-hoogleraarschap, de vraag: wat zijn nu dé grote kwesties
voor de katalyse? Zijn antwoord: de overschakeling van de steeds schaarser
wordende fossiele brandstoffen op biomassa, en het klimaat-probleem.
Meer specifiek: het broeikaseffect, de opwarming van de aarde die
voor een groot deel ontstaat door de ongebreidelde uitstoot van CO2
door menselijke activiteiten. Van Santen heeft een idee om de stijging
van het koolzuurgasgehalte van de atmosfeer af te remmen. Er bestaan
natuurlijk al oplossingen om het CO2-probleem aan te pakken. Bijvoorbeeld
het idee om het gas bij de bron af te vangen en vervolgens diep in
de oceaan op te slaan. Of het afgevangen gas injecteren in de bodem
op plaatsen waar eerder aardgas of olie werd gewonnen. Kan, maar het
is erg bewerkelijk en duur. En het is allemaal nog nooit echt uitgevoerd.
Inspiratiebron
Van Santen volgt een heel andere lijn. Recent onderzoek naar het ontstaan
van het leven bracht hem op het idee. “Er zijn theorieën
dat de eerste systemen die lijken op eencellige wezens, zijn ontstaan
bij zogeheten fans, gaten in de zeebodem waaruit allerlei gassen uit
het binnenste van de aarde komen. IJzersulfide lijkt in die systemen
een hoofdrol te spelen, dat is de katalysator.” Volgens de hoogleraar
lijkt het erop dat je met behulp van ijzersulfide CO2, maar ook het
broeikasgas methaan zou kunnen omzetten naar ‘hogere koolwaterstoffen’.
Ofwel: naar andere stoffen, die niet bijdragen aan het broeikaseffect.
En dan is de bewerkelijke opslag van koolzuurgas in bodem of oceaan
niet meer nodig.
Daarom gaat de oud-rector de komende jaren met een aantal medewerkers
de chemie van ijzersulfide bestuderen. Gedeeltelijk doet hij dit samen
met een gerenommeerd Chinees katalyse-instituut in de stad Dalian.
Als onderdeel van deze samenwerking zullen de komende drie jaar continu
drie Chinese onderzoekers aan het werk zijn in het lab, hier aan de
TU/e.
De levende natuur is nog op een andere manier een startpunt voor het
onderzoek waarmee Van Santen nu begint. Hij wil zelforganiserende
systemen maken, zoals die ook voorkomen in de natuur. Het is al lastig
om een katalysator te vinden; om erachter te komen welke stof een
bepaalde chemische reactie op gang helpt. Maar identificatie van een
katalysator is slechts stap één. Grootschalige toepassing
ervan, bijvoorbeeld in de chemische of farmaceutische industrie, vergt
vaak nog veel werk. “Het gedrag van katalysatoren in reactors
blijkt heel erg moeilijk te voorspellen”, aldus de hoogleraar.
“Je zou eigenlijk willen dat die katalysator zichzelf organiseert
voor een optimaal resultaat, bijna als een robot.” Zoals dat
bijvoorbeeld gebeurt in het menselijk lichaam, dat immunoglobine aanmaakt
als antistof tegen gif, virussen of bacteriën. Voor elke ongewenste
stof is er een eigen immunoglobine-variant. Er zijn dus miljoenen
verschillende vormen van. Als reactie op het binnendringen van zo’n
ongewenste stof gaat het lichaam automatisch precies de juiste variant
vermenigvuldigen. “En zoiets wil ik gaan namaken, maar dan uit
levenloze materie”, vertelt de katalysespecialist.
Congres
Een andere mogelijkheid om de hoeveelheid koolzuurgas in de atmosfeer
terug te dringen, is het gebruik van biomassa, zoals hout of koolzaad.
Tijdens de groei ervan nemen planten en bomen CO2 op uit de lucht,
en bij verbranding geven ze het weer af. De balans is dus neutraal.
Bovendien wordt het gebruik van biomassa steeds noodzakelijker, doordat
fossiele brandstoffen opraken.
Toch vraagt Van Santen zich af of biomassa wel het antwoord is. “Biomassa
in Nederland komt bijvoorbeeld uit palmolie en dat wordt meegestookt
in energiecentrales. Maar het is eigenlijk voedsel, dus concurreer
je met de voedselproductie. Ik denk niet dat dat het goede pad is.”
Een andere optie is hout, of afval. Maar de vraag of er wereldwijd
wel voldoende bruikbaar landoppervlak is om hout te verbouwen, is
volgens de hoogleraar nog niet beantwoord. “Heel wonderlijk
eigenlijk”, constateert hij. Daarom heeft Van Santen in mei,
samen met een Italiaanse collega, in klooster Rolduc in Kerkrade een
congres georganiseerd. Daar wil hij met Europese vakgenoten de opties
wat betreft biomassa eens naast elkaar zetten. En daar kan ook uitkomen
dat het misschien helemaal niet zo’n goed idee is. Van Santen:
“Misschien moeten we ons wel helemaal richten op zonne-energie”.
Ondanks het feit dat de hamvragen nog beantwoord moeten worden, onderzoekt
de oud-rector in het laboratorium de mogelijkheden van biomassa al.
Bijvoorbeeld het gebruik van glycerol, een stof die vrijkomt bij de
productie van biodiesel. Is het niet gek om hier al mee bezig te zijn
terwijl de grote vragen nog openstaan? Van Santen vindt van niet.
“Je moet én-én doen. Je kunt niet wachten op de
strategische of politieke antwoorden. Echt onderzoek gaat om het genereren
van opties, juist zodat je keuzes hebt.”
Verwaterd
Naast de milieukwesties wil Van Santen de komende jaren verder werken
aan het lopende onderzoek naar rekenwerk aan katalytische reacties.
“Zodat we een toekomst blijven hebben in dat onderzoek. Mijn
KNAW-hoogleraarschap betekent dat ik daar nu de tijd voor heb.”
Een klein jaar is Van Santen bezig als KNAW-hoogleraar. Een geheel
uitgeschreven plan ligt er nog niet, maar dat wil niet zeggen dat
de oud-rector heeft stilgezeten. Behalve het bedenken van de grote
lijn van zijn onderzoek heeft hij onder meer een boek over katalyse
afgemaakt (‘Molecular Heterogeneous Catalysis’). Daar
schreef hij al enkele jaren aan, samen met zijn Amerikaanse collega
Matthew Neurock. Verder werkt hij nog aan een boek voor het TU/e-jubileumjaar
(zie het kader hieronder) en nam hij mensen aan om onderzoek in gang
te zetten. Dat naast zijn functies als directeur van het Schuit Katalyse
Instituut en wetenschappelijk directeur van de katalyse-onderzoeksschool
NRSC-C. Alsof dat nog niet genoeg is, was Van Santen ook veel onderweg
om contact te leggen met mensen uit zijn vakgebied. Want de contacten
zijn tijdens zijn rectoraat aardig verwaterd. “Ik ben altijd
een man van twee benen geweest”, zegt Van Santen. “Enerzijds
beleid en management, anderzijds onderzoek.” Maar de balans
tussen die twee was tijdens zijn rectoraat behoorlijk zoek. “Als
rector zit je in een heel druk vergadercircuit, je kunt bijna je eigen
agenda niet bepalen. Aan de onderzoekskant ben je daardoor helemaal
niet meer vernieuwend bezig.”
Toch kijkt Van Santen met positieve gevoelens terug
op zijn periode als rector. Maar er zijn wel belangrijke aspecten
die hem minder bevielen. “De bestuurlijke kant, daar houd ik
niet zo van. De strategische wel, het uitzetten van lijnen. Ik heb
me dan ook nooit een bestuurder gevoeld. Je moet er geduld voor hebben
en dat heb ik niet.” Die eigenschap maakt hem naar eigen zeggen
juist erg geschikt voor de wetenschap. “Als onderzoeker moet
je ongeduldig zijn, er bovenop zitten. Anders gebeurt er niks.”
Kritische vragen
Wat heeft de wereld echt nodig? Die vraag staat centraal in het boek
dat oud-rector Rutger van Santen aan het schrijven is voor het jubileumjaar
van de TU/e, samen met prof.ir. Djan Khoe van de faculteit Elektrotechniek.
Wat zijn de grote maatschappelijke vragen? En wat zijn de technologieën
die je nodig hebt om die vragen aan te kunnen pakken? Welke wetenschap
heb je vervolgens nodig om die technologieën te realiseren? Met
die vragen gingen Van Santen en Khoe op stap en interviewden ze twintig
hoogleraren, van wie acht van de TU/e. Het boek, dat als werktitel
‘Kritische Vragen’ heeft, is onderverdeeld in drie thema’s:
leven, communicatie en duurzaamheid. “Neem bijvoorbeeld het
onderwerp ‘armoede in de wereld’. Het technologische antwoord
zou kunnen zijn dat je probeert heel goedkope technologie te maken.
Bijvoorbeeld goedkope computers, zodat de arme landen hun maatschappijen
kunnen ontwikkelen.”
De vakgebieden koos het tweetal dusdanig dat ze herkenbaar zijn voor
de TU/e. Van Santen zelf is enthousiast over het boek, dat in samenwerking
met journalist Bram Vermeer tot stand komt: “Het is toch geweldig
dat je als TU een vooruitblik kan geven op welke technologieën
nodig gaan zijn?”.
Het boek moet klaar zijn bij de Holstlezing, in december dit jaar.
