Drie keer is scheepsrecht: ERC Advanced Grant voor Marc Koper
Electrochemicus Marc Koper ontvangt een ERC Advanced Grant van 2,5 miljoen euro voor onderzoek naar chemische reacties aangejaagd door elektrodes en stroom. Hij hoopt dat nieuwe inzichten de studieboeken halen en gaan helpen bij het ontwerpen van groene processen, zoals het maken van brandstof uit broeikasgas.
‘Het was zeker een heel vrolijk bericht,’ zegt Marc Koper, hoogleraar Katalyse en oppervlaktechemie. ‘Bij de ERC Advanced Grant ligt de honoreringskans rond de tien procent. Ik had wel goede hoop, maar je moet het toch afwachten. De competitie is gewoon zwaar. Ik heb twee keer eerder ingediend, en pas de derde keer is het raak.’
Het belang van elektrochemie
Koper doet onderzoek naar elektrochemie: chemische reacties aangejaagd door stroom en elektrodes van metalen zoals platina en iridium. Een klassiek voorbeeld van zo’n reactie is de elektrolyse van water, waarbij aan de ene elektrode zuurstof ontstaat, en aan de andere elektrode waterstof.
Elektrochemie staat misschien ver af van het dagelijks leven, maar de industrie maakt op die manier uit eenvoudig keukenzout natronloog en chloor. In de Rotterdamse Botlek produceren elektrolysefabrieken jaarlijks 800 miljoen kilo chloorgas, onmisbaar bij fabricage van toiletreiniger, matrassen en regenpijpen. ‘Elektrolyse van zeewater om waterstof te maken als brandstof staat op dit moment ook sterk in de belangstelling,’ zegt Koper. ‘En er wordt veel onderzoek gedaan naar het elektrolyseren van kooldioxide en water tot brandstof of chemicaliën.’
Theorie klopt niet
Het ERC-voorstel gaat over nog onbegrepen zaken: wat gebeurt er precies in de grenslaag waar de elektrode en de oplossing in contact komen? ‘Er is altijd een neiging geweest om vooral naar het oppervlak van de elektrode te kijken, maar ik wil begrijpen welke rol het elektrolyt speelt, de oplossing met ionen. Als we dat beter snappen, kun je de tweede vraag stellen: hoe beïnvloedt dat samenspel de reactiesnelheid? Ik ben niet de eerste die die vragen stelt, maar er is nog verrassend weinig inzicht. Vorig jaar hebben we een aantal experimenten gedaan die lieten zien dat de gangbare theorieën niet helemaal kloppen. Dat onderzoek heb ik als uitgangspunt voor het voorstel genomen.’
Vanwege de gekozen cookie-instellingen kunnen we deze video hier niet tonen.
Bekijk de video op de oorspronkelijke website ofMiniem naaldje
Zijn groep kan met de 2,5 miljoen euro van het ERC de komende jaren vier promovendi en drie postdocs aanstellen. Die zullen met allerlei technieken het elektrochemisch fenomeen onder de loep nemen. Bijvoorbeeld met een AFM-microscoop die met een miniem naaldje de grenslaag in de buurt van de electrode in kaart brengt. Een andere techniek bekijkt de reactie van een afstandje met een bundel röntgenstraling.
Van kennis tot toepassing
Samen met elektrische metingen moeten al die gegevens een beter beeld gaan opleveren, zegt Koper. ‘We gaan deze gegevens ook verwerken in modelstudies en computersimulaties. Ik vermoed dat als we de mechanismen beter doorgronden, je elektrochemische processen in de praktijk ook kunt verbeteren. Mijn belangstelling is vooral het beantwoorden van wetenschappelijke vragen, maar in de elektrochemie zijn concrete toepassingen altijd dichtbij.’
Inzetten voor duurzaamheid
Volgens Koper biedt de elektrochemie nog volop nieuwe mogelijkheden, bijvoorbeeld voor het maken van grondstoffen die we nu nog met veel hitte en energie uit aardolie fabriceren. Chemici onderzoeken bijvoorbeeld hoe ze kooldioxide direct in alcohol kunnen omzetten. ‘Het zou mooi zijn als we de hedendaagse chemie op termijn kunnen vervangen door een proces met hernieuwbare grondstoffen, groene elektriciteit en lage temperatuur.’
Een van de recentere ideeën is het maken van ammoniak uit afvalwater met nitraat. Dat zou een welkom alternatief zijn voor de productie van kunstmest, en tegelijkertijd een enorm afvalprobleem oplossen. ‘Elektrochemisch is reductie van nitraat tot ammoniak niet zo ingewikkeld, maar er is nog wel veel werk nodig om het proces ook economisch rendabel te maken.’
Nieuwe kans
Koper hoopt in de eerste plaats dat zijn nieuwe onderzoek kennis oplevert die uiteindelijk zijn weg vindt in de studieboeken. Tegenwoordig is die vrije ruimte voor pure wetenschappelijke nieuwsgierigheid toch een luxe. ‘Ik heb wel wat mogelijkheden om interessante fundamentele vragen aan te pakken, maar lang niet alles. Die kans krijg ik dankzij dit voorstel.’
Tekst: Arno van ’t Hoog