Chemie, materiaalkunde en energie komen samen bij VITO, een van de vier strategische onderzoekscentra ofwel SOCs, in Vlaanderen. Het combineren van expertises is ook nodig, zegt directeur R&D Walter Eevers: ‘Als we voortdurend in ons eigen domein blijven, beseffen we amper hoe snel de veranderingen in een ander domein plaatsvinden. Het verknopen van die verschillende kennisgebieden zorgt ervoor dat we beter voorbereid zijn op de voortdurend veranderende uitdagingen.’ 

VITO vormt een brug tussen het fundamentele onderzoek bij universiteiten en de nood voor praktische toepassingen vanuit de maatschappij. Centraal staan duurzame ontwikkeling en clean tech. Tijdens het KVCV-bezoek vertelt Jan Vaes, program manager sustainable chemistry bij VITO, alles over het gebruik van elektrochemie: ‘Eén van onze doelstellingen is om de chemische industrie te verduurzamen. Daarvoor zetten we in op het elektrificeren van processen die anders fossiele brandstoffen gebruiken. Het mooiste en eenvoudigste voorbeeld daarvan is de productie van waterstofgas. Je kan daarvoor methaangas kraken, maar daar komt veel CO₂ bij vrij. Als alternatief kun je elektriciteit gebruiken om water te splitsen. Dat proces wordt al lang gebruikt maar herwint nu aandacht omwille van de nood aan groene energie en groene moleculen.’ 

‘Politieke en dus economische druk kan de transitie enorm versnellen’  

Nano-elektroden 

En toch heeft deze eenvoudige reactie een paar spreekwoordelijke addertjes onder het gras. Vaes: ‘Elektrolyse van water is ook op industriële schaal beschikbaar, maar is relatief duur. Daarnaast is de conversie-efficiëntie niet ideaal.’ Bij VITO zetten ze dan ook in op het optimaliseren van deze twee. Onder meer door nano-elektroden te integreren in de reactor; een project in samenwerking met imec. ‘Water kan efficiënt worden gesplitst, als je maar genoeg oppervlak hebt. De uitdaging met nano-elektroden is wel dat je de aanvoer van water en de afvoer van het gevormde gas goed coördineert. Anders gaan de gasbelletjes je elektrode-oppervlak blokkeren.’  

Uiteraard kun je het niet over duurzaamheid hebben, zonder er ook CO₂ bij te halen. VITO werkt zowel aan de captatie als de reductie van koolstofdioxide. Zo wordt CO₂ omgezet tot mierenzuur, oxaalzuur, methanol of ethanol. Dat verloopt ook via heterogene elektrochemie, analoog aan de productie van waterstofgas. Maar wel met een belangrijk verschil, vertelt Vaes: ’Waterstofgas maken kan al op industriële schaal. Ons onderzoek focust zich daar op de kostenefficiëntie. Maar op grote schaal CO₂ elektro-reduceren is voorlopig nog geen optie. Er dienen nog grote sprongen worden gemaakt op het gebied van efficiëntie en stabiliteit.  

Selecteren  

Walter Eevers stelt polymeerchemie centraal. Deze sector staat volgens hem voor twee uitdagingen: de zoektocht naar alternatieve, niet-fossiele bouwstenen enerzijds en efficiënte recyclage van plasticafval anderzijds. VITO experimenteert met lignine als bio-aromatische bouwstof voor o.a. polyurethanen en polycarbonaten. ‘De papierindustrie produceert een berg lignine die niet wordt gebruikt, aldus Eevers. ’Lignine zit vol aromaten die kunnen ingezet worden om commerciële polymeren na te maken of te verbeteren.’ De tweede uitdaging past binnen het grotere vraagstuk van de circulaire economie. Met efficiënte omzetting van afval in waardevolle bouwstenen zou je al een groot deel van de plasticproblematiek oplossen. Maar er komt nog meer bij kijken, vertelt Eevers: ’De grootste uitdaging is het verzamelen en selecteren van afval. Hoe beter je afval sorteert, hoe nauwkeuriger je kan recycleren. Een bijkomend issue is dat plastics een mengsel zijn van polymeren en heel veel andere additieven. Die complexiteit is een grote uitdaging om tot een volledige recycling te komen.” 

‘We zoeken slimmeriken die snel bijleren’ 

Vacatures 

Tot slot moet er ook naar het beleid gekeken worden, vinden zowel Eevers als Vaes. ‘Als de mensheid zou stoppen met aardolie verbranden, dan is er eigenlijk geen probleem voor plastics’, meent Eevers. ‘Politieke en dus ook economische druk op de CO₂-uitstoot kan de transitie enorm versnellen’, besluit Vaes. 

Andere onderwerpen die aan bod komen zijn de toekomst van duurzame chemie, door Bert Bouwman, en 3D printen, door Steven Mullens. Na de vier lezingen is er nog een netwerkreceptie. Want VITO is ook op zoek naar laboranten, technici, ingenieurs en onderzoekers met een chemische achtergrond. ‘Voor het einde van 2022 moeten we nog een 15-tal posities voor PhD-studenten en postdocs zien te vullen’, zegt Eevers, ‘Maar het wordt steeds moeilijker om die te vinden.’ Vaes beaamt dat: ‘Mensen met voorkennis over elektrochemie vind je niet zo eenvoudig. Maar dat hoeft ook niet. We zijn eigenlijk vooral op zoek naar slimmeriken die snel bijleren.’