Katalysatoren presteren beter wanneer kleine grafietbuisjes als drager dienen.

Promoverend scheikundige Tijmen Ros ontwikkelde samen met zijn Utrechtse collega’s een dragermateriaal dat de efficiëntie van katalysatoren sterk verhoogt. De nieuwe drager bestaat uit minuscule buisjes van grafiet.

Bepaalde stoffen, veelal zuivere metalen of metaalverbindingen, zorgen ervoor dat chemische reacties beter en sneller verlopen, zonder dat ze zelf omgezet worden – het zijn zogenaamde katalysatoren. Wil zo’n katalysator zijn werk optimaal doen, dan moet hij goed in contact staan met de reagerende stoffen. In de praktijk betekent dit dat het oppervlak van de katalysator zo groot mogelijk moet zijn en dat men samenklonteren moet voorkomen. Hiervoor bestaan speciale dragermaterialen: materialen die niet reactief zijn en enkel dienen om de katalysator over een zo groot mogelijk oppervlak uit te spreiden.

Deeltjesfysicus Dylan van Arneman: ‘Ik ben op zoek naar iets wat misschien niet bestaat’
LEES OOK

Deeltjesfysicus Dylan van Arneman: ‘Ik ben op zoek naar iets wat misschien niet bestaat’

Dylan van Arneman verruilt een paar keer per jaar zijn werkkamer op het Science Park in de Watergraafsmeer voor de ondergrond ...

Op het gebied van dragers kan de chemie nog veel winst behalen. Een veelgebruikte drager is actieve koolstof, omdat katalysatoren zich hieraan makkelijk hechten en omdat het een poreuze structuur en dus een groot oppervlak heeft. Maar de Utrechtse onderzoekers demonstreerden dat het oppervlak nóg groter kan. Hun nieuwe drager bestaat uit kleine grafietbuisjes, die tezamen een groot kluwen vormen. Eén gram van dit sponsachtige materiaal heeft een intern oppervlak van maar liefst tweehonderd vierkante meter.

Kleur-, geur- en smaakstoffen

Ros voerde een eenvoudige testreactie uit om te kijken of de nieuwe drager daadwerkelijk de katalysatorwerking bevordert. Hiervoor gebruikte hij een hydrogeneringsreactie waarbij je een verbinding voorziet van een aantal extra waterstofatomen. De industrie gebruikt dit type reactie veelvuldig, bijvoorbeeld om van oliën boter te maken of voor de productie van kleur-, geur- en smaakstoffen. In de test verhoogde de drager de efficiëntie van de katalysator zo sterk dat de onderzoekers niet meer snel genoeg nieuwe waterstof konden aanvoeren.

Inmiddels maakt de Utrechtse groep de drager geschikt voor de industrieel interessante omzetting van kaneelaldehyde naar kaneelalcohol, een stof die naar kaneel ruikt en smaakt. Desondanks wachten de meeste grote bedrijven toch nog even totdat de drager zich écht bewezen heeft.