Nieuws

Membraantechnologie voor de ontwikkeling van de circulaire economie


Van monomeer tot toepassing

Patrick Marx |
Beleid & Bedrijfsvoering, Onderzoek & R&D

De combinatie van het onderzoek naar de chemie en de toepassing van membranen, verleidde hoogleraar membraantechnologie Kitty Nijmeijer tot de overstap van de Universiteit Twente naar de Technische Universiteit Eindhoven.

‘De TU/e heeft een sterk cluster chemie en materialen en een sterk cluster procestechnologie en applicaties. Als je aan de toekomst van membranen wil werken, dan heb je deze combinatie van expertise nodig’, zo verklaart ze haar overstap.

De TU/e gaf Nijmeijer en haar team € 1,7 miljoen, vrijelijk beschikbaar voor het samenstellen van haar onderzoeksgroep Membrane Materials and Processes en het inrichten van haar labora­toria. Op 7 april hield ze haar inaugurele rede en openden de laboratoria. ‘In de labs kunnen we membranen maken door ze op te bouwen uit monomeren of door bestaande membranen op moleculaire schaal te modificeren. We hebben alles in huis voor het chemisch en fysisch karakteriseren van de membranen en we kunnen de toepassing van de membranen onderzoeken.’

Onzuivere gassen

De hoogleraar is bijzonder trots op de machine voor het spinnen van holle vezelmembranen die ze met haar collega Zandrie Borneman ontwierp. ‘Het bijzondere aan het apparaat is dat we een maximaal aantal vrijheidsgraden hebben en kunnen spelen met bijvoorbeeld de extrusiesnelheid en temperatuur. Zo kunnen we de samenstelling en eigenschappen van een membraan optimaal beïnvloeden.’ De extrusiesnelheid is de snelheid waarmee een materiaal door een matrijs wordt geperst.

Een ander wereldwijd unicum in haar lab is een systeem voor onderzoek naar de invloed van verontreinigingen op de scheiding van gassen met membranen. In de praktijk zijn gassen nooit zo zuiver als in het laboratorium. Voor de praktische toepassingen van gaszuivering is het daarom van belang om de invloed van verontreinigingen als koolstofmonoxide (CO) en waterstofsulfide (H2S) op het membraan te onderzoeken. Een proces waarbij de kennis over de invloed van H2S van belang is, is bijvoorbeeld de zuivering van biogas uit mest.

Nijmeijer zet met haar onderzoek vooral in op duurzame toepassingen en de circulaire economie waarbij afvalstoffen grondstoffen zijn. ‘De grootste uitdagingen op het gebied van membraantechnologie zitten in de steeds complexere samenstelling van de te zuiveren vloeistoffen en gassen. Denk bijvoorbeeld aan het winnen van stikstof-, fosfor-, en kaliumverbin­dingen uit stromen in de mestver­werkingsindustrie. Het zijn mengsels waarin de componenten complexe chemische en fysische interacties met elkaar aangaan. De uitdaging zit in het ontwerpen van een membraan dat ondanks die complexiteit selectief de stikstof-, fosfor-, en kaliumverbin­dingen uit de mest kan halen.’

Lubberen en scheuren

Vanuit Twente neemt Nijmeijer haar onderzoek aan het project Blue Energy op de Afsluitdijk mee naar Eindhoven. Dit project onderzoekt het winnen van elektrische energie uit het verschil in zoutconcentratie tussen zoet en zee­water met omgekeerde elektrodialyse (blauwe energie). Dit onderzoek toont het belang van de samenwerking met de industrie. Nijmeijer: ‘Ik kan in het laboratorium een membraan van 10 bij 10 cm maken dat mechanisch volledig stabiel is. Als onze partner Fujifilm het membraan 1 bij 1 m groot maakt, dan is het de vraag of het niet toch gaat lubberen of scheuren. Deze gegevens kun je nooit achterhalen zonder samenwerking met het bedrijfsleven.’

Een nieuw project waarmee Nijmeijer samen met het Dutch Institute for Fundamental Energy Research (DIFFER) van de TU/e start, is de omzetting van CO2 in koolstofmonoxide.  DIFFER creëert met duurzame energie een CO2-plasma waarin het geïoniseerde CO2 splitst in CO en O2. ‘We willen het gasmengsel vervolgens met membranen zuiveren waarbij het CO, gecombineerd met waterstof, synthesegas moet opleveren’, aldus Nijmeijer. Dit project vergt een nauwe samenwerking tussen de plasmafysici, chemici en membraantechnologen bij DIFFER en in het lab van Nijmeijer. ‘Het idee om CO2 als grondstof te gebruiken is redelijk nieuw, waardoor we nu pas aan het begin van deze ontwikkeling staan. Ik ben ervan overtuigd dat het uiteindelijk gaat lukken om membranen te ontwikkelen die met voldoende rendement en tegen lage kosten CO kunnen zuiveren.’

Deel deze pagina
Abonnement

Wilt u lid worden, een los nummer aanvragen of een adreswijziging doorgeven? Neem dan contact op met MijnTijdschrift (088-2266622). 

Of bekijk ons aanbod van abonnementen.

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je nu aan!

Naar boven