Circulaire brandstof: onderzoekers en technici werken hand in hand aan de oplossingen van morgen
Van een nietszeggend blok kunststof tot een geavanceerd onderdeel dat bijdraagt aan de energietransitie. De technici en wetenschappers van onze faculteit denken het tot in de details uit én maken het werkelijkheid. Ook dit bijzondere project laat zien dat ze niet zonder elkaar kunnen.
Achter de geavanceerde experimenten in de meethallen en labs staan niet alleen wetenschappers, maar ook technici van de fijnmechanische dienst (FMD). Deze technici ontwerpen en creëren onderdelen voor onderzoeksopstellingen van de hele faculteit. Zo ook bij het onderzoek van Felix Smits om duurzame, circulaire brandstof werkelijkheid te maken. Daarvoor heeft hij een bijzondere reactorkamer nodig.
‘In Leiden denken de technici echt mee met onderzoekers, dat is best wel bijzonder.’
Het begint met een ontwerp
‘Wanneer een onderzoeker een nieuw experiment bedenkt, kloppen ze al snel bij ons aan. Dan kunnen wij meedenken over het beste ontwerp en de technische eisen’, vertelt Emiel Wiegers, technicus bij de FMD. In het project van de reactorkamer is Wiegers verantwoordelijk voor het ontwerp. ‘In overleg met Felix heb ik het ontwerp in detail uitgewerkt en technische tekeningen gemaakt. Maar dat moet dan natuurlijk ook nog gemaakt kunnen worden, en daar komt Raphaël om de hoek kijken.’
Het maak-vraagstuk: ‘Dit is echt een spannende klus’
Raphaël Zwier werkt vaak aan complexe onderdelen. En complex was de productie van de reactiekamer zeker. ‘De grote uitdaging was om de kamer doorzichtig te maken. De uiteindelijke versie wordt van aluminium, maar nu moeten de onderzoekers de gasstromen erin kunnen zien om te kijken of hun model klopt. Daarom moest de kamer uit een doorzichtig kunststof, perspex, gemaakt worden en dat heeft zo zijn complicaties.’
-
Raphaël Zwier met de door hem geproduceerde perspex reactorkamer. -
Raphaël Zwier en Emiel Wiegers op hun werkplaats bij de fijnmechanische dienst. -
De collega’s presenteren het onderdeel. -
Emiel Wiegers maakt de technische tekeningen van het ontwerp. -
De reactorkamer in de opstelling van DIFFER, uitgevoerd in aluminium zoals in de uiteindelijke versie het geval zal zijn.
Het begint ermee dat er geen blok perspex groot genoeg is om het onderdeel in één stuk te maken. ‘Dus moest ik twee halve bollen maken’, legt Zwier uit. ‘Tijdens het bewerken kunnen er spanningen ontstaan die het materiaal na het lijmen troebel kunnen maken. Dat hebben we opgelost met warmtebehandelingen in een oven. En als je de helften kunt gaan lijmen, moet je voorkomen dat er luchtbubbels in de lijmnaad komen.’ Hij moest zelfs speciaal gereedschap maken om de klus te klaren. ‘Er was geen commerciële beitelhouder te vinden om de bol uit te hollen, dus die heb ik ook gemaakt. Met een scherpe diamanten beitel heb ik het perspex bewerkt waardoor de bol doorzichtig wordt.’
‘Zo komen we steeds een stap dichterbij de oplossing van het klimaatprobleem.’
Wiegers: ‘Dit was echt een spannende klus, maar Raphaël durft dat aan. Ik zou er zelf niet aan beginnen. Toen hij met het lastigste deel bezig was, deden we de radio zacht en liepen we met een boog om hem heen. Toch zijn zulke grote projecten erg leuk vanwege de wisselwerking tussen de onderzoeker en de makers.’
Het einddoel: circulaire brandstofproductie
Terug naar natuurkundige Smits, expert op het gebied van microgolven en plasma’s. Zijn onderzoek vindt plaats in de onderzoeksgroep van Dirk Bouwmeester. Samen met het Dutch Institute for Fundamental Energy Research (DIFFER) in Eindhoven werkt hij aan een nieuw type reactor om koolstofdioxide (CO2) om te zetten in koolstofmonoxide (CO): de TECH-reactor. Met CO kun je vervolgens brandstof produceren. Smits analyseert gasstromen en onderzoekers van DIFFER bestuderen het benodigde plasma onder leiding van Waldo Bongers. Samen werken ze aan het microgolf-ontwerp van de reactor. De opstellingen worden uiteindelijk gecombineerd in een werkend prototype.
Vanwege de gekozen cookie-instellingen kunnen we deze video hier niet tonen.
Bekijk de video op de oorspronkelijke website ofGroene energie alleen is niet de oplossing
Duurzame energiebronnen zoals zon- en windenergie zijn een belangrijk onderdeel van de energietransitie. Er is alleen een groot probleem: de wind waait niet altijd en de zon gaat onder. Als er niet genoeg groene energie is, gaan de gascentrales aan en slaan de daarbij ontstane CO2 op. Vervolgens gaat de TECH-reactor aan bij een overschot groene energie en produceert brandstof van dat CO2. Zo is het systeem circulair. De reactor maakt het mogelijk om grote hoeveelheden groene energie op te slaan in brandstof zonder dat zeldzame en dure materialen nodig zijn zoals in batterijen. Twee vliegen in één klap dus.
Samen naar een duurzame toekomst
‘We willen wat doen aan de opwarming van de aarde’, vertelt Smits over zijn motivatie voor dit onderzoek. ‘We hopen natuurlijk dat onze resultaten aan de verwachtingen voldoen, dan kunnen we een prototype gaan bouwen. Zo komen we steeds een stap dichterbij de oplossing van het klimaatprobleem.’ En voor die oplossing is een goede samenwerking cruciaal, aldus Wiegers: ‘In Leiden denken de technici echt mee met de onderzoekers, dat is best wel bijzonder. Onderzoekers overleggen met technici, die vervolgens een oplossing helpen ontwerpen én maken. Die samenwerking is ontzettend belangrijk en mooi.’
Dit onderzoek is mede gefinancierd door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) onder nummer 18978.