Algemeen nieuws

< VorigeAfbeelding 1 van 1Volgende >

De door zonne-energie aangedreven minireactor (foto: Noël Research Group)

Hoogleraar Flow Chemistry Timothy Noël ontwikkelde, met zijn team bij het Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences van de UvA, een volledig operationele standalone minireactor op zonne-energie. Deze ‘minifabriek' kan in de toekomst mogelijk gebruikt gaan worden voor de productie van fijnchemicaliën op afgelegen locaties - op aarde en misschien zelfs op Mars.

De onderzoekers presenteren hun unieke volledig off-grid fotochemiesysteem in een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift ChemSusChem.

‘Het nieuwe systeem, dat geneesmiddelen en andere chemicaliën kan synthetiseren in economisch aantrekkelijke volumes, is inzetbaar in geïsoleerde omgevingen en hierdoor kan de productie van fijnchemicaliën gedecentraliseerd worden', aldus Noël. Hij legt uit dat de minifabriek gebaseerd is op het concept van de fotochemie, waarbij zonlicht wordt gebruikt om de chemische synthese rechtstreeks aan te drijven. ‘We maken gebruik van een fotokatalysator die de synthese aandrijft wanneer hij wordt verlicht. Normaal gesproken worden daarvoor meestal krachtige leds of andere lichtapparaten gebruikt. Wij kiezen ervoor om direct zonlicht te gebruiken. Dat maakt de synthese om te beginnen volledig duurzaam. Maar het maakt ook stand-alone werking op afgelegen locaties mogelijk. Onze droom is dat ons systeem in de toekomst gebruikt gaat worden op een ruimtebasis op de maan of op Mars, waar zelfvoorzienende systemen nodig zijn voor energie, voedsel en geneesmiddelen. Onze minifabriek zou dat laatste op een volledig autonome, onafhankelijke manier kunnen produceren.'

 
De zonneconcentrator trok wereldwijd de aandacht (foto: Bart van Overbeeke)

Van concentrator naar reactor
De ontwikkeling van de minifabriek begon zo'n vijf jaar geleden toen de groep van Noël - destijds gevestigd aan de Technische Universiteit Eindhoven - een ‘zonneconcentrator' ontwikkelde. Dit is feitelijk een vel van doorzichtig plastic met kleine kanaaltjes van een 100-tal micrometer waarin de chemische synthese plaatsvindt. Door toevoeging van speciale kleurstoffen ontwikkelden de onderzoekers het plastic tot een zonnegeleider en luminescente omvormer. Het vangt het zonlicht op en leidt het naar de kanalen, terwijl een aanzienlijk deel van het licht wordt omgezet in rode fotonen die de chemische omzetting aandrijven.

De volgende stap was om van de zonneconcentrator een volledig operationele flowreactor, een zonlichtreactor, te maken. ‘Dit betekent dat we een reactiemengsel van uitgangsmaterialen en fotokatalysator door de zonverlichte kanalen pompen', vertelt Noël. ‘De gewenste chemische omzetting vindt plaats in deze kanalen. Op die manier zijn ze ons alternatief voor de traditionele laboratoriumkolven of -vaten voor chemische synthese. En ondanks dat de kanalen behoorlijk klein zijn, kan zo'n stroomreactor een behoorlijke hoeveelheid relevante moleculen produceren, omdat hij van zonsopgang tot zonsondergang op een continue manier werkt. Bovendien maakt het gebruik van kanalen een veel effectievere koppeling tussen licht en chemie mogelijk dan bij het gebruik van traditionele kolfreactoren.'

Maximale efficiëntie
De groep van Noël heeft het concept van de zonlichtreactor al kunnen demonstreren door de synthese van een reeks moleculen die relevant zijn voor de productie van farmaceutica, zij het op laboratoriumschaal in een gecontroleerde omgeving. In het artikel in ChemSusChem beschrijven zij nu de ontwikkeling van een levensvatbaar, optimaal effectief autonoom fotosynthesesysteem en het testen hiervan in de praktijk. Daarnaast blikken ze vooruit op onder meer het toepassingspotentieel en de te verwachten economische prestaties.

Het prototype van de zonlichtreactor beslaat nu een oppervlakte van ongeveer 0,5 x 0,5 vierkante meter. Om het volledig autonoom te maken, hebben de onderzoekers de reactor uitgerust met een zonnecel die de stroom levert voor hulpapparatuur zoals pompen en besturingssysteem. Deze zonnecel is achter de stroomreactor geplaatst in een gestapelde configuratie die zorgt voor een maximale efficiëntie per vierkante centimeter. Noël: ‘De meer energetische golflengtes worden in de reactor gebruikt om de fotokatalysator aan te drijven. De resterende fotonen met golflengtes van 600-1100 nm worden omgezet in elektriciteit om de hulpapparatuur aan te drijven.'

Wereldwijde toepassingsmogelijkheden
Het prototype maakt ook gebruik van een responsief besturingssysteem dat de chemische omzetting bij verschillende lichtintensiteiten kan optimaliseren. ‘Met name wanneer een wolk de zon bedekt, daalt de chemische conversie zeer snel', licht Noël toe. ‘Ons systeem is in staat om onmiddellijkde noodzakelijke aanpassingen te doen. Veldproeven bevestigden dat het in staat is om chemicaliën in een constant tempo te produceren, zelfs op zonnige dagen met voorbijtrekkende wolken.' De tests zijn in Nederland uitgevoerd. Om een indruk te krijgen van de wereldwijde toepassingsmogelijkheden hebben de onderzoekers vergelijkingen gemaakt met zonnedata op locaties in Noorwegen (Noordkaap), Spanje (Almeria) en Australië (Townsville). Noël: ‘Zelfs op de Noordkaap, waar relatief weinig zonkracht is, schatten we toereikende productiecijfers in.'

De onderzoekers hebben de prestaties van het prototype vergeleken met de productiecijfers van de bekende fotochemische synthese van rose oxide. Dit product voor de parfumindustrie wordt industrieel geproduceerd met fotochemische middelen, omdat het schoner en efficiënter is dan de traditionele chemische synthese. De onderzoekers berekenden dat hun systeem een verrassend klein oppervlak zou vereisen om aan de huidige jaarlijkse vraag te voldoen: slechts 150 m2 zou volstaan. Noël: ‘Dat komt neer op slechts één fabrieksdak vol met onze zonlichtreactoren.' Hij schat in dat de productie commercieel haalbaar is: ‘De systeemkosten zouden vergelijkbaar zijn met de huidige commerciële fotosynthesesystemen. Maar we hebben uitsluitend zonne-energie nodig, dus er zijn geen energie-uitgaven. Dit zou dus echt een duurzame strategie kunnen zijn voor de toekomstige productie van chemische stoffen zoals rose oxide of farmaceutica.'

Laat de muren chemicaliën maken
Voor Noël weerlegt het nu gepubliceerde onderzoek elke scepsis over het potentieel van chemische technologie op basis van zonne-energie. ‘We laten zien dat er zeker mogelijkheden zijn voor chemische productie op zonne-energie, zelfs hier in Nederland. Je hoeft er niet voor naar Qatar. Bovendien leent het systeem zich voor toepassing op onverwachte locaties. Je zou zelfs de gevel van een gebouw kunnen bedekken met de zonlichtreactoren. Natuurlijk zou de opbrengst hierbij kleiner zijn dan wanneer je die onder een optimale hoek ten opzichte van de zon zou plaatsen, maar het is zeker mogelijk. En hoe geweldig zou het zijn om de muren chemicaliën te laten maken!'

Afdrukken | Mail door

Meer algemeen nieuws

> Nederlands IoT LoRa en Tra...
> Onderzoek nieuwe flexibele...
Toon volledig overzicht

Column / Opinie

Een kopermijn in de straat?

Hoe de keuze voor een mooi uiterlijk tot teleurstelling kan leiden

Bio-based

Toon alle columns / opinies

Sponsored content

Piher Sensing Systems - Montagepotentiometers
Overzicht van SMD- en THT-componenten uit onze voorraad.
Potentiometers vormen een essentieel onderdeel van veel elektronische schakelingen . Ze worden vaak gebruikt voor nauwkeurige ijking en afstelling van schakelingen - vooral voordat het apparaat aan consumenten of industriële afnemers wordt geleverd.

Lees meer >>

advertorial

De kwaliteitseisen voor printplaten worden steeds hoger omdat de betrouwbaarheid van de elektronische apparatuur gegarandeerd moet worden. De kwaliteitseisen worden vaak bepaald door de toepassing en de omgeving waarin ze gebruikt worden.

Vacatures

ASML - Veldhoven
System Install Coordinator
Do you want to be responsible for monitoring and ensuring a smooth installation process of our advanced lithographic systems at our clients, all over the world? Become a system install coordinator at ASML and help to build some of the most amazing, complex machines that you will ever see! This means a lot of traveling (60- 80% of the time), continuous learning and being surrounded by many different cultures and work environments. Will you take on this life-changing opportunity? So, are you in possession of a technical bachelor's or master's degree? Apply now as a system install coordinator and directly contribute to decreasing the global microchip-shortage! Read more >>

ABB b.v. - Rotterdam Waalhaven
Medeweker Elektronica Werkplaats
De Elektronica Werkplaats houdt zich bezig met diverse reparaties op het gebied van elektronica. De producten die gerepareerd dienen te worden kunnen printplaten zijn van draadloze afstandsbesturingen, PLC systemen en generator regelingen. Maar ook onderdelen van toerenregelingen voor elektromotoren. Lees meer >>

Murrelektronik Nederland
Accountmanager Eindhoven/Limburg
Heb jij commerciële flair én ben je technisch onderlegd? Dan is dit een functie voor jou.
Door jouw kennis van techniek samen met een gezonde dosis energie ben jij dé aangewezen gesprekspartner voor onze klanten in de machinebouw en het visitekaartje voor Murrelektronik in jouw regio. Lees meer >>

Murrelektronik Nederland
Accountmanager Midden Nederland
Heb jij commerciële flair én ben je technisch onderlegd? Dan is dit een functie voor jou.
Door jouw kennis van techniek samen met een gezonde dosis energie ben jij dé aangewezen gesprekspartner voor onze klanten in de machinebouw en het visitekaartje voor Murrelektronik in jouw regio. Lees meer >>

ROCKWOOL - Roermond
Operator in ploegendienst
Beschik jij over een "Can-Do" mentaliteit, heb je technische affiniteit en voel jij je thuis in een productieomgeving waarin je jouw mouwen kunt opstropen? Als Operator bij Rockwool krijg jij de ruimte om het beste uit jezelf te halen en de vrijheid om dat zoveel mogelijk naar eigen inzicht te doen. Sterker nog: dat wordt van je verwacht!
Lees meer >>

Technomed - Maastrich Aachen Airport
(Junior) Product Development Engineer
As (Junior) Product Development Engineer, you will optimize the design of medical devices such as needle or patch electrodes and EEG cups, and create customer-branded products. You will work closely with the Marketing & Sales and Operations departments to manage the product development of private labelling from customer request to implementation into production. You will be required to document properly and work together with Quality and Regulatory Affairs to ensure compliance to medical device standards and regulations.
Read more >>

Advertorial

Koop een Fluke, ontvang een gratis Fluke
De juiste tools helpen om sneller en veiliger te meten. Bestel uw Fluke-instrument via een erkende distributeur en ontvang een gratis Fluke op basis van de aankoopwaarde. Aanbieding loopt af op 15 december 2021.

Lees meer >>

Bedrijf in beeld

Bent u voldoende vertrouwd met PCB-ontwerp?

AVE Added Value Electronics

lees e-totaal digitaal

Lees hier de meest recente editie van e-totaal magazine!
U scrollt eenvoudig door de verschillende artikelen en via de actieve hyperlinks komt u direct in contact met de verschillende leveranciers en adverteerders.

Veel leesplezier!

Wilt u de papieren editie gratis ontvangen, vul dan uw gegevens in via het contact formulier .

Advertorials

RS Components Nederland:
De rol van sensoren in IIoT - Sensoren zijn een sleuteltechnologie geworden. Lees in deze gratis whitepaper alles over de cruciale rol van slimme sensoren in het Industrial Internet of Things en lees meer over IIoT op de themapagina van RS Components.

Transfer Multisort Elektronik:
Hoe meet ik stroomverbruik - kom te weten hoe u zelf uw stroomverbruik thuis kunt meten!

RS Components Nederland:
Tussen leverancier en klant
RS Components is meer dan een webshop

Transfer Multisort Elektronik:
DC-spanningsomvormer - welke te kiezen?

Binder Nederland B.V.:
M16-connectoren
De perfecte oplossing voor toepassingen die veel contacten vereisen

Acal BFi:
5G voor uw project?
5G is er, maar wanneer kunnen we echt beginnen?

Transfer Multisort Elektronik:
Optische kabel - alles wat u moet weten

RS Components Nederland:
Als de winkel om de hoek
RS Components neemt veel werk uit handen

Transfer Multisort Elektronik:
Leds voor sterilisatie met UV-C-licht

Volg e-totaal

Nieuwsbrief

Ontvang wekelijks het laatste nieuws uit uw vakgebied. Meld u hier aan voor de gratis nieuwsbrief. U wordt dan ook op de hoogte gehouden van het verschijnen van de nieuwe
e-zines.

Agenda

Klik hier voor de complete agenda.