> Journalistiek > Tekst > Redactie

In het nieuws hoor je vaak dat er weer koperen bovenleidingen zijn gestolen. Het kleurige metaal is zo veel waard dat dieven er hun leven voor wagen. Ook ons lichaam kan niet zonder. Voor de werking van computers en elektrische apparaten is het essentieel en zonder koper klinkt een orkest wel heel erg kaal.

Lange tijd dacht men dat het onmogelijk was om met infraroodspectroscopie te meten aan metaaloxides zoals heterogene katalysatoren. Duitse onderzoekers bewezen dat het wel kan.

De Amerikanen Robert Lefkowitz en Brian Kobilka delen dit jaar de Nobelprijs voor de Chemie voor het onderzoek naar receptoren, de zintuigen van een cel.

"Je moet alleen heel goed zijn met de elektronenmicroscoop om ze te ontdekken"

Interview met Nobelprijswinnaar Dan Shechtman

Begin jaren tachtig beweerde materiaalkundige Dan Shechtman dat er kristallen bestonden waarin de atomen vijf of tien buren hebben. Dat is net zo onmogelijk als een voetbal maken met enkel zeshoeken, dacht men destijds. Pas na jaren steggelen kreeg Schechtman gelijk.

Iedereen kan ze bedienen op het lab en ze leveren binnen een paar minuten een gedetailleerd, sterk vergroot plaatje van je sample. Kleine versies van de Scanning Elektronen Microscoop (SEM) zijn in opmars, maar ze zijn geen vervanging van de grote broer.

Koolstofdioxide: het is gratis, veilig en er is meer dan genoeg van. Je zou zeggen dat het de ideale grondstof is voor bijvoorbeeld brandstoffen of de chemische industrie. Dat is het ook, mits je het molecuul weet te bewegen tot een reactie, want het is zeer stabiel.

Astrochemie omvat alles,van de chemie van jonge sterrenstelsels en sterren tot planeten, ons zonnestelsel en de aarde. De afstanden in het heelal zijn immens. Wat materie ophalen bij een ster lichtjaren verderop, om te kijken welke stoffen daarin zitten, lukt niet. Maar de vorming bestuderen van andere sterren en planeten eromheen levert veel informatie. Zo is sinds kort bekend dat er in gebieden waar sterren ontstaan genoeg water is voor duizenden aardse oceanen. Ook zijn er veel organische verbindingen aangetroffen in grote gas- en stofwolken rondom de sterren. Dat hebben wetenschappers ontdekt door met telescopen het heelal af te speuren. Dat er chemische reacties plaatsvinden in de ruimte is al verwonderlijk. De druk en de temperatuur zijn er vaak zo laag dat moleculen elkaar maar eens per maand tegenkomen. De astrochemie volgt dan ook niet alle aardse regels en levert soms exotische verbindingen op. Lange tijd veronderstelden onderzoekers dat chemie in de ruimte vooral in de gasfase plaatsvond. Maar onderzoek van de laatste decennia bracht nieuw inzicht: ook op het oppervlak van kleine stofdeeltjes vinden chemische reacties plaats. Daar worden zelfs moleculen gevonden die voorlopers zijn van het leven.

Dat de olie opraakt weten we nou wel. En het is ook niet slim om voedsel te gebruiken als grondstof voor onze energieverslindende economie. Maar wat dan wel? Een mogelijkheid is om met hulp van chemische katalysatoren organische afvalstromen om te zetten in bruikbare chemicaliën.

Het Eindhovense bedrijf SoLayTec is genomineerd voor de Young Solar Award. Terecht, vindt technologymanager Ad Vermeer. "Dit wordt een revolutie in de zonnecellenmarkt."

Als planten het kunnen, kunnen wij het ook, is de gedachte: chemicaliën maken met zonlicht. Voor een duurzame energievoorziening is het een goed idee om brandstof te maken met enkel de zon, kooldioxide en water als bron. Een Nederlands onderzoeksconsortium werkt eraan. De eerste stap, waterstofgas maken, is bijna onder de knie.

Voor zo'n bekend element is er maar weinig van. De hele wereldvoorraad goud past makkelijk in vier Olympische zwembaden. Al eeuwenlang zoeken alchemisten naar de Steen der Wijzen om goud uit lood en andere elementen te maken. Dat is nog niemand gelukt, en dat is maar goed ook want dan was de waarde van goud zeker gedaald. Het was dan onmogelijk geworden om het als onderpand voor ons dagelijkse geldverkeer te gebruiken. Ook gouden sieraden hadden weinig waarde meer, ondanks de bijzondere glimmend gele kleur. Goud kun je niet maken behalve door een kernreactie. We delven het uit goudaderen en goudmijnen. Daar is een prijskaartje aan verbonden: voor een gouden ring van tien gram komt 18.000 kilo afval vrij. Het probleem is dat goud erg onreactief is. Het lost alleen op in aggressieve middelen zoals het sterke zuur koningswater en cyanide-oplossingen. Daarmee wordt gouderts gezuiverd. Toch heeft het element ook zijn goede kanten. Wetenschappers ontdekken steeds meer toepassingen in de geneeskunde. Goudverbindingen zijn effectief tegen reumatoide artritis. Nanobolletjes van goud kunnen ook als drager dienen voor kankermedicijnen. Ze leveren het geneesmiddel netjes bij de tumorcellen af, waar het zijn werk kan doen. Nederlands onderzoek laat zien dat minuscule goudstaafjes ook zelf tumoren kunnen vernietigen als je ze sterk verhit.

Ziekenhuizen worstelen met aggressieve bacteriën die ook nog eens resistent worden tegen antibiotica. Een oplossing ligt misschien in het gebruik van antibacteriële coatings. Daarin lopen we hier nog achter, maar Nederlandse bedrijven timmeren aan de weg.

3D-printen is hot. De fablabs waar je produkten uit een 3D-printer kan laten maken schieten als paddenstoelen uit de grond. Met een digitaal ontwerp print je zo een auto-onderdeel of stuk speelgoed uit. Liever thuis aan de slag? Dat kan. Zelfbouwpakketten van deze apparaten bestel je voor rond de duizend euro. Serieuze toepassingen zijn er ook. De medische wereld is al ver gevorderd in het ontwikkelen van geprinte, levende reserveonderdelen voor het menselijk lichaam.

De Israëlische kristaldeskundige Daniel Shechtman heeft vandaag de Nobelprijs voor Chemie gekregen. Shechtman ontdekte begin jaren tachtig dat er niet alleen kristallen bestaan waarin de atomen in een steeds terugkerend patroon geordend zijn, maar dat er vormen zijn met een oneindig patroon zonder herhaling. Deze patronen zijn bekend van Middeleeuwse arabische  mozaieken. De ontdekking van deze quasikristallen zette de fundamentele principes van de kristallografie op zijn kop.

Koolstof is zo'n gewoon en vertrouwd element dat je haast zou vergeten hoe bijzonder het is. We eten het dagelijks, ademen het uit en voeren het aan de auto, de planten en de huisdieren. Als onderdeel van DNA bepaalt het onze eigenschappen. We kunnen ermee lezen en schrijven, als het ware. Maar waarom koolstof? Er zijn meer dan honderd elementen bekend. Koolstof is niet het lichtste, zwaarste of meest overvloedige op aarde of in het universum. Eerder een middenmoter. Het kan een binding aangaan met vier buren, maar ook daarin is het niet uniek. Het bestaat in diverse vormen, waarvan grafiet en diamant de bekendste zijn. Maar ook andere elementen hebben verschillende verschijningsvormen. Wel vormt koolstof de grootste verscheidenheid aan moleculen in combinatie met andere elementen, van heel kleine zoals koolstofmonoxide tot enorm grote zoals DNA en andere polymeren. Er zijn miljoenen koolstofverbindingen bekend, waarvan het overgrote deel organisch is. Cruciaal voor het vormen van deze complexe bindingen is de manier waarop de elektronen de kern van een koolstofatoom omringen. Het resultaat is bijvoorbeeld een bijzonder materiaal als grafeen, een plat molecuul van slechts één atoom dik. Theoretici geloofden dat grafeen niet in werkelijkheid kon bestaan, maar twee Russische onderzoekers bewezen het tegendeel – onder andere op hun lab in Nijmegen. Ze wonnen er in 2010 de Nobelprijs mee.

Ons aardgas raakt op. Daarom moeten we het nodig uit het buitenland halen, zegt de overheid. Maar dat is ander gas dan we gewend zijn. En het is er al in september. Bedrijven raken daardoor in de problemen en slaan alarm.

Jaren geleden, in 2005, was het al een belofte: Binnen vijf jaar rol je je televisie en je e-reader na het kijken op als een rolgordijn. De werkelijkheid is een stuk lastiger gebleken. Wanneer kunnen we de iPad nou eindelijk oprollen?

Als we duurzame energie in grotere hoeveelheden willen gebruiken dan nu is opslag ervan cruciaal. De zon en de wind leveren nu eenmaal hun energie in pieken. Het onderzoek naar de opslag van elektriciteit en warmte maakt in relatieve stilte vorderingen.

Wat bezielt die chemici toch die dag in dag uit in de zuurkast met kolven, destillatieapparatuur en milligrammen witte poedertjes in de weer zijn? Met als enige doel een molecuul te maken dat geen mens ooit maakte? "Het is de voldoening om te concurreren met andere goede groepen. Hoe complexer hoe aantrekkelijker voor een synthetisch organisch chemicus."

Het Amsterdamse bedrijf MRC Holland bedacht een eenvoudige en goedkope manier om aan te tonen of een gen een afwijking heeft, bijvoorbeeld een deletie of multiplicatie van een exon. Anders dan bij PCR kunnen genen aan tests worden onderworpen zonder dat het nodig is het DNA in stukken te knippen. De test kan met standaard PCR- en capillaire electroforeseapparatuur worden uitgevoerd.

Biologen onderzoeken biomoleculen. Meestal een mengsel van eiwitten, suikers, metabolieten, enzymen en andere complexe moleculen tussen de resten van een dode cel en veel water. Synthetisch organisch chemici helpen bij de analyse van deze ingewikkelde mix.

B-Basic is een consortium van universiteiten, onderzoeksinstellingen en industrie. Vier jaar lang is onderzoek gedaan met als doel de ontwikkeling van nieuwe concepten voor het bio-based produceren in de chemische en energie-industrie. In dit boek worden de successen en lessen uitgelicht.

BMedia verzorgde de interviews met Gerrit Eggink, Helena Teles, Aukje Zimmerman, Hans Tramper, Janneke van Seters, André Faaij, Roel Bol en Ida van der Klei.

Download hier de Nederlandse versie van het boek in pdf formaat.

Download the English version of the book in pdf format.

KNCV-CMG rapport PV-technologie

Deze uitgave is een initiatief van de Chemie en Maatschappij Groep (CMG) van de KNCV. BMedia verzorgde de redactie van de teksten en coördinatie van vormgeving.

Download hier de pdf van de uitgave.

Zeep is al zo oud als de wereld. De Babyloniërs schreven het recept ervoor al op hun kleitabletten. De bereiding is eenvoudig: kook vet met loog. Dit levert een substantie op die allerlei vuil kan verwijderen. Lange tijd werden deze klassieke zepen ook gebruikt voor het schoonmaken van kleding. Maar in de moderne wasmiddelen is nauwelijks nog zeep te bekennen. Het zijn uitgekiende mengsels geworden van tientallen verschillende componenten, elk met hun specifieke werking. Er bestaan immers veel verschillende soorten vuil – denk maar aan vet, chocola, gras, modder en wijn. Elke vlek vereist een eigen verwijderingstactiek. Bovendien is het assortiment textielstoffen stevig uitgebreid; ook alle vezels vragen om een specifieke behandeling. En ten slotte moet er steeds milieuvriendelijker gewassen worden: met lagere temperaturen, minder water én in kortere tijd. Wasmiddelfabrikanten anticiperen op deze ontwikkelingen en passen hun producten voortdurend aan. Surfactanten, waaronder zeep en vele synthetische varianten, spelen een hoofdrol in het schoonmaakproces. Enzymen, bleeksystemen, kleurbeschermers, witmakers en waterontharders doen de rest. Fabrikanten maken er een gebalanceerd mengsel van dat aan al hun eisen voldoet.

Een concurrent van de zeolieten wil Jorge Gascon de MOFs niet noemen. Maar het halfbroertje van een van de belangrijkste klassen katalysatoren breekt wel alle records. Onderzoekers zijn verzot op de eindeloze variatiemogelijkheden die de deels organische structuur biedt.