Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek
Zuurstofwisselaars verhogen propeenopbrengst
15 september 2009
NWO-ACTS onderzoeker Jurriaan Beckers heeft laten zien dat de
opbrengst van propeen verhoogd kan worden door tijdens het
productieproces ceriumoxide toe te voegen. Propeen is een belangrijke
grondstof voor de chemische industrie, maar is moeilijk te produceren.
Het wordt onder andere gebruikt voor de productie van medische
apparatuur. Beckers promoveert op 22 september aan de Universiteit van
Amsterdam.
De vraag naar propeen is de laatste jaren snel gestegen door het
toenemende gebruik van polypropeen, een polymeer dat goed bestand is
tegen bacteriën en chemische oplosmiddelen. Propeen kan gemaakt worden
door propaan, dat wordt gewonnen uit aardgas, om te zetten in propeen
en waterstof. Een nadeel van deze zogenaamde propaandehydrogenatie is
dat het propeen en waterstof ook weer makkelijk terug kunnen reageren
naar propaan. Daardoor blijft de propeenopbrengst laag. Beckers
ontdekte dat die terugreactie verminderd kan worden door zuurstof toe
te voegen in de vorm van ceriumoxide. Door zuurstof te gebruiken,
wordt het waterstof omgezet in water. Daardoor is de terugreactie niet
meer mogelijk.
Stabiel en selectief
Doordat dehydrogenatie bij temperaturen van 550 tot 600 °C
plaatsvindt, kan het toevoegen van gasvorming zuurstof aan het mengsel
van waterstof en koolwaterstoffen erg gevaarlijk zijn. Naast het
verbranden van waterstof kan het bovendien leiden tot verbranding van
het waardevolle propaan en propeen. Om dit probleem op te lossen,
heeft Beckers het zuurstof niet als gas maar als vaste stof
toegevoegd. Hij gebruikte hiervoor ceriumoxide, ook wel bekend als
ceria. Dit kristal is opgebouwd uit cerium- en zuurstofatomen. Ceria
is stabiel bij hoge temperaturen en wisselt makkelijk zuurstof uit.
Het ceria zelf is echter niet selectief genoeg, het verbrand ook nog
een deel van het propaan en propeen. Om dit te voorkomen verving
Beckers een klein deel van de ceriumatomen door atomen van andere
elementen. Dit vervangen wordt ook wel dopen genoemd. Door te dopen
met bijvoorbeeld koper, bismut, chroom of lood ontstaat er een actieve
en selectieve katalysator voor het verbranden van waterstof uit het
dehydrogenatiemengsel. Wegens het succes van het onderzoek zal Beckers
van NWO een nieuwe subsidie ontvangen uit het NWO-programma ASPECT.
ASPECT programma
Het promotieonderzoek van Beckers werd uitgevoerd binnen het ASPECT
programma dat zich richt op de katalyse van chemische processen in de
bulkchemicaliënindustrie en als doel heeft de duurzaamheid van deze
processen te vergroten. Het ASPECT programma maakt deel uit van het
NWO-onderdeel ACTS (Advanced Chemical Technologies for
Sustainability).
..............................
Meer informatie:
* Jurriaan Beckers (Universiteit van Amsterdam)
* tel. 020-4122624, jurriaanbeckers@wanadoo.nl
* www.nwo.nl/acts/aspect
* promotiedatum: 22 september
* promotors: prof. dr. G. Rothenberg, prof. dr. C.J. Elsevier
laatst gewijzigd op 15 september 2009
Koper gedoopt ceria, in verschillende synthesestadia