Bert Weckhuysen is de winnaar van de Gouden KNCV Medaille 2006. De hoogleraar heterogene katalyse combineert maken en kijken in zijn zoektocht naar betere processen. “De grote uitdaging voor de katalyse is het gebruik van de nieuwe grondstoffen.”
In de werkkamer van Bert Weckhuysen (38) ligt een stapel boeken van Eadweard Muybridge. De Belgische hoogleraar katalyse heeft een fascinatie met de negentiende-eeuwse fotograaf. “Muybridge was de eerste die beweging fotografisch vastlegde. Hij stelde een serie camera’s achter elkaar op, waarvan de sluiters verbonden waren met tripdraden. Zo was hij in staat om zijn beroemde series te maken van galopperende paarden. Ik probeer eigenlijk hetzelfde te doen, maar dan voor chemische reacties op een katalysator.”
Weckhuysen is de winnaar van de Gouden KNCV Medaille 2006. Die medaille wordt sinds 1965 jaarlijks uitgereikt aan de meest veelbelovende jonge chemisch onderzoeker in Nederland. De jury roemt Weckhuysens grensverleggend onderzoek aan katalytische processen. Zijn werk kenmerkt zich door de combinatie van “indrukwekkend synthetisch werk” en “de ontwikkeling en het gebruik van geavanceerde spectroscopische technieken.”
In 2000 begon Weckhuysen als hoogleraar in Utrecht. Inmiddels heeft zijn onderzoeksgroep een omvang van twintig medewerkers. De in Leuven gepromoveerde chemicus is auteur van meer dan 150 publicaties en goed voor ongeveer drieduizend citaties.
De jury meent dat Weckhuysen zich tot een beleidsbepalende wetenschapper heeft ontwikkeld in zijn rol als directeur van het NIOK, de Nationale Onderzoeksschool Katalyse, lid van de executive board van ACTS en lid van de Jonge Akademie van de KNAW. “Zijn enthousiasme voor de chemie, gecombineerd met zijn communicatieve vaardigheden, maken hem een waardig ambassadeur voor de chemie.”
Weckhuysen is er de persoon niet naar om een ‘dikke nek’ (Vlaams voor verwaand persoon, red.) te worden. “Ik zie de Gouden Medaille als een aanmoedigingsprijs, er is nog zoveel te doen.”
Wat is het voordeel van Nederland ten opzichte van België?
“Nederland heeft een beetje het Amerikaanse systeem, je kunt op jonge leeftijd hoogleraar worden. Ik heb alle ruimte gekregen, ook om op mijn gezicht te gaan en daar ben ik Nederland zeer erkentelijk voor. Als het niet lukt, dan is het systeem hard genoeg om je aan de kant te zetten. Ik had een droomstart met het verkrijgen van een Vici-subsidie van ongeveer een miljoen euro in 2002. Dat was het kantelmoment, vanaf dat moment kreeg de door mij opgebouwde groep meer erkenning. In vergelijking met België zijn dergelijk grote persoonsgebonden onderzoekssubsidies voor jonge mensen uniek.”
Wanneer heeft scheikunde je gegrepen? Was je als jongetje met potten en pannen bezig? Bommen gemaakt?
“Het laatste wel. Als kind kreeg ik altijd dozen Fischer Technik en Meccano. Ik hield daar geweldig van, maar de boekjes met instructies smeet ik altijd gelijk weg. Ik had er lol in om bijvoorbeeld uit afgedankte spullen zelf een verende auto te maken. Mijn chemiedocent op de middelbare school was maf, hij stak zijn eigen stopdas in de fik boven de bunsenbrander. Hij zei ook eens: “Hier ziet u een gas dat onzichtbaar is.” Dat was prachtig. Chemie is ook een beetje een rommeltje. Je moet durven een rommeltje te maken om er daarna orde in te scheppen. Het leuke van chemie is de combinatie van analytisch en synthetisch denken. Als je dat beheerst, ben je ergens, ik zeg niet dat je dan een Nobelprijs wint.
Was je direct enthousiast toen men je vroeg directeur van NIOK, de Nederlandse Onderzoeksschool Katalyse, te worden?
“Nee, ik heb erg getwijfeld. Het aanbod kwam een beetje vroeg, ik vond mezelf nog te jong. Maar er zijn heel wat mensen die aan de kant blijven staan en geen verantwoordelijkheid willen dragen. Je mist soms bij mensen het hart voor de zaak, de panache. Je hebt toch een trainer aan de kant nodig die zegt: ‘Kom op, we gaan ervoor!’ Mijn hart gaat naar het onderzoek en onderwijs. Maar op de lange termijn moet je wel zorgen dat in Den Haag jouw vakgebied nog wel mensen aanspreekt, anders houdt alles op.”
Opvallend aan jouw aanpak is de combinatie van synthesewerk met het gebruik van spectroscopische technieken.
“Mijn doel is om katalyse kwantitatief te begrijpen en die informatie te gebruiken om nieuwe katalysatoren te ontwerpen en katalytische processen te sturen. Deze aanpak vergt een goede combinatie van analyse en synthese. Als we nuttige structuur-activiteitrelaties willen vinden, waar al jaren over wordt gepraat, moeten we een kwantitatief verband over een breed gebied aantonen. Dat betekent dat we onder meer kwantitatieve spectroscopie moeten ontwikkelen en bedrijven onder echte reactieomstandigheden, de zogenoemde Operando-benadering.
Katalyse is van nature erg beschrijvend, ‘een oppervlak is meer positief geladen’ bijvoorbeeld. Mijn doel is daar een getal op te plakken en met dit inzicht een materiaal met een hogere of lagere lading te ontwikkelen. Een recent voorbeeld van een dergelijke aanpak is het kwantitatief meten van de hoeveelheid coke in een reactor. Dat willen we binnenkort gaan toepassen op pilot plant-schaal. Uiteindelijk wil je chemische processen gaan sturen op basis van wat je ziet dat de katalysator werkelijk doet.”
In je artikelen ken je zeer gedetailleerd betekenis toe aan de pieken in de verschillende spectra. Is daar nooit discussie over? Is dat onomstreden?
“Nee, ik werk samen met kwantumchemici om te komen tot een theoretische onderbouwing van de spectra. Dat is het probleem van het veld, er zijn geen echte referentieverbindingen die helemaal goed zijn uitgezocht. Een metaalion op een oppervlak heeft een onbekend spectrum. Het ondergaat bovendien een reactie. Validatie moet dus met theoretisch werk plaatsvinden. Maar de rekenprogramma’s zijn ook niet perfect, vibratiespectra bijvoorbeeld zijn altijd een beetje verschoven. Als ik aan deze kwantitatieve begripsvorming kan bijdragen, vind ik mijn carrière bijzonder geslaagd.”
Zijn er nog kwantumsprongen mogelijk in katalyse? Kan het nog een factor tien beter?
“Dat is moeilijk te voorspellen, maar er is nog heel wat te doen in het begrijpen en maken van katalysatoren. De afgelopen vijf à tien jaar zijn er heel wat tools bijgekomen om nanomaterialen te ontwerpen en processen op die schaal te zien. Als het ons lukt die kennis te gebruiken om op kilogramschaal een katalysator te maken, is er zeker nog een grote sprong mogelijk. Het moet ook allemaal selectiever kunnen. Het is zonde dat er nog zoveel koolstof verdwijnt als koolstofdioxide. Op dit moment is de bottleneck het vertalen van nanotechnieken naar tonnenschaal. Veel methodes zijn nu nog volstrekt onbruikbaar op kilogramschaal.”
Momenteel staan biobrandstoffen erg in belangstelling. Daar moet ook een uitdaging liggen voor katalyse.
“Zeker. Maar meer algemeen: de grondstoffen, de voeding, waarmee de chemische industrie werkt, gaan veranderen, gaan diverser worden. Recentelijk is er nog een groot olieveld in de Golf van Mexico gevonden, maar dat lost het probleem niet op. Daarnaast worden kolen, vooral in China, en aardgas belangrijker. Zij zullen nog even soelaas bieden. We gaan dus naar een breed palet van fossiele brandstoffen aangevuld met een groeiende hoeveelheid aan biofeed. Met biofeed start je met gefunctionaliseerde moleculen met zuurstof erin. In aardolie zit helemaal geen zuurstof, de energie-inhoud is ook compleet anders. Dat zal een enorme impact hebben. Met welke bouwstenen maken wij de komende vijftig jaar chemische producten?
Overigens, 90 procent van de ruwe aardolie komt terecht in energieproducten als brandstoffen, slechts 10 procent wordt gebruikt door de chemische industrie. De sleutel, ook voor het broeikaseffect, ligt dus voornamelijk in de energiesector. Katalytici hebben dus nog heel wat uitdagingen voor zich. Enkel wanneer we de handen ineenslaan, zullen we dit energieprobleem kunnen kraken.”
Je hebt nooit in een industriële omgeving onderzoek gedaan. Spijt dat je niet bij een bedrijf hebt gewerkt?
“Moeilijk te zeggen. Het had echter niet veel gescheeld of het was wel het geval geweest. De dag voordat ik vertrok naar Amerika voor mijn postdoc heb ik nog gesolliciteerd. Dat was in principe akkoord, maar ik heb toen voor mijn postdoc gekozen. In België is het bijna ondoenlijk om vanuit de industrie terug naar de universiteit te gaan. Ik weet niet wat ik heb gemist en heb veel plezier in de dingen die ik nu doe. In het leven gaat het altijd om keuzes maken en het is niet eenvoudig om achteraf te bepalen welke keuze nu de beste is geweest voor je verdere persoonlijke ontwikkeling ”
FEITELIJK
De beste artikelen van Bert Weckhuysen volgens hemzelf:
Unique organic-inorganic interactions leading to a structure-directed microporous aluminophosphate crystallization as observed with in-situ Raman spectroscopy. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11744-11745.
Zeolite framework stabilized copper complex inspired by the 2-His-1-carboxylate facial triad motif yielding new oxidation catalysts, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3208-3217.
UV-Vis microspectroscopy: probing the initial stages of supported metal oxide catalyst preparation. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5024-5025.
The role of gold in gold-titania based epoxidation catalysts. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 1115-1118.
Alexander Duyndam, C2W-16, 2006
