Fundamenteel onderzoek van maatschappelijke waarde

Dagelijks krijgt DUB via de interne post een aantal proefschriften binnen. Soms kom je een proeve van bekwaamheid tegen die meteen vragen oproept. Zo ook die van Inge Buurmans (28). Zij deed onderzoek naar de katalysator die van ruwe olie benzine maakt. Daarvoor heeft ze vier jaar lang door een microscoop gekeken naar bolletjes die iets minder dan een tiende millimeter groot zijn.  “En dat vond ik echt hartstikke leuk.”Wat bezielde je Inge?“De grootste drijfveer was mijn nieuwsgierigheid. Ik denk dat veel universitair onderzoek gedaan wordt vanuit nieuwsgierigheid; om te weten te komen hoe dingen precies in elkaar zitten. Dat vind ik een heel goede reden. Ik wilde heel graag uitzoeken hoe een katalysator in detail werkt. Door daar inzicht in te krijgen - en dat was een andere reden - kan je een katalysator misschien verbeteren of efficiënter inzetten. ” Waar komt jouw interesse in katalysatoren vandaan?“Misschien is het handig om eerst uit te leggen wat een katalysator is. Dat is een stof die de snelheid van een chemische reactie beïnvloedt zonder daarbij zelf verbruikt te worden. Tijdens mijn master heb ik veel met katalysatoren gewerkt en daar ontstond mijn nieuwsgierigheid naar de precieze werking er van."CVInge Buurmans wist toen ze in 5 vwo zat, dat ze verder wilde met scheikunde. Na haar bachelor koos ze de onderzoeksmaster Chemistry & Physics, die ze cum laude afrondde. Toen er een plek vrij kwam bij professort Bert Weckhuysen ging ze bij hem haar promotieonderzoek doen. In die vier jaar, die uiteindelijk leidde tot de doctorstitel, won ze twee prijzen. Afgelopen maart won ze er een tijdens het Nederlandse katalysecongres en een maand later nam ze een prijs mee naar huis na het zeolieten-congres van de Britsh Zeolite Association in april. Op 5 december was haar promotie. Als haar postdoc contract afloopt, wil ze graag een baan in het bedrijfsleven. Haar proefschrift Catalyst particles for fluid catalytic cracking visualizes at the individual particle level by micro-spectroscopy is hier in te downloaden.Welke studie heb je dan gedaan?“Ik heb de bachelor Scheikunde gedaan. Daarna kon ik binnen de scheikunde kiezen uit twee masters: Chemistry & Physics en Biomolecular Sciences. Ik heb voor de eerste gekozen, die ligt op het snijvlak van scheikunde en natuurkunde Ik vind het leuker om onderzoek te doen naar materialen. Dat trok me meer dan bijvoorbeeld biochemisch onderzoek aan cellen. Na mijn master had Professor Bert Weckhuysen plaats voor een aio met een interesse voor katalysators. Het onderzoek dat hij te bieden had, sprak me onmiddellijk erg aan.”Welke katalysator heb je gekozen?“Ik koos voor de zogeheten FCC katalysator - de fluid catalytic cracking katalysator - die gebruikt wordt om van ruwe olie benzine te maken. Oliemoleculen zijn te groot voor een verbrandingsmotor van een auto en worden daarom gekraakt tot kleinere benzine-achtige moleculen. Het kraakproces gaat sneller met behulp van de FCC katalysator.”Waarom trok deze katalysator je aandacht?“Omdat ik fundamenteel onderzoek kon gaan doen met een katalysator die een maatschappelijke waarde heeft. Die combinatie vind ik heel aantrekkelijk. De katalysator wordt al gebruikt sinds de jaren 60. Er is wel veel bekend over wat de katalysator doet en op welke manier de activiteit verbeterd kan worden. Maar, er was nog niet veel bekend over de werking van de individuele katalysatorbolletjes. Met onze microscopie-technieken konden we een waardevolle bijdrage leveren aan de kennis hierover. ”Je zegt dat je wilt gaan werken in de industrie, bij een chemisch bedrijf bijvoorbeeld. Had je dat met jouw interesse voor het maatschappelijke aspect niet beter meteen na je master kunnen doen?“Ik had de afgelopen jaren de vrijheid om me voornamelijk met onderzoek bezig te houden en dat heb ik erg leuk gevonden. Ik heb met veel jonge mensen uit allerlei landen samen kunnen werken en heel veel geleerd over onderzoek doen en artikelen schrijven. Verder heb ik onderwijs kunnen geven aan studenten, wat ook erg fijn en leerzaam was. Deze ervaringen zouden heel anders zijn geweest als ik meteen binnen een bedrijf aan de slag zou zijn gegaan. Met de opgedane kennis denk ik dat ik nu klaar ben voor een nieuwe uitdaging. Ik heb nu een tijdelijke aanstelling als postdoc, maar uiteindelijk wil ik inderdaad toch een baan buiten de universiteit.”Hoe ben je begonnen met je onderzoek?“Eerst hebben mijn collega’s van het lab me de technieken van microscopie geleerd en ben ik me gaan inlezen. Mijn promotor Bert Weckhuysen had al een onderzoeksvraag liggen over FCC-katalysatoren waarvoor hij een subsidie had gekregen. Die vraag was nog vrij breed geformuleerd, maar gaf wel handvatten. Ik heb vervolgens gekeken naar wat al bekend was van het kraakproces en de bijbehorende katalysator. Met al deze informatie heb ik de onderzoeksvraag concreter gemaakt.”En toen de theorie bekend was?“Toen ging ik het lab in. Dat is best even wennen, zo met nieuwe apparatuur op een nieuw lab, maar je moet ergens beginnen. De bedoeling was dat ik de samenstelling en structuur van individuele FCC bolletjes helemaal zou analyseren. Waaruit is zo’n bolletje opgebouwd? Wat zijn de werkzame bestanddelen? Wat gebeurt er in het bolletjes als je er bepaalde moleculen aan toevoegt? Dat proces wilde ik ook zichtbaar maken en dat is gelukt door middel van fluorescentie. Dat betekent dat ik de werkzame deeltjes licht kon laten geven door er met een laser op te schijnen. Daardoor kun je ze onder een fluorescentiemicroscoop in beeld brengen, analyseren en verschillen interpreteren. Ik heb ze ook met een elektronenmicroscoop bekeken om nog gedetailleerder de structuur van het bolletje te kunnen bestuderen.”En wat ben je daardoor te weten gekomen?“Ik heb zichtbaar gemaakt waar en hoeveel van het werkzame bestanddeel – het zeoliet -  in zo’n bolletje zit en ik kan per bolletje de activiteit meten. Ik heb bijvoorbeeld een bolletje op verschillende momenten gefotografeerd. Toen ie nog ‘nieuw’ was zeg maar, en op verschillende momenten daarna. Je ziet dat de activiteit van de zeolietdomeinen gradueel afneemt naarmate de FCC bolletjes ouder worden en aan meer kraakreacties hebben deelgenomen. Ook heb ik ontdekt dat de werkzame bestanddelen niet homogeen in het bolletje verdeeld zitten.”Wanneer kwam je eureka-moment?“Het onderzoek verliep eigenlijk redelijk geleidelijk. Puzzelstukje na puzzelstukje konden we toevoegen en zo is er een logisch geheel ontstaan. Het geeft wel een heel prettig gevoel als je ontdekt dat een veronderstelling ook echt blijkt te kloppen en dat je het verband ziet tussen de ene proef en de andere. Dan vormt er zich een mooi nieuw verhaal en dat is wel heel erg fijn.”Maar waren er dan geen momenten dat het tegen zat?“Jawel. Er mislukt altijd wel iets, maar ik heb gelukkig geen grote tegenvallers gehad waardoor je onderzoek een jaar langer gaat duren. Wel heb ik ontdekt, dat je veel geduld moet hebben als onderzoeker. Je gaat van de ene proef naar de andere en voor je een artikel gepubliceerd hebt, gaat daar ook veel tijd overheen. We wilden bijvoorbeeld graag een artikel publiceren in het gerenommeerde vakblad Nature Chemistry. Daar moest ik samen met mijn directe collega Javier Ruiz-Martínez, postdoc in de groep, eerst heel veel data voor verzamelen voordat we het artikel konden schrijven. Dat kostte dus al veel tijd. Daarna hebben we nog heel lang aan de tekst gewerkt, om er echt een mooi verhaal van te maken, waardoor het al met al lang duurde voor het gepubliceerd werd. Terugkijkend was het al deze moeite dubbel en dwars waard.”Wat kunnen we met jouw onderzoek?“De FCC- katalysator werkt op een gegeven moment minder actief en dan moet die worden vernieuwd. Nu wordt er gekeken naar de gemiddelde werkzaamheid van de hoeveelheid stof die bij de ruwe olie wordt gevoegd. Daar zou je in de toekomst, nu je weet dat het ene bolletje sneller is uitgewerkt dan het andere, misschien anders mee om kunnen gaan. Ook zou je kunnen kijken hoe de ruwe oliemoleculen sneller gekraakt kunnen worden door ze sneller met het werkzame bestanddeel in aanraking te laten komen. Dan moet er iets worden bedacht om het werkzame zeolietmateriaal fijner te verdelen binnen de bolletjes, zodat er meer oppervlak is waar de kraakreacties plaats kunnen vinden.  Bovendien zou je je kunnen richten op de afvalstoffen, die in de bolletjes achter blijven na het kraken. Als er minder afvalstoffen worden gevormd, blijft de katalysator ook langer goed.”En ga je ooit de Nobelprijs winnen?"Nee, dat denk ik niet. Het zou natuurlijk leuk zijn, maar ik geloof niet dat dat mijn roeping is en ik denk dat er onderzoekers zijn die hiervoor veel meer in de wieg gelegd zijn dan ik. Het meeste plezier haal ik uit de combinatie van onderzoek met een concrete toepassing en samenwerken met mensen, vandaar dat ik ook graag in het bedrijfsleven zou willen werken. Als ik inderdaad de academische wereld zou verlaten dan denk ik dat er andere mooie dingen op mijn pad zullen komen."En ben je de afgelopen vier jaar eigenlijk het lab nog uitgeweest?“Ja, ik heb best geboft vind ik zelf. Voor één van mijn proeven had ik infraroodstraling met hoge intensiteit en daarom heb ik gebruik gemaakt van de laboratoria in een deeltjesversneller in Parijs en New York. Ook ben ik naar verschillende congressen in het buitenland geweest. Ik heb de afgelopen vier jaar veel gezien en geleerd en veel mensen uit het veld ontmoet. Dat maakte het werk extra interessant, maar ook de sfeer in het lab was goed. Iedereen gunt elkaar mooie resultaten. Het maakt het aio-schap erg leuk.”Wil je nog een kritische noot kraken?"Binnen de academische wereld is er steeds minder geld voor fundamenteel wetenschappelijk onderzoek en dat is erg jammer. Nederland profileert zichzelf toch als kennisland, dus daar zou ook flink in moeten worden geϊnvesteerd als je het mij vraagt. Gelukkig heeft onze vakgroep, behalve de onderzoeksbudgetten van wetenschappelijke organisaties als NWO, sterke banden met de industrie, waar een flink aantal onderzoeksgelden vandaan komt. Mensen denken dan vaak dat de industrie ons ook wel zal dicteren wat we moeten doen, maar die gedachte wil ik graag rechtzetten. Het bedrijf waarmee ik samengewerkt heb, heeft me alle vrijheid gegeven, prachtige materialen en gegevens aangeleverd, meegedacht met het onderzoek en alleen maar een toegevoegde waarde gebracht voor mijn proefschrift."