Onderzoek naar waterstof als alternatieve brandstof
Wat als we de benzine en diesel in de pomp laten zitten, en allemaal op waterstof gaan rijden? Welk effect heeft dat op het milieu? “Dat is nog gedeeltelijk giswerk”, zegt de net gepromoveerde Anneke Batenburg. Om de basiskennis over waterstof in de atmosfeer te vergroten, heeft Batenburg vier jaar lang lucht bestudeerd.
Waterstof is geen broeikasgas. Vandaar dat de wetenschappelijke interesse in dit gas voorheen niet zo groot is geweest. Nu fossiele brandstoffen steeds schaarser worden en waterstof als een mogelijk alternatief interessanter wordt, is onderzoek naar de rol van waterstof in de atmosfeer relevant, zegt Anneke Batenburg. "Waterstof gaat namelijk wel reacties aan met broeikasgassen of ontstaat uit reacties van broeikasgassen. We weten niet wat er gebeurt als de hoeveelheid waterstof ineens toe- of afneemt."
Welke rol speelt waterstof in de atmosfeer?
"Het heeft niet zozeer een 'rol'; het is er gewoon. Maar waterstof reageert wel met andere stoffen, waardoor het bijvoorbeeld een indirect effect zou kunnen hebben op de ozonlaag. De rol van de ozonlaag is om UV-straling van de zon tegen te houden, en een grote waterstofuitstoot zou dat dus kunnen tegenwerken. Het zou ook een effect kunnen hebben op de gehaltes van vervuilende stoffen in de atmosfeer."
Wat was het doel van je onderzoek?
"Ik wilde inzicht krijgen in de processen die waterstof maken en afbreken met het oog op de toekomst. Mijn onderzoek is slechts de eerste stap. Uiteindelijk willen we natuurlijk wel voorspellingen kunnen doen."
CV
Anneke Batenburg (29) begon in 2001 aan de Twin-opleiding Scheikunde en Natuur- en Sterrenkunde in Utrecht. Na haar propedeuse voor beide opleidingen vervolgde ze haar opleiding bij Natuur- en Sterrenkunde. Eén jaar onderbrak ze haar studie voor een bestuursfunctie bij studievereniging A-Eskwadraat. Bij het kiezen van de onderzoeksmaster Chemistry & Physics sloop de scheikunde er weer in. Voor haar afstudeeronderzoek liep ze stage in Stuttgart bij het Max-Planck Instituut. In 2008 solliciteerde ze als assistent in opleiding bij het IMAU, het Instituut voor Marien en Atmosferisch onderzoek Utrecht. Nu ze is gepromoveerd rondt ze nog wat losse eindjes af, waarna ze op zoek moet naar een baan.
Je hebt waterstofmetingen gedaan van luchtmonsters die op verschillende plekken van de wereld zijn gemaakt en genomen zijn op verschillende hoogtes. Hoe kom je aan die lucht?
"We krijgen luchtmonsters uit de hele wereld. We werken op het gebied van atmosferische chemie samen met instituten in verschillende landen die meetstations hebben op verschillende breedtegraden. Van die collega’s krijgen we luchtmonsters. Op die manier kregen we vooral monsters van relatief schone, dunbevolkte plaatsen. Uit noordelijk Canada bijvoorbeeld, of van afgelegen eilanden."
"Om het effect van menselijke uitstoot te zien, moesten we dus ook op zoek naar lucht van plekken waar meer menselijke activiteit is. Daarvoor kon ik hier in de buurt terecht bij de toren van Cabauw in het Groene Hart dat omringd wordt door de Randstad."
"Ook wilde ik luchtmonsters uit de hogere luchtlagen zoals de stratosfeer en de troposfeer. Die kon ik krijgen via een Duits instituut dat samenwerkt met vliegtuigmaatschappij Lufthansa om monsters te nemen tijdens gewone passagiersvluchten."
Wat deed je met de luchtmonsters?
"Ik heb gemeten hoeveel waterstof er in elk monster zit en - meer specifiek - de zogeheten isotopen geteld. Ik keek naar deuterium, een isotoop van het element waterstof met een extra neutron wat daardoor meer massa heeft."
Waarom is dat isotoop belangrijk?
"Het deuteriumgehalte draagt de sporen van de processen die het waterstof heeft aangegaan in een bepaalde luchtlaag. Hierdoor komen we meer te weten over de bronnen en de afbraakprocessen van waterstof."
Wat hebben de metingen je geleerd?
"Je kunt er bijvoorbeeld aan zien dat de waterstof- en isotopenconcentratie in de verschillende luchtmonsters anders zijn. Zo maakt het uit of het luchtmonster van het noordelijk- of zuidelijk halfrond komt. Ook blijkt het seizoen een rol te spelen, net als de hoogte van luchtlaag waar een monster is genomen."
"De lucht die ik van de toren van Cabauw heb gekregen bijvoorbeeld, blijkt veel extra waterstof te bevatten, met juist relatief weinig deuterium erin. De toren staat op een plek waar veel menselijke activiteit is. Daardoor kon ik concluderen dat de extra waterstof afkomstig is van menselijke activiteit."
Waar draagt jouw onderzoek aan bij?
"Het blijft tamelijk specialistisch, maar door mijn metingen kunnen bijvoorbeeld atmosfeermodellen worden verfijnd. Daarbij geeft het inzicht in welke processen op welke plaats belangrijk zijn voor waterstof. We begrijpen nu iets meer over de waterstofkringloop, en de isotoopeffecten daarin."
Waarom zijn er niet eerder metingen gedaan?
"De metingen zijn lastig uit te voeren. Wij hebben in ons lab één van de weinige meetopstellingen die dat kan. Maar die opstelling moest eerst worden bedacht en gemaakt."
Wanneer had jij je eurekamoment?
"Dat was niet zo zeer een moment. Maar toen de data die ik verzamelde ineens een verhaal vormden, werd ik daar wel heel blij van. Je weet dat je op de goede weg zit en je je verhaal kan afronden."
