Onderzoek met levend weefsel - Technische Universiteit Eindhoven ...

hadden we bij Scheikunde toen nog een
eerste geldstroomplek te vergeven’, zegt
Keurentjes. ‘Martijn kwam op ongeveer
hetzelfde moment bij me langs. Hij had zin
om te promoveren en het mocht van hem,
in tegenstelling tot zijn afstudeerproject,
best een beetje spannend zijn.’
‘Kunnen we ultrasound gebruiken om in
kooldioxide reacties te laten verlopen?, was
de startvraag van het onderzoek’, vertelt
Keurentjes. Het ultrageluid met een frequentie
van twintig kilohertz (het menselijk
gehoor gaat maximaal tot achttien kilohertz,
-red.) vormt cavitatiebelletjes in de
vloeistof, die instabiel zijn. ‘Onderzoekers
in dit vakgebied hebben tot nu toe altijd
gezegd dat ultrasound en reacties onder
hoge druk niet samengaan, het werd onmogelijk
geacht om met ultrageluid onder
hoge druk cavitatie te verkrijgen’, vertelt
Kuijpers. ‘Bij kamertemperatuur wordt
kooldioxide pas vloeibaar bij een druk van
zestig bar. In water is bij die druk al geen
cavitatie meer mogelijk, maar bij CO2 zorgt
de hoge dampspanning ervoor dat dit wel
kan. Dit is iets heel nieuws. Er is nog nooit
aan gedacht om een vloeistof te gebruiken
die pas condenseert bij hoge drukken’,
aldus Kuijpers.
Veilig en schoon
‘Het voordeel van CO is dat het zich
2
gedraagt als een organisch oplosmiddel’,
zegt Keurentjes. ‘Omdat er in de chemische
industrie veel van op oplosmiddelen
gebaseerde processen gebruik wordt
gemaakt, is dit een belangrijke ontdekking.’
Wanneer de cavitatiebelletjes de drukgolf
niet meer bij kunnen houden, imploderen
ze. Dat betekent dat de belletjes als het
ware in elkaar klappen. ‘In de vloeistof
ontstaan dan heel lokaal temperaturen van
wel vijfduizend graden Celsius’, vertelt
Kemmere. ‘Dat leidt tot de vorming van
radicalen waarmee reacties kunnen worden
uitgevoerd.’ Van Eck heeft hiervoor
experimenten uitgevoerd om te kijken of
radicalen kunnen worden gevormd uit
acrylaatmonomeren in CO . ‘Daarvoor
2
hebben we een radicalenvanger gebruikt’,
zegt Kemmere. ‘Dat kun je zien als een
soort pacman die radicalen pakt. Omdat
de radicalenvanger van kleur veranderde,
hadden we aanwijzingen dat het werkt en
dat er daadwerkelijk polymeer gevormd
kan worden. Dat is ons ook gelukt.’ ‘Wanneer
je in een oplossing werkt, kan het
probleem ontstaan dat de vloeistof stroperig
wordt’, vertelt Kuijpers. ‘Dan stopt het
groeien van de belletjes en kan er geen
cavitatie meer optreden. Kooldioxide blijkt
echter een ‘antisolvent’ voor het gevormde
polymeer te zijn, zodat het als een vaste
stof op de bodem van de reactor valt.’ Ook
hebben de onderzoekers ontdekt dat door
het imploderen van cavitatiebelletjes een
mechanische kracht op opgelost polymeer
wordt uitgeoefend, waardoor de polymeer
precies in het midden breekt. ‘Omdat we
deze eigenschap weten, kunnen we een
ketengroeiproces heel precies sturen’, zegt
Van Eck. Een voordeel van het werken met
ultrasound en kooldioxide is de veiligheid.
Kuijpers: ‘Bij een normale polymerisatie
is een initiator nodig om een reactie te
creëren. Als de initiator eenmaal begint
met het ontleden, kan het proces niet makkelijk
gestopt worden. Dan moet er iets
bijgegooid worden en kun je je experiment
opnieuw uitvoeren. Als je met ultrasound
werkt, kun je gewoon de geluidsgolf stoppen’.
‘Initiatoren zorgen ervoor dat je vieze
chemie bedrijft en om daarmee om te
kunnen gaan, is het niet altijd veiligheid
ten top’, legt Keurentjes uit. ‘Nu we met
ultrasound kunnen werken, is het een
veilig en schoon proces. Daar komt nog bij
dat CO 2 voor een extra groen aspect zorgt.
Schone processen vormen dan ook de
‘bottom line’ van het verhaal.’ Keurentjes:
‘Met ultrasound en CO 2 zijn we in staat
om heel precies een polymeer te maken,
wat commercieel gezien interessant kan
zijn. Omdat in onze polymeren helemaal
geen resten van initiatoren achterblijven,
zal dit heel goed in de medische wereld
FOTO: BART VAN OVERBEEKE
toegepast kunnen worden. Heel veilig en
zuiver. Maar in eerste instantie hebben
wij ons alleen op industriële polymeren
gericht’.‘Het is een van de meest succesvolle
projecten van onze groep, in die zin
dat alles lukt’, zegt Keurentjes trots. ‘Het
voelt toch wel een beetje alsof we NWO en
DPI daarmee lik op stuk geven. Hiermee
wordt volgens mij ook bewezen dat eerste
geldstroomplekken wel degelijk belangrijk
zijn. Je hoeft als onderzoeker geen verantwoording
af te leggen, je bent niet beperkt
in wat je gaat doen en je hoeft niet te doen
wat de sponsoren willen.’ In december
2002 werd het artikel van de vier onderzoekers
in het wetenschappelijk tijdschrift
Science gepubliceerd. ‘Die mate van succes
hadden we niet verwacht’, zegt Keurentjes.
‘Toen Diana proeven aan het doen was en
de polymerisatie de eerste keer lukte, was
ze zo enthousiast dat ze het polymeer dat
ze gemaakt had, had weggegooid’. Van
Eck voegt daar meteen aan toe dat dat niks
uitmaakte, ‘want de tweede keer werkte
het weer’. Keurentjes: ‘Voor procestechnologen
is het heel ongebruikelijk dat ze
iets naar Science sturen, laat staan dat het
erin komt. Bij ons verliep het allemaal heel
gladjes, we hebben het artikel in september
opgestuurd, een week of zes later kregen
we het terug met slechts een paar opmerkingen.
Als je weet dat Science driekwart
van alle opgestuurde artikelen terugstuurt
zonder ze te plaatsen, ben ik bijzonder
trots op wat we bereikt hebben. Het is ook
belangrijk dat een verhaal goed opgeschreven
is en dit leest als een trein’.
Van links naar rechts: ir. Diana van Eck, ir. Martijn Kuijpers, dr.ir. Maartje Kemmere
en prof.dr.ir. Jos Keurentjes.
M A T R I X / 1 / 2 0 0 3 2 9