Een eeuw chemische technologie in Nederland

p.

s.

v.

Een eeuw chemische technologie in Nederland

rs pr ei de n

In opdracht van Stichting Hoogewerff-Fonds

pr o

ef

—

ni et

ve

Ton van Helvoort en Er nst Homburg

Stichting Hoogewerff-Fonds Delft 2021

Colofon UITGE VE R

Stichting Hoogewerff-Fonds

p.

Delft administrateur@hoogewerff-fonds.nl

v.

https://www.hoogewerff-fonds.nl/

s.

BEE L DRE DA C T IE

VOR M GE VIN G

Maureen Nikkessen-Fusers Studio Done, Swalmen

DR U K

DTP Graphic Products, Panningen

ve

ISB N

rs pr ei de n

Ernst Homburg

ni et

978-90-9034604-5

© 2021 Ton van Helvoort, Ernst Homburg en Stichting Hoogewerff-Fonds

Augustus 2021

—

EERS T E DRU K

ef

ILLUS T RAT IE S OM S LAG

pr o

Zie pp. 16, 28, 30, 156, 194, 216

Niets uit deze publicatie mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt, door middel van druk, fotokopie, microfilm, elektronisch of op welke andere wijze dan ook, zonder voorgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

ef

pr o — ni et rs pr ei de n

ve

v.

s.

p.

Een eeuw chemisc h e t e c h n ol ogi e i n Ne de rl a n d

Inhoud

9

11

61

VOORWOORD HOOFDSTUK 1

p.

Chemie, technologie, industrie en economie 12 Dwerg tussen reuzen?

14 In de breedte 15 Duitse inventiviteit 16 Expansie door imitatie, licenties en samenwerking 18 Expansie door R&D 20 Expansie door de chemische procestechnologie 23 Herstructurering 25 Noten

rs pr ei de n

s.

v.

29

75

verdiepingsslag

HOOFDSTUK 2

76 78 81 83 86

89

ve

ni et

—

HOOFDSTUK 3

De Amerikaanse uitdaging:

ef

chemical engineering en unit operations

pr o

47 Duitsland versus Amerika 48 De opkomst van chemical engineering in de Verenigde Staten 51 Proefnemingen op semi-technische schaal in Delft 52 Expansie en stabilisatie in Delft 53 Van unit operations naar unit processes 55 De chemische professie en de opleiding 57 Noten

6

HOOFDSTUK 5

Een tweede wetenschappelijke

Chemische technologie: De wegbereiders 30 Internationaal 31 Nederland 34 Vernieuwing in het onderwijs: de Technische Hogeschool Delft 35 De Technische Hogeschool en de industrie 38 De eerste wegbereiders van de Delftse scheikundige technologie 39 Waterman 40 De doorwerking 41 Noten 45

HOOFDSTUK 4

Fabrieken, apparaten en regelaars 63 Amerikaanse engineering contractors nemen de leiding 64 Chemische werktuigen 65 Apparaten voor de procesindustrie 67 Onderzoek aan kernreactoren en chemische apparaten 68 Meten en regelen 72 Noten

Van Cambridge (VS) naar Cambridge (GB) Fysische transportverschijnselen Chemical Reaction Engineering In het voetspoor van de pioniers Noten

HOOFDSTUK 6

Op het kruispunt van vele wegen: de katalyse 91 De ontwikkeling van nieuwe katalytische processen 93 Het begon bij Shell, DSM en in Delft 96 Samenwerking op landelijke schaal en het begin van onderwijs aan de universiteiten 98 Onderzoek in industriële laboratoria 100 Katalyse aan de universiteiten voor 1990 103 Samenwerking en groei op het kruispunt van vele wegen 108 Noten

1 15

HOOFDSTUK 7

Polymeren:

van bulk naar maatwerk 116 Synthetische polymeren in Duitsland en de Verenigde Staten 117 Delft, Philips en AKU: het begin van de polymeerwetenschap en -industrie in Nederland 121 Twee decennia van ongebreidelde industriële groei, 1950-1970

I nho ud

HOOFDSTUK 8

Reactorkunde: meer dan de reactor alleen

HOOFDSTUK 10

Op weg naar een duurzame wereld:

uitdagingen aan de procestechnologie

v.

p.

190 Zon en biomassa 192 Klimaat en milieu: twee grote maatschappelijke uitdagingen 194 De energietransitie 196 Waterstof, biomassa en CCS 198 De grondstoffentransitie 202 Alternatieven voor fossiele grondstoffen 205 Uitdagingen voor de procestechnologie 210 Noten

rs pr ei de n

1 41

1 87

s.

123 Nieuwe polymeren en hun verwerking tot kunststoffen 125 Naar producten met een hoge toegevoegde waarde 128 Membranen, micellen en moleculaire ensembles 131 Toekomstige uitdagingen 134 Noten

2 17

ILLUSTRATIEVERANTWOORDING

2 21

DANKWOORD

2 22

OVER DE AUTEURS

1 65

ni et

ve

142 Europese én Amerikaanse wortels 145 De ‘magische’ driehoek Geleen-AmsterdamDelft 147 Onstuimige groei 149 Grenzen aan de groei 151 Discussies over een onzekere toekomst 152 Biotechnologie, polymeertechnologie en halfgeleiders 153 Op het grensvlak van stromingsleer, scheidingstechnieken en katalyse 155 Nieuwe reactoren, procesintensificatie, energie en milieu 158 Noten HOOFDSTUK 9

Biotechnologie:

beloftevol en ‘groen’

pr o

ef

—

166 Van gist tot penicilline 168 Bloei van de ‘klassieke biotechnologie’ in Nederland 170 De doorbraak van de ‘nieuwe biotechnologie’ 172 Biotechnologie als pionier van het innovatiebeleid 174 De uitbouw van de biotechnologie aan de universiteiten 179 Biotechnologie in de industrie 180 Chemische technologie – producttechnologie – biotechnologie 182 Noten

7

—

ni et

ve

rs pr ei de n

s.

v.

p.

Een eeuw chemisc h e t e c h n ol ogi e i n Ne de rl a n d

ef

Sebastiaan (Bas) Hoogewerff (1847-1934) was van 1885 tot 1905 hoogleraar

pr o

anorganische, organische en analytische scheikunde aan de Polytechnische School; en van 1905 tot 1907 Rector Magnificus en hoogleraar organische scheikunde aan de Technische Hogeschool in Delft. Bij het afscheid van zijn rectoraat schilderde Jan Veth zijn portret in 1907. Ter ere van zijn zeventigste verjaardag in 1917 brachten zijn vrienden ‘uit en buiten de Nederlandse industrie’ een aanzienlijk bedrag bijeen dat werd ondergebracht in de Stichting Hoogewerff-Fonds, bedoeld om wetenschappelijk onderzoek op het gebied van de chemische technologie te bevorderen en om bijzondere prestaties op dat terrein te belonen.

8

Vo o r wo o rd

Voorwoord

ef

—

ni et

ve

rs pr ei de n

s.

v.

p.

Op 29 augustus 2017 bestond de Stichting Hoogewerff-Fonds 100 jaar. De stichting werd in 1917 opgericht door haar naamgever Professor Dr. Sebastiaan Hoogewerff, in leven hoogleraar aan de Technische Hogeschool te Delft.

Vanaf de oprichting zijn de activiteiten van de Stichting erop gericht om onderwijs en onderzoek op het terrein van de chemische technologie te stimuleren en te bevorderen. De laatste jaren gebeurt dat met name door het toekennen van prijzen aan jonge onderzoekers, ondernemende bedrijven en gelouterde wetenschappers voor hun gehele oeuvre, alsmede door het ondersteunen van activiteiten door studenten.

Het idee voor een boek over een eeuw chemische technologie in Nederland is per toeval ontstaan. Tijdens het diner ter gelegenheid van het toekennen van de 22ste Gouden Medaille van het Hoogewerff-Fonds aan Freek Kapteijn, raakten enkele bestuursleden in gesprek met Ernst Homburg, hoogleraar geschiedenis van wetenschap en techniek aan de Universiteit Maastricht. Ze concludeerden dat er op dat moment nog geen boek bestond dat systematisch de geschiedenis van de chemische technologie in Nederland beschrijft. En, zoals de Engelsen plegen te zeggen: ‘the rest is history’.

Ernst Homburg en Ton van Helvoort hebben een prachtig boek geschreven over een eeuw chemische technologie in Nederland. Een vakgebied waarin Nederlandse ingenieurs en onderzoekers nog altijd excelleren. In de beschreven periode hebben diverse ondernemende bedrijven op basis van de nieuwverworven inzichten en vaardigheden in de chemische technologie bloeiende processen ontwikkeld en opgeschaald.

Chemische technologie is erg belangrijk geweest voor de economische ontwikkeling in de laatste eeuw. Maar inmiddels dienen zich nieuwe vraagstukken – en dus ook mogelijkheden – aan voor chemisch technologen, met name door de noodzaak om de CO2-uitstoot die het gevolg is van het gebruik van fossiele brand- en grondstoffen, tot een minimum te beperken. De nieuwe vraagstukken liggen met name op het terrein van de onafwendbare energietransitie en het gebruik van alternatieve grondstoffen voor de chemische industrie. Dit boek gaat dan ook niet alleen over de afgelopen eeuw. In hoofdstuk 10 beschrijven de auteurs de uitdagingen aan de chemie en chemische technologie in de komende jaren. Het is – uiteraard – niet zo dat er pasklare antwoorden gegeven worden. Maar een uitstekende opsomming van de vele uitdagingen en oplossingsrichtingen lijkt mij voldoende om te onderkennen dat het vakgebied chemische technologie ook in de komende era zeer belangrijk zal zijn voor de welvaart en het welzijn van ons land.

Graag wil ik Ernst en Ton bedanken voor de zeer prettige en vruchtbare samenwerking. Ook de mede-bestuursleden Bart van Holk, Herman Kuipers en Eugène Kuijpers, die tezamen met ondergetekende de leescommissie vormden, hebben een belangrijke bijdrage geleverd. Het resultaat in de vorm van het boek mag er zijn.

Sebastiaan Hoogewerff is ruim 100 jaar geleden aan een avontuur begonnen door de chemische technologie in de breedste zin van het woord te ondersteunen. Ik ben ervan overtuigd dat de chemische technologie nog altijd – en opnieuw – een bloeiende toekomst tegemoet gaat.

pr o

Maarn, 4 juli 2021

Peter Berben Voorzitter Stichting Hoogewerff-Fonds

9

pr o

ef

—

ni et

ve

rs pr ei de n

s.

v.

p.

Een eeuw chemisc h e t e c h n ol ogi e i n Ne de rl a n d

De synthesehal van Staatsmijnen omstreeks 1952. In grote verticale dubbelwandige stalen reactoren, ontwikkeld door Carl Bosch en zijn team bij BASF in 1911, werd bij hoge druk en hoge temperatuur in aanwezigheid van een katalysator ammoniak gevormd uit waterstof en stikstof.

10

C h e m ie , t e c h n o lo g ie , in d u s t r ie e n e c o no m ie

1 Chemie, technologie, industrie

en economie

rs pr ei de n

s.

v.

p.

Chemie is overal! Dit is op het moment van schrijven, 2020, al een paar jaar het motto van een publiekscampagne van de Vereniging van de Nederlandse Chemische Industrie (VNCI).1 Deze campagne beoogt te laten zien dat chemische processen alom aanwezig zijn en dat zonder chemie het moderne leven onmogelijk is. Moderne materialen zoals kunststoffen, en innovaties zoals mobiele telefoons berusten op chemische (uit)vindingen.

pr o

ef

—

ni et

ve

In de ‘Chemie is Overal’-campagne en de door de VNCI georganiseerde ‘Dag van de Chemie’ zit ook een verborgen historische component. De uitgebreide chemische complexen Pernis-Botlek-Europoort, Chemelot in Limburg, en het Chemie Park Delfzijl zijn ‘monumenten’ van investeringsbeslissingen die lang geleden zijn gedaan; door chemische bedrijven en hun ondernemers, al dan niet gestimuleerd door regionale en landelijke overheden. Op kleinere schaal zijn evenzeer de hedendaagse high-tech campussen duidelijk zichtbaar als iconen van de chemie.

Dit boek gaat over een eeuw chemische industrie en chemische technologie. Het wil laten zien hoe die chemische industrie zich zo omvattend heeft ontwikkeld dat deze in alle haarvaten van ons leven en de samenleving is doorgedrongen. Tegenwoordig berust chemische bedrijvigheid op wetenschappelijk-technologische kennis. Hoe is dit verbond tussen industrie en wetenschap tot stand gekomen? Aan de basis ervan ligt onderzoek dat in Nederland, of in het buitenland, werd en wordt gedaan. Over de geschiedenis van de relatie tussen de chemische wetenschap en de industrie is het nodige geschreven. Maar de ontwikkeling van het voor het ontwerpen, bouwen en laten draaien van chemische fabrieken essentiële vakgebied van de chemische technologie bleef daarbij vaak onderbelicht. Hoe groeide dat

vakgebied, en welke invloed had dat op de wijze waarop de procesindustrie zich in Nederland ontwikkelde?

Hoe beïnvloedde het tal van andere terreinen zoals de zuivering van afvalwater en de reductie van de uitstoot van broeikasgassen? Dergelijke vragen staan in dit boek centraal.

Veel belangrijke facetten van de relatie industrie— wetenschap—samenleving komen aan de orde in dit overzicht van de ontwikkeling van de procestechnologie in de twintigste eeuw. Om de impact van de procestechnologie te kunnen schetsen moeten we eerst een stap terugdoen en een overzicht geven van de ontwikkeling van de chemische industrie in de negentiende en twintigste eeuw. Dat is het onderwerp van dit hoofdstuk. In hoofdstuk 2 schetsen we vervolgens wie de dragers van die veranderingen waren. Wie waren de ambachtslieden, wetenschappers en ingenieurs die nieuwe methoden en technieken uitvonden, deze introduceerden en ze commercieel vruchtbaar maakten? Welke instituties, organisaties en netwerken werden daarvoor ingericht?

In de daaropvolgende hoofdstukken gaan we specifiek in op de internationale en nationale ontwikkelingen binnen de procestechnologie en de keuzen die werden gemaakt, leidend tot de ongekende expansie van de procesindustrie in de twintigste eeuw. Met als resultaat: Chemie is Overal!

11

Een eeuw chemisc h e t e c h n ol ogi e i n Ne de rl a n d

pr o

ef

—

ni et

ve

p.

v.

rs pr ei de n

Bij de aanvaarding van zijn ambt als eerste gewoon hoogleraar scheikundige technologie aan de Technische Hogeschool Delft, sprak Alphons Steger in 1912 een rede uit over De toekomst der chemische industrie in Nederland.2 In zijn rede stond de vraag centraal of men in Nederland tot een chemische grootindustrie kon komen. Steger zag mogelijkheden omdat in Zuid-Limburg de aanwezigheid van grote hoeveelheden uiteenlopende soorten steenkool was aangetoond die grondstoffen konden leveren voor de chemische industrie.3 Daarnaast waren in de Gelderse Achterhoek steenzout- en kalizoutlagen bewezen.4 Naar Stegers visie waren dergelijke grondstoffen een essentiële voorwaarde voor de vor-

ming van grootschalige chemische bedrijven. Dat kon nu verwezenlijkt worden. Uit steenkool kon men een heel scala aan producten — gasvormig, vloeibaar dan wel vast — winnen afhankelijk van de eigenschappen van het uitgangsmateriaal. Zo werd in een lichtgasfabriek gas gestookt uit retorten met als nevenproducten teer, ammoniakwater en cokes. De cokes van cokesovens was bestemd voor de ruwijzer-industrie, het hoogovenbedrijf.

In hoogovens worden verschillende ijzerertsen verhit tot uiteindelijk vloeibaar ijzer, dat verwerkt kon worden tot gietijzer, smeedijzer en staal. De ammoniak en teer die bij de cokesovens ontstonden, waren waardevolle nevenproducten. Ammoniak voor kunstmeststoffen en teer voor de vervaardiging van benzeen en andere aromatische koolwaterstoffen waarvan zogeheten teerkleurstoffen konden worden gemaakt. Steger zag voor zich dat er in Limburg een steenkolenindustrie van de grond kon komen en dat in de buurt van een Nederlandse zeehaven hoogovens gebouwd konden worden.

De conclusie in Stegers rede voor Nederland was tweeërlei. Ten eerste dat de aangetoonde delfstoffenrijkdom goede openingen bood voor chemische grootindustrieën om via grondstoffen en nevenproducten met elkaar samen te werken en zo economisch voordeel te behalen. En ten tweede dat die bedrijven vervolgens werkgelegenheid zouden bieden aan studenten die in de Technische Hogeschool Delft werden opgeleid, om zo bij te dragen ‘aan den roem en de welvaart van het dierbaar Vaderland’.5 Stegers weids vergezicht op een grootschalige chemische industrie kwam niet uit de lucht vallen. Nederland was omringd door landen — met name Duitsland en Groot-Brittannië — die een dergelijke industrie succesvol hadden ontwikkeld. In Engeland vond al vele decennia grootschalige fabricage van soda en zwavelzuur plaats, terwijl in Duitsland grote successen waren geboekt op het terrein van de synthetisch-organische industrie van kleurstoffen en geneesmiddelen. Was de Britse chemische industrie te karakteriseren als een chemische industrie op basis van anorganische grondstoffen, de Duitse versie was gebaseerd op organische stoffen, voornamelijk geproduceerd uit steenkool.

Steger had kort in Duitsland gestudeerd en was daar onder de indruk geraakt van de synthetische kleurstofindustrie.6 De in Nederland op grote schaal verbouwde natuurlijke kleurstof meekrap was in korte tijd weggeconcurreerd door het Duitse synthetische alizarine. Ook het natuurlijke indigo werd door synthetische varianten

s.

Dwerg tussen reuzen?

Een reclame affiche van de Cokesfabriek van de Staatsmijn Emma, omstreeks 1920 ontworpen door Cornelis Rol. Het laat de waaier van chemische producten zien die volgens professor Alphons Steger in cokesfabrieken konden worden gemaakt, waaronder ammoniumsulfaat voor kunstmest, benzeen en teer.

12

pr o

ef

—

ni et

ve

rs pr ei de n

s.

v.

p.

Een eeuw chemisc h e t e c h n ol ogi e i n Ne de rl a n d

164

De in 1870 opgerichte Nederlandsche Gist- en Spiritusfabriek in Delft was een voorname wegbereider van de industriële biotechnologie in Nederland. Vooral op het gebied van R&D naar fermentatieprocessen hoorde het bedrijf internationaal tot de top. Reeds in 1890 werd de eerste gistingsproeffabriek gebouwd om de resultaten van het laboratorium naar de productie te vertalen. In 1958 kwam de hier afgebeelde nieuwe proeffabriek in gebruik.

B io t e c h n o lo g ie : b e lo f t e v o l e n ‘g ro en’

9 Biotechnologie: beloftevol en ‘groen’

ve

rs pr ei de n

s.

v.

p.

Biotechnologie is eeuwenoud, en tegelijkertijd een jonge belofte. Veertig jaar geleden gaven wetenschappelijke doorbraken,

overheidssubsidies en investeringen vanuit het bedrijfsleven het vakgebied een enorme dynamiek. Velen koesterden grote verwachtingen dat de synthese van microbiologie, biochemie, moleculaire biologie en procestechnologie ongekende mogelijkheden zou scheppen. Die zijn inderdaad voor een deel waargemaakt, maar veel van de potentie ligt ook nog in de toekomst verscholen. Nu de chemische industrie moet verduurzamen is het de vraag in hoeverre de biotechnologie voor schone en energiezuinige oplossingen zal gaan zorgen.

pr o

ef

—

ni et

Het begrip ‘biotechnologie’ is zo ingeburgerd, dat het lijkt alsof de term al lang bestaat. Toch werd die term pas in de vroege jaren zeventig populair. Vóór die tijd noemde men het toegepaste microbiologie, gistingstechniek, voedingsmiddelentechnologie, Biotechnik, biological engineering, of – vanaf 1947 in de Verenigde Staten – biochemical engineering.1 De grote doorbraak kwam in 1979 toen Wall Street de biotechnologie ging omarmen, zoals Robert Teitelman in zijn boek Gene dreams: Wall Street, academia, and the rise of biotechnology laat zien.2 De biotechnologie die we nu kennen, die ook wel de New Biotech wordt genoemd, is inderdaad sterk bevorderd door het belang dat (Amerikaanse) investeerders er vanaf de jaren zeventig aan hechtten.

Van oudsher werden micro-organismen toegepast bij het bereiden van bier en wijn, en bij het bakken van brood. Fermentatietechnologie was ook cruciaal bij de verwerking, verbetering en conservering van voedingsmiddelen, en bij de bereiding van de kleurstof indigo.

Met name de voedingsmiddelentechnologie had vanouds nauwe relaties met de chemische technologie.

Eenheidsprocessen zoals warmteoverdracht, destillatie, filtreren, dehydratie, indampen, kristalliseren, malen en mengen (hoofdstuk 3) werden ook in de voedingsindustrie veel toegepast. De fysische wetten van behoud van massa, impuls en warmte gelden ook bij biologische processen. Omdat de eenheidsprocessen op fysische principes berusten zijn ze met wiskundige vergelijkingen te beschrijven en kan men ermee rekenen, ook binnen de voedingsindustrie.3 De bovenstaande inzichten werden na de Tweede Wereldoorlog verder ontwikkeld binnen met name de vlees- en de zuivelindustrie. Bij de vleesindustrie worden ze toegepast bij de extractie van oplosbare eiwitten, bij de destillatie van oplosmiddelen, alsmede bij het verwijderen van ongewenste geurstoffen. Bij de zuivelindustrie is melk de grondstof waaruit eiwitten (albumine, globuline), lactose en vetten met de genoemde processen kunnen worden gewonnen. Water kan mechanisch worden afgescheiden door centrifugeren of door filtreren, bijvoorbeeld bij de kaasbereiding. Al die eenheidsprocessen maakten deel uit van wat we, enigs-

165

pr o

ef

—

ni et

ve

rs pr ei de n

s.

v.

p.

Een eeuw chemisc h e t e c h n ol ogi e i n Ne de rl a n d

Op de Brightlands Chemelot Campus in Geleen kwam in 2019-2020 de Multi-Purpose Pilot Plant in bedrijf van het Chemelot Institute for Science & Technology (InSciTe), opgericht door de TU/e, de UM, DSM en de Provincie Limburg. Er zijn vijf flexibele pilot plants voor, respectievelijk, heterogene katalyse, homogene katalyse, destillatie, polymerisatie en de verwerking van lignine (foto). Deze laatste werd op 29 juni 2020 door de start-up Vertoro in bedrijf genomen om ‘bio-olie’ uit lignine te bereiden.

186

O p w e g n a a r e e n d u u r z a m e wereld

10 Op weg naar een duurzame wereld:

uitdagingen aan de procestechnologie

ve

rs pr ei de n

s.

v.

p.

Duurzaam en schoon! Dat zijn de trefwoorden die vanaf de jaren negentig de ontwikkeling van de industrie en de technologie steeds sterker gingen bepalen. Samen met termen als recycling en klimaatneutraal gaven – en geven – zij de richting aan waarin de chemische technologie zich dient te ontwikkelen. Vooral sinds het klimaatakkoord van Parijs (2015) zijn de uitdagingen nog groter geworden. De bouw van een duurzame wereld vergt betere, meer innovatieve en betaalbare chemische technologie om toekomstige generaties een comfortabel leven te kunnen bieden. Voor jonge ingenieurs ligt er een wereld open.

pr o

ef

—

ni et

Dit boek laat zien dat de chemische technologie in Nederland de afgelopen eeuw een enorme ontwikkeling heeft doorgemaakt. Aan het begin van de twintigste eeuw was de industrie kleinschalig en sterk praktisch gericht. De Technische Hogeschool in Delft en de Middelbare Technische Scholen in Dordrecht en Amsterdam waren de enige plaatsen waar het vak chemische technologie werd gedoceerd. Ruim een eeuw later is het vakgebied zeer interdisciplinair en staat het in nauwe verbinding met toponderzoek op tal van terreinen dat binnen Nederland zowel op de Technische Universiteiten als op de ‘algemene’ universiteiten wordt verricht.

Ook de aan het vakgebied gelieerde industrie is nu zeer kennisintensief en internationaal georiënteerd. Scheikunde en chemische technologie spelen wereldwijd een rol in onze behoeften aan voeding, wonen, kleding, arbeid en vervoer en op talloze andere terreinen. Research & Development liggen aan de basis van dit proces van ‘chemisering’.1 Wanneer we de ontwikkeling van het vak chemische technologie die in de voorgaande hoofdstukken

is beschreven in vogelvlucht overzien, dan kunnen we een aantal fasen onderscheiden. Aan het begin van de twintigste eeuw was het vak chemische technologie sterk descriptief en gericht op de beschrijving van concrete deelgebieden van de (chemische) industrie, zoals bijvoorbeeld de zwavelzuurindustrie, de suikerfabricage, de zoutziederij, de bereiding van kleurstoffen en de fabricage van lichtgas (hoofdstukken 1 en 2). Deze bedrijfstakken werden behandeld in aparte hoofdstukken in de leerboeken, waarbij er aandacht werd besteed aan de grondstoffen, de chemische reacties, de noodzakelijke zuiveringsmethoden en de gebruikte apparatuur.

Vanaf ongeveer 1920 begon een tweede fase, eerst in de Verenigde Staten en Groot-Brittannië, en in de loop van de jaren dertig ook in Nederland. De cruciale innovatie was de diepgaande, kwantitatieve behandeling van fysische zuiverings- en scheidingsmethoden, zoals extractie, destillatie, kristallisatie, mengen en indampen, onafhankelijk van het feit of ze werden ingezet voor de bereiding van zwavelzuur, suiker, zout, of andere producten. Het inzicht brak door dat zulke eenheids-

187

rs pr ei de n

s.

v.

p.

Een eeuw chemisc h e t e c h n ol ogi e i n Ne de rl a n d

ve

Het in 2012 opgerichte Institute for Sustainable Process Technology (ISPT) speelt een rol als aanjager bij verschillende procestechnologische innovaties die van belang zijn voor de energie- en grondstoffentransitie. Een voorbeeld is de rotating packed

ni et

beds reactor die werd ontwikkeld in samenwerking met DSM, Nouryon, Huntsman en de TU Dortmund.

pr o

ef

—

de PEM-elektrolyse werd hierboven reeds genoemd.

De groep van Kitty Nijmeijer in Eindhoven richt zich op het begrijpen en ontwikkelen van duurzame membraantechnologie op moleculair niveau. Behalve aan de ontwikkeling van membranen voor het selectief terugwinnen van waardevolle componenten werkt haar onderzoeksgroep aan de ontwikkeling van ‘ion exchange membranen’. Dit zijn membranen die geladen groepen bezitten die selectief ionen met een tegengestelde lading doorlaten, bijvoorbeeld protonen. Deze membranen spelen een belangrijke rol in de elektrificatie: ze zijn essentieel voor bijvoorbeeld elektrolyse voor de vorming van waterstof, het opwekken en de opslag van energie in brandstofcellen en redox flow batterijen, en voor de elektrochemische conversie van CO2. De chemie van deze membranen is complex omdat grote chemische en mechanische stabiliteit vereist is. Dat maakt dat deze membranen relatief moeilijk te synthetiseren zijn. In de laboratoria van de TU Eindhoven wordt onderzoek ge-

208

daan naar manieren om dergelijke membranen op grote schaal te kunnen maken. Dit vergt grote investeringen, zodat toepassing zal afhangen van het ontstaan van een substantiële maatschappelijke vraag naar duurzame processen.109 We sluiten dit overzicht af met de constatering dat de grondstoffentransitie niet tot alleen fossiele organische verbindingen beperkt kan blijven. Ook verschillende zeldzame aarden, metalen en andere mineralen zullen bij onverminderd gebruik binnen afzienbare tijd zeer schaars zijn. Er is dus een noodzaak om te zoeken naar alternatieven die dezelfde functionaliteiten hebben op basis van mineralen die ruim voorradig zijn. Voor sommige stoffen, zoals fosfaten, hoort recycling tot de mogelijkheden. Door bedrijven als Kemira en ICL worden er nieuwe technieken uitgeprobeerd.110 Wanneer we terugblikken op de vele nieuwe ontwikkelingen die hierboven zijn genoemd dan kunnen we concluderen dat niet alleen de noodzaak, maar ook

rs pr ei de n

s.

v.

p.

O p w e g n a a r e e n d u u r z a m e wereld

ve

Het Utrecht Science Park biedt ook onderdak aan het InnovatieLab Life Sciences & Chemistry, gefaciliteerd door de Hogeschool Utrecht (HU). Hier kan toegepast onderzoek worden verricht, waarin het bedrijfsleven en kennisinstellingen samenwerken.

De chemisch-technologische hal op de foto biedt naast het opleiden van studenten de mogelijkheid processen te onderzoeken en pilots uit te voeren. Het zwaartepunt ligt op proces-intensificatie en circulair gebruik van grondstoffen en afvalstromen. Daarnaast

ni et

huisvest het InnovatieLab ook een bioprocess engineering lab.

pr o

ef

—

de chemisch-technologische mogelijkheden voor energietransitie en grondstoffentransitie aanwezig zijn. Veel onderzoeks- en ontwikkelingswerk moet echter nog gedaan worden om nieuwe technieken economisch levensvatbaar te maken. Opvallend is de rol die gespeeld wordt door samenwerkingsverbanden als het reeds genoemde ISPT, en het Sustainable Polymer Innovation Cluster (SPIC) in Emmen;111 universitaire spin-offs als BTG, BioBTX en Ventoro; en nieuwe campussen zoals de Zernike Campus in Groningen en de Chemelot Brightlands Campus in Geleen, waar academische en industriële onderzoekers nauw samenwerken.112 Nieuwe circulaire businessmodellen bieden kansen aan Nederland om aan het front van de industrietransitie te acteren. Uiteindelijk zal dat resulteren in werkgelegenheid en economische groei, maar allereerst vereist het enorme investeringen in R&D en grote veranderingen in de technologie.113

Toen professor Sebastiaan Hoogewerff in 1927 tachtig jaar werd, sprak zijn Delftse collega Jacob Böeseken zijn waardering uit voor de basis die zijn voorganger op het gebied van de chemische technologie had gelegd: ‘Hoogewerff zag (…) in Duitschland de opkomst eener geheel nieuwe techniek en er vereenigden zich in hem aldus twee stroomingen: de lust om zelf bij te dragen tot het vermeerderen van chemische kennis en de wensch, om hier te lande een brandpunt te stichten, waaruit de verworven kennis ten algemeenen nutte uitstralen kon.’ 114 Dit slothoofdstuk heeft laten zien dat de energietransitie en grondstoffentransitie vele kansen bieden aan jonge mensen die zich willen bekwamen in een hiervoor cruciaal vakgebied, de chemische procestechnologie. In die zin is de erfenis van Hoogewerff nog springlevend!

209