Eindelijk snappen oliebedrijven wat ze doen

Om de lange moleculen in ruwe olie op te knippen in kleinere stukjes, zodat er benzine ontstaat, worden zeolieten gebruikt. Dat is een katalysator die het chemische proces helpt. Hoewel een katalysator niet wordt gebruikt, gaat het wel langzaam achteruit.

Dat zeolieten goed als katalysator werken is al tientallen jaren bekend. Waarom ze werken wist niemand. Evenmin als waarom de werking achteruit gaat.
Nu heeft een internationale groep wetenschappers aan het licht gebracht wat er precies gebeurt. Essentieel daarbij was uit te zoeken hoe dat zeoliet in elkaar zit. Het is een kristal van silicium en zuurstof, vertelt Bert Weckhuysen, hoogleraar Anorganische Chemie en Katalyse aan de Universiteit Utrecht. Maar het is een gatenkaas, waarin flinke gaten zitten. En op schijnbaar willekeurige plekken in zit er in die gaten aluminium. "Je wilt weten waar dat aluminium zit, want waar aluminium zit daar gebeurt het", zegt Weckhuysen.

Tot nu toe was er nog geen methode om te 'zien' hoe het zit. Voor een elektronenmicroscoop zit er te weinig verschil in gewicht tussen aluminium en silicium. Dus dat werkt niet. Een andere methode is atom probe tomography. Daarbij pel je als het ware de atomen een voor een af met een pulserende laser. Dat is de methode die Weckhuysen gebruikte. Toch was ook dat niet vanzelfsprekend. Die techniek werkt alleen voor elektrisch geleidende materialen. Zeoliet is juist een isolator.

Door een dun laagje platina aan te brengen op het zeoliet, waardoor het toch een beetje begon te geleiden, lukte het toch om met lasers een voor een de atomen weg te schieten van het oppervlak. Om dit in het lab aan de praat te krijgen, en de gegevens te analyseren kostte bijna drie jaar, maar het lukte.
Nu is duidelijk wat het verschil is tussen werkend en 'dood' zeoliet. Als het werkt, zit het aluminium verspreid over de hele gatenkaas. Als het uitgewerkt is, blijken de atomen in klonters bij elkaar te zitten.

Met deze kennis moet het mogelijk zijn de katalysator te verbeteren. Ook probeert Weckhuysen deze techniek nu te gebruiken voor andere chemische processen, onder andere voor reacties waar nog geen katalysator voor beschikbaar is.