Lectoraat
Slimme Materialen voor de EnergietransitieDuur
Locatie
Contact
Onderzoek Jasmijn RuijgrokEr is nog veel werk te doen om klimaatverandering te beperken. De energietransitie speelt daarin een cruciale rol: het afbouwen van fossiele grondstoffen en het opschalen van hernieuwbare energiebronnen. Zoals windturbines, opslagtanks voor waterstof, zonnecellen en batterijen. Deze zijn veelal gemaakt van composiet: vezelversterkte kunststoffen van glasvezel, koolstofvezel en een polymere matrix. Door hun unieke samengestelde eigenschappen zijn deze materialen ideaal voor lichtgewicht en sterke constructiedoeleinden. Maar door de complexe samenstelling zijn deze materialen moeilijk te recyclen. Ze worden daarom veelal versnipperd en gebruikt als vulmateriaal in laagwaardige toepassingen, zoals wegpaaltjes. Dit is een vorm van downcycling: waardevolle composieten eindigen in producten van lagere kwaliteit. Ook worden ze verbrand voor energieterugwinning, of bijvoorbeeld gebruikt als vulmateriaal voor de cementindustrie. Hoe duurzaam zijn deze hernieuwbare technieken, als er nog geen oplossing is voor hun eindelevensduur?
Dit onderzoek richt zich op het ontwikkelen van chemische recyclingmethoden, waarmee vezelversterkte kunststoffen kunnen worden omgezet in pure herbruikbare grondstoffen. Zo kunnen hoogwaardige materialen opnieuw worden ingezet in de waardeketen. Deze aanpak draagt bij aan een circulaire economie waarin energie- en materiaaltransitie hand in hand gaan.
Het doel is om een wetenschappelijk onderbouwd plan te ontwikkelen voor de duurzame recycling van composieten binnen de energietransitie. Daarbij werken we aan het ontwikkelen en optimaliseren van chemische recyclingprocessen, waarmee vezelversterkte kunststoffen selectief kunnen worden afgebroken tot hoogwaardige bouwstenen voor nieuwe materialen voor toekomstige producten. Door inzicht te krijgen in de chemische reacties en materiaaleigenschappen die hierbij een rol spelen, doen we fundamentele kennis op over hoe polymeren binnen complexe composieten efficiënt en circulair kunnen worden hergebruikt.
Dit onderzoek maakt deel uit van het professioneel doctoraat (PD) van Jasmijn Ruijgrok, docent-onderzoeker Slimme Materialen in de Energietransitie. Professional doctorates (PD) zijn een nieuwe, praktijkgerichte vorm van promotieonderzoek binnen het hbo, waarin onderzoek en beroepspraktijk nauw samenwerken aan oplossingen voor complexe maatschappelijke vraagstukken. Daarmee draagt Jasmijn bij aan de landelijke pilot van professional doctorates en aan de ambitie van Inholland om praktijkgericht onderzoek te verdiepen en te verbreden.
Jasmijn richt zich samen met de aangesloten praktijkpartners op twee casussen: windturbinebladen en opslagtanks voor waterstof. De opbouw van deze materialen is chemisch gezien vergelijkbaar: beide bestaan veelal uit epoxymatrices versterkt met glas- of koolstofvezels. Op labschaal testen en ontwikkelen ze verschillende chemische recycletechnieken. Ook optimaliseren ze deze met ‘modelsystemen’: iets vereenvoudigde versies van het echte materiaal. Daarna ontwikkelen ze deze door tot materialen uit de industrie.
Vervolgens richten de onderzoekers zich op opschaling om aan de slag te kunnen met een volledig windturbineblad. Naast het technische aspect is het belangrijk om parallel daaraan socio-economische aspecten mee te nemen in het project. Hiervoor werken we samen met andere opleidingen in de vorm van stageopdrachten en studentprojecten, waaronder Werktuigbouwkunde en opleidingen binnen het domein Business, Finance & Law. Het draait om vragen zoals: is er beleid nodig om recycling te verplichten? En zo ja, hoe zorgen we ervoor dat de last niet enkel bij één partij terechtkomt? Hoe wordt dit logistiek gefaciliteerd? Welke gedragsverandering is nodig om dit type circulair denken en recyclinggericht ontwerp in de industrie te realiseren? Het vergt meer dan alleen wetenschappelijke innovatie om ‘circulair’ de nieuwe standaard te maken en om af te stappen van het huidige lineaire koolstofsysteem.
"Dit onderzoek verbindt wetenschap, industrie en onderwijs om één doel te bereiken: een circulaire energietransitie waarin geen waardevol materiaal verloren gaat."
Chemie heeft een grotendeels grijs karakter, veelal onterecht. We hebben juist de nieuwe generatie chemici nodig om door de uitdagingen van de energie- en materiaaltransitie heen te komen. Binnen dit onderzoek werken studenten direct mee in de vorm van projectonderwijs en stages. Ook betrekken we hen verder actief bij experimenten, data-analyse en procesontwikkeling, zodat zij leren hoe chemie direct kan bijdragen aan duurzame oplossingen. Bovendien houdt het contact met studenten binnen dit traject de onderzoekers scherp. Ze kijken vaak met een heel frisse blik naar een probleem en komen hierdoor met interessante oplossingen.
Jasmijn geeft en ontwikkelt zelf ook nog onderwijs in de opleiding Chemie, en is nauw betrokken bij het ontwikkelen van het curriculum. Zo kan zij de nieuwste inzichten verwerken en studenten inspireren om hun kennis in te zetten om écht impact te maken voor een duurzamere wereld. En door nieuwe kennis en onderzoeksresultaten terug te brengen in het curriculum ontstaat een continue wisselwerking tussen leren en innoveren. Zo draagt het project niet alleen bij aan wetenschappelijke vooruitgang, maar ook aan de vorming van een nieuwe generatie chemici die de energie- en materiaaltransitie in samenhang weet te benaderen.
Het werkveld maakt onderdeel uit van de promotiecommissie. Vanuit de chemische industrie, vezelfabrikanten en recyclingverwerkers vormen zij ook direct betrokken ketenpartners. Ze denken actief mee en zijn betrokken bij de richting van dit project en zullen zeker in latere fase, bij de opschaling, een duidelijkere rol spelen. Zijn de oplossingen economisch haalbaar, wat is hiervoor nodig en hoe past dit in het huidige (logistieke) systeem? Dit zijn vraagstukken waar praktijkpartners direct zicht op hebben en waar hun expertise ligt. Door praktijkpartners al in de eerste onderzoeksfase nauw te betrekken, willen we snelle en directe implementatie in de industrie bewerkstelligen. Zo willen we doorwerking creëren in de industrie en impact maken om tot een duurzamere wereld te komen.
De verwachte resultaten omvatten gevalideerde methoden voor de depolymerisatie van veelgebruikte harsen, data over opbrengst en kwaliteit van gerecyclede monomeren en richtlijnen voor opschaling naar pilotniveau. Ook werken we onder andere aan het ontwerp van een recyclingplant. Deze inzichten vormen de basis voor de ontwikkeling van praktische en economisch haalbare recyclingroutes voor de industrie.
Jasmijn is met dit onderzoeksproject als PD-kandidaat betrokken bij de landelijke pilot voor het professioneel doctoraat (PD), een praktijkgericht alternatief voor de traditionele PhD. Haar doel is om met dit onderzoek binnen enkele jaren zichtbare impact in de praktijk te realiseren, bijvoorbeeld via innovatieve ontwerpen voor reactoren en onderwijs. In dit artikel op Sciencelink.net lees je hoe ze met haar PD wil laten zien dat toegepast hbo-onderzoek niet alleen wetenschappelijke waarde heeft, maar ook concrete oplossingen biedt voor urgente technologische en duurzaamheidsvraagstukken.
Voor de energietransitie zijn enorme hoeveelheden nieuwe materialen nodig – van windmolenbladen tot waterstoftanks en batterijen – maar juist deze complexe composieten zijn lastig te recyclen. Jasmijn richt zich in dit PD-traject daarom op chemische recycling: het terugwinnen van polymeren en vezels zodat deze opnieuw kunnen worden ingezet in de waardeketen. In het artikel vertelt ze hoe haar onderzoek bijdraagt aan een circulaire aanpak binnen de energietransitie, en waarom het cruciaal is nu al na te denken over de end-of-life strategie van deze materialen.
"Ik wil laten zien dat chemie niet het probleem is, maar juist de sleutel tot een duurzame toekomst; door slimme recycling kunnen we onze materialen eindeloos blijven gebruiken."
