Werken aan herbruikbaar rubber

Rubber is overal: in je auto, je huis; de elastische polymeer die weer netjes terugveert na te zijn uitgerekt heeft ontelbare toepassingen. Maar een groot nadeel is dat je het materiaal niet kun hergebruiken. Dus eindigen versleten rubberen autobanden als gewicht bovenop dekzeilen, of simpelweg in een verbrandingsoven. Martin van Duin wil daar graag verandering in brengen. Hij werkt bij Lanxess, een bedrijf dat synthetische rubber produceert, maar is onlangs aangesteld tot bijzonder hoogleraar Rubberproducten aan de RUG.

In een circulaire economie worden afgedankte producten gerecycled. Dat is een uitdaging voor ontwerpers en ontwikkelaars van producten. En soms is er een zeer fundamentele uitdaging, zoals bij rubber. Zowel natuurlijk als synthetisch rubber bestaat uit moleculen die onderling verbonden zijn via crosslinks met behulp van bijvoorbeeld zwavel (via vulkanisatie) of peroxide. De lange polymeerketens zijn verbonden via zwavel-koolstof of koolstof-koolstof verbindingen. Het grote probleem is dat die verbindingen praktisch gezien onomkeerbaar zijn: je kunt ze wel verbreken, maar alleen bij temperaturen die ook de polymeren zelf kapot maken.

‘Het is juist die crosslinks die rubber elastisch maken’, zegt Van Duin. Bij rubber polymeren is grofweg een op de driehonderd koolstofatomen via crosslinks verbonden aan een buurman. Er is al veel onderzoek gedaan naar manieren om deze verbindingen te verbreken zonder het polymeer te beschadigen. Recent heeft ook de RUG-onderzoeksgroep Product Technologie van Francesco Picchioni, onderdeel van het Engineering and Technology Institute Groningen aan dit probleem gewerkt. Zij onderzochten of het mogelijk was zogeheten de-vulkaniseerders te gebruiken tijdens productie via continu extruderen.

‘Ik werk al langer samen met Martin van Duin, dat wordt nu geformaliseerd met zijn benoeming tot bijzonder hoogleraar’, zegt Picchioni. Een project dat zij samen zullen gaan aanpakken is het maken van rubber met thermo-reversibele crosslinks. Die zouden bij gematigde temperatuur weer los moeten komen. ‘We hebben al thermoplastische polymeren gemaakt die op een thermo-reversibele wijze zijn gecrosslinked’, vertelt Picchioni. ‘Maar dat waren geen rubber polymeren. Daarvoor hebben we een nieuw type chemie nodig.’ Als ze slagen, zal het eindelijk mogelijk zijn rubber te recyclen.

Van Duin werkt al bijna zijn hele carrière in de polymeerchemie, en daarbij was rubber de afgelopen vijftien jaar zijn hoofdonderwerp. ‘Ik werkte als onderzoeker in de rubber divisie van DSM in Geleen. Een paar jaar geleden is dit onderdeel overgenomen door Lanxess, de grootste producent van synthetisch rubber.’ Sindsdien werkt hij voor Lanxess, in een functie die hij als ‘behoorlijk academisch’ omschrijft.

‘Het is mijn taak om nieuwe ideeën te ontwikkelen en om een netwerk binnen de universitaire wereld te onderhouden. Vermoedelijk ben ik de meest academische onderzoeker bij de afdeling R&D.’ Op vergelijkbare wijze is Picchioni een tamelijk ‘op de industrie gerichte’ academicus. De onderzoeksgroep Product Technologie is altijd op zoek naar praktische toepassingen van hun werk. ‘Onze belangstelling gaat uit naar spannende nieuwe chemie, maar we vergeten nooit dat procestechnologie altijd een product als doel heeft.’

Tijdens zijn carrière heeft Van Duin verschillende universitaire aanstellingen gehad. ‘Ik ben betrokken geweest bij de begeleiding van een heel aantal promovendi, vooral aan de Technische Universiteit Eindhoven.’ Dus hij weet hoe bedrijfsleven én universiteit in elkaar zitten. ‘Het grote verschil is dat bedrijven als DSM of Lanxess een veel strakker projectmanagement hebben.’ Er zijn regelmatig evaluaties om de voorgang in de gaten te houden. Alles is gericht op het eindproduct dat een project moet opleveren – en de tijdsschaal daarvoor is doorgaans uitgedrukt in maanden, niet in jaren. ‘Projecten hebben als doel een idee om te zetten in een product.’

Universitaire onderzoeksprojecten hebben vooral als doel inzicht te vergroten. En promovendi werken vier jaar aan hun project, hoe dat verder ook verloopt. ‘Het belangrijkste eindproduct van een promotietraject is immers de promovendus’, zegt Picchioni. Van Duin is het daar mee eens: ‘Het belangrijkste van een promotie is dat de student leert om zelf na te denken. Dus zelfs als een project vast komt te zitten is dat heel leerzaam.’

Van Duin wil samen met Picchioni onderzoeksprojecten opzetten en financiering binnenhalen. De komende maanden zullen ze daarom samen stevig gaan brainstormen. Niet alleen over hergebruik, maar ook over groenere grondstoffen voor rubber. Wat Van Duin het leukst vindt aan chemie is het oplossen van ‘chemische puzzels’. ‘Bij Lanxess is het mijn taak om mensen uit te dagen om innovatieve oplossingen te vinden. Dus moet ik ook goed op de hoogte zijn van de meest recente literatuur.’ Hij heeft een zeer bescheiden aanstelling aan de RUG van 0,1 fte, een halve dag per week, dus zijn rol is vooral ondersteunend. ‘Maar we hopen dat er daardoor een groep uit zal ontstaan die geïnteresseerd is in rubber producten’, zegt Picchioni.

Een ander onderwerp waar Van Duin momenteel stevig over aan het nadenkt is zijn oratie. Die gaat natuurlijk over rubber, maar daarnaast wil hij ook een breder thema aansnijden: ‘Ik wil benadrukken dat wetenschappers plezier moeten hebben in hun werk. Het moet leuk zijn! Voor mij is het dan zeker.’