Polymeren, sterker dan staal

De Rijksuniversiteit Groningen kreeg precies vijftig jaar geleden een aparte opleiding in de polymeerchemie, met daarbij eigen onderzoek. Dat zorgde voor een flinke stroom studenten. Polymeerchemicus Albert Pennings kwam over van DSM om de staf te versterken. En hij nam een heel sterk draadje mee.

‘Het is bijzonder wat je kunt ontdekken door in een potje te roeren.’ Albert Pennings, emeritus hoogleraar polymeerchemie, heeft het al in diverse interviews gezegd. Al roerend in een oplossing van polyethyleen zag hij draderige kristallen ontstaan. Dat was in 1963, en het zou nog enkele decennia duren voordat die draadjes werden verwerkt in kogelvrije vesten en fietsbroeken die wielrenners beschermen tijdens een val.

In 1963 werkte Pennings bij chemiebedrijf DSM. Maar zijn belangstelling voor polymeren – lange ketens van zich herhalende simpele bouwstenen, zoals het ethyleen dat in een lange keten polyethyleen (PET) vormt, dateerde van zijn studie scheikunde in Leiden. Hij studeerde daar af bij prof. Jan Hermans die eerder (van 1946 tot 1953) hoogleraar fysische chemie was in Groningen. Hermans ging naar de VS en vroeg Pennings om mee gaan als promovendus, aan de universiteit van Syracuse (New York).

Raketindustrie

‘Het was een bijzondere tijd, door bijvoorbeeld de opkomst van nylon. Er gebeurde heel veel.’ Pennings deed onderzoek naar cellulose, dat werd gebruikt om viscose te maken, de grondstof voor garen en cellofaan. ‘Ik kwam een keer in een fabriek die dit garen maakte. Daar was de helft van de ramen stuk, het was er steenkoud. Ik vroeg de directeur waarom hij de ramen niet repareerde. Daar was geen geld voor, zei hij.’ Viscose legde het af tegen nylon dat veel goedkoper was te produceren.

Pennings verbreedde zijn blik naar andere polymeren en tegen het eind van zijn promotie had hij gesprekken met tal van bedrijven en onderzoeksinstituten. ‘De captains of industry kwamen langs bij de universiteit om te praten met afstudeerders. Ik kon bij DuPont komen, of kankeronderzoek gaan doen, bij de raketindustrie of werken met membranen, je kon overal terecht.’ Alleen mocht hij als niet-Amerikaan na zijn promotie twee jaar niet in de VS werken. Dus ging hij terug naar Nederland.

‘Daar ging ik langs bij Akzo, en bij de Algemene Kunstzijde Unie. Maar ik was getrouwd en we hadden al een kind. En bij die bedrijven waren geen huizen beschikbaar. Dus koos ik voor DSM in Geleen.’ Bij DSM deed hij de waarneming dat polyethyleen draadjes vormde wanneer je in de oplossing roerde. Een weinig visionaire leidinggevende reageerde negatief op zijn enthousiasme, vertelt Pennings. ‘Vezels? Als ik vezels wil dan bestel ik ze wel, riep hij mij toe.’

Patenten

Pennings had het idee dat de vezels zeer sterk waren. Dus zette hij het onderzoek voort toen hij na elf jaar DSM in 1971 een aanstelling bij de RUG kreeg. Hij ging Ger Challa ondersteunen, de oprichter van de Groningse afdeling polymeerchemie. ‘Die stroming-geïnduceerde kristallisatie die ik had gezien was bijzonder.’ Een promovendus van Pennings, Arie Zwijnenburg, trok voorzichtig draadjes uit een met paraffine verdunde polyethyleen oplossing. Dat leverde een zeer stijve en sterke draad op.

DSM was nog steeds niet bijzonder enthousiast over sterk garen, maar betaalde wel een deel van het onderzoek van Pennings, in ruil voor patenten. ‘Zo ging dat toen’, lacht Pennings. Uiteindelijk brak de sterke kunstvezel onder de naam Dyneema pas rond 1990 echt door, onder meer in kogelvrije vesten maar sinds kort ook in wielrenbroeken voor de ploeg van Giant Alpecin. Die broeken moeten voorkomen dat renners hun benen en billen openschaven bij een val. Het hele verhaal is onlangs gepubliceerd op een speciale website.

Maar dit was niet het enige draadje waaraan het werk van Pennings hing. Hij richtte zich ook op polymeren gemaakt van van melkzuur. ‘Die waren geschikt voor medisch gebruik, melkzuur is een lichaamseigen stof. Het vormt polymeren met een helixstructuur, die allerlei schitterende eigenschappen hebben.'

Plastic soep

Het onderzoek en onderwijs binnen de Groningse afdeling polymeerchemie was zeer breed. ‘Dat heeft Challa zo opgezet, dat heeft hij heel goed heeft gedaan. De combinatie van de chemie van polymeren, de fysische eigenschappen en het gericht zijn op toepassingen was de ‘Groningse school’. Die aanpak is later overgenomen door de technische universiteiten. Daar werden onze mensen hoogleraar.'

De nadelen van alle kunststoffen kent Pennings natuurlijk ook. De plastic soep is een probleem, maar, zegt hij met opnieuw een lach, ‘ze gaan die er nu uit vissen met een lijn van polyethyleen. Die drijft op water en is zeer sterk!’

Pennings ging in 1997 met emeritaat en woont inmiddels in België. ‘Ik doe nog wel eens wat, maar heel weinig in Groningen.’ Hij ziet uit naar het symposium ter gelegenheid van het vijftigjarig bestaan van de afdeling. ‘Het lijkt mij leuk weer oud studenten terug te zien.’ Voor zijn opvolgers is er nog voldoende te doen, weet hij. ‘Er zijn nog zoveel fundamentele vragen op dit terrein. Met al die goede mensen kunnen ze prachtig werk doen.’

De afdeling Polymeerchemie en de daaraan gekoppelde opleiding is in 1967 van start gegaan. Dit 50-jarig jubileum wordt op 30 juni gevierd met een symposium.

Zie ook: Hoe grote moleculen de wereld veroverden en Bacteriedodende coating dankzij polymeerchemie