The perfect reaction

Wie is Jelle Rademaker?
Jelle Rademaker (23) studeerde natuurwetenschappen en innovatiemanagement aan de Universiteit Utrecht. In 2008 begon hij aan de master industrial ecology van de TU Delft en de Universiteit Leiden. Voordat hij hieraan begon, was hij een jaar bestuurslid van de internationale studentenorganisatie Aiesec, waar hij zich onder meer bezighield met duurzaam ondernemerschap. Afgelopen december voer hij met tientallen jongeren uit zestien landen met avonturier Robert Swan naar Antarctica.

Wat gebeurt er in 2041?
“Dan loopt het Antarctisch Milieuprotocol ten einde. Dit is een deel van het internationale Antarctisch Verdrag waarin is vastgesteld dat het verboden is om olie, gas en mineralen in Antarctica te winnen. Aangezien de leiders van het jaar 2041 de jeugd van nu zijn, richt de stichting zich op hen en organiseert allerlei activiteiten zoals de jaarlijkse Antarctica Expeditie waar ik afgelopen november en december aan heb meegedaan. De oprichter van de stichting, Robert Swan, wil dat jongeren een band krijgen met het continent.”

En dus mocht jij een geweldig snoepreisje maken van de zuidelijkste stad van de wereld, het Argentijnse Ushuaia, naar het Antarctisch Schiereiland op een luxe cruiseschip?
“Haha, ja, een duur snoepreisje. We waren van alle gemakken voorzien. Binnenkort vaart Swan met dat schip met een groep ceo’s (directeuren van grote ondernemingen –red.) naar Antarctica. Die mogen natuurlijk niet zeeziek worden als ze er een weekje tussenuit gaan. Dus is het schip voorzien van een zelfstabiliserend systeem. Wij mochten mee met datzelfde schip omdat Swan het wilde testen. Tweemaal per dag werden onze kamers schoongemaakt en kregen we chocolaatjes op onze kussens. De reis kostte 25 duizend dollar. Die heb ik niet zelf betaald. Ik heb Swan vooraf gemaild dat ik hoogstens een paar duizend euro kon betalen. Toen heeft hij sponsors voor me gevonden. Wie dat waren weet ik niet. Daar wil ik nog achter komen om ze te bedanken.”

Je voer met 47 anderen, vooral jongeren maar ook enkele mensen uit het bedrijfsleven. Het zal een kleine greep uit het aantal aanmeldingen zijn geweest. Waarom heeft Swan jou gekozen?
“Ik volg de tweejarige master industrial ecology. In 2008 kregen we een mail van oliebedrijf BP, een van de sponsors van de expeditie, waarin het bedrijf vroeg of we geïnteresseerd waren in hun expeditie in maart. Dat leek me zo fucking vet. Dat jaar kozen ze mij echter niet uit. Maar voor de expeditie van het jaar erop dachten ze wel weer aan mij. De master zal wel in mijn voordeel hebben gewerkt. Dat is een aparte master. De filosofie erachter is dat je door bestudering van ecosystemen principes kunt leren over onze hedendaagse maatschappij. Het cradle-to-cradle-idee zit er ook in verwerkt: de een zijn afval is een ander zijn grondstof. Verder ik heb een jaar lang een bestuursfunctie bekleed bij de internationale studentenorganisatie Aiesec. Op het schip waren acht leden van Aiesec. Dus dat zal ook wel meegeteld hebben.”

Waarom leek het je ‘vet’?
“Ik vind het vet om extreme dingen op te zoeken. Ik ben naar het meest zuidelijkste stukje op aarde geweest. Het gevoel dat je krijgt op Antarctica is bijna surrealistisch. Nergens anders op aarde dringt zo goed tot je door dat je op een planeet leeft. Misschien klinkt dit zweverig. Maar je herkent het vast wel; dat gevoel dat je nietig bent. Dat heb ik ook als ik op een bergtop sta of in een woestijn.”

Maar de Zuidpool was nog wel een stukje lopen.
“De Zuidpool was nog ongeveer drieduizend mijl verder. Ik wil ook naar de Noordpool. Daar kun je met een schip dichter bij de pool komen.”

Wat hebben jullie aan land gedaan behalve pinguïns kijken?
“We hadden twee excursies per dag. We hebben bergen beklommen en survivaloefeningen gedaan, zoals het maken van een snow shelter; een holletje in de sneeuw om te schuilen. Het doel was dat we allemaal een sterke band met Antarctica zouden krijgen.”

En kregen jullie ook les over het continent?
“Ja, van Robert Swan. Elke ochtend werden we om zes uur ’s ochtend gewekt voor de briefing op het dek. Waky, waky waky, rise and shine! It’s a cold morning, so dress well: layers, layers, layers, kregen we dan te horen. Daar werden we helemaal gek van. Als we aan dek kwamen met thermokleding, fleecetruien, skijacks, mutsen en sjaals en dan stond Swan daar in zijn korte broek met van die enorme loopkuiten eronder. Hij is een apart figuur. De -70 graden Celsius hebben we niet aangetikt. Het was -10 C, maar het voelde veel kouder. Het water is er -1 C. Als de wind opsteekt dan vriest je reet eraf. Maar Swan kan wel tegen een beetje kou. Al is hij wel bijna ‘adje’ gegaan toen hij op de Noordpool was. Hij liep maar en liep maar, maar het smeltseizoen was eerder aangebroken. Hij bleek op een ijsschots te lopen die terugdreef naar waar Swan vandaan kwam.”

Ben je maatjes geworden met Swan?
“Nee, dat lukt niet. Die man heeft het druk zat met de logistiek en het houden van praatjes. Het is een charismatisch figuur en een mooie chaotische ziel. Hij heeft wel 2100 praatjes gegeven. Daar verdient hij zijn geld mee. Hij moet wel. Toen hij op de Zuidpool aankwam (in 1986, red.) kreeg hij een telefoontje dat zijn schip was gezonken door kruiend ijs. Hij had daardoor een schuld van miljoenen dollars. Hij moest daarom ook naar de Noordpool, want als je als eerste mens te voet beide Polen bereikt, dan kun je lezingen geven en geld verdienen. Dat heeft hij beschreven in een boek. Hij heeft genoeg zelfspot.”

Noem eens een paar hoogtepunten van de expeditie.
“Eén dag was heel spannend. We hadden gekampeerd en ’s ochtends stak er een storm op. Er ontstonden grote golven waar we met de zodiac tegenop moesten varen om terug op het schip te komen. Dat was kiele kiele. Ook een vette uitstap was naar het Whaling Station. In de negentiende eeuw ving men daar walvissen voor de walvisolie. Die olie werd als brandstof gebruikt. In de baai waren nog tonnen te zien zo groot als huizen waar ze de olie in bewaarden. Voor zover ik weet is de walvisstand daar nooit helemaal van hersteld. Het liet duidelijk zien aan wat voor gevaren Antarctica blootgesteld kan worden.”

Zijn jullie nu allemaal een soort ambassadeur geworden voor Antarctica? Is dat de insteek van de expeditie?
“Ja, spread the word. Dat is wat Swan wil. Overigens ben ik geen tree hugger hoor. Antarctica gaat me aan het hart en ik vind alle problemen eromheen interessant, maar ik wil niet bij een organisatie als Greenpeace werken. Ik ga ook geen actie voeren.”

Dat zul je wel niet in je motivatiebrief hebben vermeld.
“Dat maakt Swan niets uit. Greenpeace voert actie, maar ik heb ze nog nooit windmolens zien bouwen. Dat wil ik doen. Ik ben meer iemand van de technologie en de financiële wereld.”

Ben je daar achter gekomen door ’s avond na de excursies na te kletsen aan de bar met een glaasje whisky?
“Ja, dat zijn de mooiste uurtjes. Dan heb je het nog rustig met elkaar over al die dingen. Dankzij deze expeditie weet ik nu duidelijker wat ik wil. Ik wil iets met het energievraagstuk doen. Ik zie mezelf wel bij Shell of Nuon werken. Energie is een dynamisch veld. Enerzijds wil je dat ontwikkelingslanden zich verder ontwikkelen. Het zou verschrikkelijk zijn als ze dat vanwege het milieu niet meer konden doen. Maar je wilt ook niet dat ze heel vervuilende centrales bouwen. En de inzichten en de publieke opinie veranderen ook continu. Lange tijd heeft men het bijvoorbeeld over biomassa gehad. Dat zou het helemaal worden. Maar daar komt men nu toch weer van terug omdat het concurreert met de voedselvoorziening en omdat er simpelweg niet genoeg land is om energiegewassen op te verbouwen. Als mijn kleinkinderen op mijn zeventigste aan mij vragen: opa, waarom heb je al die jaren niets aan het energievraagstuk gedaan, dan kan ik mezelf niet in de ogen kijken.”

In a snooker game, experienced players remain in full control of the collisions between the balls they want to have colliding, which they do by providing the balls with the right amount of energy, the right geometry of approach and the right mutual orientation at the moment of collision. These same factors are of paramount importance in chemistry.

Yet in reactors, reactions usually take place in random geometries. Moreover, the heating in reactors is non-selective and thus thermodynamically inefficient. Non-reacting molecules heat up together with the reacting ones. Also, conductive heating generates temperature gradients, as a result of which some molecules receive amounts of energy that they convert into unwanted waste products, whereas others do not receive enough energy to react altogether.
Ideally, one should provide all molecules with a narrowly distributed amount of the requiiste energy. With a 2.3 million euro grant from the European Research Council (ERC), Professor Andrzej Stankiewicz , who heads the Intensified Reaction and Separation Systems research group (Mechanical, Maritime and Materials Engineering Process and Energy), will try to do just that. He will set up a research programme aimed at developing a ‘perfect’ reactor in which he can carry out chemical reactions – much like playing a nano-snooker game.

“Complete control of chemical reactions at the molecular level undoubtedly presents the most important scientific challenge on the way to fully sustainable, waste-free and thermodynamically-efficient processes,” he says.
Prof. Stankiewicz will focus on three molecules: water, carbon dioxide and methane. Reactions of these molecules deliver hydrogen and carbonmonoxide (together known as synthesis or ‘syn’ gas), which is of crucial importance for solving the sustainability issues concerning clean fuels and carbondioxide management.

Prof. Stankiewicz – who must still add two postdocs and three PhD students to his team – will develop a reactor with microchannels in which he will steer and activate the molecules with electric fields, laser beams, microwaves and UV-light.

The project partially elaborates on the work of Professor Richard Zare, a physical chemist at Stanford University, who in the 1990s showed that it was possible to selectively excite molecules by addressing individual bonds with a laser, thereby significantly increasing their reactivity. Prof. Stankiewicz: “It would be great if I could find a postdoc who worked on this topic in Zare’s or similar groups.”

The project is also inspired by the Nobel Prize–awarded work of German physist Otto Stern (Chemistry 1943) and the 1986 Nobel Prize winners for chemistry, Dudley Herschbach, Yuan Lee and John Polanyi.
In 1920, Stern bored a tiny hole in a small electrically heated furnace. He then let vapor flow out through this hole into a high vacuum, thus  forming an extremely thin beam of molecules. The molecules in this so-called atomic or molecular beam all fly forwards in the same direction without any appreciable collisions with one another. Decades later the three other scientists developed a method to cross molecular beams.

Some simple inorganic molecules, including carbondioxide, have been found to align naturally in a molecular beam. By intersecting two such molecular beams, one can control the collision geometry of the molecules. “Thus far those prize-awarded works were never considered in chemical engineering,” Stankiewicz concludes.