- Sluitstuk , Onderzoek
- 19/11/2020
Sluitstuk | Van verpleegster tot gepromoveerd ingenieur
Ze vertrok als verpleegster uit Indonesië naar de Verenigde Staten, bleek in Houston over een uitzonderlijk talent voor wiskunde te beschikken en schoolde zich in Nederland om tot ingenieur. Als promovenda bij Chemical Engineering & Chemistry wist Ria Sijabat vervolgens wiskundige modellen voor elektrolyse in membraanreactoren naar een hoger plan te tillen.
Dat Ria Sijabat zich aan het eind van de maand doctor in de scheikundige technologie mag noemen, is een klein wonder. Of in ieder geval een bijzonder verhaal. Geboren in een klein dorpje op Sumatra startte ze op haar vijftiende met een opleiding tot verpleegster, waarna ze in januari 2005 door haar werkgever International SOS werd uitgezonden om noodhulp te bieden na de verwoestende tsunami in Atjeh. “Daar waren hulpverleners uit allerlei landen, maar ik was vooral erg onder de indruk van de professionaliteit en uitrusting van de Amerikanen”, vertelt ze. “Als ik me als verpleegster verder wilde ontwikkelen, zou ik daar naartoe moeten, dacht ik toen.”
Altijd al de beste van de klas, lukte het Sijabat om een studiebeurs te bemachtigen van de Indonesische overheid om in de Verenigde Staten verder te studeren. Nadat ze haar Amerikaanse licentie als ‘Registered Nurse’ had behaald, ging ze in een ziekenhuis in Houston aan de slag. “Maar omdat ik daar elke week drie shifts van twaalf uur werkte, had ik genoeg vrije tijd om cursussen wiskunde te volgen. Dat had ik altijd al leuk gevonden.”
Ingenieurs
Ze bleek al snel zo goed, dat ze haar medecursisten - die hun wiskunde moesten bijspijkeren om een ingenieursopleiding te kunnen volgen - kon helpen met de sommen. “In Indonesië was ik al eens uitgezonden geweest naar een goudmijn, en daar gefascineerd geraakt door engineering. In Houston is scheikundige technologie door de olie-industrie heel belangrijk, en een hoogleraar spoorde me aan om dat te gaan studeren omdat ik zo goed was in wiskunde.”
Omdat ze inmiddels getrouwd was met een Nederlander, kreeg ze in 2011 de mogelijkheid om aan Avans Hogeschool in Breda een opleiding tot scheikundig technoloog te starten - een stap die in Indonesië onmogelijk was en in Amerika lastig omdat haar verblijfsvergunning samenhing met haar werk in het ziekenhuis. Die studie smaakte naar meer en in 2016 studeerde ze cum laude af aan TU/e-faculteit Chemical Engineering & Chemistry, waar ze vervolgens werd gevraagd om een promotieproject te starten. “Ik wilde iets met veel wiskunde, maar wel bij een bedrijf om praktijkervaring op te doen”, vertelt de Indonesische in prima Nederlands. Die combinatie vond ze in een samenwerking met Nouryon, voorheen de chemietak van AkzoNobel.
Elektrolyse
Ze keek voor haar promotie naar de membranen die gebruikt worden bij elektrolyse, een proces waarbij een elektrische stroom door een oplossing wordt gestuurd om stoffen te ontleden. Elektrolyse van pekel om chloor en soda te maken, bijvoorbeeld, is wereldwijd een gigantische industrie, benadrukt Sijabat. Bij dat proces komt ook waterstof vrij, vroeger een restproduct, maar nu gezien als een belangrijke drager van duurzame energie - mits de gebruikte stroom uiteraard duurzaam is opgewekt. Ook directe omzetting van water in zuurstof en waterstof, bijvoorbeeld bij windmolens op zee, is in dat verband interessant.
Met name met die duurzame toepassing van elektrolyse in het achterhoofd, is het van belang om dit proces flexibel te laten verlopen, afhankelijk van de beschikbaarheid van duurzame stroom. Maar dan moeten de membranen in de elektrolyzer - die kortgezegd alle positief geladen ionen perfect moeten doorlaten en juist ondoordringbaar moeten zijn voor negatieve ionen - wel bestand zijn tegen plotseling hogere stromen als de wind aantrekt of de zon doorbreekt. “Als zo’n membraan te heet wordt en er een gat ontstaat, is er ontploffingsgevaar doordat waterstof dan met chloor of zuurstof in contact komt.”
Minireactor
Mede om veiligheidsredenen kostte het maar liefst vier jaar om een proefreactor in het lab op de TU/e werkend te krijgen. “Daar wilde ik commerciële membranen testen op hun geschiktheid voor hogere stromen. We zijn begonnen met een piepkleine elektrolyzer van een vierkante centimeter groot - dat was in ieder geval veilig.” Precies toen de grotere versie klaar was, gingen de laboratoria dicht vanwege de coronapandemie. “Toen heb ik me toch maar weer op mijn wiskundige modellen gestort,” vertelt Sijabat. “Ook op verzoek van mijn begeleiders, omdat dat mijn grote kracht is. De geplande experimenten kon mijn opvolger wel uitvoeren, zeiden ze.”
Die wiskundige modellen vormen dus de kern van haar proefschrift. “Omdat het ondoenlijk en zelfs gevaarlijk is om de membranen onder alle denkbare condities uit te testen, heb je modellen nodig om te voorspellen welk type membraan het best is bij welke omstandigheden.”
Hoge concentraties
Voor membraan-elektrolyzers bestonden wel eenvoudige wiskundige modellen, maar die zijn eigenlijk alleen geldig voor sterk vereenvoudigde situaties en bij heel lage concentraties van de opgeloste stoffen. En die concentraties zijn in de elektrolyzer juist heel hoog. “Ik heb daarom de vergelijking van Maxwell-Stefan gebruikt, waarin dergelijke aspecten wél worden meegenomen”, legt Sijabat uit. Er was volgens haar nog niemand in geslaagd om een zinvol model te maken op basis van die aanpak. “Maar het is mij gelukt om daarmee belangrijke stap te zetten. Het model moet nog wel verfijnd worden, maar mijn opvolgers kunnen hierop voortbouwen.”
Hoewel ze dus op de valreep nog hinder heeft ondervonden van de coronapandemie, heeft dat ongemak ook een keerzijde. De promotie is hybride, dus met de oppositie en een deel van de gasten op afstand aanwezig. “Daardoor kunnen gelukkig familie en vrienden uit Indonesië, de Verenigde Staten, Japan en Columbia de ceremonie ook meemaken!”
Discussie