Fausto Gallucci had al een mooie ‘track record’ in Europa, maar met vier nieuwe EU-subsidies scoort hij nu wel uitzonderlijk goed bij de geldschieters van de Europese Unie. De komende maanden zal zijn groep zelfs in omvang verdubbelen. “Ik heb nu een tiental promovendi en vier postdocs”, vertelt de hoogleraar Inorganic Membranes and Membrane Reactors. “En geen vaste staf ter ondersteuning.” Het wordt dus nog hard werken om al die jonge onderzoekers de komende jaren te begeleiden, geeft hij toe.

“Gelukkig vormen we samen met de groepen van John van der Schaaf, Timothy Noël en Evgeny Rebrov op eigen initiatief een cluster, Sustainable Process Engineering, binnen Scheikundige Technologie. Ook universitair docente Fernanda Neira d’Angelo, die deelneemt in één van mijn nieuwe projecten, valt binnen dat cluster, waarin we laagdrempelig kunnen samenwerken en ook faciliteiten delen.”

Winterschool

Al met al haalt Gallucci zo’n zeventig procent van zijn onderzoeksgeld uit Europa, schat hij. Dat heeft hij naar eigen zeggen grotendeels te danken aan zijn goede netwerk. “We werken bijvoorbeeld heel nauw samen met het Spaanse Tecnalia, een groot privaat onderzoeksinstituut. Die samenwerking is ontstaan tijdens een winterschool in Duitsland, waar ik college gaf aan Spaanse studenten.” Ze raakten aan de praat en van het een kwam het ander, vertelt hij.

 “Tecnalia is sterk in materiaalontwikkeling, en wij meer in reactortechnologie. Zo vullen we elkaar goed aan. En de persoonlijke contacten zijn uiteraard ook goed. Je moet heel open zijn naar elkaar toe, het ook durven toegeven wanneer iets toch niet mogelijk blijkt. We presenteren ons op conferenties ook als één team. Dat blijkt goed te werken.”

Ook met de Politecnico di Milano, een vooraanstaande technische universiteit in zijn geboorteland, heeft de Italiaan al in meerdere projecten samengewerkt, net als met de universiteit van Manchester en diverse bedrijven die geïnteresseerd zijn in (een deel van) de ontwikkelde technologie. En uit het ene project volgde vaak het volgende. “Je moet je best doen om het project tot een goed einde te brengen. Bij de EU gaan ze ervan uit dat maar één op de tien projecten slaagt, maar die zorgen wel voor nieuwe technologie en werkgelegenheid.”

Elk project dat als geslaagd gepresenteerd kan worden, maakt dus al indruk, bedoelt hij maar te zeggen. “Bij het eerste EU-project, tien jaar geleden, ging het om een stukje membraan van enkele vierkante centimeters, maar die technologie voor de productie van waterstof hebben we in verschillende vervolgprojecten weten op te schalen tot een reactor die nu in Spanje en Frankrijk maandenlang in fabrieken getest gaan worden. Bij die laatste twee membraanprojecten is in totaal 38 miljoen euro gemoeid.”

Calabrië

Gallucci komt uit het zuidelijke Calabrië, de ‘voorvoet’ van Italië. Aan de lokale Università della Calabria studeerde hij scheikundige technologie. Als masterstudent werkte hij daar aan een project om in een membraanreactor CO₂ en waterstof om te zetten naar methanol - “als één van de eersten” - en later als promovendus splitste hij methanol in waterstof en CO₂. “Toen was ik dus weer terug bij af”, grapt hij. “Maar ondertussen had ik wel een doctorstitel.”

Helaas was er na zijn promotie weinig kans om in Italië als wetenschapper aan de slag te gaan. “Daarom heb ik in Nederland bij energieonderzoekscentrum ECN gesolliciteerd. Daar ben ik niet aangenomen, maar ze hebben mijn sollicitatiebrief doorgestuurd naar de universiteit Twente, waar ik in 2007 ben begonnen.” In 2010 kwam hij met enkele collega’s over naar de TU/e en in 2018 werd hij hier bevorderd tot hoogleraar.

De Italiaan voelt zich prettig in de Nederlandse wetenschappelijke wereld, zegt hij. “Ik ga graag naar Italië voor familiebezoek en vakantie, maar hier is het fijner werken. Hier krijg je hulp bij de bureaucratie die komt kijken bij het runnen van een onderzoeksgroep en het aanvragen van subsidies, bijvoorbeeld via Innovation Lab. Dat is heel fijn. En de sfeer is competitief, maar ook dat is prettig. Ik werk hier met collega’s waar ik trots op ben omdat ze zo goed zijn in hun vak.”

Slimme reactoren

Gallucci houdt zich bezig met het ontwikkelen van 'slimme' reactortechnologie waarin de chemische reactie en scheiding van de reactieproducten worden gecombineerd, meestal met behulp van membranen: dunne barrières die selectief doorlaatbaar zijn voor verschillende stoffen. De membranen die de Italiaan gebruikt hebben de vorm van holle, maar afgesloten buizen van palladium, keramiek of koolstof, die in een reactorvat worden ‘gehangen’. Deze membraanbuizen laten bijvoorbeeld selectief waterstof door (in het geval van het palladiummembraan) of zuurstof (de buizen van keramiek), die op die manier aan het reactiemengsel worden onttrokken. De zuurstof- en waterstofmoleculen gaan namelijk een reactie aan met het membraan, splitsen in losse atomen die door het materiaal heen kunnen, en recombineren weer binnen in de buis.

Door het reactieproduct te onttrekken aan het reactiemengsel, verschuift het chemisch evenwicht, en kan de reactie bij lagere temperaturen plaatsvinden, legt Gallucci uit. “Zo kun je bijvoorbeeld waterstof winnen uit methaan bij een temperatuur van vijfhonderd graden in plaats van duizend graden. Dat scheelt enorm veel energie.” Een ander voorbeeld van zulke slimme reactortechnologie is het gebruik van plasma om methaan te activeren bij kamertemperatuur, met een vergelijkbare energiewinst. “Op dat vlak werken we hier op de campus samen met DIFFER.”

Bio-kerosine

Hoewel zijn leerstoel de nadruk legt op zijn werk met membranen, maken die toevallig geen onderdeel uit van één van de nieuwe Europese projecten. Hierin willen de partners bio-kerosine (voor vliegtuigen) en biodiesel (voor schepen) maken uit de glycerol die als restproduct vrijkomt bij het maken van andere biobrandstoffen. “Dat is nu al mogelijk”, legt Gallucci uit. “Maar ons doel is om dat te doen met een zo klein mogelijke CO₂-uitstoot; zo energiezuinig mogelijk dus. De katalysator die we daarvoor gebruiken, zullen we 3D-printen om een optimaal contactoppervlak te krijgen.”

Ammoniak

Het tweede nieuwe project draait om ammoniak als duurzaam opslagmedium voor energie. Zoals de studenten van Team FAST (doorgegaan als het bedrijf DENS, waarmee Gallucci overigens in een ander Europees project al samenwerkt) werkten aan waterstofopslag in de vorm van mierenzuur willen de Italiaan en zijn collega’s waterstof opslaan in ammoniak. “We maken waterstof vrij uit water door middel van elektrolyse met duurzaam opgewekte stroom. In een speciale reactor wordt die waterstof samengevoegd met stikstof tot ammoniak.” Die waterstof kan dan in de vorm van ammoniak, een makkelijk te hanteren vloeistof, eenvoudig worden getransporteerd naar de plek waar energie nodig is. “Daar kan dan met een membraanreactor, die we ook ontwikkelen, de waterstof weer worden vrijgemaakt voor gebruik in een brandstofcel.”

Center of Exellence

Het derde nieuwe project van Gallucci is opgezet om de Europese centra van membraantechnologie te bundelen in een groot center of excellence, vertelt de Italiaan. “Daarin komen 32 partners samen, ook uit de industrie, die samen alle aspecten van de membraantechnologie bestrijken. Er is budget om nieuw ontwikkelde membranen door de industriële partners in de praktijk te laten testen. Na de looptijd van vijf jaar zal het centrum verder gaan in de vorm van een bedrijfje dat moet gaan fungeren als aanspreekpunt voor Europese membraanonderzoek.”

Als vervroegd kerstcadeautje kreeg de scheikundig technoloog eind december te horen dat hij daarnaast een promovendus mag aanstellen op nóg een project, nu binnen het Europese programma Bio-Based Industry (BBI). “Hierin ontwikkelen we drie membraanproducten gemaakt van biopolymeren, bedoeld om CO₂ af te vangen en te gebruiken voor het upgraden van aardgas en biogas, en voor behandeling van verbrandingsgassen.”