Chem.I.KIA: De bijdragen van Holland Chemistry aan de Kennis en Innovatieagenda’s op de missies en sleuteltechnologieën (2020-2023)

Holland Chemistry is de benaming die de stichting TKI Chemie geeft aan de uitvoering van het beleid van de Topsector Chemie, een van

de sectoren waar het Nederlandse bedrijfsleven en onderzoekscentra wereldwijd in uitblinken.

Het bedrijfsleven, universiteiten, onderzoekscentra en de overheid werken samen aan kennis en innovatie om deze positie nog sterker

te maken. Binnen iedere Topsector hebben de partijen zich gebundeld in Topconsortia voor Kennis en Innovatie (TKI). De TKI’s hebben

onderzoeksagenda’s en doelstellingen opgesteld voor de komende jaren.

Versie december 2019

1

Chem.I.KIA: De bijdragen van Holland Chemistry aan de Kennis en Innovatieagenda’s op de missies en sleuteltechnologieën (2020-2023)

Leeswijzer

Holland Chemistry heeft in het vorige stadium van het topsectorenbeleid in 2015 beschreven hoe in de subdisciplines van de chemie innovaties gerealiseerd kunnen worden. Deze beschrijving is gedaan langs 4 roadmaps in publiek privaat samenwerkingsverband. We lieten als Holland Chemistry zien hoe die innovaties van belang zijn voor de maatschappelijke uitdagingen van deze tijd en het verdienvermogen van de Nederlandse Economie: groene en duurzame chemie voor slimme oplossingen en materialen gevoed door hoogstaand wetenschappelijk onderzoek. Het op 26 april 2019 door het kabinet aangenomen nieuwe missiegedreven innovatiebeleid vraagt echter om een kanteling. Hoe kan –gedacht vanuit concrete missies- de chemie bijdragen aan een duurzame, veilige en gezonde toekomstige samenleving, en welke sleuteltechnologiën en –methodologiën zijn daarbij cruciaal? De oorspronkelijke subdisciplinaire roadmaps hebben daarmee niets aan relevantie ingeboet, maar het heeft ons wel voor de taak gesteld om expliciet per missiethema, de bijdrage vanuit de chemie op te schrijven. In dit document zijn de beschrijvingen opgenomen van deze bijdrage per missiethema. Onze bijdrage komt samen met die van andere topsectoren, bij coördinatoren die daarmee de overkoepelende Kennis en Innovatieagenda’s (KIAs) opstellen. Voor het gemak en de herkenbaarheid hebben we onze gebundelde bijdrage de naam Chem.I.KIA gegeven. We volgen in de Chem.I.Kia allereerst de indeling van de missiethema’s: 1.Energietransitie en Duurzaamheid 2. Landbouw, Water en Voedsel 3. Gezondheid en Zorg 4. Veiligheid. Hierbij tekenen we aan dat de vastgestelde missie op veiligheid vooral gericht is op security en dat de relatieve bijdrage vanuit de chemie gering is. Daarna volgt de bijdrage aan de sleuteltechnologieën en tot slot de bijdrage aan de zogenaamde “KIA-6” waarin sectorspecifieke uitdagingen en verdienvermogen aan bod komen.

Omdat innovatie zich niet laat beperken door landgrenzen en wel door onvoldoende menselijk kapitaal besteden we in de inleidende hoofdstukken nog extra aandacht aan de internationaliseringsagenda en de Human Capital Agenda.

Inhoudsopgave Pagina

0 3 1 10 1a 13 1b 17 1c 20 2 23 3 25 4 28 5 29 6

Inleiding Bijdrage Chemie Energietransitie en Duurzaamheid Missiethema Klimaat en Energie Missiethema Toekomstbestendige mobiliteitssystemen Missiethema Circulaire Economie Bijdrage Chemie aan Missiethema landbouw, water, voedsel Bijdrage Chemie aan Missiethema Gezondheid en Zorg Bijdrage aan Veiligheid Bijdrage Chemie aan Sleuteltechnologieën Maatschappelijk verdienvermogen 30

2

Inleiding

Chemie is een creatieve wetenschap die zich richt op het ontwerp van zowel materialen als materiaalomzettingen: chemische reacties. De chemische industrie speelt een centrale rol in de missie energie & klimaat: via electrificatie. In de circulaire economie zullen nieuwe energiezuinige “chemische reactoren” recyclings- en productieprocessen ontworpen moeten worden. De chemie is zelf daarmee deel van de uitdaging en tegelijkertijd ook de enabeler van de oplossingen voor beide missiethema’s.

Deze dubbele verantwoordelijkheid heeft tevens een belangrijke plek in de R&D-strategieën op interregionaal, Europees en wereldwijd niveau. De acties die in het missiegedreven beleid op de agenda staan, komen vrijwel integraal terug in de Trilaterale strategie voor het ARRRA (Antwerpen – Rotterdam – Rhine – Ruhr Area) cluster. Dit is het grootste verbonden chemiecluster ter wereld. Het momentum voor de eerste grote pilots en demos voor een CO2 neutrale chemische industrie lijkt daar al te ontstaan. Het valt te verwachten dat dit onderwerp daarmee een vooraanstaand onderdeel zal worden van de SUSCHEM-ETP agenda en van de SPIRE-programmering binnen Horizon Europe.

Voor de missie ‘landbouw, water en voedsel’ wordt kennis van nieuwe chemische processen ontwikkeld ten behoeve van de witte biotechnologische produtie en waterzuivering. Voor veilig en gezond voedsel zullen in toenemende mate complexe productieprocessen een rol spelen waarin chemie een belangrijke rol speelt. Nieuwe sensoren kunnen bijdragen aan duurzame landbouw en aan een vermindering van voedselverspilling.

Sensorontwikkeling komt ook sterk terug in het missiethema gezondheid en zorg, voor onder meer point-of-care diagnostiek. De basale chemische kennis van moleculaire processen vormt de basis in de zoektocht naar nieuwe, meer effectieve moleculaire markers in de diagnose en behandeling van ziekten.

Ook het missiethema ‘veiligheid’ bevat opgaves waar de chemie een rol zal spelen, onder meer door de ontwikkeling van nieuwe materialen en sensoren. Dit missiethema is voornamelijk gericht op digitale en militaire veiligheid. Aangezien de bijdrage van de chemie hier als minder direct wordt gezien is de beschrijving daarvan beknopter dan voor de overige missiethema’s.

De chemie heeft een belangrijke rol in het ontwikkelen van een aantal sleuteltechnologieën (zowel de emerging als de enabling). Dat is duidelijk zichtbaar in de sleuteltechnologiegroepen Chemische Technologieën, Advanced Materials en Life Science Technologieën. Secundair zijn ook Engineering and Fabrication Technologieën en Photonics and Light Technologieën van belang. In deze Chem.I.KIA presenteren wij een overzicht van de ingediende meerjarenprogramma’s die onderdeel zijn geworden van de nationale agenda: Evidence Based Sensing, Soft Advanced Materials, Electrochemische conversie en materialen en industriële elektrificatie, Katalyse en Procestechnologie, Meten en Detecteren en Bridge – life science technologies. Daarnaast zijn er een aantal MJP’s die door Holland Chemistry worden ondersteund opgenomen in de nationale KIA sleuteltechnologieën. Voor het volledige overzicht van chemie als sleuteltechnologie verwijzen we naar de technologische roadmaps van de vier hoofdlijnen van de sector.

3

Tot slot is er een aantal programma’s, voortkomend uit de organisatie van de Holland Chemistry, die van belang zijn voor het verdienvermogen van de sector en/of de ontwikkeling van regionale verbanden en kennisinfrastructuur. Deze programma’s zijn door het TKI Chemie aangemeld voor de topsectorspecifieke ‘KIA 6’.

Samenvattend kan gesteld worden dat de Chemie een centrale rol zal spelen in vrijwel alle missies van de Kennis & Innovatie Agenda. De sector weet als geen ander dat dit alleen zal slagen wanneer over sectoren heen wordt verbonden, en wanneer de ketens van fundamenteel tot de pilot en demo aan elkaar worden geknoopt.

0.1 Verbindingen

De chemische communities van kennis en bedrijfsleven hebben elkaar steeds gevonden in de vier grote subdisciplines van de chemie. Zowel in de communities of innovation als de programmaraden die de kansen voor samenwerking telkens weer vormgeven en de roadmaps bewaken en aanjagen is die disciplinaire organisatie te herkennen: CoAM, CCPT&S, CoL en CND. Om tot de bijdrage aan de missies te komen moet op meerdere niveau’s interdisciplinair samengewerkt worden. Hieronder is in een tabel weergegeven hoe de disciplines betrokken zijn, zijnde maatschappelijke uitdagingen en sleuteltechnologieën.

Het beeld wordt nog vollediger wanneer je in kaart brengt hoe de verschillende programmatische initiatieven van Holland Chemistry zoals die in de afgelopen 3 jaar in gang zijn gezet, verbinden met missiethema’s en de afzonderlijke groepen sleuteltechnologieën. Hier is de rol van chemie als enabler duidelijk zichtbaar. Alle programmatische initiatieven van Holland Chemistry dragen in grote mate bij aan meerdere missiethema’s en/of sleuteltechnologieën. Verbinding met andere sectoren is in veel gevallen wenselijk of zelfs noodzakelijk om het maximale potentieel van innovaties te benutten.

4

Internationale agenda

Het behoeft geen toelichting dat maatschappelijke uitdagingen noch kennis en innovatie gebonden wordt door nationale grenzen. De internationale agenda van Holland Chemistry bestaat uit de onderdelen R&D-samenwerking (kennis en innovatie), handelsbevordering en strategische acquisitie. De focus van de activiteiten ligt vooral op het eerste.

Het ligt voor de hand dat Nederland:

- focust op innovatieopgaven die niet alleen relevant zijn voor Nederland, maar waarvoor Nederland ook relatief goed gepositioneerd is en dus ook concurrentievoordeel en export kan behalen; maar ook:

- onderkent waar de positie van Nederland mede door wordt beïnvloed, of afhankelijk wordt van, innovatieopgaven van (buur)landen; - samenwerkt met andere landen en overheden om schaalgrootte te bereiken en collaterale gevolgen van de voorliggende missies aan te pakken.

Connecties Holland Chemistry initiatieven met Maatschappelijke Uitdagingen en sleuteltechnologieën

Ener

giet

rans

itie

en

Duu

rzaa

mhe

id: K

limaa

t en

ener

gie

Ener

giet

rans

itie

en

Duu

rzaa

mhe

id:

Toek

omst

best

endi

ge

Ener

giet

rans

itie

en

Duu

rzaa

mhe

id: C

ircu

lair

e Ec

onom

ie

Gez

ondh

eid

en Z

org

Land

bouw

, Voe

dsel

en

Wat

er

Veili

ghei

d

Adva

nced

Mat

eria

ls

Chem

ical

Tec

hnol

ogie

s

Life

Sci

ence

Tec

hnol

ogie

s

Phot

onic

s an

d Li

ght

Tech

nolo

gies

Dig

ital

e Te

chno

logi

eën

Engi

neer

ing

and

Fabr

icat

ion

Tech

nolo

gieë

n

Qua

ntum

Tec

hnol

ogie

ën

Nan

o Te

chno

logi

eën

KIA

Maa

tsch

appe

lijk

verd

ienv

erm

ogen

Materialen NL, waaronder SAM, Mat4Sus, BPM, en BMC

ElektroChemische Conversie en Materialen (ECCM)

Evidence Based Sensing

Future Medicine Initiative

GoChem

Safety Delta Nederland

ARC CBBC (al gestart )

Evidence Based Sensing

Chemische recycling

Katalyse en Procestechnologie

Meet- en Detectietechnologie

Chemical Technologies for medical innovation

Programmatische initiatieven

ingediende MJPs

Programma draagt sterk bij aan de maatschappelijke uitdaging / de sleuteltechnologie

Programma draagt bij aan de maatschappelijke uitdaging / de sleuteltechnologie

Programma is randvoorwaarde (product en omgevingsveiligheid is license to operate )

5

ARRRA (trilaterale samenwerking)

Wat betreft samenwerking ligt de Europese Commissie (bv Horizon Europe en het Innovatie Fonds) voor de hand. Maar voor de chemische industrie bestaat nog een andere zeer aantrekkelijke samenwerkingsmogelijkheid, zowel binnen als buiten dit EU-kader: regionale crossborder samenwerking zoals beoogd in de Trilaterale Strategie. Deze is opgezet door de overheden van Nederland, Vlaanderen en Noordrijn-Westfalen, en betreft een samenwerking tussen overheden, bedrijven en kennisinstellingen op basis van een gedragen strategische agenda. Deze agenda is tot stand gekomen vanuit de observaties dat:

- de chemische industrie in de Trilaterale Regio een significante veroorzaker is van broeikasgasemissie;

- de chemische industrie in de Trilaterale Regio thans zeer nauw verbonden is door een gedeelde infrastructuur van fossiele energie en grondstoffen, alsmede de hierop tot stand gekomen mondiaal-competitieve waardeketens van grootbedrijf en MKB: crossborder door de Trilaterale Regio en met een nauwelijks te overschatten economische impact; en vanuit de urgentie dat: - innovatie en groei noodzakelijk zijn om het concurrentievermogen van de Chemische Industrie in een vergrijzende Trilaterale Regio op een mondiale markt te vergroten, en - drie nationaal-gestuurde Transities niet noodzakelijkerwijs de beste manier voor Nederland is.

Uitvoering van de Trilaterale Strategie geschiedt d.m.v. drie Tafels, waarbij de Innovatietafel door Nederland geleid wordt. Deze Innovatietafel is gericht op de opschaling, validering, demonstratie en integratie van technologieën en systemen (mede via de Energie- en Infrastructuurtafels) waarmee doelstellingen voor grondstoffen en energietransitie op efficiënte wijze binnen de drie regio’s van de Trilaterale Regio kunnen worden bereikt. Uitgaande van een diagnose van de broeikasgasemissies en hierdoor erkende behoeften van de chemische industrie zijn vanuit deze Innovatietafel 7 thema’s en bijbehorende industriële vraagstellingen gedefinieerd. De noodzaak van Trilaterale crossborder samenwerking en de principiële bereidheid om Trilateraal samen te werken in consortia door chemische industriële bedrijven werd vervolgens door de Industrie vastgesteld. Voor elk van deze thema’s hebben industriële bedrijven vervolgens in workshops concreter gemaakt wat de innovatieopgave in trilateraal verband de-facto inhoudt en het eerste consortium is inmiddels gestart.

Het ligt voor de hand specifieke calls zodanig op te zetten dat het meedoen aan deze, vanuit de Overheden opgezette Trilaterale Strategie in beginsel een voordeel oplevert bij de evaluatie van de calls – ervan uitgaande dat deelnemende bedrijven mee investeren. Een weloverwogen koppeling van de nationale agenda voor de Chemische Industrie (MMIP, InvestNL) met die van Vlaanderen en Noordrijn-Westfalen (en vervolgens ook de EU) heeft namelijk voordelen:

- het biedt de regionaal met Vlaanderen en NoordRijnWestfalen zeer nauw verbonden, maar in essentie internationaal-opererende chemische industrie (met vaak meerdere vestigingen binnen de Trilaterale Regio) een consistent regionaal innovatiebeleid binnen een gedeelte van de wereld dat er industrieel mondiaal toe doet;

- trilateraal-geïnitieerde innovaties werken verbindend en hebben bij implementatie een vergrote impact: coherentie van de transitie in de regio, verhoging van de mondiale concurrentiepositie; gelijksoortige maatschappelijke impact in de drie landen met nieuwe mogelijkheden voor crossborder samenwerkingen inclusief grenswerkers;

- het verhoogt de kansen voor de innovatieve Nederlandse industrie en MKB voor crossborder waardeketens van een duurzame economie;

6

- geïnduceerde consequenties voor de toekomstige infrastructuur van energie- en grondstoffen alwaar die van trilateraal belang zijn, worden door coherente innovatieagenda’s beter manifest en kunnen alsdan gezamenlijk worden aangepakt;

- Het drukt de kosten en de risico’s van het realiseren van de innovatieopgaven voor Nederland zonder dat dit ten koste gaat van resultaten waar Nederlandse partijen aan meewerken en directe toegang toe hebben.

EU Naast de trilaterale strategie voor het ARRRA cluster loopt de Europese verbinding vooral via SuschemNL. De voornaamste activiteit is een betere aansluiting bij en benutting van de EU Horizon programma’s. In de SIRA, de strategische agenda van het Europese technolgie Platform Suschem, is de relatie met de ambities en de roadmaps in de KIA gevat. De mogelijkheden in het Horizon programma worden momenteel al redelijk benut, maar er liggen nog meer kansen voor consortia met Nederlandse partijen. SuschemNL zal dit blijven aanjagen met voorlichting, informatie over relevante calls en constructieve feedback op voorstellen in ontwikkeling.

Publiek-private samenwerkingskansen in andere prioriteitslanden EZK en het Chinese Ministry of Science and Technology (MOST) zijn een MoU aangegaan in zake een Program of Cooperation in de chemie. Vanuit Nederland is de ambitie om samenwerking te realiseren tussen de consortia van de grotere programmatische initiatieven zoals CBBC en SAM met vergelijkbare Chinese consortia. De eerste gezamenlijke ‘call’ met CBBC op duurzame coatings wordt in 2019 uitgewerkt.

Internationale kennisversterking aan de basis NWO werkt op landelijk niveau samen met zusterorganisatie NSFC (Natural Science Foundation of China) en op regionaal niveau met de Science & Technology Commission van de Chinese provincie Guangdong (GDST). Met beide worden bilaterale projecten in de chemie gefinancierd. Het NSFC programma’ richt zich op fundamenteel publiek onderzoek, het GDST programma op fundamenteel publiek-privaat onderzoek met als doel excellent onderzoek ten behoeve van innovaties bij bedrijven. NWO is als medefinancier van ARC-CBBC ook nauw betrokken bij de MOST-EZK samenwerking.

Verkenningsmissies in China/Japan/Duitsland/VS Op het gebied van (chemische) recycling en circulaire economie hebben verkennende missies plaatsgevonden naar China en Japan. Later dit jaar volgt een missie naar Duitsland en volgend jaar de Verenigde Staten. Deze missies scherpen de ideeën over de de invulling van de KIA op Klimaat en Duurzaamheid: ze vormen de benchmark voor de technology gap ten behoeve van de klimaatdoelstellingen voor de chemische sector. Er wordt via deze weg geïnventariseerd voor welke oplossingsrichtingen het voor Nederland gunstig is de samenwerking te zoeken, om de benodigde innovatieportfolio completer, sneller of betaalbaarder te maken.

7

0.3 Human Capital agenda

Als onderdeel van het missiegedreven innovatiebeleid verdient ook het onderwerp Human Capital grote aandacht in de KIA 2020-2023. Een gezonde en innovatieve sector kan niet zonder goede mensen. Opbouw van technologie en van kennis en kunde (in de hoofden en ‘handen’ van mensen) zullen ook in de toekomst voortdurend hand in hand moeten (blijven) gaan.

De uitdagingen voor de chemiesector op het gebied van innovatie zijn groter dan ooit. De onderstaande figuur toont een grafische weergave van de transitiedynamiek van de chemiesector tussen 1950 en 2050. Uit de figuur blijkt duidelijk dat zowel op het gebied van duurzaamheid als digitalisering nog een grote (simultane) slag gemaakt moet worden. Het gaat echter niet alleen om procesinnovatie. Ook de (nieuwe) producten van de chemiesector zullen moeten passen in een 100% duurzame economie.

Binnen de huidige en nieuwe human capital agenda zijn twee thema’s bijzonder relevant:

- Bemensing van de sector is een groot zorgpunt vanwege de hoge natuurlijke uitstroom van de chemiesectoren gedurende de komende jaren (30% in 2030; 50% in 2040). Gezien de heersende arbeidsmarktkrapte van technisch personeel in alle sectoren is verbetering van het imago van de chemiesector een grote uitdaging.

- (Technische-) skills en competenties/ gedragscompetenties van de medewerker/ chemicus van de toekomst moeten worden afgestemd op de transitieopgaven waar de sector voor staat. Door de toenemende snelheid van innovatie zal met name ook het thema “Leven Lang Ontwikkelen” prominenter op de agenda moeten komen te staan.

8

De afgelopen jaren is de rol van de Holland Chemistry voor het eerste thema vooral monitorend en stimulerend geweest. Het gaat hierbij om:

- Opbouwen en onderhouden van kennis over de arbeidsmarktsituatie in relatie tot uitstroom vanuit opleidingen (arbeidsmarktdashboard)

- Supporten van organisaties (o.a. Stichting C3) en events (o.a. Global Woman’s breakfast, Nationale Scheikunde Olympiade) om de opleidingsvijver groter te maken door de keuze van jongeren in het algemeen en vrouwen in het bijzonder voor beta- en techniek te stimuleren.

- Supporten van de talentenprogramma’s voor (chemische) topstudenten in het hbo en w.o. (75 nieuwe studenten per jaar van COAST, ISPT, VNCI en NWO).

- Supporten van duurzame inzetbaarheidsinitiatieven met AWVN en OVP (subsidies, workshops) - Aanjagen van het bewustzijn bij bedrijven dat men zelf in actie moet komen (“human capital

alert’) Voor het tweede thema is de rol van de Topsector gericht geweest op eco-systeem inrichting en op visie ontwikkeling/aanjagen van het transitieproces. Het gaat hierbij om:

- stimuleren van publiek private samenwerkingen tussen bedrijven en studenten/ kennisinstellingen via 5 COEs, 5 CIVs en 5 RIFs om leerprocessen te organiseren, dichtbij de prakijk (bijv. “Plant of the Future” in Brielle).

- stimuleren van nieuwe practoraten (procestechniek), lectoraten (biobased, kunststoftechnologie) en leerstoelen (electrochemie) in de chemie

- aanjagen van curriculumontwikkeling in het onderwijs (mbo, hbo, wo) met betrekking tot de onderwerpen duurzaamheid, digitalisering, veiligheid en soft skills

- organiseren van workshops met het werkveld voor visie-ontwikkeling over de chemicus en docent van de toekomst.

- opzetten van samenwerkingen met andere topsectoren op het gebied van ondermeer ICT en onderwijs innovatie (Learning communities)

Ook in de komende HCA zullen deze thema’s op de agenda (moeten) blijven staan. Qua resources betekent dit het volgende:

- In cash zullen met name de arbeidsmarktmonitor en de talentenprogramma’s een voortgezette investering vergen van de Topsector (kosten ca 150 keur/jaar).

- In natura zal er voortgezette aandacht nodig zijn voor ontwikkeling van vaardigheden en competenties, op alle opleidingsniveaus, in samenwerking met bedrijven en opleidingen om het missiegedreven innovatiebeleid vorm te geven (kosten ca 25-50 keur/jaar). Bij deze laatste activiteit zal nadrukkelijk de samenwerking met de overige topsectoren worden gezocht. Daarvoor wordt verwezen naar de integrale Human Capital Agenda in de KIA.

9

1. Energietransitie en Duurzaamheid De uitdagingen voor de maatschappij rondom de missiethema’s energietransitie en duurzaamheid zijn enorm en grijpen op velerlei manieren op elkaar in. De chemie is daarin een prominente actor; als deel van het probleem en als deel van de oplossing. Voordat we in 1a en 1b uiteenzetten hoe de bijdrage van de chemie in de KIA’s tot uitdrukking komt is het noodzakelijk dat we de postionering van de chemie hierin visualiseren. De opgaven die uit het klimaatakkoord en de transitieagenda’s circulaire economie komen, vragen om een integrale portfoliobenadering van de innovaties die gerealiseerd moeten worden om de doelstellingen van de akkoorden te bereiken. In de opmaat hiernaartoe heeft Holland Chemistry een portfolio én gapanalyse uitgevoerd onder de naam Klimaat-PITCH.

Onderstaand figuur laat de reductieopgave van de chemische sector zien. Die betreft niet alleen de CO2 (equiv) emissies aan de schoorsteen van de industrie als producent (I). Omdat de materiaalkringlopen (bijvoorbeeld die van de kunststoffen) nog verre van gesloten zijn, is de impact op emissies end-of-life (II) nog een factor anderhalf groter. Dat laat onverlet dat vele van de producten op zichzelf weer een kritieke rol kunnen spelen bij de reductie van broeikasgasemissies in andere sectoren (denk bijvoorbeeld aan lichtere materialen in de mobiliteitessector).

De chemie als sector heeft aangegeven dat er scenario’s denkbaar zijn waar de emissiereductiedoelstellingen van 2030 en 2050 haalbaar zijn. Daarvoor wordt echter gerekend op het kunnen inzetten van vele innovaties. De terechte vraag ligt voor of de huidige pijplijn met innovaties voldoende robuust is om aan de opgave te kunnen voldoen. In ons toekomstbeeld voor een klimaatneutrale chemiesector, is de lineaire productieketen een deel geworden van een gesloten kringloop.

10

Om de emissieoorzaken in alle scopes aan te pakken volgt uit deze circulaire benadering de focus op de volgende oplossingen en moeilijk oplosbare ) uitdagingen:

11

Om een inschatting te maken van de robuustheid van de innovatiepijplijnen voor de deeltechnologiën die passen in bovenstaande kringloop zijn experts bevraagd. Enerzijds om een goede inschatting te krijgen van het huidige TRL niveau, en de factoren die de snelheid van doorstroming/opschaling bepalen, anderzijds om de impact te bepalen op energievraagreductie, fossiele C en klimaat (CO2 reductie).

12

1a Bijdrage Chemie subthema Energie en Klimaat (ook wel IKIA)

De IKIA klimaat beschrijft het belangrijkste klimaatdoel voor 2050. Dan moet de emissie van broeikasgassen gedaald zal zijn met 95% ten opzichte van 1990. Hiervoor zijn 5 submissies gedefinieerd:

A. Een volledig CO2-vrij electriciteitssysteem in 2050. B. Een CO2-vrije gebouwde omgeving in 2050. C. In 2050 zijn grondstoffen, producten en processen in de industrie netto klimaatneutraal en

voor tenminste 80% circulair. D. Emmisieloze mobiliteit voor mensen en goederen in 2050. E. In 2050 is het system van landbouw en natuur netto klimaatneutraal.

Deze submissies zijn onderverdeeld in 13 Meerjarige Missiegedreven Innovatie-Programma’s (MMIP’s). De chemie kan als belangrijke productiesector een significante bijdrage leveren aan vrijwel alle MMIP’s. Het ontwikkelen van nieuwe processen voor elektrochemische/ elektrokatalytische conversie, elektrificatie van energie-intensieve chemische processen, Carbon Capture and Use, verbeterde scheidingsprocessen, de productie van sleutelbouwstenen zoals waterstof met CO2 neutrale processen en het verdergaand inzetten van biomassa of nieuwe grondstoffen gebaseerd op de opwerking van afval of de chemische ontvlechting van polymeren.

1. Bijdrage van de Holland Chemistry per MMIP (ook in tabelvorm hierna)

1. Hernieuwbare elektriciteit op zee Chemische processen en materialen voor energie-opslag en –conversie; Nieuwe materialen voor windmolen-wieken en voor zonnecellen. Deze materialen moeten duurzaam zijn en CO2-neutraal geproduceerd worden; Chemische processen en materialen voor energiewinning uit water; Product- en procesontwerp moet rekening houden met circulaire economie; recycling van windmolenbladen en PV materialen.

2. Hernieuwbare electriciteitsopwekking op land en in de gebouwde omgeving Rationeel ontwerp van chemische processen en geavanceerde materialen voor energie-productie (PV), -opslag en –conversie; Nieuwe materialen voor windmolenbladen, zonnecellen, ontwerp van producten en productiemethoden met circulaire economie in gedachten (met name voor kritische grondstoffen); recyling van windmolenbladen en PV-materialen; Opwekking van nieuwe en schone brandstoffen/fuels voor chemische opslag van energie, via waterstof en

CO2 conversie.

3. Versnelling Energie-renovaties in de gebouwde omgeving Duurzame productieprocessen met 100% carbon efficiency; slimme materialen met flexibele en functionele eigenschappen; procesintensificatie; slimme materialen met flexibele eigenschappen, ontwerp van producten en productiemethoden met circulaire economie in gedachten (met name voor kritische grondstoffen); Gebouw-geïntegreerde PV materialen; horizontale recycling van asfalt en beton.

13

4. Duurzame warmte (en koude) in de gebouwde omgeving Rationeel ontwerp van chemische processen en geavanceerde materialen voor energie-opslag en –conversie; procesintensificatie; geïntegreerd ontwerp van katalysatoren en reactoren. Geavanceerde materialen voor dakbedekking, gevelbekleiding, isolatie.

5. Het nieuwe energiesysteem in de gebouwde omgeving in evenwicht Procesintensificatie, conversie en opslag van elektrische energie

6. Sluiting van industriële kringlopen (zie Missie Circulaire Economie voor meer gedetailleerde uitwerking)

Verbeterde efficiency van bestaande chemische processen; ontwerp van nieuwe waardeketens, producten en materialen met circulair oogmerk.; Procesintensificatie; Katalytische conversie; duurzame waterstofproductie, scheidingstechnologie; gebruik biobased feedstocks (zowel voor bestaande processen en materialen als voor nieuwe materialen (nieuwe biobased ketens)) en hernieuwbare bronnen zoals chemische opwaardering van afval en chemische ontvlechting van kunststof tot bruikbare bouwstenen of zelfs monomeren. Synthese van circulaire anorganische systemen voor energieopwekking, katalyse en scheiding. Verbinding met food (voedselafval als feedstock), CO2 als koolstofbron. Horizontale recycling waar mogelijk.

7. CO2-vrij industrieel warmtesysteem Gebruik van biobased feedstocks en hernieuwbare bronnen, zoals elektriciteit, duurzame waterstof productie; Rationeel ontwerp van chemische processen, optimale warmte en energie integratie; procesintensificatie en procesefficiëntie; geavanceerde materialen voor energie-opslag en –conversie; inzet van restwarmte voor stadsverwarming.

8. Elektrificatie en radicaal vernieuwde processen Elektrochemie en electrokatalyse aan C1-verbindingen en grotere moleculen; Radicale vernieuwing van energie-intensieve processen (ammonia, waterstof, kraken) bijvoorbeeld door elektrificatie; duurzame waterstofproductie; procesintensificatie; geïntegreerd ontwerp van katalysatoren en reactoren; Ontwerp van producten en productiemethoden met circulaire economie in gedachten (met name voor kritische grondstoffen).

9. Innovatieve aandrijving en gebruik van duurzame energiedragers voor mobiliteit Rationeel ontwerp van chemische processen en geavanceerde materialen voor energie-opslag en –conversie; geavanceerde materialen voor Energy storage; elektrochemie en elektrokatalyse voor waterstofproductie en chemische conversies; geavanceerde materialen voor lichte voertuigen; kunststof en composieten met lagere rolweerstand voor banden, nieuwe batterijen; wegen met geïntegreerde zonnecellen of piezoelektrische elementen.

10. Doelmatige vervoersbewegingen voor mensen en goederen Geavanceerde materialen (zie 9); integraal ontwerp productie- en logistieke processen; procesintensificatie voor decentrale productie

11. Klimaatneutrale productie food en non-food Katalytische processen voor valorisatie van voedselafval; biokatalytische/enzymatische processen; scheidingstechnologie voor producten van biologische oorsprong; CO2 als grondstof; geavanceerde verpakkingsmaterialen; lokale productie van kunstmest; verbeterde vorming van kunstmest (precision/slow-release); Gewasbescherming; Downscaling machines en reactoren voor decentrale/lokale circulaire systemen; Biobased en afbreekbaar landbouwplastic.

14

12. Land en water optimaal ingericht op CO2-vastlegging en gebruik CO2 als grondstof, nieuwe C1-chemie, industriële biotechnologische conversies, CO2 vastleggen in mineralen.

13. Een robuust en maatschappelijk gedragen energiesysteem Rationeel ontwerp van chemische processen en geavanceerde materialen voor energie-opslag en –conversie; Elektrochemische conversie (power to molecules), duurzame waterstofproductie; ontwerp van producten en productiemethoden met circulaire economie in gedachten (met name voor kritische grondstoffen).

2. Uitwerking oplossingsstrategieën chemie

De bijdrage van de chemie ligt vooral op het creëren en toepassen van nieuwe processen voor (bijvoorbeeld elektrochemische) conversie en productie van de chemische bouwstenen, voor de bereiding van materialen en devices voor energie-opslag en -conversie, processen voor CCU, meet- en regeltechniek, scheidingstechnologieën, processen en devices voor conversie van biomassa en andere niet-fossiele bronnen naar grondstoffen voor de chemie, nieuwe katalysatoren en katalytische processen, en geavanceerde materialen.

15

z

A

Een volledig CO2-vrij electriciteitssysteem in 2050

B

Een CO2-vrije gebouwde omgeving in

2050

C

In 2050 zijn grondstoffen, producten en processen in

de industrie netto klimaatneutraal of voor ten

minste 80% circulair

D

Emissieloze mobiliteit voor mensen en

goederen in 2050

E

In 2050 is het systeem van landbouw en

natuur netto klimaatneutraal

MMIP 1: Hernieuwbare electriteit op zee

• Chemische processen en materialen voor energie-opslag en –conversie (P)

• Nieuwe materialen voor windmolen-wieken en voor zonnecellen. Deze materialen moeten duurzaam zijn en CO2-neutraal geproduceerd worden (P, A)

• Chemische processen en materialen voor energiewinning uit water

• Product- en procesontwerp moet rekening houden met circulaire economie (P,A)

• Recycling van windmolenbladen en PV materialen

MMIP 3: Versnelling Energierenovaties

in de gebouwde omgeving

• Duurzame productieprocessen; 100% carbon efficiency (P)

• Slimme materialen met flexibele en functionele eigenschappen (P, A)

• Procesintensificatie (P) • Product- en procesontwerp moet

rekening houden met circulaire economie (P,A)

• Gebouw-geïntegreerde PV materialen

• Horizontale recycling van asfalt en beton

MMIP 6: Sluiting van industriële kringlopen

• Verbeterde proces-efficiency (P) • Ontwerp van nieuwe waardeketens, producten en

materialen met circulair oogmerk (P,A) • Katalytische conversie (P) • Duurzame waterstofproductie (P) • Scheidingstechnologie (P) • Biobased feedstock (P): zowel voor bestaande

processen en materialen als voor nieuwe materialen (nieuwe biobased ketens)

• Chemische opwaardering van afval (P) • Horizontale recycling waar mogelijk • Chemische of mechanische ontvlechting van

kunststof tot grondstof(P) • Voedselafval als feedstock (P) • CO2 als koolstofbron (P) • Synthese van circulaire anorganische systemen

voor energieopwekking, katalyse en scheiding

MMIP 9: Innovatieve aandrijving en gebruik

van duurzame energiedragers voor mobiliteit

• Rationeel ontwerp van chemische processen en geavanceerde materialen voor energie-opslag en –conversie;

• Nieuwe materialen voor energie-opslag • Elektrochemie en elektrokatalyse voor

waterstofproductie en chemische conversie • Lichtgewicht materialen voor voertuigen • Kunststof en composieten met lage

rolweerstand • Nieuwe batterijen • Wegen met geïntegreerde zonnecellen of

piezoelektrische elementen

MMIP 11: Klimaatneutrale productie food

en non-food

• Katalyse voor valorisatie van voedselafval

• Biokatalytische /enzymatische processen

• Scheidingstechnologie voor biobased producten

• CO2 als grondstof • Geavanceerde verpakkingsmaterialen • Lokale productie van kunstmest • Verbeterde vorming van kunstmest

(precision/slow-release) • Gewasbescherming • Downscaling machines en reactoren

voor decentrale/lokale circulaire systemen

• Biobased en afbreekbaar landbouwplastic

MMIP 2: Hernieuwbare electriciteitsopwekking op land

en in de gebouwde omgeving

• Chemische processen voor energie-productie, -opslag en -conversie (P)

• Nieuwe materialen voor energie-productie, -opslag en conversie (P, A)

• Nieuwe materialen voor windmolen-wieken en voor zonnecellen (P, A)

• Recycling van windmolenbladen en PV materialen • Product- en procesontwerp moet rekening houden met

circulaire economie (P,A) • Opwekking van nieuwe en schone brandstoffen/fuels

voor chemische opslag van energie. Via waterstof en CO2 conversie.

MMIP 4: Duurzame warmte (en koude)

in de gebouwde omgeving

• Chemische processen voor energie-opslag en –conversie (P)

• Nieuwe materialen voor energie-opslag en –conversie

• Procesintensificatie • Ontwerp van katalysatoren en

reactoren (P) • Nieuwe materialen voor

dakbedekking, gevelbekleding en isolatie (P,A)

MMIP 7: CO2-vrij industrieel warmtesysteem

• Gebruik biobased feedstock • Hernieuwbare bronnen (elektriciteit) • Duurzame waterstof productie • Rationeel ontwerp van processen • Optimale warmte- en energie-integratie • Procesefficiëntie • Geavanceerde materialen voor energie-opslag en -

conversie • Procesintensificatie • Inzet van restwarmte voor stadsverwarming

MMIP 10: Doelmatige vervoersbewegingen

voor mensen en goederen

• Integraal ontwerp productie- en logistieke processen

• Procesintensificatie voor decentrale productie

• Materialen: zie 9

MMIP 12: Land en water optimaal

ingericht op CO2-vastlegging en gebruik

• CO2 als grondstof • Industriële biotechnologische

conversies • CO2 vastleggen in mineralen

MMIP 5: Het nieuwe energiesysteem in

de gebouwde omgeving in evenwicht

• Procesintensificatie (P) • Conversie en opslag van elektrische

energie (P)

MMIP 8: Electrificatie en radicaal vernieuwde

processen

• Electrochemie en elektrokatalyse aan C1-verbindingen en grote moleculen

• Radicale vernieuwing van energie-intensieve processen (ammonia, waterstof, kraken)

• Procesintensificatie • Geïntegreerd ontwerp van katalysatoren en

reactoren • Ontwerp van producten en processen met

circulaire economie in gedachten

MMIP 13: een robuust en maatschappelijk gedragen energiesysteem • Ontwerp van chemische processen en geavanceerde materialen voor energie-opslag en –conversie • Electrochemische conversie (power to molecules)

• Duurzame waterstofproductie • Ontwerp van producten en productiemethoden met circulaire economie in gedachten

16

z

1b. Bijdrage Chemie Toekomstbestendige Mobiliteitssystemen

De KIA ‘toekomstbestendige mobiliteitssystemen’ richt zich op een aantal onderwerpen die aanvullend zijn op MMIP 9 en MMIP 10 uit de IKIA voor Energie. Dit is schematisch weergegeven in het figuur hieronder.

Bron: KIA Toekomstbestendige mobiliteitssystemen

Binnen deelonderwerp ‘x.2’, Slimme, betrouwbare, veilige en duurzame luchtvaart en scheepvaart speelt een aantal onderwerpen waarbij chemische innovaties noodzakelijk zijn om vooruitgang te boeken.

Specifieke innovatieonderwerpen die in deze KIA genoemd worden en waar Holland Chemistry op zal aansluiten zijn:

Slimme, betrouwbare en veilige scheepvaart • Scheepvaartveiligheid [vroegdetectie van lekkage van gevaarlijke en vervuilende stoffen]

Circulaire Scheepvaart:

• Circulaire materialen en producten voor de scheepsbouw [ontwerp van materialen] • Circulaire operatie en onderhoud [inspectie en reparatie] • Circuclaire recycling [identificatie van materialen en geschiktmaken voor hergebruik]

Innovatieve componenten van het voortstuwingssysteem en hun integratie:

• Innovatieve energiedragers en energieopslag [productie en ontwikkeling van de energiedragers] • Elektrische voortstuwing en energievoorziening met brandstofcellen en uit duurzame bronnen

geproduceerde energiedragers [productie en ontwikkeling van de energiedragers] Gebruik van alternatieve energiedragers aan boord van schepen:

• Energiedragers [productie en ontwikkeling van de energiedragers] • Feedstock voor de productie van brandstoffen [nieuwe processen en producten]

17

Slimme (nieuwe duurzame) vliegtuigen: • Technologische bouwstenen voor (hybride) elektrisch vliegen • Geavanceerde materialen en systemen, zoals composieten, (metal) additive manufacturing, smart

materials, voortstuwingssystemen, energieopslag (van brandstoffen als waterstof of synfuels en van elektriciteit) en geschikt voor hybride elektrische vliegtuigen [ontwikkeling en productie van benodigde materialen]

• Structural Health Monitoring (SHM) [inspectietechnologie en voorspellingsmodellen] Verminderd energieverbruik

• Materialen (composieten incl. thermoplastics en FML, nieuwe harsen, metalen voor additieve fabricage methoden) [ontwikkeling en productie van benodigde materialen]

• Geavanceerde fabricage van composietconstructies (o.a. thermoplasten) met verminderde milieubelasting [nieuwe processen]

• Slimme, multifunctionele en lichte materialen en constructies [ontwikkeling en productie van benodigde materialen]

• Circulaire luchtvaart: van ontwerp en fabricage tot onderhoud en end-of-life [ontwerp van materialen, inspectie en reparatie, verwerking van gebruikt materiaal]

Nieuwe ontwikkelingen in vliegtuigsystemen en componenten [ontwikkeling en productie van benodigde materialen]

• Hogetemperatuur-componenten voor efficiëntere verbrandingsmotoren die minder schadelijke stoffen uitstoten

• Lagetemperatuur-materialen voor waterstoftanks en supergeleidende systemen • Nieuwe voortstuwingsconcepten als Boundary Layer Ingestion en Distributed Propulsion • Alternatieve brandstoffen zoals sustainable aviation fuels (SAF) en synthetische brandstoffen zonder

zwavel en aromaten • Lichte materialen en constructies

Technische ontwikkelingen voor reductie van luchtverontreinigende emissies, geluid en trillingen [methoden voor meting en monitoring van emissies, ontwerp en ontwikkeling van nieuwe materialen]

• Schone (en efficiënte) verbrandingsconcepten • Systemen voor uitlaatgasnabehandeling, inclusief slimme regelstrategieën voor integraal management

van motor en nabehandeling • Veranderingen van brandstofsamenstellingen om emissies te reduceren • Maatregelen om de emissie van slijtage-emissies te reduceren

Innovaties m.b.t. meten, monitoren en verminderen van voertuigemissies [monitorings- en meettechnologie]

• Ontwikkeling van on-board sensing en monitoring • Ontwikkeling van sniffer car technologie en remote sensing • Screenignsmethoden om te onderzoeken of voertuigen mogelijk niet aan praktijkeisen voldoen.

Innovaties m.b.t. meten, monitoren en verbeteren van luchtkwaliteit [monitorings- en meettechnologie]

• Verbetren van de monitoring en modellering van verkeersgerelateerde emissies, verspreiding en depositie van reacties stikstof

Innovaties m.b.t. meten, monitoren en verminderen van geluidsemissies en geluidbelasting [nieuwe materialen]

• Ontwikkelen van stil en duurzaam asfalt • Ontwikkelen technologie voor stillere banden en verlagen overig voertuiggeluid • Ontwikkelen van stillere spoorconstructies en compacte systemen voor demping en afscherming • Ontwikkeling van stille technolgie voor rail en light rail

18

Beleidsondersteunende kennis en tools • Verbeteren van inzichten in hoeveelheid, aard en effecten van fijnstof door slijtage [meettechnologie en

modellen] • Verbeteren van inzicht in de relatie emissies – verspreiding – exposure – impact m.b.t. luchtkwaliteit

[chemische componenten van systeembegrip, relatie tussen blootstelling/exposoom en gezondheid] • Methoden om op basis van real-time monitoring / sensordata en verkeersmanagementsystemen in te

grijpen op verkeer om lokale emissies te verlagen [geavanceerde standaardtestmethoden]

19

1c Bijdrage Chemie subthema Circulaire Economie

1. Missie Circulaire Economie en aanpak

In 2050 is in Nederland een duurzaam gedreven, volledig circulaire economie gerealiseerd. Dat wil zeggen dat in het economisch systeem zoveel mogelijk gebruik wordt gemaakt van hernieuwbare (inter)nationaal algemeen beschikbare en duurzame grondstoffen, waarbij het behoud van natuurlijk kapitaal als uitgangspunt wordt genomen. In het Rijksbrede programma Circulaire Economie ‘Nederland Circulair in 2050’ wordt aan deze missie verdere inhoud en een extra impuls gegeven langs drie strategische paden: • het efficiënt en hoogwaardig benutten van grondstoffen in bestaande waardenetwerken • het waar nodig en mogelijk vervangen van fossiele, kritieke en niet-duurzaam geproduceerde grondstoffen

door alternatieven • het socio-economisch en technisch anders inrichten van gebieden en waardeketens waardoor de gewenste

transitie naar de circulaire economie een extra impuls krijgt. Het Rijksbrede Programma “Nederland Circulair in 2050” onderscheidt hierbij 5 prioritaire grondstofketens waarvoor transitieagendas zijn opgesteld: biomassa en voedsel, bouw, consumentengoederen, kunststoffen en maakindustrie.

2. Prioriteiten Transitieagendas en oplossingsstrategieën chemie

De chemie zal vanuit haar positie in diverse waardeketens aan de prioriteiten van de transitieagenda’s een belangrijke bijdrage leveren: als duurzame en groene maaksector zijn er in de circulaire economie nieuwe markten te winnen. Zonder uitputtend te kunnen zijn valt hierbij te denken aan: vermindering voedselverspilling, innovatie in materiaalontwerp, recycling, leveringszekerheid van kritieke grondstoffen, vervanging van zorgwekkende grondstoffen en reductie van broeikasgasemissies in brede zin. Vanuit de prioriteiten binnen de Holland Chemistry is deze bijdrage op hoofdlijnen als volgt:

• design voor circulariteit: ontwikkeling van duurzame, circulaire, functionele en structurele materialen zoals polymeren, composieten, natuurlijke (biogebaseerde en hernieuwbare) materialen, metalen en anorganische materialen.

• circulaire grondstoffenketens en productieprocessen: het duurzaam vervaardigen van circulaire producten via chemische processen alsmede het verkrijgen van chemische technologieën die herstel, onderhoud en hergebruik bevorderen, ook door inzet van andere materialen in de waarde keten.

• vertrouwen, gedrag en acceptatie: het toekomstbestendig inrichten en in stand houden van circulaire grondstofketens en productieprocessen door goede afstemming met en inbedding in een quadruple helix structuur met overheden, bedrijven, kennisinstellingen en consumenten/gebruikers.

In de uitvoering zal toegepast en fundamenteel onderzoek hier altijd hand-in-hand gaan om snelle opschaling van nieuwe oplossingen mogelijk te maken. Bestaande en zich ontwikkelende ondersteunende technologieën zoals synthese, modelleren, spectroscopie, chemometrie en analytische chemie zijn noodzakelijk om de onderwerpen met succes aan te pakken, naast belangrijke ondersteunende methoden uit de sociale, economische en gedragswetenschappen als transitie-, complexiteits-, gedrags- en businessmodellen.

De bijdrage van de chemie ligt vooral op het creëren en toepassen van inzicht in mechanismen voor functioneel en structureel gedrag van polymeren, fijnchemie, (nano)composieten en high tech materialen voor toepassingen in bijvoorbeeld medicijnen, coatings, dunne films, asfalt, beton, vervoersmiddelen en high tech equipment.

20

Dit geldt voor de gehele levensduur van waarde creatie van een materiaal in een circulaire keten inclusief de bijbehorende socio-economische aspecten tav business modellen, acceptatie door gebruikers en consumenten en wet- en regelgeving. Meer specifiek richt de chemie zich op 3 hoofdlijnen:

1. Design voor circulariteit a) Circulaire materialen en producten met uitzicht op duurzaam meervoudig hergebruik b) Materialen voor meervoudig hergebruik uit ongebalanceerde (niet ideale, gemengde)

retourstromen c) Materialen die leiden tot eenvoudiger en beter karakteriseren en scheiden van gemengde

afvalstromen d) Zuivere materialen en producten die gemengde afvalstromen voorkomen e) Materialen die herstel, onderhoud en hergebruik bevorderen f) Modellen voor beter begrip van structuur-eigenschaps- en structuur-prestatierelaties van

(bouwstenen van) circulaire producten (knowledge/evidence-based expertsystemen voor ontwerp van circulaire materialen)

g) Materialen voor het afvangen van CO2 (en andere broeikasgassen) ten behoeve van hergebruik van die afgevangen stoffen

Toelichting: Levensduurverlenging is van groot belang, maar ook het ontwikkelen van mogelijkheden voor reparatie en hergebruik. Naast inspectie- en reparatiemethoden moeten hiervoor nieuwe materialen met gecombineerde structurele en functionele eigenschappen ontwikkeld worden. Nodig zijn materialen met gekende en noodzakelijke eigenschappen voor hergebruik en minimale accumulatie van contaminanten. Denk hierbij bijvoorbeeld aan het gebruik van tracers in combinatie met spectroscopische analysetechnieken of methoden die de introductie van een materialenpaspoort mogelijk maken. Ook zijn bijvoorbeeld nieuwe katalysatoren, elektrodematerialen en membraanmaterialen voor recyclingprocessen nodig.

2. Circulaire grondstoffenketens en productieprocessen a) de volledige transformatie van huidige, op inzet van fossiele brandstoffen gebaseerde

productieprocessen naar emissiearme (-loze) processen mede door afvangst en conversie van emissies die ontstaan uit de energieopwekking voor productieprocessen

b) ontwikkeling van nieuwe routes voor grondstofefficiënte proces-/productcombinaties en op basis van biomassa incl cascadering

c) synthesemethodes om duurzame stoffen en materialen te produceren, al dan niet uit hergebruikstromen via recycling

d) processen voor herstel, onderhoud en hergebruik van materialen en producten e) karakteriserings- en scheidingsmethoden voor complexe/gemengde afvalstromen f) modellen voor beter begrip en optimalisatie van circulaire processing routes (digital twin voor

ontwerp van chemische processen), mede om nieuwe kansrijke routes te identificeren

Toelichting: Elektrificatie (incl. elektrochemische conversie), gebruik van waterstof en duurzame warmte zijn belangrijke opties. Een wezenlijke vraag is welke schaal nodig is, op welke locatie en met welke logistiek deze industriële transformatie kan worden gerealiseerd. De opgaven onder de energie- en klimaattransitie kunnen hiervan niet los worden gezien. Optimalisatie van productieprocessen door dynamische processturing en het ontwikkelen van circulair systeembegrip door combinatie van metingen en geavanceerde data-analyse zijn van groot belang.

3. Vertrouwen, gedrag en acceptatie a) de ontwikkeling en validatie van business, impact en verdienmodellen voor bestaande en nieuwe

spelers in circulaire ketens al dan niet gebaseerd op een data-gedreven aanpak b) actieve participatie van consumenten en gebruikers bij de ontwikkeling van producten en

specificaties c) het creëren van vertrouwen bij alle betrokken stakeholders bij de implementatie van nieuwe

technologische oplossingen d) de formulering en promotie van standaarden, wet- en regelgeving die de transformatie va industrie

en maatschappij naar een circulaire economie bevorderen

21

Toelichting: Product as a service en circulaire accounting zijn voorbeelden van innovaties om de introductie van een circulaire economie te ondersteunen. Fieldlabs en social media bieden nieuwe mogelijkheden, in B2B kan optimalisatie van afspraken over productspecificaties (zonder overspecificatie: ‘fit for use’) helpen om afval als gevolg van off-spec te voorkomen. In- en uitgangskwaliteitscontrole, certificering en beveiligde communicatie voor stoffen en halffabricaten, alsook onderhoudssystemen voor producten kunnen leiden tot meer vertrouwen in nieuwe circulaire producten en diensten bij consumenten en gebruikers. Nationale acties, maar zeker ook internationale samenwerking zal nodig zijn omdat circulariteit niet ophoudt bij landsgrenzen.

4. Relaties en samenwerkingsverbanden De Holland Chemistry heeft een uitgebreid netwerk van bedrijven, onderzoeksinstellingen (toegepast en fundamenteel) die kunnen bijdragen aan de genoemde oplossingen. Daarbij wordt gebruik gemaakt van een diversiteit van samenwerkingsverbanden zoals bijvoorbeeld via CBBC, ECCM, ISPT, VNCI, COAST, NWA, NWO en TO2 instrumentarium alsmede internationale, landelijke en regionale overheden.

22

2 Bijdrage Chemie missiethema Landbouw, Water en Voedsel

De Holland Chemistry kan een grote bijdrage leveren aan het realiseren van een meer duurzame productie van gezonde en veilige voeding. Voor het realiseren van kringlooplandbouw, klimaatneutrale landbouw en voedselproductie, gewaardeerd, gezond en veilig voedsel en een duurzame Noordzee, oceanen en binnenwateren en bescherming van de delta worden in dit document de bijdragen van de Holland Chemistry beschreven.

Overzichtstabel van de missies gedefinieerd voor Landbouw, Water en Voedsel

A Kringlooplandbouw B Klimaatneutrale landbouw en

voedselproductie C

Klimaatbestendig landelijk en stedelijk

gebied

Mis

sie

In 2030 is in de land- en tuinbouw het gebruik

van grondstoffen en hulpstoffen substantieel

verminderd en worden alle eind- en

restproducten zo hoog mogelijk verwaard. De

emissies naar grond- en oppervlaktewater zijn

tot nul gereduceerd. Ecologische

omstandigheden en processen vormen het

vertrekpunt voor voedselproductie waardoor

biodiversiteit zich herstelt en de landbouw

veerkrachtiger wordt.

In 2050 is het systeem van landbouw en natuur

netto klimaatneutraal.

Nederland is in 2050 klimaatbestendig en

waterrobuust.

TSC

bijd

rage

• Chemische conversie, scheidingstechnologie en monitoring t.b.v. hergebruik afvalstromen

• Duurzame productie van eiwitrijke grondstoffen en biomassa

• Monitoren van concentraties diverse stoffen in lucht, water, bodem

• Verbetering opname van stikstof door planten

• Precisiedosering van nutriënten • Verbeterde diervoeding: minder

broeikasgassen • Afvangen, omzetten of vastleggen

schadelijke uitstoot

D Gewaardeerd, gezond en veilig voedsel E Duurzame Noordzee, oceanen en

binnenwateren F

Nederland is en blijft de best

beschermde delta ter wereld, ook na

2100

Mis

sie

In 2030 produceren en consumeren we gezond,

veilig en duurzaam voedsel en verdient de boer

een eerlijke prijs.

Voor de mariene wateren is er in 2030 en voor

rivieren, meren en estuaria in 2050 een balans

tussen enerzijds ecologische draagkracht en

waterbeheer (waterveiligheid,

zoetwatervoorziening en waterkwaliteit) en

anderzijds de opgaven voor hernieuwbare

energie, voedsel, visserij en andere

economische activiteiten.

Nederland is en blijft de best beschermde delta

ter wereld, ook na 2100, door het tijdig -op basis

van klimaatscenario’s en knikpuntanalyses-

nemen van toekomstbestendige en integrale

maatregelen tegen beheersbare kosten

TSC

bijd

rag

• Vroege detectie van vervuilingen in materiaalstromen

• Fundamenteel begrip vertering van voedsel

• Scheidingstechnologie en chemische ontvlechting voor waterzuivering, b.v. verwijderen (micro)plastics

• Nieuwe safe-by-design materialen • Monitoren waterkwaliteit

• Innovatieve dijkversterkingen

A. Kringlooplandbouw: Circulaire landbouw houdt in dat zoveel mogelijk stromen duurzaam worden benut en hergebruikt. Hierbij kan een aantal technieken die standaard in de chemie wordt gebruikt van groot nut zijn, zoals chemische conversie, scheidingstechnologie en monitoring. Om tot een vermindering van meststoffen en water en betere benutting van nutriënten in dierlijke mest en afvalwater te komen, moet de samenstelling bekend zijn en de technologieën om de conversies en scheidingen te bewerkstelligen verder ontwikkeld worden, zoals bijvoorbeeld geavanceerde membranen. Naast deze end-of-pipe solution is het ook noodzakelijk om naar nieuwe technieken te kijken die het mogelijk maken om een gezonde, robuuste bodem en teeltsystemen zonder emissies naar grond- en oppervlaktewater te bewerkstelligen. Voor beide opties is het van ultiem belang

23

dat zoveel mogelijk hergebruik van organische zij- en reststromen in de voedselketen plaatsvindt. Hierbij is begrip van chemische conversie en scheidingsprocessen nodig om de keten te sluiten. Een speciaal aandachtsgebied is de duurzame productie van eiwitrijke grondstoffen en biomassa. De chemie speelt een rol in het mogelijk maken van deze eiwittransitie, door het ontwikkelen van verrijkings- en bewerkingsprocessen, en methoden om in-line de (bio)chemische samenstelling van materiaalstromen continu te meten en te optimaliseren. Door de eiwittransitie ontstaan meer reststromen waarvoor de eerder beschreven technologieën essentieel zijn.

B. Klimaatneutrale landbouw en voedselproductie Chemische processen zijn de basis van landbouw en voedselproductie. Om landbouw en voedselproductie klimaatneutraal te maken is kennis van de onderliggende chemie essentieel. Om te komen tot emissiereductie in bodem en landgebruik in de landbouw is het nodig om concentraties goed te kunnen monitoren in de bodem, de lucht en in de plant. Met deze kennis en geavanceerde materialen voor de gecontroleerde afgifte van nutriënten en meststoffen kan precisiedosering van nutriënten bereikt worden en overbemesting worden voorkomen. Ontwerp en synthese van nitrificatieremmers kunnen de opname van stikstof uit mest verbeteren en uitspoeling ervan verminderen. Om de veehouderij duurzamer te maken, kan de chemie voedseladditieven voor verbeterde pens- en darmfermentatie ontwikkelen om tot vermindering van broeikasgassen (COx, NOx) en ammoniak te komen. Waar deze toch ontstaan worden deze vastgelegd of omgezet met behulp van katalytische en elektrochemische conversie. Door zo efficiënt mogelijk gebruik te maken van alle zij- en reststromen kan energie worden bespaard en in sommige gevallen zelfs opgewekt. Bovendien kan de uitstoot van schadelijke stoffen zoals CO2 en ammoniak worden voorkomen. Waar deze stoffen toch worden geproduceerd, kunnen deze stoffen worden vastgelegd en/of omgezet. Energiebesparing kan ook worden bereikt door de ontwikkeling en toepassing van geavanceerde materialen in de glastuinbouw, zoals semi‐doorlatende PV‐panelen als kasdek. D. Gewaardeerd, gezond en veilig voedsel Om tot gezond en veilig voedsel te komen is begrip van een groot scala aan chemische processen van belang. Deze processen betreffen de productie van ingrediënten en levensmiddelen, gevolgd door de consumptie en vertering, en uiteindelijk de metabolische omzetting ervan. Om flexibel om te kunnen gaan met verschillende grondstoffen is het nodig om goede controle te hebben over de processen die uitgevoerd worden om ze te verwerken tot ingrediënten en voedingsmiddelen. Om de veiligheid hiervan te garanderen moet de aanwezigheid en concentratie van onzuiverheden in vloeistoffen en materiaalstromen, toxines (bijv. mycotoxines) of medicijnresten (bijv. antibiotica) gemonitord worden. Vroegtijdige detectie kan grootschalige verspilling voorkomen. Op deze manier kunnen gezonde en voedzame levensmiddelen gemaakt worden met minimale impact op het milieu. Door slim gebruik te maken van sensoren die de gassamenstelling in verpakte levensmiddelen monitoren kan hun houdbaarheid verlengd worden en voedselverspilling worden verminderd. Los van de productie van ingrediënten en levensmiddelen kan de chemie ook een essentiële bijdragen leveren aan het begrip van de vertering van voedsel en het effect dat het heeft op de mens. Hierdoor kunnen mensen bewust gezonde keuzes maken. Gezondheid van dieren kan gemonitord worden door nieuw te ontwikkelen biomarkers en bijbehorende meetmethoden.

E. Duurzame Noordzee, oceanen en binnenwateren: De chemie kan een belangrijke bijdrage leveren aan het gezond en schoon houden van onze rivieren, meren, intergetijde gebieden, zeeën en oceanen. Enerzijds kan scheidingstechnologie en chemische ontvlechting van plastic afval uit het water bijdragen aan het terugdringen van vervuiling. Anderzijds kan de chemie nieuwe materialen ontwikkelen die ”safe by design” zijn, bijvoorbeeld zonder toxische bestanddelen of afbreekbaar in zeewater. Analytische chemie zorgt voor constante monitoring van de waterkwaliteit.

F. Nederland is en blijft de best beschermde delta ter wereld, ook na 2100 De chemie kan bijdragen aan de bescherming van de Nederlandse delta door de ontwikkeling van innovatieve dijkversterkers.

24

3 Bijdrage Chemie missiethema Gezondheid en Zorg De Holland Chemistry kan uitstekend bijdragen aan het verbeteren van de gezondheid en zorg van de Nederlandse bevolking. De chemie speelt een cruciale rol bij het ontwikkelen en produceren van nieuwe geneesmiddelen. Daarnaast zijn er geavanceerde chemische technieken die snel de werkzaamheid van een medicijn bij een individuele patiënt kunnen meten en zelfs kunnen voorspellen waardoor het steeds beter lukt om patiënten als uniek individu te behandelen. In dit hoofdstuk beschrijft de Holland Chemistry wat deze kan bijdragen aan het missiethema Gezondheid en Zorg en de vier missies. Missie I - Leefstijl en leefomgeving In deze missie wordt genoemd dat minder fijnstof, minder microplastics, minder geluidsoverlast en een beter binnenklimaat thuis een belangrijke bijdrage aan meer gezondheid leveren. Ook voor de werkomgeving wordt opgemerkt dat risico’s van gevaarlijke stoffen bijdragen aan gezondheidsschade. De Holland Chemistry kan bijdragen aan het verbeteren van de fysieke leefomgeving en de werkomgeving door het meten van de stoffen die vrijkomen – en het modelleren hiervan – om uiteindelijk de data te kunnen interpreteren om tot handelingsperspectief te komen en uiteindelijk ziekte te verminderen en te voorkomen. Om dit goed te kunnen doen is de behoefte om steeds op een persoonlijkere schaal gegevens in kaart te kunnen brengen. Hiervoor zijn nieuwe sensoren nodig welke de juiste chemische componenten kunnen meten, met een verhoogde resolutie met betrekking tot plaats en tijd. Dit vereist ontwikkeling van sensoren (en de validatie daarvan) als ook de ontwikkeling van modellen die met een hogere plaats en tijd resolutie om kunnen gaan zoals plaatsvindt in het Evidence Based Sensing of Chemical Compounds (EBS-CC) initiatief. Het “Evidence Based Sensing of Chemical Compounds” (EBS-CC) programma richt zich op de ontwikkeling van meetapparatuur en sensoren om onder andere de luchtkwaliteit te monitoren in de buitenlucht, woonhuizen, kantoren en andere werkplekken.Verder kan de Chemie ook een rol spelen bij het efficiënt verwijderen van schadelijke stoffen uit het milieu en bij het meer optimaal doseren/personaliseren van geneesmiddelen zodat wordt voorkomen dat geneesmiddelenresten in het oppervlaktewater terecht komen.

Daarnaast levert de Chemie een belangrijke bijdrage aan nieuwe ontwikkelingen op het gebied van voeding en daardoor een gezondheidsbevorderende leefomgeving. Het is de Chemie die ons voedsel kan uitsplitsen in koolhydraten, eiwitten, vetten, vitamines en sporenelementen waardoor het effect van voedsel op gezondheid gemeten kan worden. Verder is de Chemie essentieel voor het ontwikkelen van nieuwe voedingsmiddelen en voedingsinnovaties waardoor consumenten hun voeding kunnen aanpassen aan de behoefte van hun lichaam en hen helpen gezondere keuzes te maken met betrekking tot hun voeding en dus leefstijl. Zo kan de Chemie bijvoorbeeld het mondgevoel van voedingsmiddelen veranderen wanneer dit anders is dan de consument gewend is doordat er een verandering in de samenstelling is aangebracht om het voedingsmiddel gezonder te maken.

Missie II –– Zorg in de leefomgevingleefomgeving Nieuwe chemische personalized sensoren (EBS-CC) kunnen kennis genereren over de gezondheidsstatus van individuen. Op deze manier kan extramuraal de biochemische status van patiënten voortdurend gemonitord worden waarna zo nodig tijdig geïntervenieerd kan worden. Verder kan de Chemie nieuwe aangrijpingspunten voor interventie (medicijnen, voedingssupplementen) identificeren en ontwikkelen en ook markers identificeren voor het testen en monitoren van (leefstijl-) interventies. Bijvoorbeeld bij een verandering in dieet, wat een effectieve en economische interventie is, en het vervolgens monitoren van de voedingsstoffen, vitamines en sporenelementen. Ook kan de Chemie ‘smart devices’ ontwikkelen die de leefstijl monitoren door het meten van componenten of biomarkers in bloed, zweet of adem. Deze meetapparatuur kan vervolgens door mensen thuis gebruikt worden bij voorkeur op een niet-invasieve of minimaal-invasieve manier wat een bijdrage levert aan de toegang tot zorg van deze gebruikers. Verder kan de Chemie bijdragen aan meer effectieve en betaalbare geneesmiddelenzorg door het ontwikkelen en implementeren van testen op basis van analytische chemie die biomarkers identificeren van chronische ziekten voordat deze ziekten zich in de patiënt manifesteren. Deze biomarkers, maar ook, biosensoren en biochips maken het mogelijk om preventieve interventies toe te passen bijvoorbeeld bij neurodegeneratieve ziekten, de voorstadia van kanker en cardiovasculaire problemen. Daarnaast is de analytische chemie ook essentieel bij de ontwikkeling van point-of-care-diagnostiek wat de toegang tot zorg aanzienlijk zal verbeteren.

Missie III - Mensen met chronische ziekten Behalve de ontwikkeling en toepassing van evidence-based leefstijlinterventies, is ook de behandeling van

25

mensen met uiteenlopende chronische aandoeningen, zoals onder andere vanuit het Future medicines Initiative (FMI) belangrijk. Het FMI-PPP streeft naar een kortere ontwikkeltijd van medicijnen en het eerder op de markt brengen (return on investment) door vroegtijdige samenwerking tussen academische en de industriële partijen. Hierdoor ontstaat een synergie die de time-to-market van nieuwe medicijnen aanzienlijk kan verkorten.Onder andere met behulp van state of the art chemische technologie. Onderzoek naar nieuwe aangrijpingspunten en moleculen leidt tot de ontwikkeling van innovatieve en geavanceerde behandelingen en diagnostische testen.

Verschillende chronische ziekten worden veroorzaakt door een verstoorde communicatie in en tussen cellen door o.a. genetische schade en mutaties en/of externe factoren (bacteriële/virale infecties, luchtvervuiling). Inzicht in de processen die ontregeld zijn bij chronische ziekten is essentieel voor effectieve geneesmiddelontwikkeling. Een veelzijdige aanpak (multi-omics, chem/bioinformatics) waarbij wordt gekeken naar veranderingen in genetisch materiaal (mutaties), het interactoom en de eiwitsamenstelling van patiënt materiaal zal kennis en inzicht geven op welke wijze men het meest effectief kan ingrijpen.

Daarnaast kan de Chemie bijdragen aan het monitoren en verbeteren van gezondheid van individuen door middel van het opzetten van chemische detectiemethoden zoals diagnose/monitoring met companion diagnostics van onder andere biomarkers in combinatie met datagestuurde feedback op doseringssystemen. De Chemie speelt een belangrijke rol bij het ontwikkelen van geneesmiddelen, van kleine moleculen tot antilichamen. Hierbij is er ook een belangrijke rol voor Organ-on-a-Chip technologie bij de ontwikkeling van deze geneesmiddelen wat ook bijdraagt aan het verminderen van proefdierexperimenten.

Bestaande of nieuw te ontwikkelen kleine moleculen of antilichamen bieden de mogelijkheid om specifiek in te grijpen in het ziekteproces. De Chemie is cruciaal voor de synthese van deze kleine moleculen zoals bijvoorbeeld het genereren van antilichaam conjugaten en nanodeeltjes voor drug-delivery en de kwaliteitscontrole van deze geneesmiddelen door analytische chemie.

Verder kan De Chemie contrastreagentia en moleculaire beeldvormende technologieën ontwikkelen die het mogelijk maken om ziekte status en het effect van interventies zichtbaar te maken op een niet-invasieve manier. Dit kan worden toegepast voor chronische hart- en vaatziekten, de functie van de hersenen (oa bij dementie) en bij de prognose van de uitzaaiing van kanker, een ziekte die dankzij de ontwikkelingen op medisch gebied steeds meer als een chronische ziekte wordt gezien. De Chemie is ook instrumenteel in de analyse van “liquid biopsies” die op grote schaal een breed palet aan bekende biomarkers kunnen detecteren om zo chronische ziekten te kunnen monitoren gedurende het behandeltraject. De Holland Chemistry kan en wil derhalve een cruciale rol spelen bij het voorkomen, monitoren en behandelen van chronische ziekten.

Missie IV - Dementie Chemische kennis is nodig om inzicht te verkrijgen in de moleculaire (ontregelde) processen van dementie. Het ontwikkelen van preklinische modelsystemen en platform technologieën om celkweken (minibrains) maar ook de brainbrain-on-a-chip techniek mogelijk te maken kan niet zonder Chemie. Hierbij kan de Chemie bijdragen aan het ontwikkelen van de hiertoe benodigde apparatuur met onder andere kennis van oppervlaktechemie, dynamische concentratie omstandigheden en chemische methodes ter analyse en identificatie van biomarkers.

Daarnaast is de Chemie essentieel voor de verdere ontwikkeling van regeneratieve geneeskunde door het ontwikkelen van nieuwe technologie voor het screenen van moleculaire defecten in stamcellen van patiënten bijvoorbeeld op psychische en hersenziekten waarbij het bestuderen van het orgaan zelf, het brein van de patiënt, geen optie is. Hierdoor kunnen ook grootschalige methoden ontwikkeld worden om interventies voor deze ziekten te testen. Bovendien is voor regeneratieve geneeskunde, orgaan transplantatie en het gebruik van stamcellen de chemie van de kweekmethode (concentraties, vloeistof dynamiek) cruciaal om deze innovatieve technieken kosteneffectief en dus op grote schaal te kunnen implementeren.

26

Krachtenbundeling: In Nederland is er een grote verscheidenheid aan universiteiten, academische medische centra als ook biotech startups die zich op bovenstaande richten. Dit heeft zich al vertaald in het Soft Advanced Materials project, het Future Medicines Initiative en het Evidence Based Sensing partnership (EBS-CC). Dit veld zal in samenwerking met patiënt organisaties een relevante chemische bijdrage kunnen leveren aan een verbeterde gezondheid.

27

4 Bijdrage Chemie missiethema Veiligheid

Het missiethema veiligheid is afgebakend tot security, en richt zich daarbinnen op de volgende missies: 1. Integrale aanpak van georganiseerde criminaliteit 2. Maritieme hightech voor een veilige zee 3. Veiligheid in en vanuit de ruimte 4. Cyberveiligheid 5. Genetwerkt optreden op land en vanuit de lucht 6. Samen sneller innoveren voor een adaptieve krijgsmacht 7. Data en intelligence 8. De veiligheidsprofessional

Bij deze missies liggen expliciete uitdagingen voor de chemie op in ieder geval de gebieden van sensorontwikkeling en geavanceerde materialen. Voor Holland Chemistry zijn hier dan ook zeker gebieden waar de aansluiting gezocht kan worden. Vanwege het meer ondersteunende karakter van de Chemie bij dit missiethema’s zal de bijdrage in een later stadium worden uitgewerkt.

28

5 Bijdrage Chemie aan de Sleuteltechnologieën

Om resultaten te boeken op de vier maatschappelijke thema’s is technologieontwikkeling onontbeerlijk. Chemie speelt hier een belangrijke rol. Chemische Technologieën zijn onmisbaar bij het realiseren van de missies die horen bij de maatschappelijke uitdagingen Energie en Duurzaamheid, Landbouw, Water en Voedsel, Gezondheid en Zorg en Veiligheid. Ter samenstelling van de overkoepelende KIA sleuteteltechnologieën is een uitvraag gedaan, gecoordineerd door het ministerie van EZK en de topsector HTSM, naar MeerJaren Programma’s (MJP’s) op sleuteltechnologieën.

In deze Chem.I.KIA zijn de gebundelde MJP’s opgenomen die door de Holland Chemistry zijn ingediend. Deze meerjarenprogramma’s zijn prioritair voor de Holland Chemistry en omvatten een breed spectrum aan sleuteltechnologieën. Alle MJP’s zijn gelabelled naar groep van sleuteltechnologieën waar het MJP aan bijdraagt, ingedeeld volgens de acht groepen zoals gehanteerd in de aanpak sleuteltechnologieën1, en de maatschappelijke uitdagingen waarvoor het MJP relevant is.

Deze MJP’s betreffen gevorderde initiatieven waarvoor reeds een groot consortium gevormd is. Daarnaast zijn er opkomende technologieën die van cruciaal belang zijn om de gestelde doelen voor 2050 te behalen, maar die nu nog niet zo ver zijn dat er grootschalig op kan worden ingezet. Dit betreft bijvoorbeeld organ-on-a-chip technologieën. Een compleet overzicht hiervan is te vinden in de technologische roadmaps van Holland Chemistry. Bij een update van de KIA sleuteltechnologieën, zoals voorzien tijdens de looptijd van het KIC, zal de Holland Chemistry uitvragen of voor dergelijke onderwerpen initiatieven kunnen worden ingediend.

De chemische sector in Nederland kent een aantal sterke (vak)verenigingen, Communities of Innovation voor procestechnologie (ISPT), katalyse (NIOK/VIRAN) en analytische wetenschap en technologie (COAST). Nederlands wetenschappelijk onderzoek in deze disciplines behoort tot de wereldtop, en is relatief sterk geïnspireerd door uitdagingen. Producenten, gebruikers, en academische onderzoekers werken nauw samen in de katalyse, procestechnologie en analytische chemie. Specifiek op het gebied van polymeerchemie is DPI een belangrijk verbindend instituut. Vanuit verschillende topsectoren is de wens gerezen om stakeholders in het materialenveld bij elkaar te brengen om kennisuitwisseling te bevorderen en mogelijkheden voor samenwerking te verkennen. Dit omdat het materialenveld zeer breed is en er op het gebied van deze sleuteltechnologie veel initiatieven en platforms actief zijn. Om dit te realiseren is begin 2019 het landelijk platform MaterialenNL opgericht door de topsectoren Energie, HTSM en Chemie.

MJPs ingebracht door Holland Chemistry nr

Titel

72 Evidence Based Sensing 70 Katalyse en procestechnologie 71 Meet- en detectietechnologie 73 Soft Advanced Materials 56 Electrochemische conversie en

materialen en industriële electrificatie MJPS ondersteund door Holland Chemistry 32 Materials Innovations 33 Circular Plastics 27 Composiet 86 Bridge 59 Climate proof chemistry 38 Batteries of the future

1 Chemische Technologieën, Life Science Technologieën, Advanced Materials, Digitale Technologieën, Engineering and Fabrication Technologieën,

Nanotechnologieën, Quantum Technologieën, Fotonica

29

6 Bijdrage Chemie aan Maatschappelijk verdienvermogen

De KIA Maatschappelijk Verdienvermogen is ondersteunend aan de vier missiethema’s en aan de sleuteltechnologieën. In deze KIA staat de volgende vraag centraal: hoe kunnen innovatie en transitieprocessen versneld worden om binnen de gestelde tijdshorizon de missies daadwerkelijk te realiseren?

Vanuit de Holland Chemistry zijn 5 programma’s ingebracht in

B.1 Safety Delta NederlandNederland is dichtbevolkt, verschillende functies vinden dicht op elkaar plaats. De maatschappelijke impact vanincidenten en de risico’s bij aanwezigheid van gevaarlijke stoffen in ons milieu zijn daarom groot. Voorbedrijven is veiligheid dan ook niet minder dan een ‘license to operate’ en voor de maatschappij als geheel ishet creëren van een gezonde en veilige leefomgeving een ‘must’.In die context staan we voor zowel grote uitdagingen als kansen. Veiligheidsuitdagingen vanwege deveiligheidsimplicaties van nieuwe ontwikkelingen rond bijvoorbeeld de energietransitie, de grote(petro)chemische industrie (44.000 banen, 10e ter wereld), de steeds breder gevoelde noodzaak omblootstelling aan zeer zorgwekkende stoffen te vermijden en de stormachtige ontwikkelingen rondnanomaterialen en biotechnologie. En economische kansen om optimaal gebruik te maken van Nederland alskennis- en innovatieland.In het (op te richten) Safety Delta Nederland werken overheid, het bedrijfsleven en de wetenschap structureelsamen om van de Nederlandse (petro)chemische industrie de veiligste ter wereld te maken. De ambitie van deSDN (niet alleen zeer veilig, maar ook veiligste in relatie tot andere landen) houdt in dat niet alleenomgevingsveiligheid op zich en behoud van de ‘licence to operate’, maar ook economische kansen rondvestigingsklimaat en de vermarkting en export van kennis een essentieel onderdeel van de SDN vormen.

B.5 BrightsiteBrightsite heeft als doelstelling om de verkenning, ontwikkeling en toepassing van nieuwe en beschikbaarkomende technologie vorm te geven op basis waarvan de emissie van broeikasgassen conform de 2030/50doelstellingen van het Klimaatakkoord op Chemelot in Geleen (en daarmee ook op vergelijkbare industriëlesites) kan worden gerealiseerd. Hiertoe dient op Chemelot het huidige gebruik van aardgas en nafta sterk teworden gereduceerd. Er dient een transitie naar gebruik van groene elektrische energie, hergebruik vankunststof, vergassing van huisafval en biomassa, opslag en hergebruik van CO2 stapsgewijs en binnen daaraanverbonden veiligheid, maatschappelijke en economische randvoorwaarden te worden gerealiseerd.Technologische lijnen worden verbonden door overkoepelende programmalijnen, gericht op veiligheid,maatschappelijke acceptatie, transities en systeemintegratie, educatie en human capital.

B.6 C-SAMHet consortium Soft Advanced Materials (C-SAM) is een virtueel onderzoekscentrum, geïnspireerd opmaatschappelijke uitdagingen en industriële onderzoeksvragen op het gebied van zachte materialen metsuperieure eigenschappen (macromoleculen, colloïden, supramoleculaire structuren). De programmering richtzich op twee hoofdlijnen, Adaptive Soft Materials en Sustainable Materials. Daarnaast is er een ondersteunendelijn Platform Science, die zich richt op het verenigen van theorie, synthese, karakterisering enverwerkingsmethoden.Voor veel toepassingen worden de eisen aan materialen hoger, terwijl de wereldwijde markt zeer concurrerendis. Daarom wordt er veel aandacht besteed aan kostenreductie. Adaptive Soft Materials is een veelbelovendeklasse van materialen met tunable extra functionaliteiten bij het ontwerpen van de volgende generatie coatings,composieten, verpakkingen, sensoren, enz. Ze zijn zeer concurrerend op gebieden zoals gecontroleerde afgifte,zelfherstellende materialen en piëzo-elektrische devices.Een verandering naar duurzaamheid is noodzakelijk om de groeiende wereldbevolking te voorzien van water,voedsel en energie bij een hogere gemiddelde levensstandaard. Dit vereist minimalisering van de productie-footprint van materialen, maar ook slim hergebruik van de materialen of de componenten ervan.Hierin zullen Advanced Materials een cruciale rol spelen. C-SAM positioneert zich midden in de doelstellingenvan het Nederlandse topsectorenbeleid en voorziet verschillende sectoren van innovatieve materialen voor eenveelheid aan uitdagingen.

30

B.7 EBS-CCMetingen in het veld voor de landbouw, analyse op de plaats delict voor forensisch onderzoek, point-ofcareanalyse en diagnose, in-line analyse ten behoeve van processturing, snelle karakterisering van recylingstromen,waterkwaliteitsmonitoring voor oppervlakte-, riool- en drinkwater, luchtkwaliteitsmonitoring in de buitenlucht,woonhuizen, kantoren en op werkplekken, metingen aan een patient om realtime de medicijndosering bij testellen, al deze toepassingen hebben baat bij de ontwikkeling van relatief eenvoudige, kleine en mobielemeetapparaten of sensoren. In het programma Evidence Based Sensing of Chemical Compounds EBS-CC wordenzulke sensoren ontwikkeld en gevalideerd (als apparaat en in toepassingen).Dit programma omvat het ontwikkelen van kleine, mobiele meetapparaten en sensoren die in veel verschillendeomgevingen kunnen worden ingezet. Dit gebeurt langs drie programmalijnen, waarbij ‘Bringing the lab to theSample (L2S)’ zich ten doel stelt om nieuwe sensoren en sensorplatforms te ontwikkelen en te valideren vooreen grote variëteit aan toepassingen. Understanding Complex Systems (UCS) richt zich op het verkrijgen vansysteembegrip, zoals kennis van de interacties binnen een systeem, structuur-prestatierelaties en structuur-eigenschapsrelaties en op de identificatie van indicatoren. High-throughput Analysis and Screening (HTAS) richtzich op hoogwaardige screening (in het lab) inclusief de bijbehorende verwerking van grote hoeveelheden data.Het is nadrukkelijk de bedoeling om in elk van de lijnen fundamenteel onderzoek met toegepast onderzoek enimplementatie in bedrijf en maatschappij met elkaar te verbinden.

B.9 Trilateraal Innovatieprogramma EmissiereductieAls een van de grootste industrieën wereldwijd levert de chemische industrie aan talrijke andere sectoren vande economie en biedt ze innovatieve oplossingen voor de economische en ecologische uitdagingen vanvandaag en morgen. Met een omzet van 180 miljard euro en > 350.000 werknemers (2015) is de trilaterale regioNoordrijn-Westfalen, Vlaanderen en Nederland de thuisbasis van één van de krachtigste crossbordergeïntegreerde chemische industrieclusters ter wereld.De klimaattransitie stelt de chemie voor de kolossale opgave van omschakeling op hernieuwbare grondstoffenen energie. Daarbij positioneert de trilaterale chemische industrie zich uitstekend als initiator van nieuweinnovatiegolven waarbij bovendien de mogelijkheden van de digitale transitie kunnen worden benut. Eentoekomstig duurzaam verdienvermogen en versterking van de concurrentiekracht van de chemische industriein trilateraal verband is de essentie van de ambitie van het trilaterale innovatieprogramma. Het programma richtzich op de duurzaamheidstransitie die een zuiver nationale insteek overschrijdt en waar bundeling van krachtendoor aantoonbaar gemeenschappelijk en nationaal belang is geïndiceerd. De strakke grensoverschrijdendefysieke integratie van chemische fabrieken en locaties in de drie regio's (grondstof, energie, logistiek) zorgtervoor dat de trilaterale chemische industrie - en ook tal van toeleveringsbedrijven en het mkb - profiteren vaneen zeer efficiënte productieinfrastructuur.De chemische industrie is er van doordrongen dat voor het behoud en de versterking van deze koploperspositiegezocht moet worden naar nieuwe businessmodellen, -cases en verdienmodellen..

31

20 RTC 2b

Pagina 1 van 5

Conceptbesluitenlijst Raad van Bestuur TKI Chemie (vanaf 29e vergadering)

Besluit Datum

N.a.v. de 35ste vergadering 9-12-2019

35.01 Besluit: de Raad van Bestuur van TKI Chemie mandateert de directeur van het Bureau TKI Chemie om uit de volgende lijst maximaal vier personen te benoemen tot lid van de programmaraad Chemical conversion Process Technology and Synthesis (CCPT&S) met inachtneming de balans in expertise en de huidige affiliatie: Bas de Bruin, Marit van Lieshout, Ruud van Ommen, Kees Biesheuvel, Antoon ten Kate, Han van Kasteren

9-12-2019

35.02 De Raad van Bestuur van TKI Chemie (RvB) besluit € 31.079 PPS-programmatoeslag 2017 definitief toe te kennen aan de UvA voor de uitvoering van het inzetproject van Dr. Ensing opgenomen in bijlage 19 RTC 34a (PI.19.19); De RvB besluit € 120.000 PPS-programmatoeslag (€99.721 tlv 2017 en €20.729 tlv 2018 definitief toe te kennen aan TU Delft voor de uitvoering van het inzetproject van Prof. Urakawa opgenomen in bijlage 19 RTC 34a (PI.19.20); De RvB besluit € 34.000 PPS-programmatoeslag 2016 definitief toe te kennen aan de UU voor de uitvoering van het inzetproject van Prof. Weckhuysen opgenomen in bijlage 19 RTC 34a (PI.19.21)

9-12-2019

35.03 De Raad van Bestuur verzoekt het TKI bureau om de begroting aan te passen op een voorzien afslagpercentage van 10% van de PPS toeslag. Rekening houdend met de begrotingsnoden voor alle in het werkplan genoemde activiteiten. Tevens mandateert de RvB, de voorzitter om voor 23 december 2019 (indiening POA aanvraag) het definitieve werkplan en de TKI begroting te accorderen. De RvB mandateert tevens TKI directeur van den Brink om de POA 2020 susbidieaanvraag te tekenen

9-12-2019

35.04 De RvB keurt het MKB-innovatiestimuleringsplan 2020 goed. 9-12-2019

N.a.v. de 34ste vergadering

34.01 De Raad van Bestuur van TKI Chemie benoemt per 11 oktober 2019: Cornald van Strien, als lid van de programmaraad Chemical conversion Process Technology and Synthesis. Tevens benoemt de RvB Robert Terörde als nieuwe voorzitter van deze raad met ingang van 1 januari 2020 en bedankt dhr Eelco Vogt voor zijn inzet en toewijding aan de raad als voorzitter in de afgelopen jaren

31-10-2019

N.a.v. de 33ste vergadering

33.01 De Raad van Bestuur van TKI Chemie besluit € 5.225.362 van de TKI-programmatoeslag 2019 voorwaardelijk toe te kennen volgens laatste kolom in de onderstaande tabel:

16-09-2019

20 RTC 2b

Pagina 2 van 5

Partner

Gegenereerde grondslag (PPS+ROO)1 PPS toeslag

toe te kennen (ca 94%)

Amolf € 20.000 € 8.000 € 7.521 DPI € 3.316.260 € 957.153 € 829.804 LEI € 507.427 € 160.048 € 150.459 NWO € 2.013.091 € 691.473 € 650.043 RUG € 264.759 € 82.841 € 77.878 RUN € 153.915 € 48.444 € 45.541 TNO € 1.562.957 € 389.052 € 365.742 TUD € 4.486.016 € 1.433.630 € 1.347.732 TUe € 2.704.743 € 869.736 € 817.624 UM € 168.463 € 40.431 € 38.009 UT € 210.238 € 65.071 € 61.172 UU € 1.518.923 € 487.677 € 458.457 UvA € 710.009 € 232.585 € 218.649 WSH € 221.808 € 85.587 € 80.459 WUR € 221.252 € 81.134 € 76.272 totaal € 18.079.861 € 5.632.862 € 5.225.362

Voorwaardelijke toekenningen kunnen worden definitief gemaakt na behandeling van passende inzetplannen per partner

33.02 De Raad van Bestuur van TKI Chemie besluit € 484.000 PPS-programmatoeslag 2017 definitief toe te kennen aan TU Delft voor de uitvoering van het inzetproject opgenomen in bijlage 19 RTC 21a (PI.19.17) en € 829.804 programmatoeslag 2019 uit de zetten in een call (PI.19.16)

16-09-2019

33.03 de Raad van Bestuur van TKI Chemie benoemt per 16 september 2019: Prof. Dr. Ir. Hans-Gerd Janssen en Prof. Dr. Peter J. Boogaard, als lid van de programmaraad Chemical Nanotechnology and Devices en Dr. Mark Boerakker als lid van de programmaraad Chemistry of Advanced Materials

16-09-2019

N.a.v. de 32ste vergadering

32.01 De Raad van Bestuur van TKI Chemie stelt de inhoudelijke bijdrage van de chemie aan de missiegedreven Kennis en innoavtieagenda’s, sleuteltechnologien vast. De RvB vraagt het bureau deze versie ook zelfstandig te publiceren als Chem.i.kia

13-6-2019

1 PPS is daadwerkelijke samenwerking voor gemeenschappelijk risico en resultaat. ROO (relevante onderzoeksopdrachten = contractonderzoek met uiteindelijk profijt voor de kennis in de topsector

20 RTC 2b

Pagina 3 van 5

32.02 De Raad van Bestuur van TKI Chemie besluit € 108.385,- PPS-programmatoeslag toe te kennen aan de Universiteit Maastricht voor het project Smart Materials: assessment of biology-materials interactions with advanced Surface Plasmon resonance van dr. Van Rijt

13-6-2019

N.a.v. de 31ste vergadering

31.01 De Raad van Bestuur van TKI Chemie stelt de Jaarrapportage 2018 vast en verleent het TKI-bureau mandaat om de besproken wijzigingen door te voeren. De Raad van Bestuur van TKI chemie stelt de financiële jaarstukken, inclusief de jaarrekening, 2018 vast en verleent de directie décharche van het in 2018 gevoerde beleid.

9-5-2019

31.02 De Raad van Bestuur van TKI Chemie besluit € 1.113.212 PPS-programmatoeslag (uit de jaren 2018, 2017 en 2016) definitief toe te kennen aan Universiteit Utrecht, Technische Universiteit Eindhoven, Technische Universiteit Twente en Windesheim voor de uitvoering van het inzetproject opgenomen in bijlage 19 RTC 09a (PI.19.04 t/m PI.19.12). Tevens keurt de RvB de inzetplannen goed voor de aan TNO toegekende programmatoeslag zoals opgenomen in bijlage bijlage 19 RTC 09b. PI.19.01 Huisman, M. Understanding adhesion of modified anhydride additives in glass filled polymers in

hybrid constructions PI.19.02 Buskens, P. Optimisation and scale up of production of thermochronic nanopigments and their use

in solar control coatings for architectural glazing (THERPA) PI.19.03 Buskens, P. Thermochromic nanocomposite PVB films for automotive solar control glazing (TASCO) PI.19.04 Weckhuysen,

B.M. New insights into the working principles of metal-alkyls as co-catalysts in Cr/SiO2 Phillips catalysis

PI.19.05 Topp, M.D.C. Additive Manufacturing in Industrial production PI.19.06 Meijerink, A. Hybrid semiconductor-insulator nanostructures for spectral conversion PI.19.07 Mei, B.T. Electrochemical Hydrogen Peroxide (EHP) production PI.19.08 Anderson, P.D. ReoSim, “Modelling and simulation of the rheology of interfaces” PI.19.09 Braakman, L.J. Characterizing new candidate drugs for treatment of cystic fibrosis PI.19.10 Bonvin, A.M.J.J. Unravelling the ubiquitin ligase binding landscape PI.19.11 Heck, A.J.R. Rapid assessment of kinome-wide activation to characterise defined cell states PI.19.12 Jongh de, P.E. Syngas reaction with light olefins to produce high value products PI.19.13 Bruijnincx,

P.C.A. An Analytical Study of Biorefinery Lignin

Financiële bijsluiter:

9-5-2019

20 RTC 2b

Pagina 4 van 5

30.01 De Raad van Bestuur van TKI Chemie besluit € 1.000.000 gecombineerde PPS-programmatoeslag 2017 en 2016 definitief toe te kennen aan de TU Delft en €49.650 gecombineerde programmatoeslag 2014 en 15 definitief toe te kenen aan de Vrije Universiteit Amsterdam voor de uitvoering van de inzetprojecten opgenomen in bijlage 19 RTC 03a. Voor de toekenning aan de TU Delft geldt de volgende aanbeveling: De RvB doet de suggestie om bij deze aanvraag Philips in Drachten te betrekken voor expertise op het gebied van Electro Chemical Machining (ECCM) technologie. Tevens raadt de RvB aan te verbinden met het ECCM initiatief om het consortium sterker te maken en het inzetproject uit te breiden met verdere samenwerkingen.

11-2-2019

29.01 De Raad van Bestuur past de begroting 2019 aan en stelt hiermee ook een nieuwe begroting voor de POA aanvraag 2019 vast 17-12-2018

29.02 De Raad van Bestuur van TKI Chemie besluit € 6.064.822 van de TKI-programmatoeslag 2018 deel voorwaardelijk, deels definitief toe te kennen volgens de kolommen in de onderstaande tabel:

Partner Grondslag Toeslag op basis van grondslag

95% hiervan toe te kennen

nabeschikking ANBI

Toekennen PT

Toekennen POA middelen

voorwaardelijk toe te kennen: LEI € 367.623 € 112.287 € 106.581 € 19.147 € 125.728 PSP € 50.800 € 20.320 € 19.287 € 19.287 RUG € 814.611 € 278.064 € 263.933 € 263.933 TUD € 2.596.092 € 841.990 € 799.201 € 799.201

17-12-2018

PGT2018 PGT2017 PGT2016UU Weckhuysen € 99.000UU Meijerink € 233.000UU Braakman € 142.636UU Bonvin € 36.449UU Heck € 43.734UU de Jongh € 146.651UU Bruijnincx € 41.764WSH Topp € 62.006TUE Anderson € 45.321 € 184.625 € 54UT Mei € 97.972totaal € 948.533 € 184.625 € 54

20 RTC 2b

Pagina 5 van 5

TUE € 1.775.478 € 571.976 € 542.909 € 542.909 UM € 380.625 € 114.188 € 108.385 € 108.385 UT € 132.300 € 44.295 € 42.044 € 55.928 € 97.972 UU € 2.361.998 € 783.609 € 743.787 € 743.787 UVA € 569.310 € 181.293 € 172.080 € 172.080 WHM € 169.353 € 65.325 € 62.006 € 62.006 Subtotaal € 9.218.191 € 3.013.347 € 2.860.211 € 75.075 € 2.935.286 Definitief toegekend DPI € 6.045.745 € 1.859.724 € 1.765.214 € 1.688.839 € 76.375

WUR € 448.660 € 134.598 € 127.758 € 127.758 NWO € 1.612.980 € 537.527 € 510.211 € 2.411 € 512.622 TNO € 2.723.717 € 830.325 € 788.128 € 12.190 € 800.318 Subtotaal € 10.831.102 € 3.362.174 € 3.191.310 € 14.601 € 3.129.536 Eindtotaal 2018 € 20.049.292 € 6.375.521 € 6.051.521 € 89.676 € 6.064.822 € 76.375

De RvB keurt hiermee met dit besluit tevens het inzetplan van de WUR goed en maakt daarmee de reeds voorwaardelijk toegekende programmatoeslag 2016 en 2017 , zijnde resp. € 42.418 en € 92.289 voor deze partner ook definitief

29.03 de Raad van Bestuur van TKI Chemie mandateert de directeur van het Bureau TKI Chemie om uit de volgende lijst maximaal zeven personen te benoemen tot lid van de programmaraad Chemistry of Life: Dr. ir. Mirjam Kabel, Prof. dr. Dirk-Jan Slotboom, Dr. Christianne Rijcken, Prof. dr. ir. Hans-Gerd Janssen, Prof. dr. Richard van Kranenburg, Dr. Peter Boogaart, Dr. Hans de Nobel, Dr. Menzo Havinga, Prof. dr. Clemens Lowik, Olivier Heyning, Dr. Gerrit Sitters, Dr. Mattijs de Groot

17-12-2018

29.04 de Raad van Bestuur van TKI Chemie benoemt per 17 december 2018 Gino van Strydonck en Marcus Kremers als leden van de programmaraad Chemistry of Advanced Materials en mandateert de TKI directeur om nog vier additionele leden te benaderen om de balans weer terug te brengen in de samenstelling van de raad.

17-12-2018

29.05 De Raad van Bestuur van TKI Chemie geeft –volgend op de behandeling van het VP programma TNO Research 2019 tbv de Topsector door de programmaraden - een positief advies aan het Ministerie van EZK ten aanzien van de financiering

17-12-2018

1

Elektrochemische Conversie & Materialen (ECCM) Deze notitie geeft een overzicht van de voorgenomen prioriteiten voor ECCM in 2020. De topteams wordt gevraagd deze prioriteiten te bediscussiëren en eventuele aanvullende punten of vereiste bijstelling van prioriteiten mee te geven aan de ECCM-commissie. Onderaan de notitie is tevens een beknopt overzicht opgenomen van de realisatie ECCM 2017-2019. Prioriteiten 2020

- Rondetafel ECCM met industrie, kennis & overheid - Samenwerking Duitsland - Waterstofvisie kabinet - Grootschalige infrastructuur - Conferentie 2020 - Graduate school - Potentieel voor de hightech sector - Portfolioanalyse - Systeemanalyse

-------- Korte toelichting per prioriteit: Rondetafel industrie, kennis & overheid In samenspraak met DG Energie & Klimaat en DG Bedrijfsleven & Innovatie van het ministerie van Economische Zaken & Klimaat (EZK), heeft de ECCM-commissie het voornemen een highlevel rondetafel te organiseren op het gebied van ECCM met een aantal grotere private partijen, betrokken TKIs, kennisinstellingen en overheden. Het ministerie van EZK zal deze tafel voorzitten. Deze rondetafel moet de aftrap vormen om tot een meerjarige samenwerking te komen, zoals dit voor bijvoorbeeld fotonica en quantum in Nederland is gerealiseerd. In aanloop naar de rondetafel heeft de commissie met het ministerie afgesproken om de interesse van partijen voor deelname aan de rondetafel te polsen met behulp van een letter of interest (inmiddels binnen voor een groot aantal bedrijven in de energie, chemie en hightech sector). Deze moet de basis bieden voor de genodigden voor de ronde tafel. Samenwerking Duitsland 2 oktober 2019 ondertekenden de Duitse en Nederlandse regering een MoU om de samenwerking op het gebied van de energietransitie te onderstrepen, inclusief onderzoek en innovatie door middel van bilaterale of multilaterale onderzoeksprojecten. Drie weken voor ondertekening van dit MoU heeft een overleg plaatsgevonden tussen een delegatie van het Duitse Bundesministerium für Bildung und Forschung, Richard van de Sanden (ECCM commissie), Emmo Meijer (namens de drie betrokken topsectoren in ECCM – vooraf afgestemd) en David Pappie (directeur Topsectoren & Industriebeleid, EZK). Inzet van dit overleg was om elkaar te informeren over het industrie- en energie/klimaatbeleid, nationale activiteiten rondom het ECCM-thema en waar mogelijkheden liggen voor samenwerking. De uitkomst van dit overleg is om een DE-NL workshop op het gebied van ECCM te organiseren Q1 2020 als verkenning voor een mogelijk bilateraal programma. Daarbij kan worden gedachten aan bilaterale samenwerking waarbij NL en DE beiden M€ 4-5 inbrengen zodat een programma (call) ontstaat met een totale omvang van M€ 8-10 waarvoor vervolgens op projectniveau aan bijv. 15-30% private cofinanciering kan worden gedacht. Waterstofvisie kabinet Afgelopen zomer heeft minister Wiebes een beleidsvisie waterstof aangekondigd. De ECCM commissie is voornemens hiervoor een bijdrage te leveren met een aantal essentiële punten in relatie tot kennis- en innovatie die volgens de commissie in de visie dienen terug te komen.

2

Grootschalige infrastructuur Voor het opschalen van ECCM is grootschalige (onderzoeks)infrastructuur nodig (waarmee ook demofaciliteiten worden bedoeld). Denk daarbij aan proeftuinen waarin sectoren aan elkaar worden gekoppeld en waarin het energiesysteem van de toekomst kan worden onderzocht, ontwikkeld en getest. Denk daarbij aan de systeemintegratie van een solar park, batterijopslag, een CO2-bron, elektrolyse, power-to-gas en een power-to-fuel unit. Voor dergelijke faciliteiten zijn de klimaatenvelop (M€ 300 per jaar) en de Roadmap Grootschalige Wetenschappelijke Infrastructuur (M€ 80 per twee jaar) belangrijke fondsen, ook om toegang te krijgen tot belangrijke Europese infrastructuurnetwerken via ESFRI. De ECCM-commissie heeft ten aanzien van infrastructuur het voornemen om:

- Advies te geven over aangemelde initiatieven voor de klimaatenvelop irt ECCM. Dit vereist afstemming met het proces bij het ministerie.

- Te onderzoeken of energie-infrastructuur een plek op de nationale roadmap voor grootschalige infrastructuur kan krijgen; momenteel staat daar geen energie-infrastructuur op. De update van de roadmap is begin deze maand gestart; december 2020 wordt de nieuwe nationale roadmap voor Nederland gepubliceerd welke dan een aantal jaren vaststaat.

- Voorstel uitwerken voor nationale grootschalige energie-infrastructuur in Nederland op het gebied van ECCM om plan klaar te hebben voor toekomstige fondsen.

Conferentie 2020 In 2020 organiseert de commissie de derde ECCM-conferentie. Het concept van deze netwerkbijeenkomst is:

- Het organiseren van een ECCM community over sectoren en kennisdisciplines heen. - Bijeenkomst is opgezet langs de lijnen van het adviesrapport (korte termijn elektrolyse en

systeemintegratie, lange termijn elektrochemie en systeemintegratie en governance). - Op basis van een indrukwekkende line-up van internationale keynote sprekers worden op

nationaal niveau experts uit het bedrijfsleven (incl. duidelijke interesse bij MKB), van kennisinstellingen en de overheid bij elkaar gebracht.

- De internationale keynotes worden ook gevraagd een perspectief te geven op ECCM in het land van de desbetreffende spreker.

- Bottom-up worden de parallelsessies ingevuld via open inschrijving. Een programmacommissie stelt op basis van criteria het programma samen uit de aangemelde sessies (balans tussen lezingen uit het bedrijfsleven en door wetenschappers).

Het deelnemersaantal neemt toe: van 170 (2018) naar 290 (2019). De basis van een community wordt hiermee gelegd. Vanaf 2020 is het idee om de conferentie uit te breiden met een aanloopdag tijdens welke dag zoveel mogelijk lopende consortia en programma’s binnen ECCM thematiek hun voortgangsbijeenkomst op dezelfde plek organiseren, de dag voorafgaand aan de ECCM-conferentie. Graduate school Met ingang van 2019 is een ECCM graduate school opgestart voor PhD/postdoc-onderzoekers en onderzoekers uit het bedrijfsleven. De graduate school bevat de volgende elementen:

- Educatieve lezingen over fundamentele elektrochemie en electrochemical materials science - Educatieve lezingen over toegepaste elektrochemie, electrochemical engineering en

systeemintegratie - Educatieve lezingen over elektrochemische en aanverwante technieken - Postersessie van deelnemers - Interactieve case studies - Bedrijfsexcursie

3

De interesse voor de 1e editie van de graduate school (27-29 november 2019) is overweldigend; selectie was nodig onder de aanmeldingen. De commissie is voornemens In 2020 het succes van de graduate school voort te zetten. Potentieel voor de hightech sector De grootschalige uitrol van energieopslag en -conversietechnologie in Nederland biedt niet alleen veel kansen voor de energie- en chemiesector, maar vraagt ook een essentiële bijdrage van de HTSM-sector. ECCM zet sterk in op de verbinding met de hightech-sector vanwege kansen op het gebied van hightech componenten en systemen (voor o.a. systeemintegratie, powerelectronics, verbeterde elektrolyse voor kostprijsreductie H2, geavanceerde materialen voor conversie en opslag). De ECCM-commissie heeft inmiddels twee workshops georganiseerd specifiek op HTSM gericht. De commissie wil de uitkomsten van deze workshops gebruiken om de samenwerking met HTSM in consortia en programma’s op het gebied van opslag en conversie verder te versterken. Ook is de HTSM-vertegenwoordiging in de commissie versterkt met het toetreden van VDL in de commissie. Portfolioanalyse De commissie heeft een redelijk compleet (en daarmee betrouwbaar) beeld over 2018 van de realisatie op nationaal niveau (dus exclusief de regio’s) van de ECCM-programmering op het gebied van onderzoek & ontwikkeling en demo/pilot/proeftuinen. Voor 2019 is het voornemen van de commissie een dergelijk beeld opnieuw op te stellen. Systeemanalyse De transformatie van de industriële sector vereist een gecoördineerde en alomvattende aanpak op systeemniveau. De topsector Energie heeft begin dit jaar een rapport gepubliceerd over de behoefte aan wetenschappelijke en systeemanalyse om de energietransitie van de industrie te ondersteunen. De studie geeft (i) een overzicht van de state-of-the-art in het onderzoek en huidige kennislacunes (Ii) een raamwerk voor een samenhangende analyse en wetenschappelijke ondersteuning van transitiepaden van industriële sectoren, en (iii) een voorstel voor een onderzoeksprogramma. Het blijkt in de praktijk niet eenvoudig om financiering te organiseren voor systeemanalyses. De ECCM-commissie zou, in opdracht van de topsectoren, mogelijkheden voor financiering kunnen verkennen. Realisatie 2017-2019 (begroting k€ 45 per jaar) Hieronder vindt u een kort overzicht van de gerealiseerde initiatieven en programmering geïnitieerd door of tot stand gekomen onder auspiciën van ECCM:

• ECCM-advies – Aangeboden aan topsectoren en EZK september 2017.

• ECCM Tenure Track-programma (TRL 1-3)

– NWO call (M € 7) voor tenure track (TT) posities met opstartpakketten (1 PhD-positie, investeringsbudget) - min. 1 M € per positie; matching van host-instituut vereist.

– Nouryon, Shell, TATA STEEL – Lancering 21 juni 2019

• ECCM Tenure Track-programma (TRL 1-3)

– Nouryon, Shell, TATA STEEL – Lancering 21 juni 2019

4

• NWA call Opslag & Conversie (TRL 1-3) – NWA-call (M€ 4 totaal: M€ 2 EZK, M€ 2 NWA) die samen met het ECCM tenure track

programma is gelanceerd. – Lancering 21 juni 2019.

• Faraday-lab (TRL 3-5)

– Productie en kleinschalige pilots voor ontwikkeling van PEM en Solid Oxide Electrolysis.

– Elektrificatie van toegepast onderzoeksinvesteringen (TNO / VoltaChem) (TRL 3-7) – 2M / jaar in aanvullend toegepast onderzoek naar elektrisch kraken, SOE & PEM-

elektrolyse, elektrochemische omzetting van CO2 en biomassa, en Power-2-X systeemintegratie.

– Lancering veldlab: 21 juni 2019

• Hydrohub: MW-testcentrum in ontwikkeling (ISPT) (TRL 4-7) – Het MW-testcentrum heeft als doel de technologische ontwikkeling van

waterelektrolyse te ondersteunen. – De technologische ontwikkeling in het MW-testcentrum moet leiden tot een

kostprijs voor de elektrolysekolom van 50-100 €/kW met een efficiëntie van> 80% (voor de eerste 5 jaar van gebruik) en een druk van 30 bar tegen 2030.

– Startsein bouw Hydrohub: 21 juni 2019.

• 1st ECCM Graduate School 27-29 november 2019. Graduate school voor onderzoekers uit wetenschap en bedrijfsleven ter versteviging van de kennisbasis op het gebied van ECCM in Nederland. Aantal plekken (50) zwaar overschreven.

• Wetenschappelijke consortia in ontwikkeling (TRL 1-3) – NWO Cross-over (RELEASE – omvang circa M€ 10 – beoordelingsfase: uitslag eind

2019) – Diverse NWA-voorstellen

Over ECCM De ECCM-commissie is ingesteld door de topsectoren Energie, Chemie en HTSM (hightech) om de overheid te adviseren over de benodigde inspanningen op het gebied van ECCM. ECCM is een doorsnijdend thema van de klimaattafels industrie en elektriciteit, en behelst technologieontwikkeling voor korte termijn waterstofproductie en systeemintegratie en langere termijn elektrochemische conversie en opslag in de industrie en daarvoor vereiste materiaalkunde. De commissie heeft van de overheid een drieledige opdracht: i) de overheid adviseren over prioriteiten vanuit het (inter)nationaal overzicht dat de commissie heeft, ii) het organiseren van een ECCM community van bedrijven, kennisinstellingen en overheden en iii) het initiëren en adapteren van nationale samenwerkingsverbanden op het gebied van ECCM en het mobiliseren van financiering daarvoor. Vanuit deze opdracht bevordert de commissie samenwerking tussen de sectoren energie, chemie en hightech, drie sectoren die een essentieel aandeel hebben in het doorontwikkelen van ECCM. w. www.co2neutraalin2050.nl e. secretariaat@eccm-mail.nl

https://www.topsectorenergie.nl/nieuws/257-miljoen-voor-nationale-samenwerking-rondom-elektrochemie-en-groene-waterstof 1/4

Home › Nieuws

› 25,7 miljoen voor nationale samenwerking rondom elektrochemie en groene waterstof

25,7 miljoen voor nationale samenwerking rondomelektrochemie en groene waterstofNieuwsbericht | Topsector Algemeen | 21 juni 2019

12 juni 2019 gaf David Pappie, directeur Topsectoren en Industriebeleidtijdens

de conferentie voor Elektrochemische Conversie & Materialen (ECCM), het

startsein voor in totaal € 25,7 miljoen aan initiatieven op het gebied van

duurzame energieopslag en -conversie.

Zoeken

Zoek in de projectendatabase

27-10-2019 25,7 miljoen voor nationale samenwerking rondom elektrochemie en groene waterstof | Topsector Energie

https://www.topsectorenergie.nl/nieuws/257-miljoen-voor-nationale-samenwerking-rondom-elektrochemie-en-groene-waterstof 2/4

Onder coördinatie van een nationale ECCM-commissie is een viertal programma’s bij elkaar gebracht en

geïnitieerd. Pappie: “Dankzij ECCM wordt de komende jaren vanuit verschillende sectoren door

wetenschap en bedrijfsleven over de hele kenis- en innovatieketen samengewerkt. Dit is nodig om de

transitie naar een duurzame energiehuishouding te realiseren.”

Tijdens de conferentie gaf Pappie, samen met NWO, TNO, ISPT en de Provincie Groningen het startsein

aan een viertal initiatieven die de ECCM-commissie heeft geadapteerd of geïnitieerd en die passen

binnen een doorlopende lijn van fundamenteel tot toegepast onderzoek.

Het gaat om een tenure-track programma met NWO en bedrijven om de fundamentele kennisbasis in

Nederland op het gebied van ECCM duurzaam te verstevigen, een NWA-programma rondom

energieopslag en -conversie voor grotere consortia op het gebied van ECCM, een nieuwe elektrochemisch

laboratorium bij TNO in Petten voor waterstofproductie en om het door ISPT geïnitieerde HydroHub MW

Test Centre in Groningen, dat zich richt op waterstofproductie op grote schaal. “Deze initiatieven moeten

elkaar versterken in het aanpakken van de grote uitdaging om de industrie en ons energiesysteem

duurzaam te elektrificeren” stelt Manon Janssen, voorzitter van de klimaattafel Industrie en boegbeeld

van de topsector Energie.

Naar (inter)nationale coalitieVolgens Janssen gaat het om een eerste stap. “Het PBL liet afgelopen maart zien dat elektrificatie een

veelbelovende optie is om drastische CO -reductie te realiseren. Maar PBL laat tegelijkertijd ook zien dat

daarvoor aanzienlijke investeringen nodig zijn. Door in samenhang initatieven over de hele kennis- en

innovatieketen op te starten, en wisselwerking tussen die intiatieven te stimuleren, zijn we op de goede

weg.” Janssen benadrukt: “Ik koester daarbij de coalitie tussen de topsectoren Hightech Systemen &

Materialen, Chemie en Energie.

Intensieve samenwerking tussen deze drie sectoren is essentieel om het potentieel aan nieuwe

technologie en applicaties voor de energietransitie te benutten. Door op nationaal niveau de krachten te

bundelen zorgen we ervoor dat initiatieven elkaar versterken en dat Nederland goed georganiseerd en

gepositioneerd is voor internationale samenwerking.”

Samenwerking over de hele ketenDe vier initiatieven richten zich op verschillende ontwikkelingsstadia. De ECCM-commissie wil

samenwerking tussen de 4 initiatieven stimuleren. Niek Lopes Cardozo (NWO) opende tijdens de

conferentie een onderzoeksprogramma van € 7 miljoen voor investeringen in de fundamentele

kennisbasis van ECCM in Nederland.

Daarnaast kondigde hij de start van het programma Opslag & Conversie aan met een omvang van € 3,8

miljoen dat tot stand is gekomen binnen de Nationale Wetenschapsagenda (NWA), en is gericht op de

vorming van interdisciplinaire consortia op het gebied van ECCM in samenwerking met maatschappelijke

partijen.

2

27-10-2019 25,7 miljoen voor nationale samenwerking rondom elektrochemie en groene waterstof | Topsector Energie

https://www.topsectorenergie.nl/nieuws/257-miljoen-voor-nationale-samenwerking-rondom-elektrochemie-en-groene-waterstof 3/4

Ton de Jong van TNO presenteerde het nieuwe elektrochemische laboratorium in Petten, genaamd het

‘Faradaylab’. Met een investering van € 6 miljoen wordt gewerkt aan aan een sterke kosten-reductie van

de groene waterstofproductie om tot een kostprijs van minder dan € 2 per kilogram waterstof te komen.

Daarnaast kondigde hij een extra investering aan van € 2 miljoen per jaar in het open

innovatieprogramma VoltaChem, gericht op het integreren en opschalen van industriële elektrificatie en

elektrochemische CO -utilisatie technologie.

ECCM illustreert hoe het werk van de commissie zorgt voor synergie tussen de verschillende programma’s

en instrumenten en leidt tot samenwerking op één thema. De minister van OCW investeert via NWO in

het tenure track programma en het ECCM-programma voortkomend uit de Nationale

Wetenschapsagenda. De staatssecretaris van EZK investeert in het Faraday Lab, de Hydrohub en draagt

ook bij aan het programma voortkomend uit de Nationale Wetenschapsagenda.

In de regioDe energietransitie moet voor een groot deel plaatsvinden in de regio. Nienke Homan (gedeputeerde

voor GroenLinks in Groningen) kondigde tijdens de conferentie de bouw aan van een fysieke testlocatie

voor efficiëntere en goedkopere elektrolyse en waterstofproductie.

Met deze testlocatie die is gedoopt tot ‘Hydrohub MW Test Centre’, is een investering van bijna zeven

miljoen gemoeid, opgebracht door de provincie, het ministerie van EZK, de partciperende bedrijven en

TNO. Het Institute for Sustainable Process Technology (ISPT) staat aan de basis van Hydrohub.

Richard van de Sanden, voorzitter van de ECCM-commissie, licht toe: “We mikken op een effectieve

wisselwerking. Met het tenure track programma bij NWO verstevigen we de kennisbasis waar initiatieven

als het Hydrohub MW Test Centre en het Faradaylab op kunnen voortbouwen.

De testlocatie in Groningen en het TNO-lab in Petten zullen ook nieuwe fundamentele vragen aan de

wetenschap opleveren. De consortia die voortkomen uit het NWA-programma helpen de samenwerking

tussen de verschillende stakeholders verder versterken. Dit is waar we als commissie voor staan.” Van de

Sanden voegt daaraan toe: “Zie het als een eerste stap. Om ECCM als optie voor de energietransitie

daadwerkelijk verder te brengen zal aanvullend commitment van alle stakeholders hard nodig zijn.”

2

Overige Thema's

Human Capital Agenda

Internationale export en kennisagenda

Maatschappelijk Verantwoord Innoveren Energie

Systeemintegratie

Digitalisering

Sitemap

National innovation platform of the Dutch government

Elektrochemische Conversie & Materialen (ECCM)Nationaal innovatieplatform

www.CO2neutraalin2050.nl

1

Het energielandschap verandert…

“However, the real milestone is reached when an offshore hydrogen electrolysis system is built utilisingthe growing surplus electrons from those wind farms….”

2

..het aanbod duurzame elektriciteit neemt drastisch toe…- Sterke stijging wind op zee- Elektriciteit wordt gemiddeld niet per definitie goedkoper, maar een meer volatiele

energievoorziening veroorzaakt prijsschommelingen.

3

… terwijl de industrie zware defossilisatiedoelstellingenkrijgt.

Geïntegreerde industrieclusters bevinden zichin de verschillende havens en op het vasteland:1) Haven van Rotterdam en Moerdijk2) Chemelot3) Zuid-West-Brabant en Zeeland Seaports4) Groningen Seaports & Emmtec Industry &

Business park5) Oost-Nederland en Twente6) Tata Steel IJmuiden

Renewable

Power & Heat

Gas

Oil

Coal

CO2 emissions

Energy use Target:-14,3 Mton (2030)

6

4

Effecten ontwerp Klimaatakkoord – PBL 28 maart 2019

Doorrekening onderstreept noodzaak van integrale meerjarige benadering van ECCM:

• H2 uit elektriciteit komt niet van de grond vanwege hoge kosten.

• M€ 80 per jaar is nodig voor concrete demoprojecten (is nu M€ 30-40 via klimaatenvelop)

• De in het OKA genoemde groei naar 3–4 GW (2030) elektrolysecapaciteit komt niet tot stand met het voorgestelde instrumentarium voor de industrie en elektriciteitssector.

• H2-productie levert geen emissiereductie op; pas bij de toepassing van H2 ipv fossiel.

• OKA: Zoek voor H2-innovatie naar synergie met elektrochemische conversie.

• 10 tot 20 TWh extra elektriciteitsproductie nodig voor elektrolyse-installaties.

5

Elektrochemische Conversie en Materialen (ECCM)Wat is ECCM?

Afbakening:

SysteemIntegratie van elektrolyse =WATERSTOFHoofdstuk 2

Electro‐chemische conversie en materiaalKunde

Hoofdstuk 3

Opleiding, kennis-uitwisseling, governance

Hoofdstuk 4 en 5

Klimaattafels Industrie en Elektriciteit

Waterstof is integraal onderdeel van ECCM: waterstof kan alleen worden opgepakt in een integrale aanpak met systeemintegratie ismelektriciteitssector, elektrochemische conversie en opslag in de industrie en daarvoor vereiste materiaalkunde (sleuteltechnologie) – zie PBL maart 2019.

ECCM

6

7

7

ECCM-commissie ingesteld, adviesrapport

• Vertegenwoordigers van:– Wetenschap– Private sector– Toegepast onderzoek

• Ingesteld door wetenschap, bedrijfsleven en de overheid (cross-sectoraal aan de topsectoren Energie, HTSM en Chemie).

• Gekoppeld aan het klimaatbeleid van de overheid, branche- en werkgevers-verenigingen, strategieën van nationale fundamentele en toegepaste onderzoeksorganisaties.

• Geadviseerd door een expertgroep over governance & transitie.

Doelen:

• By 2030, hydrogen will be produced in a CO2-poor manner at a price of no more than € 2/kg, and by 2050 at a price of € 1/kg.

• By 2030, at least 20% of thehydrogen and ammonia will beproduced without CO2 emissions.

• By 2050, at least 40% of the industrially produced CO2 will be used as a resource in the transition to a circular carbon cycle.

• Mobility: by 2050, the entiretransport sector will be CO2-neutral.

8

Missie ECCMDOELEN• In 2030 wordt waterstof CO2-arm geproduceerd tegen een prijs van maximaal € 2/kg en

in 2050 tegen een prijs van € 1/kg.• In 2030 wordt minstens 20% van de waterstof en ammoniak geproduceerd zonder CO2

uitstoot.• In 2050 wordt minstens 40% van de in de industrie geproduceerde CO2 gebruikt als

grondstof in de transitie naar een circulaire koolstofkringloop.• Mobiliteit: in 2050 is de hele transportsector CO2-neutraal.

TECHNOLOGIE & WETENSCHAP• Integratie van elektrolyse en waterstof in het energiesysteem en grootschalige

chemische processen.• Grootschalige ontwikkeling van innovatieve elektrochemie en materiaalkunde.• Systeemintegratie, technology transfer naar MKB, business modellen, LCA’s.(adviesrapport: M€ 20 per jaar, privaat te matchen).

OPSCHALING• Bouw portfolio o.b.v. beschikbare instrumenten van ECCM proeftuinen en grootschalige

open access demo’s en pilots (adviesrapport: M€ 200 per jaar, privaat te matchen). Bijv: MW-testcenter, 20MW H2 demo Chemport, H2 demo EmmTec, BSTC Geleen, FieldlabR’dam-Moerdijk, FCJHU (EU).

9

ONDERWIJS• Verstevigen kennisbasis: elektrochemische kennis, ECCM relevante materiaalkunde.• Ontwikkeling multidisciplinaire BSc en Msc.• Stimulering van HBO-opleidingen voor opschaling en implementatie.

REGELGEVING• CO2-beprijzing en level playing field, inclusief internationale lobby-strategie.• Normen voor CO2-reductie en CO2-emissies, inclusief betrokkenheid vakdepartementen.

NATIONALE COMMUNITY • Vorming kennisplatform. Verbinden van communities, wetenschaps- en technologie-

gebieden en sectoren (HTSM, Energie, Chemie). Samenbrengen wetenschap, toegepastonderzoek, HBO, bedrijfsleven, TKI’s en lopende initiatieven (e-Refinery–TUD, MCEC–UU, Solar Fuels–DIFFER, ARC CBBC, IRES-TU/e, AMCEL-UvA, ISPT, VoltaChem, etc).

10

Tijdlijn• Voorjaar 2016 Wetenschap, bedrijfsleven en overheid identificeren

gezamenlijk ECCM als een missie• 27 januari 2017 1e ECCM themadag: overzicht lopende activiteiten in NL• februari 2017 Benoeming ECCM-commissie door de overheid • 16 juni 2017 2e ECCM themadag - op weg naar een advies en een

routekaart voor een nationale aanpak• juni 2017 Introductie van ECCM als Sleuteltechnologie• 11 september 2017 ECCM-rapport overhandigd aan overheid• 29 juni 2018 1e ECCM-conferentie: platform en community• 16 oktober 2018 Showcase ECCM en aanbieding opbrengst conferentie 29 juni• 21 juni 2019 2e ECCM conferentie• 27-29 november 2019 1e ECCM Graduate School• 26 juni 2020 3e ECCM conferentie

11

11

• Prof. dr Richard van de Sanden (DIFFER), vz

• Prof. dr. Bernard Dam (TU Delft)

• Dr. Earl Goetheer (TNO)

• Prof. dr. Gert-Jan Gruter (Avantium)

• Prof. dr. Petra de Jongh (Universiteit Utrecht)

• Prof. dr. Marc Koper (Universiteit Leiden)

• Ir. Geert Laagland (Vattenfall)

• Prof. dr. Guido Mul (Universiteit Twente)

• Dr. Alexander van der Made (Shell)

• Drs. Ton Peijnenburg (VDL ETG)

• Dr. John van der Schaaf (TU/e)

• Drs. Marco Waas (Nouryon)

• Dr. Hans van der Weijde (Tata Steel)

• Dr. Ellart de Wit (HyGear)

Commissie Elektrochemische Conversie en Materialen

Klankbordgroepen: 1) Topsectoren en HBO, 2) Governance en transitie

12

MMIP 8Elektrificatie en radicaal vernieuwende processen

MMIP 13 Robuust en maatsch. gedragen energiesysteem

MMIP 6Sluiting van industriële

kringlopen

MMIP 1Hernieuwbare elektriciteit op

zee

MMIP 2Hernieuwbare elektriciteit op

land

Rand

voor

waa

rdel

ijk

ECCM in relatie tot innovatie- en wetenschapsbeleid

2030 2050

NWA-route Energietransitie

Sleuteltechnologie ECCM

13

ECCM instrumentarium – coördinatie/regie ECCM-stuurgroep

TRL 9TRL 1

NWO• Vrije Competitie/

Open Technologie Programma

• Talentprogramma’s• Instituten (ECCM:

DIFFER)OCW• Sectorplannen• Zwaartekracht

(ECCM: MCEC)EU• ERC

RVOPPS-toeslagregeling

Meerjarenafspraken Energie efficiëntie (MJA3/MEE)

ECCM-activiteiten binnen huidig instrumentarium: activiteiten tot stand gebracht door commissie en activiteiten geadapteerd door commissie.

NWA• NWA actielijn 1:

Consortia langs routes

• NWA actielijn 2: confinancieringvakdepartmenten

• ECCM: Opslag en Conversie

EU• FET

TNO (SMO-VP)• ECCM: Initiatie fieldlab

Rotterdam-Moerdijk.• ECCM: Initiatie fieldlab BSTC.• ECCM: MW test center Delfzijl.EZK• Klimaatenvelop• ECCM: Faraday labRVO• Stimuleringsregeling Duurzame

Energie (SDE+)• Energie Investering Aftrek (EIA)• Milieu-investeringsaftrek (MIA)

en de Willekeurige afschrijving milieu-investeringen (Vamil).

EU• Industrial leadership (LEIT)ICT, nanotechnologies, advanced materials, advanced manufacturing and processing, biotechnology and space

Prikkels voor verbindingen over TRLs heen (diverse soorten van co‐funding en resource pooling)

NWO (ikv KIC topsectoren)• Cross-over call• ECCM: Reversibele lange-

termijn energieopslag• NWO PPS-fonds /

Partnership / Perspectief• TA Stroomlijnen van

elektrochemie• Perspectief: Electrons to

Chemical Bonds (E2CB)• Take-off en Demonstrator• Industrial doctorates• ECCM tenure track call• ECCM SysteemintegratieNWO/SIA (Praktijk gericht)• KIEM (HBO-MKB)• RAAK (HBO-

MKB/Publiek/Pro)TNO (SMO-ERP)EU• Secure, Clean and Efficient

Energy, Climate Action, Environment, Resource Efficiency and Raw Materials

• Fuel Cells and Hydrogen 2 (FCH2)

• Sustainable Process Industry through Resource and Energy Efficiency (SPIRE)

TNO (SMO-VP)• ECCM: VoltaChem power-2-hydrogen,

2-chemicals,.• ECCM: Faraday labRVO• Vroege Fase Financiering• WBSO• Research & Development Aftrek (RDA)• Small Business Innovation Research

(SBIR)• Mkb-innovatiestimulering Regio en

Topsectoren (MIT)• Demonstratie Energie-Innovatie (DEI)• Stimuleringsregeling Duurzame

Energie (SDE+)Regio’sEZK Innovatie via TKIs• Cost reduction industrial PEM

electrolyzers• Direct electrochemical conversion of

CO2 to formic acid• Electrons to Close the Carbon Cycle• Hybride flexible Industrial Utilities• Intelligent Energy Management

System voor MKB• ECCM: Hydrohub: MW test center

Delfzijl (ISPT) EU • INTERREG• EFRO

14

Voorbeelden van lopende initiatieven onder ECCM• ECCM Tenure Track-programma (TRL 1-3)

– NWO call (M € 7) voor tenure track (TT) posities met opstartpakketten (1 PhD-positie, investeringsbudget) - min. 1 M € per positie; matching van host-instituut vereist.

– Nouryon, Shell, TATA STEEL– Lancering 21 juni 2019

• NWA call Opslag & Conversie (TRL 1-3)– NWA-call (M€ 4 totaal: M€ 2 EZK, M€ 2 NWA) die samen met het ECCM tenure

track programma wordt gelanceerd.– Lancering 21 juni 2019.

• Faraday-lab (TRL 3-5)– Productie en kleinschalige pilots voor ontwikkeling van PEM en Solid Oxide

Electrolysis.

• Elektrificatie van toegepast onderzoeksinvesteringen (TNO / VoltaChem) (TRL 3-7)– 2M / jaar in aanvullend toegepast onderzoek naar elektrisch kraken, SOE & PEM-

elektrolyse, elektrochemische omzetting van CO2 en biomassa, en Power-2-X systeemintegratie.

– Lancering veldlab: 21 juni 2019

15

• Hydrohub: MW-testcentrum in ontwikkeling (ISPT) (TRL 4-7)– Het MW-testcentrum heeft als doel de technologische ontwikkeling van

waterelektrolyse te ondersteunen.– De technologische ontwikkeling in het MW-testcentrum moet leiden tot een

kostprijs voor de elektrolysekolom van 50-100 €/kW met een efficiëntie van> 80% (voor de eerste 5 jaar van gebruik) en een druk van 30 bara tegen 2030.

– Startsein bouw Hydrohub: 21 juni 2019.

• 1st ECCM Graduate School– 27-29 november 2019. Graduate school voor onderzoekers uit wetenschap en

bedrijfsleven ter versteviging van de kennisbasis op het gebied van ECCM in Nederland.

• Wetenschappelijke consortia in ontwikkeling (TRL 1-3) – NWO Cross-over (RELEASE - beoordelingsfase)– Diverse NWA-voorstellen

16

Annual ECCM conference21 June 2019, The Hague

17

Key note speakers• Prof. Mercedes Maroto-Valer, Director of the

Research Centre for Carbon Solutions, Heriot Watt University, United Kingdom

• Prof. Yang Shao-Horn, materials for electrochemical and photoelectrochemical energy storage and conversion, Massachusetts Institute of Technology, United States

• Dr Philipp Dietrich, CEO at H2 Energy AG, Switserland

• Dr Noé van Hulst, Hydrogen Envoy, Ministry of Economic Affairs & Climate, Netherlands

• Dr Yu Morimoto, Principal Researcher at Toyota Central R&D Labs. Inc., Japan

• Dr. Reinhold Achatz, CTO – Head of Corporate Function Technology, Innovation & Sustainability, thyssenkrupp AG, Germany

• Prof. Christian Breyer, Solar Economy, Lappeenranta University of Technology (LUT), Finland

• Dr. Heleen de Coninck, Environmental Science, Radboud University, The Netherlands

• Prof. Ted Sargent, Electrical and Computer Engineering, University of Toronto, Canada

17

ECCM-conferentie 202026 juni 2020, Den Haag

18

Shortlist keynote sprekers

Dr Jiang Kejun - Director of the Energy Research Institute (ERI) of the National Development and Reform Commission (NDRC) - China Jochem Wehrmut - Investor, member of the investment committee for

the newly formed EUR 24 billion Energy Transition Fund in GER -Germany Dr Cathy Ayers - Proton Onsite - United States Prof. Paul Kenis - University of Ilinois - United States Dr Andreas Peschel - Linde, Germany Dr Walter Vermeiren - Head of technology and scientific intelligence at

Total Corporate R&D - Belgium

18

NL als showcase: inspirerend voorbeeld in Duitsland

Energy Lab 2.0 @ KIT – Karlsruhe – through the courtesy of Prof. Roland Dittmayer and Prof. Emiel Hensen

Karlsruhe

19

• Rondetafel industrie, kennis & overheid• Samenwerking Duitsland• Waterstofvisie kabinet• Grootschalige infrastructuur• Conferentie 2020• Graduate school• Potentieel voor de hightech sector• Portfolioanalyse• Systeemanalyse

Prioriteiten ECCM 2020 e.v.

20

21

Terugblik 1st ECCM Graduate School – 27-29 November 2019

Meer foto’s van de Graduate School

Over deelnemers

‘Industriële’ deelnemers: Avantium, BASF, MAGNETO special anodes, Qirion, EMMET Energy, Tata Steel, TNO (2), VITO (2).

Evaluatie Gemiddelde score 8.4 Sponsoring

E2CB

Programme 1st ECCM Graduate School Electrochemical hydrogen production and CO2 reduction

Eerbeek 27 – 29 November 2019 Venue - Fletcher Hotel-Landgoed Huis Te Eerbeek, Professor Weberlaan 1, 6961 LX Eerbeek Wednesday 27th November

10:30 Arrival and coffee 10:50 Welcome and kick off 11:00 Fundamentals of Electrochemistry, part I Marc Koper 12:00-13:00 Lunch 13:00-14:00 Fundamentals of Electrochemistry, part II Marc Koper 14:00-16:00 Electrodes and electrode materials Petra de Jongh 16:00-18:30 Poster session 18:30 Dinner 20:30 Pub quiz Thijs de Groot

Thursday 28th November

8:30-10:30 Photo-electrochemistry Jan Philipp Hofmann 10:30-12:00 Mass transport and membranes, part I Antoni Cuenca & Thijs de Groot 12:00-13:00 Lunch 13:00-14:30 Mass transport and membranes, part II Antoni Cuenca & Thijs de Groot 14:30-16.30 16:30-18:30

A guided tour of the surroundings Impedance spectroscopy

Bernard Boukamp

18:30 Dinner 20:00 Challenges of the Energy Transition Paulien Herder

Friday 29th November

8:30-10:30 Spectroscopy and characterization Soma Vesztergom 10:30-12:30 Fuel cells and electrolysers Frans van Berkel 12:30 Lunch and departure

Sustainable Building Blocks for an Ambitious Chemical Sector ARC CBBC Annual Report 2018

Contact ARC CBBC Office Budapestlaan 6 3584 CD Utrecht The Netherlands +31 (0)30 253 5202 info@arc-cbbc.nl Prof.dr. B.L. Feringa, chair University of Groningen b.l.feringa@rug.nl Prof.dr.ir. B.M.Weckhuysen, scientific director Utrecht University b.m.weckhuysen@uu.nl www.arc-cbbc.nl Composed by ARC CBBC Office, May 2019 Design: WAT ontwerpers, Utrecht

In 2018, the Dutch government signed a National Climate Agreement that aims for a reduction of 49% CO2 emission in 2030 and 95% in 2050, compared to the index year 1990. These are serious targets if one considers that the current yearly CO2 emission per capita accounts for roughly ten thousand kilograms of CO2. Politicians and industry are aware that they are facing a tremendous challenge: the technologies required for reduction without hampering economic growth are, in part, to be developed from scratch. This includes the use of new feedstock, the design of new products and production processes and new revenue models. It is clear that, without scientific progress, the targets of the National Climate Agreement will not be realized. Academics and industry are exploring the boundaries of science, technology and industrial innovation in order to develop solutions that contribute to a lower need for feedstock and energy and that reduce waste streams. Large-scale implementation of chemically converted biological materials and CO2 captured from the atmosphere have the potential to replace part of the current feedstock. However, it requires new chemical production routes and, in addition, significant development before this could become commercially viable. Renewable energy resources, such as electricity from wind and solar light and circular materials streams will play key roles in the chemical production plants of the future. There is no doubt that chemical manufacturing will become an entirely different trade in the 30 years to come. ARC CBBC unites highly knowledge-intensive partners and brings together academia, leading private R&D departments and policy makers. By intensive collaboration, all partners have taken up the challenge of exploring how science can disruptively change the chemical industry in line with societal and industrial needs. Together, we explicitly want to pursue research that has substantial impact in science, industry and society, thereby strengthening the knowledge position and worldwide competitiveness of the Netherlands. ARC CBBC is now well on its way to build up its own strategic research portfolio and we are building our own research facilities, located at three hubs at the universities of Groningen, Eindhoven and Utrecht. ARC CBBC is proud to be a multidisciplinary platform for fundamental science that will have substantial societal and industrial impact. Bert Weckhuysen, Scientific Director ARC CBBC

Foreword

3ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Table of Contents

4 Programme

5 Facts and Figures

6 Fundamentals of Catalysis

12 Small Molecule Activation

18 Coatings and Functional Materials

25 Visibility and Output

27 Organisation and Governance

4 ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Key challenges One of our key challenges is the development of so-called carbon capture and utilization, or CCU routes, in which CO2 is no longer considered a waste product, but can be regarded a renewable carbon source to make energy carriers and chemicals. Furthermore, the design of better performing coatings and materials will enable us to explore energy- and resource-saving opportunities. Subsequently, we want to start using photons and electrons as energy sources for the chemical industry, and to enable currently low-value renewable materials to become resources for base chemicals in future chemical manufacturing plants.

Multilateral and bilateral research projects Each of the three research themes contains one multilateral project and a number of bilateral research projects. The multilateral research projects address long-term joint scientific interests of several public and private partners. They give private partners the opportunity to collaborate with a multidisciplinary group of selected academic researchers, aiming to provide new knowledge and increase our fundamental understanding with long-term application perspectives. A multilateral research project typically consists of six to eight PhD or PD positions, also referred to as subprojects. Within each bilateral research project, one of the full private partners cooperates with one or more academic researchers. Each bilateral research project includes one or more PhD/PD positions.

Programme

ARC CBBC conducts fundamental research on sustainable energy and materials. Our scientific programme covers the three research themes Fundamentals of Catalysis, Small Molecule Activation, and Coatings and Functional Materials. We are convinced that these fields of research will help to mitigate the chemical industry’s energy and materials use and carbon footprint.

Facts and Figures

13

108

4

4

32 1 1

UU

TU/eRUG

UT

UvA

TUDUL

WUR VU

5ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Research positions (January 2019)

Positions allocated per university All universities in the consortium were able to host

research positions. The larger part was allocated to our

hub universities in Utrecht (UU), Eindhoven (TU/e) and

Groningen (RUG).

Young researchers recruited

Fulfilled positions We have been able to fulfill many of our PhD and

postdoc positions. Only 6.5% is still vacant.

Male and female researchers The share of women in our group of young researchers

grew to just over 40%.

Positions in multilateral versus bilateral projects Each multilateral project is of interest to several private

partners; a bilateral project is related to one private

partner. The number of research positions in both types

of projects are in balance.

2017

5

2018192019 19

Vacancy

3

25 21 MultilateralBilateral MaleFemale 18 25

6 ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Aim ARC CBBC wants to contribute to the rejuvenation of the chemical industry, mitigation of its energy use as well as the sustainable improvement of feedstock use in the chemical industry by exploring novel chemical conversion pathways for the production of basic and fine chemicals and fuels. Heterogeneous catalysts are among the most important industrial catalysts. The research groups and the chemical industry in the Netherlands have a particularly advanced position in the development such heterogeneous catalysts. Modeling and process technology are key to the development and use of new chemical building blocks and to innovations in catalytic conversions. These include monitoring the related process-dedicated advanced characterization and reaction. Impact The development of catalysts can be regarded as a strategic and high added-value market in itself. More importantly the development of novel catalyst materials is enabling for impact on the feedstock-, energy- and conversion-related improvement of the chemical industry. In this way, the multidisciplinary approach of ARC CBBC is expected to be at the forefront of world-wide innovation of the chemical industry. Furthermore, many of the proposed synthesis and characterization methods may impact other fields, including functional materials, such as responsive coatings. The generic knowledge and expertise created within this ARC CBBC research theme will lead to scientific and technological developments.

Research Within a total of thirteen projects on Fundamentals of Catalysis, fourteen PhD candidates and postdoctoral research positions have currently been funded. Multilateral project Ultimate control over nanoparticle structure, composition, size, and location in supported bimetallic catalysts Multilateral project 2018.016.C Project leader: Bert Weckhuysen (Utrecht University) Project manager: Robert Terörde (BASF)

Current and future energy and chemical industries will rely on a portfolio of highly active, selective and stable catalyst materials. Bimetallic catalysts are interesting because the presence of a second metal can add a wide range of additional functionalities to the catalytic surface, usually bringing about synergies in catalysis, which can lead to fundamentally different catalytic performance, in turn leading to a higher yield and less by-products. Such extraordinary performance also allows to partially replace expensive noble metals by base metals. In addition, the concept of bimetallic catalysis allows small amounts of expensive metal to be dispersed at atomic scale in a metallic environment, leading to a more efficient use of that metal. The aim is to dominate the chemical composition, structure and performance of bimetallic supported catalysts stronger than ever before. With our multidisciplinary approach, we are bringing together distinctly different fields of expertise. Furthermore, we are providing catalyst materials as well as catalyst-reactor combinations which will be of interest in e.g. small

Fundamentals of Catalysis

7ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

molecule activation programs within ARC CBBC. In particularly, the catalytic CO2 conversion is of high interest. Catalyst synthesis studied in real-time with spatially-resolved TEM and EDX Multilateral subproject 2018.016.C.UU.1 The contribution of this project is to provide fundamental understanding of impregnation, drying and reduction of various metal solutions on porous supports, such as mesoporous silica. Detailed insights will be obtained about where and what is located within the catalyst grain and how redistribution effects are influenced by various synthesis parameters. We will do this with the use of of advanced STEM-EDX, preferably in 3D. The catalyst materials will be tested in two reaction pathways: the selective hydrogenation of cinnamaldehyde and the catalytic conversion of CO2. Principal investigator: Krijn de Jong (Utrecht University) PhD candidate: Vacancy (Utrecht University)

Active phase genesis in supported bimetallic nanoparticle catalysts: following drying, calcination and reduction in real-time with surface-sensitive spectroscopy Multilateral subproject 2018.016.C.TU/e.2 This project is generating a detailed understanding of the preparation, activation and, specifically, the bulk and surface composition of bimetallic catalysts for the hydrogenation of CO2. The catalysts consist of palladium, supported by cobalt, nickel or copper. Our main goal is to correlate the surface composition of the activated (i.e. reduced) bimetallic catalysts to catalytic performance. Complementary studies focus on high-pressure CO2

hydrogenation and the selective hydrogenation of substituted aromatics. Principal investigator: Emiel Hensen (Eindhoven University of

Technology) PhD candidate: Rim van de Poll (Eindhoven University of

Technology)

CHARACTERISATION DURING SYNTHESIS

CHARACTERISATION AFTER SYNTHESIS

CHARACTERISATION AT WORK

CATALYSTPREPARATION

NEW GENERATION OF BIMETALLIC CATALYSTS

NEW MATERIALSSYNTHESIS

Incipient wetness impregnation / drying

Control the number of atoms

Local release of active metals

Self-assembly of supramolecular structures

Operando spectroscopy

Catalyst 3D tomography

Computer modell ing

Graphical overview of the multilateral project ‘Ultimate control over nanoparticle structure, composition, size, and location in supported bimetallic catalysts’.

8 ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Catalyst preparation modelling: flow, diffusion and adsorption Multilateral subproject 2018.016.C.TU/e.3 An advanced 3D model of the catalyst preparation process will be built. With the use of computational fluid dynamics, the fluid flow of the imbibition process as well as the transport and adsorption of metal species will be modelled. We will use realistic porous structures obtained from X-ray micro-tomography scans to generate the computational meshes. For the drying stage, transport of heat, evaporation and species transport will also be considered. The final model will be validated using the experimental data generated by the other sub-projects. Principal investigator: Hans Kuipers (Eindhoven University of

Technology) PhD candidate: David Rieder (Eindhoven University of

Technology)

Characterization of bimetallic catalysts: size, structure and composition during synthesis and at work Multilateral subproject 2018.016.C.UU.4 We aim to develop and exploit (novel) characterization tools to determine the size, structure and composition of bimetallic clusters on inorganic oxides, such as SiO2, Al2O3 and TiO2, during their impregnation, drying, calcination and reduction as well as their catalytic action. For the latter aspect, two catalytic reactions will be employed. On the one hand, we will explore the liquid-phase hydrogenation/hydrodeoxygenation of guaiacol with H2 and related substituted phenolics. On the other hand, we will investigate the gas-phase and liquid-phase hydrogenation of CO2 with H2. Principal investigator: Bert Weckhuysen (Utrecht University) PhD candidate: Florian Zand (Utrecht University)

Nanosphere complex-mediated synthesis of bimetallic particles Multilateral subproject 2018.016.C.UvA.5 We are focusing on unconventional routes for the synthesis of supported bimetallic catalysts. The proposed research involves the use of (supra)molecular organometallic complexes as precursors to heterogeneous catalysts. The idea is to use large catalyst precursors in the form of self-assembled molecular spheres that bring together a distinct number of metal

ions in a confined space. Subsequent controlled reduction then leads to the formation of ultra-small metal nanoparticles with exactly equal atomic size, extreme size homogeneity and a metal composition that can be controlled by the choice of ligands. The final goal is to explore these methods for the controlled synthesis of supported bimetallic nanoparticles using Pd and Ni. Principal investigator: Joost Reek (University of Amsterdam) PhD candidate: Lotte Metz (University of Amsterdam)

Light-responsive ligands controlling bimetallic catalyst formation Multilateral subproject 2018.016.C.UT.6 Ultimately, we will aim for the light-controlled precision synthesis of catalytic particles. In this approach, light will be used as a manipulation tool for the release of metal ions to achieve control in space and time. We want to synthesize bimetallic catalysts by using smart photo-responsive ligands. The core strategy is based on using photo-responsive switches (spiropyrans) that will be tethered to either Pd nanoparticles, or to Pd-Ni nanoparticles. First, we will explore this method to control the composition of bimetallic particles. Next, we will build in anti-sintering features by photo-controlled formation of a silica shell with adjustable porosity. Irradiation with light will allow us to capture metal ions in a controlled fashion. Principal investigator: Nathalie Katsonis (University of Twente) PhD candidate: Hasnaa El Said El Sayed (University of Twente)

Binary supraparticles: using self-assembly to control the supramolecular structure in bimetallic catalysts Multilateral subproject 2018.016.UU.7 This project focuses on the ability of two types of metal nanoparticles of a particular size ratio to self-assemble into binary supraparticles (SP) that are suitable catalysts for e.g. the catalytic reduction of CO2. The intended SP are expected to require morphological modifications, such as the controlled introduction of enhanced porosity as well as reduction of the metal oxides to the active metals. The proposed synthesis approaches will focus on new nanoparticle (NP) systems composed of palladium and nickel in combination with silica. Principal investigator: Alfons van Blaaderen (Utrecht University) PhD candidate: Kelly Brouwer (Utrecht University)

9ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

“Currently, plastics are primarily made from crude oil. The cracking process required to prepare the base chemicals ethylene and propylene from crude oil takes up a lot of energy. Instead, we want to use small molecules of methanol as a base feedstock. The catalyst for the reaction in which methanol is converted into ethylene and propylene is a

zeolite. The reactions take place within the tiny zeolite pores. The type of product that appear, depends on the size and shape of the pores. In my PhD research, I am focusing on the optimisation of the process with the least possible amount of side products.”

Methanol as feedstock for sustainable polymers Sophie van Vreeswijk (Utrecht University)

10 ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Bilateral projects Apart from the multilateral projects, there are six bilateral projects and seven PhD/PD positions within the research theme of Fundamentals of Catalysis. Fundamentals of reduction of Ni-based catalysts Bilateral project 2016.005.UU During catalyst preparation, is it aimed to develop stable and highly dispersed grains of the active metal.The reduction of these catalysts is a vital step in the catalyst preparation as it determines the dispersion and thereby activity. This project focuses on insights into the reduction mechanisms of nickel catalysts. In that respect, it is vital to study the evolution of the active phases of typical catalysts with a combination of complementary techniques. Along with the understanding thus generated, the project aims at improving the synthesis of current catalysts by influencing the reduction processes and beyond that leading to new and improved catalyst properties. Principal investigator: Krijn de Jong (Utrecht University) Project manager: Bennie Reesink (BASF) PhD candidate: Savannah Turner (Utrecht University)

Unravelling structure sensitivity in CO2 hydrogenation over nickel Bilateral project 2016.006.UU Controlling mechanisms, activity and selectivity of hydrogenation catalysis over supported nickel catalysts can be a means for CO2 emission abatement. We want to study catalytic properties that vary with the structure sensitivity - the phenomenon in which not all surface atoms in a supported metal catalyst have the same activity as it can assist in the rational design of heterogeneous catalysts. By making use of advanced characterization methods and well-defined silica-supported nickel clusters ranging from one atom to about ten nm nanoparticles, we wish to investigate how structure sensitivity influences hydrogenation catalysis. With reduction as a showcase, these findings may also bring new understanding in the adsorption of selective reactants like H2 and olefins. Principal investigator: Bert Weckhuysen (Utrecht University) Project manager: Peter Berben (BASF) Postdoctoral researcher: Matteo Monai (Utrecht University)

Exploration of non-commodity zeolite frameworks for small molecule activation: acidity, reactivity and coke formation Bilateral project 2016.007.TUD and 2016.007.UU Zeolites are widely used solid catalysts. Although more than 235 zeolite frameworks are known, almost all zeolite-based catalytic processes are performed by a few of these frameworks. In this research project, several non-commodity zeolite framework structures are investigated as examples of small molecule activation processes. To gather detailed physicochemical insights of these materials, a wide variety of bulk and local characterization methods will be used, while their performance is studied in the methanol-to-olefins (MTO) process as a showcase. The latter allows making comparisons with current MTO catalysts. Principal investigator: Freek Kapteijn (Delft University of Technology)

Bert Weckhuysen (Utrecht University) Project manager: Lukasz Karwacki (BASF) PhD candidates: Chuncheng Liu (Delft University of Technology) Sophie van Vreeswijk (Utrecht University) Development of new catalytic technologies for industrial waste water treatment Bilateral project 2018.009.B.TU/e.1 With growing environmental awareness and water becoming a scarce resource in certain parts of the world, the demand for water treatment will grow considerably in the future. The treatment of waste water effluents containing biological treatment resistant chemicals (e.g. aromatic compounds, pharmaceuticals) is a very important topic for the chemical industry. The researchers in this project are developing new catalytic approaches to treat waste water, thus reducing the environmental burden of chemical processes. Principal investigator: Emiel Hensen (Eindhoven University of

Technology) Project manager: Karin Walter (Nouryon) Postdoctoral researcher: Alexander Parastaev (Eindhoven University of

Technology)

11ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Reactor technology for reduction of metal oxide catalysts Bilateral project 2018.011.B.TU/e.1 The final step in the manufacturing process of industrial catalysts involves the reduction of the metal oxides of cobalt, nickel or copper, using hydrogen. This is a complex process that involves transient particle-scale and reactor-scale transportation and chemical reactions. In this project, multi-scale reactor models will be developed and experimentally validated using data from pilot scale reduction reactors. The validated model will be used to assess the optimal reaction conditions for the reduction of metal (nickel) oxides with hydrogen in fixed bed catalytic reactors. Principal investigator: Hans Kuipers (Eindhoven University of

Technology) Project manager: Robert Terörde ( BASF) Postdoctoral researcher: Jiangtao Lu (Eindhoven University of

Technology)

In silico design of chemicals and their properties Bilateral project 2018.019.B.VU.1 We aim at developing a computational toolbox for quickly developing efficient chemicals. The toolbox consists of a large set of consistent thermochemical and structural data as well as physical models that allow for rational design. Principal investigator: Matthias Bickelhaupt (VU Amsterdam) Project manager: Martijn van der Schuur (Nouryon) PhD candidate: Eva Blokker (VU Amsterdam)

Aim Ultimately, we want to enable a transition from crude oil-based chemicals to a complete circular economy by moving to CO2 as feedstock. To make this happen our fundamental knowledge on small molecule activation has to be increased. Using methane as chemical feedstock can be regarded as an important intermediate step in the transition from oil-based chemicals to (ultimately) a complete circular economy where CO2 is regarded as a resource instead of a waste.

Impact Chemicals will remain a crucial part of an affluent society. Using methane instead of crude oil as feedstock may have tremendous potential. The fact that methane is more hydrogen rich than crude oil would potentially reduce CO2 emissions and penalties. Apart from that, as an energy source, methane will be slowly replaced by renewable energy and will thus become cheaper. Industrially relevant direct methane conversion can have tremendous impact. It is also a credible business proposition for private investments, as the transition could possibly build on the desire to find alternative substantially-sized outlets for natural gas outside of energy production. Future crude oil-less manufacturing of important bulk chemicals (e.g. lower olefins) is in agreement with the roadmap of the chemical industry and, on top of that, the market for catalysts enabling such a transition could proof an interesting proposition in itself.

Research Within a total of six projects on Small Molecule Activation, seventeen research positions have currently been allocated.

Multilateral project Pyrolytic upgrading of methane to ethylene, aromatics and carbon materials 2018.017.C Multilateral project 2018.017.C Project leader: Hans Kuipers (Eindhoven University of

Technology) Project manager: Sander van Bavel (Shell)

Methane has tremendous potential as chemical feedstock as it is an abundant and relatively cheap carbon source with a lower negative environmental footprint than other fossil resources, such as crude oil and coal. The multilateral project aims to use methane as a chemical feedstock. We are targeting two main approaches: production of CO2 free hydrogen as fuel alongside value-added carbon, and direct conversion of methane into bulk chemicals, such as aromatics and ethylene. This has ample scientific challenges from heterogeneous catalyst design, colloid chemistry, materials science and chemical reactor concepts all the way up to reactor engineering. This multi-disciplinary approach is necessary for this effort becoming a successful endeavor on the topic of pyrolytic methane conversions. The industrial participants share the long-term ambitions and scientific interest, and have the industrial background to take up and bring further results from the project.

Catalyst design and testing for tailoring the reaction selectivity and intermediate formation, including in situ characterization of the solid-phase Multilateral subproject 2018.17.C.TU/e.1 In this project, the researchers aim to convert methane into ethylene by fine-tuning the properties of metal-modified zeolites. They will investigate the role of the zeolite pore size to drive the selectivity to the light olefins and take inspiration from the methane-to-aromatics reaction. Emphasis will be put on inserting different metal

12 ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Small Molecule Activation

cations in the framework and/or the pores of these zeolites for proper methane activation, part of the further conversion of methane into olefinic and aromatic molecules and improved stability of the zeolite catalysts needed for high-temperature operation. Principal investigator: Emiel Hensen (Eindhoven University of

Technology) PhD candidate: Hao Zhang (Eindhoven University of

Technology) Catalyst design and testing for tailoring the selectivity of reactions, including in situ characterisation of the solid- and gas-phase Multilateral subproject 2018.017.C.UU.2 In this PhD project we will develop characterization techniques that work at high reaction temperatures, to monitor the chemical processes that take place within current and future (more selective) methane dehydro-dimerization (MDD) catalysts (see also 2018.17.C.TU/e.1 and 2018.017.C.UU.3). The goal is to understand the principles of olefins/aromatics production and the undesired formation of carbon deposits. Furthermore, the question arises if the active site that is responsible for the formation of these different reaction can be determined. Principal investigator: Bert Weckhuysen Utrecht University) PhD candidate: Sebastian Haben (Utrecht University)

Development of surface enhanced Raman spectroscopy for product analysis Multilateral subproject 2018.017.C.UU.3 We want to provide sensor particles for surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) that can be operated at high temperatures (well above 500 degrees Celsius) without losing their shape and thus allowing catalyst characterization under real conditions (17 1 and 2). The focus of the PhD will be the realization of SERS sensor particles that operate by overlapping multiple ‘hotspots’ of individual noble metals like gold, silver, palladium nano-rod particles (NPs) with a mesoporous silica coating. The syntheses of these structures will be realized by self-assembly of the individual NPs into so-called supraparticles (SPs) with a size from a few hundred nm to one hundred micrometer. Principal investigator: Alfons van Blaaderen (Utrecht University) PhD candidate: Harith Gurunarayanan (Utrecht University)

Nanoscale study of methane decomposition at the metal surface using in situ TEM Multilateral subproject 2018.017.C.UU.4 Methane pyrolysis producing solid carbon and hydrogen can be catalyzed by many transition metals. Well-known examples are oxide-supported iron, cobalt, nickel and copper catalysts, which require high reaction temperatures of about 1000 degrees Celsius. Bimetallic

13ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

CARBON PRODUCTS

MATERIALS

METHANE

CRUDE OIL

AROMATICS,OLEFINS

BASIC CHEMICALS

Catalyst design andsurface studies

Spectroscopic analysis of intermediates and products

SERS analysis

Methane decomposit ion study

Product selectivity

Reactordesign

Graphical overview of the multilateral project ‘Pyrolytic upgrading of methane to ethylene, aromatics and carbon materials’.

“The amount of carbon dioxide in the air is rising due to human activity, and it is causing global warming. Until now, we have only seen CO2 as a waste product. But what if we turn this around, and use CO2 to store energy. Within an electrolyzer, atmospheric CO2 can be converted into another molecule, a new fuel.

The energy that is involved in this process, would preferably come from a clean source, like the sun or the wind. In my PhD research, I am trying to find the optimal conditions for the conversion of CO2 into a new value added product. It will bring us a step forward to closing the carbon cycle.”

Use carbon dioxide to store energy Akansha Goyal (Leiden University)

catalysts, however, are active at much lower temperatures. At the moment, there is little understanding on the rational design of bimetallic catalysts, and how metal composition, particle size and initial spatial distribution influence the catalyst surface composition and hence the solid carbon product structures. Studies on the growth of carbon filaments have been done before using in situ Transmission Electron Microscopy (TEM) at low gas pressures. Exciting new technology in TEM now enables detailed studies of what happens at the catalyst surface on the nanoscale. Principal investigator: Krijn de Jong (Utrecht University) PhD candidate: Vacancy (Utrecht University)

Design of nickel-based bimetallic catalysts and insight into the influence of catalyst composition and morphology on carbon yield and structure Multilateral subproject 2018.017.UU.5 The aim of this project is to make rational designs of catalysts for the decomposition of methane into hydrogen and solid carbon products with desired structural properties. These rational designs will be based on understanding the influence of metal catalysts composition, particle size, surface properties, as well as on the morphology of the catalyst support and initial metal spatial distribution. We will use nickel with defined amounts of copper, to increase the carbon yield and to gain understanding on how the structure of the carbon product can be tuned. Not only will we study the resulting morphology, but also the electronic properties (e.g. via Raman spectroscopy), as well as the carbon density and crushing strength. Principal investigator: Petra de Jongh (Utrecht University) PhD candidate: Liselotte Olthof (Utrecht University)

Proof of concept and modelling of a gas-fluidized bed reactor Multilateral subproject 2018.017.C.TU/e.6 Catalytic conversion of methane into carbon requires the use of multiphase chemical reactors that make solids mobile enough to add and remove particulates of desired size, and excellent fluid-particle mass and heat transfer characteristics as encountered in (dense) gas-fluidized beds. Within this project, we aim to deliver a proof of principle of a novel reactor concept that can be used to control the reaction of solid carbon production.

It will be based on a structured gas-fluidized bed with temperature uniformity, optimized heat and mass transfer conditions, significant solid mobility, and short gas phase residence time. Furthermore, we will make a multi-scale model of the interplay between heterogeneous chemical reactions and the transport of mass and heat at several time and length scales. Principal investigator: Hans Kuipers (Eindhoven University of

Technology) PhD candidate: Morteza Hadian (Eindhoven University of

Technology)

Bilateral projects Apart from the multilateral projects, there are 6 bilateral projects and 11 positions within the research theme Small Molecule Activation. Perovskite crystallization for stable and large-scale printable solar cells Bilateral project 2016.003.TU/e Perovskite solar cells are a promising new energy technology. Through this project we hope to obtain fundamental insights in the processes that govern perovskite thin film formation and crystallization for photovoltaic applications. This will provide guidelines to develop large scale and fast roll-to-roll printing processes, necessary to impact global energy systems. For that, knowledge on the crystallization processes and their dependence on process conditions is required. Parameters like crystallite size, orientation and stability, surface coverage and roughness, and the interaction with the receiving surface together determine the solar cell performance. We are investigating the mechanisms and kinetics of organometal perovskite layers in real time during film formation with the use of in situ spectroscopic and X-ray diffraction techniques. Principal investigator: René Janssen (Eindhoven University of

Technology) Project manager: Sipke Wadman (Shell) PhD candidate: Bas van Gorkom (Eindhoven University of

Technology)

15ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

16 ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

The re-use of the by-product hydrochloric acid to generate valuable compounds Bilateral project 2016.004.UU For Nouryon, the project concerns the re-use of the by-product hydrochloric acid to generate valuable compounds, thereby aiming to close the raw material loop, to reduce the carbon footprint and to support the circular economy approach. To be able to do this in an economically viable process, new chemistry and catalysts are developed. Principal investigator: Bert Weckhuysen (Utrecht University) Project manager: Coert van Lare (Nouryon) PhD candidate: Bas Terlingen (Utrecht University)

Electrochemical CO2 conversion: elucidating the role of catalyst, support and electrolyte Bilateral projects 2016.008.TUD.A, 2016.008.TUD.B, 2016.008.UL.A, 2016.008.UL.B, 2016.008.UT and 2016.008.UU Producing a solar fuel, by reaction of water and CO2 captured from the environment is an attractive option to store cheap intermittent renewable electricity in a fuel that can be directly introduced to the market, with net zero CO2 emissions. This project aims to develop electrochemical technology for this application by fundamental investigation (both computationally and experimentally) of catalysts, including metal alloys and innovative supports, and organic electrolytes. In order to screen materials and to rationalize the effect of each interplaying factor, a new testing unit will be developed wherein materials and operating conditions can be varied, mass transfer can be controlled, and in-situ analysis (both quantitatively and qualitatively) of the products of electrochemical CO2 reduction is possible. Principal investigators: Mark Koper (Leiden University)

Petra de Jongh (Utrecht University) Wilson Smith (Delft University of Technology) Guido Mul (University of Twente)

Project manager: Emanuela Negro (Shell) PhD candidate: Akansha Goyal (Leiden University) Francesco Mattarozzi (Utrecht University) Sanjana Chandrashekar (Delft University of

Technology) Sobhan Neyrizi (University of Twente) Postdoctoral researchers: Christoph Bondü (Leiden University) Vacancy (Delft University of Technology)

Exploring electrochemical promotion of catalytic oxidation of methane to alcohols Bilateral project 2018.012.B.TU/e.1 Converting methane – the main component in natural gas, a cheap and abundant feedstock – directly into a chemical such as methanol would have a tremendous impact on the chemical industry. Methanol is a fuel itself but can also be used as a building block for a range of products such as plastics, gasoline and intermediate chemicals. In this project, the researchers will first scrutinize the potential of electrochemical promotion of catalysis (EPOC) on direct methane to methanol conversion, followed by optimizing the nanomaterials that are able to convert methane into methanol. Renewable electricity is used to accelerate the reaction and control the selectivity. Principal investigator: Emiel Hensen (Eindhoven University of

Technology) Project manager: Joost Smits (Shell) PhD candidate: Aleksei Perevalov (Eindhoven University of

Technology) Photoelectrochemical fuel production: Optimizing NiO, light absorber, and catalyst Bilateral project 2018.013.B.UvA.1 and 2018.013.B.UT.2 An attractive approach to produce green fuel is to reduce CO2 using sunlight and protons in a photoelectro -chemical (PEC) cell. A component that generally limits solar-to-fuel performance of a PEC cell, is the photocathode where the reduction needs to take place. The aim of this project, supported by Shell, is to develop a cheap, efficient and stable photocathode for the highly selective reduction of CO2 and protons to value added products. The conversion of CO2 into a dense energy carrier using renewable energy (also referred to as solar fuel) is an important element of Shell’s so-called ‘Long Range Research’ program. Principal investigators: Joost Reek (University of Amsterdam) Guido Mul (University of Twente) Project manager: Joost Smits (Shell) PhD candidates: Marie Brands (University of Amsterdam) Kaijian Zhu (University of Twente)

17ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

“In solar cells, the element silicon converts light energy into electro-energy. This, in turn, can be stored in a battery or sent to the net. Current solar cells are produced at a temperature of over a 1000˚Celsius. I am trying to realize the development of a new generation of solar cells, based on the mineral perovskite. These cells can be produced at a temperature of only 100˚Celsius.

In my PhD research, I prepare perovskite solar cells and investigate how many of the light particles from all separate colours of light are converted into an electrical current. This allows me to develop the solar cells of the future.”

New materials to convert sunlight Bas van Gorkom (Eindhoven University of Technology)

Aim Within this research theme, we want to replace fossil-based feedstock with bio-based materials and further develop water-based paints including lacquers and

Impact With our research theme on Coatings & Functional materials, we aim to contribute to a more sustainable future through the development of paints, inks, lacquers and similar coatings that can be produced on the basis of renewable bio-based building blocks. Knowledge on coatings and the required industrial relevance is brought in by our industrial partners AkzoNobel, BASF, and Nouryon. The research is opening up possibilities to design and improve paint resins from a bottom-up approach and build a strong joined basis of expertise with direct input The industry will benefit from the insights and knowledge as well as the infrastructure and research facilities in the academia. The expanding R&D capability in coating-related industries - from SMEs to multinationals will be a job market of increasing interest to young scientists.

Research Within a total of six projects on Coatings and Functional Materials, 15 positions have been allocated.

Multilateral project

Crosslinking in waterborne coatings with new building blocks Multilateral project 2018.015.C Project leader: Ben Feringa (University of Groningen) Project manager: Jitte Flapper (AkzoNobel)

The drive towards sustainable and especially energy efficient preparation of bio-based products over the next decades compels us, in the context of coatings, to consider readily available feedstocks that can be modified on large scale in a robust manner. The multilateral project aims to explore, develop, modify, and redesign chemical building blocks of biological origin for novel generations of coating products. Apart from substituting currently used polymer binders, this will allow for the re-designing of important coating features, including coalescence, hydrophobic properties, film formation, drying, cross-link-formation and catalytic curing of chemical bonds in coating films, thereby enhancing the mechanical properties of the resulting coating film. Chemically switchable carbohydrate based polymers Multilateral subproject 2018.015.C.RUG.1 The goal of this project is to develop chemically switchable carbohydrate based polymers for waterborne coating applications. Although lignin has seen considerable attention, carbohydrate polymers, especially those from animal sources such as chitin, have potential for use in coatings. This is due to their greater structural uniformity: they are less dependent on seasonal and climate-induced variations. The properties of chitin depend both on the degree of modification and extent of deacetylation of the amino groups. A key challenge is selective modification of carbohydrates or at

18 ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Coatings & Functional Materials

least the reliability of methods available to achieve batch to batch uniformity of properties. Principal investigator: Wesley Browne (University of Groningen) PhD candidate: Hanneke Siebe (University of Groningen)

Novel cross-linking protocols for waterborne paint curing Multilateral subproject 2018.015.C.UvA.2 This project explores a variety of alternative metal-catalyzed crosslinking protocols for application in a variety of water borne paints. Traditional water-based paint curing happens through the automatic catalytic oxidation of C-H bonds. The process is catalyzed by cobalt, manganese or iron catalysts and involves reactions with oxygen from air. However, such crosslinks are prone to degradation by light and temperature variations, leading to a limited lifetime of alkyd paint layers. Furthermore, the same strategy cannot be applied to many other paint formulations. All newly developed crosslinking reactions will be most interesting when applicable in water at room temperature, and preferably directly applicable to existing paint formulations without pre-functionalization of the polymers involved. Principal investigator: Bas de Bruin (University of Amsterdam) PhD candidate: Felix de Zwart (University of Amsterdam)

New reactions and cross-linking in water / photoactivation Multilateral subproject 2018.015.C.RUG.3 A major goal in the introduction of waterborne coatings is to introduce latent curing that can be activated under very mild conditions. It is a wish to trigger the formation of cross links and thus, stable films in such a way. Within this project, we address three main challenges. First of all, we are exploring highly controlled, metal-free and non-invasive (using light) cross-linking and novel reactivity in water. Secondly, we want to obtain control over film formation and the organization of large molecules. As a third topic, we are trying to develop unconventional (bio-based) building blocks for waterborne coatings. To that purpose, we are introducing photochemical cross-linking and supramolecular assembly procedures as well as functionalized modified carbohydrates and furanoic-based monomers and cross-linkers. Principal investigator: Ben Feringa (University of Groningen) PhD candidate: Bianka Sieredzińska (University of Groningen)

19ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Bio-sourcedbuilding blocks

Functionality added

Sustainable coating polymers

CHITIN

LIGNIN

HYDROPHOBICITY

CROSS-LINKINGHANDLES

PARTICLE-STABILIZEDEMULSIONS

COALESCENCECONTROL

GREEN DRYINGCATALYST

DURABLEFILM PROPERTIES

GREEN FOOTPRINTPRODUCTS

HUMINS

Carbon oligomerbuilding blocks

Sustainable building blocks for coatings

Coating productsof the future

wateroil

+ =

Graphical overview of the multilateral project ‘Pyrolytic upgrading of methane to ethylene, aromatics and carbon materials’.

20 ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

“The binding agent of paint is currently produced at a temperature of around 250˚Celsius. Keeping in mind the large scale at which paints are applied in society, much energy can be saved if we could bring this reaction temperature down even a little bit. In my PhD project, I am trying to bring it down to around 100˚Celsius. At that temperature, sustainable base materials such as biomass

could be used as binding agents. In order to enable the lower production temperature of the binding agent, a new catalyst has to be developed. I am investigating a wide variety of molecules, in order to find out if they could be suitable for this purpose.”

Paints made from biomass Lukas Wolzak (University of Amsterdam)

Building blocks preparation through the selective catalytic oxidation of oligosaccharides Multilateral subproject 2018.015.C.RUG.4 We aim to develop new building blocks: modified oligosaccharides that can be used for (reversible or irreversible) cross-linking, the stabilization of colloids, and components for supramolecular responsive systems. To that purpose, we want to apply selective catalytic oxidation of polysaccharides and oligosaccharides, to modify these in such a way that these can be used to prepare waterborne coatings with desired properties. We are developing the application of our catalytic oxidation, on the one hand to produce oligosaccharides and on the other hand for the modification of these oligomers. Functionalizing them with at least one ketone, will open manifold opportunities for crosslinking and other modifications. Principal investigator: Adri Minnaard (University of Groningen) PhD candidate: Sarina Massmann (University of Groningen)

Controlled catalytic breakdown of humin and chitin to waterborne building blocks including spatially-resolved spectroscopy of film formation and drying processes Multilateral subproject 2018.015.C.UU.5 Limitations in thermal stability, poor reactivity and water sensitivity prohibit the widespread use of bio-based building blocks in waterborne coating applications. Biopolymers such as lignin, humin and chitin may offer new possibilities here. AFM-IR and AFM-Raman spectroscopy are now capable of studying these growth processes under controlled atmospheres and temperatures making use of an in-situ cell. In this project, we will use these two methods to elucidate the film formation and drying processes of waterborne coatings based on the humin and chitin depolymerization products. In this way, we are able to evaluate if indeed the amine and carboxyl functionalities react during the hardening process and which factors are optimal for film formation, like water vapor pressure, temperature and catalyst concentration. Principal investigator: Bert Weckhuysen (Utrecht University) PhD candidate: Kordula Schnabl (Utrecht University)

Inorganic nanoparticles for robust waterborne films Multilateral subproject 2018.015.C.TU/e.6 One of the major challenges for waterborne coatings is to achieve a good balance between the extent/timing of crosslinking and the drying/coalescence processes taking place during film formation. Together, those factors will determine the final film properties, and thus the chemical/physical resistance. Several chemistries have been tried resulting in minor improvements. Hence, a solution only based on chemical reactions between the pre-formed polymer particles dispersed in water, might not be enough to address such complicated matter. This research aims to investigate a new approach in which inorganic nanoparticles, functionalized with specific chemical groups, will be used in a combined role of pickering stabilizer, cross-linking agent and filler. Principal investigator: Catarina Esteves (Eindhoven University of

Technology) PhD candidate: Siyu Li (Eindhoven University of Technology)

Particle-enhanced coalescence and film formation Multilateral subproject 2018.015.C.RUG.7 Strong interactions are required to achieve strong cohesion between polymer particles in a coating. Still, these interactions have to remain dynamic to allow for defect correction and thus avoid kinetic traps that cause defects in the coating. We are investigating two approaches based on the use of either silica particles or dendrimers as a multivalent glue, to yield homogeneous films with high performance characteristics, from heterogeneous waterborne formulations. As multiple interactions are involved per water-soluble dendrimer or per silica nanoparticle, the kinetic barrier to disrupt the coating will be extremely high, even if, taken separately, each individual interaction may be unstable under humidity. Principal investigators: Nathalie Katsonis (University of Twente)

Wesley Browne (University of Groningen) Postdoctoral researcher: Alexander Ryabchun (University of Twente)

21ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

22 ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Hydrophilic-hydrophobic transitions using complexation chemistry Multilateral subproject 2018.015.C.UT.8 One of the most challenging aspects in creating a successful waterborne coating, is that, after drying, it will form a sufficient barrier to water. The initial components must be hydrophilic enough to dissolve or disperse in water, but after drying they must become hydrophobic and/or densely cross-linked. We propose that forming complexes of oppositely charged polyelectrolytes could be a promising approach to facilitate the required sharp transition from hydrophilic, water-soluble moieties to hydrophobic, water-resistant coatings. For many polyelectrolytes it is their charge that provides their hydrophilic nature. When bringing together a positive and negative charged polyelectrolyte, their solubility strongly reduces and this allows the formation of a new and much more hydrophobic material. Principal investigator: Wiebe de Vos (University of Twente) PhD candidate: Jiaying Li (University of Twente)

Bilateral projects Apart from the multilateral project, there are now five bilateral projects and seven positions within the research theme Coatings and Functional Materials. Cobalt-free curing of alkyds and of vinylester-styrene coatings Bilateral project 2016.001.RUG and 2016.001.UvA Many coatings dry via chemical crosslinking reactions, which are catalyzed by transition metal complexes. The toxicity of some of these metals is currently under review. In this project, we are searching for alternative catalysts based on transition metals that avoiding toxic compounds. Principal investigators:Wesley Browne (University of Groningen) Bas de Bruin (University of Amsterdam) Project manager: Jitte Flapper (AkzoNobel) PhD candidates: Linda Eijsink (University of Groningen) Johan Bootsma (University of Amsterdam)

Polyester synthesis using novel and efficient esterification catalysts Bilateral project 2016.002.RUG and 2016.002.UvA Aim of this project is to develop new catalysts for polyester syntheses with an attractive environmental and economic profile. These catalysts will lead to more eco-friendly processes and will broaden the scope of raw materials (including renewable-based raw materials) that can be used in polyester syntheses. Principal investigators: Adri Minnaard (University of Groningen) Moniek Tromp (University of Groningen) Project manager: Keimpe van den Berg (AkzoNobel) PhD candidates: Hung Chien Lin (University of Groningen) Lukas Wolzak (University of Amsterdam)

Smart waterborne coatings with tunable barrier properties Bilateral project 2018.010.B.TU/e.1 Due to their excellent properties and low cost, waterborne acrylic emulsion polymers are widely used coating materials. Although good barrier properties for a variety of migrating compounds can be achieved, their performance is often insufficient for demanding applications due to their intrinsic non-zero permeability for both polar and non-polar small molecules. Barrier properties can be enhanced by blending in impermeable materials. Following an entirely new strategy, in this project we are developing unprecedented polymer coatings with tunable barrier properties, which will allow the selective interception of some key migrating molecules. Principal investigator: Albert Schenning (Eindhoven University of

Technology) Project manager: Gerald Metselaar (BASF) PhD candidate: Sterre Bakker (Eindhoven University of

Technology)

23ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Sustainable coatings for containers Linda Eijsink (University of Groningen)

“Liquids like crude oil or some consumer products can cause containers to rust. This can be prevented with a coating: a thin, protective layer on the inner surface of the container. The currently most widely used coating material is a polyester styrene, a liquid resin that solidifies under the influence of a catalyst.

In my PhD project, I want to find sustainable alternatives for the catalysts that are currently used in this application. With infrared spectroscopy, I aim to study the activity of the current catalyst. I am looking for fundamental insights into this process, which will hopefully enable me to find sustainable alternatives.”

24 ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Development of biobased coatings Bilateral project 2018.014.A.RUG.1 This project is exploring new sustainable building blocks for coatings based on renewable materials. The use of green building blocks for coatings and paint applications and the development of sustainable chemical transformations towards these materials is desired. Here photo- or redox-mediated chemical synthesis will be used to convert carbohydrates into building blocks that can replace current monomers in coatings formulations. In this project we aim to demonstrate the use of bio-based feedstock, low-waste sustainable transformations using light or electricity, novel monomers and cross-linkers and ‘step-in solution’ for some current coating formulations. Principal investigator: Ben Feringa (University of Groningen) Project manager: Keimpe van den Berg (AkzoNobel) PhD candidate: George Hermens (University of Groningen)

Enhanced waterborne coatings through increased understanding of stratification mechanisms & control of particle distributions Bilateral project 2018.018.B.WUR.1 Several desired properties of paints and coatings are believed to be closely linked to the distribution of the different coating components, e.g. latex particles, pigments or colloidal silica, in the coating layer. This project will build the necessary fundamental understanding of how parameters like rheology, drying and particle properties govern the movement of the coating components in the paint layer during the time from application to a dry paint film and their final distribution in the coating. Indeed, studies of the movement of components in full paint formulations are challenging. The research will therefore necessarily start with simple systems (only 2-3 components) and complexity will then gradually be added to the system. Principal investigator: Jasper van der Gucht (Wageningen University &

Research) Project manager: Daniel Persson (Nouryon) PhD candidate: Ellard Hooiveld (Wageningen University &

Research)

25ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Scientific First ARC CBBC symposium On 12 April 2018, our community, including academics, company researchers, and board members, gathered in the beautiful historic museum Catharijneconvent in Utrecht. We discussed our research topics, shared ideas and inspire each other in our work. Three members of our Scientific Advisory Board gave inspiring presentations on their own scientific fields.

First PhD poster presentation At the Dutch annual chemistry conference CHAINS 2018 in Veldhoven, our PhD candidate Linda Eijsink presented her scientific poster to the research community on 5 December.

Patents Momentarily, three patents applications are being prepared. As soon as they are officially filed and approved, we will take up external communications on these highlights.

Professorships Four of our scientific members were appointed to be a professor.

At Utrecht University: • Pieter Bruijnincx became professor of Sustainable

chemistry & catalysis. At the University of Groningen: • Moniek Tromp became professor of Materials

chemistry; • Wesley Browne became professor of Molecular

inorganic chemistry; • Syuzanna Harutyunyan became professor of Synthetic

organic chemistry. Communications New website The development of a new ARC CBBC website provided more possibilities to share our news on the home page. The use of large images and moving page sections make the website much more attractive and dynamic.

Logo We changed our logo into a version with two instead of four text lines, making it easier to read.

Outreach

26 ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

The Sustainable Future Game During Summer, ARC CBBC has developed the exhibit The Sustainable Future Game, in which players learn about the variety of ARC CBBC’s public-private research projects. Players are challenged to combine images of base materials and their envisioned sustainable applications, after which six short videos are presented as a reward for a right combination. The stand-alone interactive game was present at various event in Fall: at the BASF neighbour’s day in De Meern on 6 October. The next day, it attracted a large and broad audience at the Dutch public weekend on science, the ‘Weekend van de Wetenschap’. Many visitors were enthusiastic about the way in which ARC CBBC is contributing to a sustainable future. The CHAINS conference in Veldhoven, from 3-5 December, was the third opportunity to present The Sustainable Future Game, this time to people with a scientific background.

Short videos and animation The six 90 seconds videos that served as ‘rewards’ in The Sustainable Future Game, were provided with an animated introduction on ARC CBBC’s partnership concept. Our public and private partners shared the videos via social media like Twitter and LinkedIn.

Public lectures ARC CBBC was present at the first Pathways to sustainability Conference in Utrecht on 9 February. The conference was open to stakeholders from all fields of research and policy on sustainability questions. ARC CBBC scientific director Bert Weckhuysen was a keynote speaker, and we informed the visitors of the conference on the ‘Sustainable Marketplace’. On 5 November, Bert Weckhuysen gave a public lecture about the future of sustainable energy, titled Earth to Earth, dust to dust, carbon to carbon at the Royal Institution in London. The lecture was recorded and spread through social media in the UK and the Netherlands.

Visit of Utrecht University Board to ARC CBBC lab On 20 September, lab technician Hannie van Berlo-van den Broek, postdoctoral researcher Matteo Monai and ARC CBBC PhD candidates Bas Terlingen, Savannah Turner and Sophie van Vreeswijk gave the Utrecht University Board a tour through the newly-built ARC CBBC Utrecht hub lab. Professor Pieter Bruijnincx closed the meeting with a presentation of the relevance of sustainable chemistry.

27ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Laboratories At all three hub locations, we intend to build specially equipped lab facilities. Utrecht hub In Utrecht, ARC CBBC was assigned a lab floor in the brand new Vening Meinesz Building on Utrecht Science Park. The lab was delivered to Utrecht University by the building company in March 2018. From that moment on, the 270 square meter space was equipped. It contains several lab-rooms, including a catalyst synthesis lab, a catalysis and characterisation lab and a furnace and catalyst preparation lab.

At the end of Summer, two Utrecht University hub lab technicians moved into the building and commenced their activities on the design of research set-ups, which are financed from the Large Equipment Fund. Their first project was to design and build a closed box multi-purpose catalyst test set-up with operando IR and Raman spectroscopy. With this set-up, our researchers can safely carry out catalytic reactions and gain operando information on the catalyst. This will enable them to selectively develop and produce novel and stable catalytic solids, for the activation of various building blocks including CO2, methane, light alkanes and other small molecules.

ARC CBBC Organization Chart, including the role of the Supervisory Board, Executive Board and Scientific Advisory Board as well as that of the Program and Innovation Directors.

Organisation and Governance

PROGRAM DIRECTOR

Homogeneous catalysis, materials and

synthesis

PROGRAM DIRECTOR

Heterogeneous catalysis, materials and

synthesis

PROGRAM DIRECTOR

Process technology, materials and chemical

engineering

INNOVATION DIRECTORS

Energy carriers, Functional materials & specialties, Coatings

INTERNATIONAL SCIENTIFIC ADVISORY BOARD

EDUCATION COMMITTEE

SUPPORT OFFICE

ARC CBBC EXECUTIVE BOARD

CHAIRMAN AND SCIENTIFIC DIRECTOR

SUPERVISORY BOARD

28 ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Between September and December 2018, one postdoc, eight PhD researchers and six bachelor and master students started working there.

Groningen hub In 2018, at the Groningen hub of ARC CBBC arrangements were made for the realization of a completely equipped, ARC CBBC wing at the ninth floor of the Linnaeusborg. With this wing, the three expert centers Photo-flow Chemistry, Electrosynthesis and Building Block Synthesis, and two fully equipped synthetic laboratories will be made available to facilitate the to-be-hired Tenure Track Assistant Professors on Electrosynthesis and Functional Materials and provide the CBBC members with state-of-the-art equipment and facilities. With the commitment of the Faculty of Science and Engineering we aim at delivering the new ARC CBBC facilities at the start of the new academic year. This allows us to expand our ARC CBBC team at the University of Groningen. With our expert centers we aim at the activation of small molecule building blocks from renewable resources applying photocatalysis, photoredox chemistry and electrosynthetic transformations using equipment made available by the Large Equipment fund. Getting the Groningen hub fully equipped and set-up, we hope to keep strengthening our ARC CBBC team and continue our fruitful collaboration with ARC CBBC partners from academia and industry in the coming years.

Eindhoven hub In 2018, at the TU/e hub of ARC CBBC preparations have been made for the extension of two facilities that will enable advanced non-invasive characterization/monitoring at different length scales relevant to the development of catalysts and multiphase catalytic reactors. With the combined facilities the detailed study of transport phenomena and the interplay with catalytic transformations can be performed. As such these investments connect very well with the key research elements addressed within current and future flagships under the umbrella of “Fundamentals of Catalysis” and “Small Molecule Activation”. For gas phase flow imaging, an extension to the recently established brand new MRI lab located at the ground floor of the Helix building is reserved. The lab houses a 7T MRI scanner capable of measuring both vertically and horizontally. The scanner is now fully operational enabling detailed flow and dispersion measurements in packed bed chemical reactors. The extension allows for unique imaging of flow and chemical species transport in gas-solid and gas-liquid-solid (trickle-flow) reactors. For catalyst characterization, the capabilities of the solid-state NMR facilities will be extended with focus on the detailed characterization of catalytic solids, including catalyst-reactant complexes and operando analysis. To make full use of the advanced probe head extensions, the current electronics of the NMR setup will be upgraded with the most powerful console available. The new instrumentation will form an integral part of the advanced ARC CBBC hub’s facilities. Dedicated technicians (embedded in the two research groups) with substantial experience are available for both NMR facilities for running and maintaining the new instrumentation and training of young ARC CBBC researchers.

Education

Education Committee The ARC CBBC Education Committee is composed as follows:

• Hans Kuipers (Chair), Eindhoven University of Technology

• Jitte Flapper, AkzoNobel

29ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

• Keimpe van den Berg, AkzoNobel • Javier Ruiz Martinez, Nouryon • Peter Klusener, Shell • Hannah Thuijs, ARC CBBC • Maurice Mourad, ARC CBBC Programme The Education Committee will implement ARC CBBC’s talent programme, which has the following three main aims:

1. Educate the next generation of researchers and equip them with the knowledge, insights and skills needed to succeed both in academia and industry.

2. Provide the stimulating environment and opportunities required for the most talented young assistant/associate professors to develop into the next generation of world-class researchers.

3. Professional development of research staff of industrial partners to keep up-to-date on the newest technologies and insights.

Internships

Professional development of research staff of industrial partners to keep up-to-date on the newest technologies and insights. Most young researchers who start on a project in the Coatings area do not have a background in this field. Therefore, AkzoNobel invites all PhD candidates and postdocs with whom they collaborate, for an internship. The young academic researchers spend at least one week at the company and work side-by-side with experienced coating researchers in the industrial labs. The training provides the PhD students and postdocs with hands-on experience with paints and coatings, and they become aware of the way the industry works. It also lowers the barrier for future visits and interactions. The effort has already shown its value, as some PhD candidates have conducted part of their own research at AkzoNobel. Up to now, seven PhD candidates have visited the sites in Sassenheim in the Netherlands and/or Felling in the United Kingdom. More starting academic researchers will hopefully follow.

BASF, Nouryon and Shell also train the young academic researchers they cooperate with. However,

they link one PhD candidate or postdoc to one of the companies’ senior researchers for a long-term guidance trajectory.

Preview of next year In 2019, the first ARC CBBC Education Day will take place on Wednesday 17 April. During this event, PhD candidates and postdoctoral researchers will be offered a workshop on presentation skills.

Support

Support office The support office team has changed in 2018: Emke Molnar and Anne-Claire Hoenson left and Marga Jansen (secretary), Anita ter Haar (financial control) and Hannah Thuijs (office manager) joined Tjitske Visscher (communications) and Maurice Mourad (programme). Knowledge experts The Executive Board members of all private partners are supported by knowledge experts: • Jitte Flapper, AkzoNobel Paints & Coatings • Peter Berben, BASF • Mathieu Ahr, Nouryon • Sander van Bavel, Shell

30 ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

Boards

Executive Board (EB)

Prof. dr. ir. Bert Weckhuysen, Scientific Director (Utrecht University)

Prof. dr. Ben Feringa, Chair (University of Groningen)

Prof. dr. ir. Hans Kuipers (Eindhoven University of Technology)

Ir. Adrie Huesman (Shell)

Ir. André van Linden (AkzoNobel Paints & Coatings)

Dr. Marcel Schreuder Goedheijt (Nouryon)

Dr. Robert Terörde (BASF)

Drs. Mark Schmets (Liaison NWO)

Supervisory Board (SB)

Mr. Marjan Oudeman, Chair

Prof. dr. Anton Pijpers (Utrecht University)

Prof. dr. Jasper Knoester (University of Groningen)

Ir. Jan Mengelers (Eindhoven University of Technology)

Prof. dr. Stan Gielen (Netherlands Organisation for Scientific Research, NWO)

Prof. dr. Emmo Meijer (Holland Chemistry)

Drs. Michiel Sweers (Ministry of Economic Affairs and Climate Policy)

Dr. Dirk Smit (Shell)

Dr. Peter Nieuwenhuizen (AkzoNobel)

Dr. Klaus Harth (BASF)

Scientific Advisory Board (SAB)

Prof. dr. Matthias Beller, Chair (Leibniz-Institut für Katalyse, Germany)

Prof. dr. dr. h.c. Markus Antonietti (Max-Planck Institute of Colloids and Interfaces, Germany)

Prof. Ib Chorkendorff (Technical University of Denmark, Denmark)

Prof. dr. Christophe Copéret (ETH Zürich, Switzerland)

Prof. dr. Tanja Cuk (University of California at Berkeley, CA, USA)

Prof. dr. John Dennis (University of Cambridge, UK)

Prof. dr. Rodney O. Fox (Iowa State University, USA)

Prof. Dr.-Ing. Bettina Frohnapfel (Karlsruhe Institute of Technology, Germany)

Prof. dr. Matthew Gaunt (University of Cambridge, UK)

Prof. dr. Joseph Keddie (University of Surrey, UK)

Prof. dr. Martin Möller (Leibniz Institute for Interactive Materials, Germany)

Prof. dr. Ferdi Schüth (Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Germany)

Prof. dr. Timothy Swager (Massachusetts Institute of Technology, USA)

Prof. Guy Marin, Deputy Chair (Ghent University, Belgium)

31ARC CBBC ANNUAL REPORT 2018

NIELS DEEN Professor Eindhoven University of Technology

MARJOLEIN DIJKSTRA Professor Utrecht University

CATARINA ESTEVES Associate Professor Eindhoven University of Technology

RENE JANSSEN Professor Eindhoven University of Technology

KRIJN DE JONG Professor Utrecht University

BEN FERINGA Professor University of Groningen

MATTHIAS BICKELHAUPT Professor Free University Amsterdam

ALFONS VAN BLAADEREN Professor Utrecht University

WESLEY BROWNE Professor University of Groningen

PIETER BRUIJNINCX Professor Utrecht University

BAS DE BRUIN Professor University of Amsterdam

FRANK DE GROOT Professor Utrecht University

JASPER VAN DER GUCHT Professor Wageningen University & Research

SYUZANNA HARUTYUNYAN Professor University of Groningen

EMIEL HENSEN Professor Eindhoven University of Technology

JAN VAN HEST Professor Eindhoven University of Technology

DETLEF LOHSE Professor University of Twente

BERT MEIJER Professor Eindhoven University of Technology

ADRI MINNAARD Professor University of Groningen

ALBERT SCHENNING Professor Eindhoven University of Technology

WILSON SMITH Associate Professor Delft University of Technology

MONIEK TROMP Professor University of Groningen

PETRA DE JONGH Professor Utrecht University

FREEK KAPTEIJN Professor Delft University of Technology

NATHALIE KATSONIS Professor University of Twente

MARC KOPER Professor Leiden University

HANS KUIPERS Professor Eindhoven University of Technology

GUIDO MUL Professor University of Twente

THIJS VLUGT Professor Delft University of Technology

RUUD VAN OMMEN Professor Delft University of Technology

SIJBREN OTTO Professor University of Groningen

JOOST REEK Professor University of Amsterdam

FLORIS RUTJES Professor Radboud University Nijmegen

WIEBE DE VOS Assistant Professor University of Twente

HANS DE VRIES Professor University of Groningen

BERT WECKHUYSEN Professor Utrecht University

DANIELA WILSON Professor Radboud University Nijmegen

Members

In 2018, our consortium has 37 scientific members. Together with researchers from our industrial partners, they have the day-to-day lead of our research projects.

ARC CBBC is co-founded and co-financed by the Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO) and the Ministry of Economic Affairs and Climate Policy.

Contact details ARC CBBC Support Office Budapestlaan 6 3584 CD Utrecht The Netherlands +31 (0)30 253 5202 info@arc-cbbc.nl

NWO REPORT 2019

Table of Content 1. Ambition and Mission .................................................................................................................................. 1

Societal Drivers ................................................................................................................................................... 1 Perspective for Impact ........................................................................................................................................ 2 Research Programme ......................................................................................................................................... 2

2. Our Hubs Housing Unique Research Infrastructure ...................................................................................... 5

Utrecht University Hub ....................................................................................................................................... 5 University of Groningen Hub .............................................................................................................................. 6 Eindhoven University of Technology Hub ........................................................................................................... 7

3. Scientific and Societal Output ...................................................................................................................... 9

Scientific Excellence ............................................................................................................................................ 9 Outreach Activities ........................................................................................................................................... 14 Online Presence and Media Appearances ........................................................................................................ 16

4. Community Building and Education ........................................................................................................... 18

Education Committee and Talent Programme ................................................................................................. 18 Educational Activities........................................................................................................................................ 21 Young Researchers ........................................................................................................................................... 22

5. Visibility and Collaboration ........................................................................................................................ 24

ARC CBBC Events .............................................................................................................................................. 24 Collaboration Opportunities ............................................................................................................................. 26

6. Organisation and Governance .................................................................................................................... 29

Tasks and Responsibilities ................................................................................................................................ 29 Quality Assessment by the Scientific Advisory Board ....................................................................................... 29 Multilateral and Bilateral Program Lines .......................................................................................................... 29 Members, Boards and Support Office .............................................................................................................. 30 Strategic Plan including its Implementation and Amendments ....................................................................... 34

7. Diversity and Scientific Integrity ................................................................................................................ 35

Actions .............................................................................................................................................................. 35 Targets .............................................................................................................................................................. 35 Output .............................................................................................................................................................. 36

1

1. Ambition and Mission ARC CBBC is a Netherlands-based consortium, focusing on creating breakthrough sustainability solutions in energy, functional materials and coatings. In 2016, the partners committed to funding and building up a unique public-private partnership for at least ten years. Through this consortium, leading multinational companies and Dutch universities have joined forces to fundamentally change the environmental footprint of products and production processes, by stepping up the circularity of our economy and creating a promising perspective of clean energy production and use. The founding partners are Shell, AkzoNobel, BASF and Nouryon, and the Universities of Utrecht, Groningen and Eindhoven. The partners mutually recognised the strengths and complementary expertise that, together, will be powerful in addressing the complex challenges surrounding our current industrial production processes of many goods and materials. The consortium is open, meaning that other partners can join upon investing. Additional financial support is received from the Dutch Research Council (NWO), the Ministry of Economic Affairs and Climate (MinEZK) of the Netherlands and Holland Chemistry. In order to create a more sustainable world, short-term restrictive measures are not likely to suffice, and, instead, creative solutions with real impact on the long-term energy and materials footprint are highly needed. Therefore, ARC CBBC has chosen a unique way of working: the partners jointly decide on long-term programming and investments in research activities as well as in the necessary infrastructure and human resources to make the execution of this research possible. The way of working is characterised by embracing interdisciplinarity and striving for the highest possible quality, which is safeguarded by our independent international scientific board. The consortium fosters links between leading academic researchers and industry. The resulting proprietary innovation programming comprises blue sky research, ranging from exploratory fundamental science to more demand-driven research. Currently, there are already around 40 high-profile scientists in the Netherlands affiliated with ARC CBBC, which, together with industrial researchers, educate, develop and foster new talent in the form of over 40 PhD students that will be the workforce for research and development in the decades to come. All academic researchers and research projects are selected and assessed by an international scientific board, which safeguards the quality and innovativeness of the programme. In Utrecht and Groningen, ARC CBBC has already invested in new laboratories and created a dedicated research infrastructure. ARC CBBC has proven a working model for a long-term research consortium, and with the continuous support of its partners it may become the leading platform for the future of chemistry, and, beyond, and being a leading example for multidisciplinary research within Europe.

Societal Drivers The chemical sector is crucial to support the industrial production of goods and materials that our society relies on. However, the depletion of natural resources, climate change related to our large energy consumption, and an ever-growing demand for high performance products put a societal case for change. ARC CBBC brings together scientific excellence and leading chemical companies around their joint challenge of creating impact by new chemistry that will lead to innovative energy carriers, functional materials and coatings. Transition to a circular economy Current chemical production processes depend on the consumption of non-renewable feedstocks, both of organic and inorganic origin. The Netherlands has committed itself to preventing waste streams and making the transition to a circular economy with 100% circularity in the year 2050. For the chemical industry, this comes down to redesigning feedstock choice and material streams, resulting in new-to-develop processes.

2

Climate change mitigation & energy transition At the moment, mankind is still responsible for vast amounts of greenhouse gas emission, notably in the form of CO2. These carbon emissions are strongly linked to energy production and operations in the petrochemical, chemical and base metal sectors, such as the steel industry. All of these activities have significant presence in the Netherlands. Energy-intensive industrial operations at a few locations in the Netherlands are responsible for a vast share of the national energy consumption, and, for now, mostly run on non-renewable energy sources. At the same time, the Netherlands is committed to the Energy Transition, in which a significant part of the energy consumed has to be substituted by renewable energy, without concomitant carbon emissions or adverse effects on climate change. Within ARC CBBC, science and industry together explore disruptive chemistry. The resulting technology will enable to substitute non-renewable feedstocks (in particular, crude oil) for more sustainable alternatives, design processes in a circular fashion to prevent feedstock waste (including CO2 emissions), cut down the non-renewable energy consumption that is now inherent to chemical production and work on the materials of the future.

Perspective for Impact Chemistry as well as chemical and materials engineering are highly-innovative fields of research. In the past decades, completely rethinking and redesigning chemical routes has enabled remarkable changes, which made earlier large-scale chemical conversion schemes obsolete. Both feedstock use and energy consumption are inherent to the functioning of the chemical sector. Given that the chemical sector provides these base materials (solvents, polymer, specialties) widely, the redesign of chemical operations and related catalyst materials to make these processes more sustainable will have very positive implications on the sustainability of many other industry sectors. For the chemical sector, the Dutch research and innovation ecosystem has both the knowledge base and partners required to make the necessary steps in the climate transitions, energy transition, and transition to a circular economy. It is of vital importance to succeed in these transitions in order to be viable and competitive in the decades to come. The country is home to world-class academic research groups in chemistry and chemical and materials engineering; world-renowned multinational chemical industries offer highly-skilled employment at research and development sites, and, on top of that, acts as industrial production site that supplies mainland Europe and overseas. The advantage of its relatively small size is that it forces companies and researchers to jointly choose focus, accelerate and specialise in order to be internationally competitive. The academia, industry and government are all willing to make real societal impact by offering the chemical sector the tools to become more sustainable. With all basic requirements present, ARC CBBC aims to make a positive impact by providing the chemical sector with the knowledge, technology and tool network appropriate for the producing sector of the future. The consortium strives to enable partners of the consortium to have a head-start in a cleaner and more sustainable way of operating, thus allowing them to accelerate their adaptation to the new economy. At the moment, the urge to make the transition to a circular economy, the energy transition and implement real climate change mitigation measures are stronger than they ever have been before. It is our ambition that innovative and knowledge-intensive production processes, which redefine chemistry operations in industry, will arise from our joint collaborative investment.

Research Programme The research programme of ARC CBBC is composed of two main parts: the multilateral and bilateral programme. Central to our multilateral programme are our flagship projects. Within these projects, multidisciplinary researchers of several partners, both academic and industrial, form a research team that pioneers a research challenge. The aim is to carry out blue sky research, making use of the best academic researchers around as well as benefitting of the direct feedback from industry on their long-term roadmaps and challenges ahead. Examples of these are: using new materials synthesis approaches to prepare

3

heterogeneous catalysts, exploring the chemical opportunities that arise when designing waterborne paints from scratch, as opposed to adapting current paint systems to become waterborne; and considering methane as a clean alternative feedstock substitute for crude oil in the production of base chemicals. The bilateral programme contains projects that allow academic and industrial researchers to jointly explore a fundamental scientific subject related to the chemical technology applied in industry or that is being considered as possible future sustainable alternative to currently-used technologies. In 2019, the boards of the consortium decided that they would implement more coherence in new parts of the research programme. ARC CBBC stands for chemistry of the future and embraces the concepts of circular chemistry, renewable energy use, and future materials chemistry. It was decided that in 2020, a large flagship will be launched that will bring together as many as possible of the members around a central theme. Given the ongoing national, European and international attention for climate change mitigation and more sustainable ways of living, it is the ambition of ARC CBBC to be a powerhouse and driving force of creative, inspirational and non-incremental innovative chemical approaches that will result in a cleaner industry that is fit for the future of society. The current parts of the ARC CBBC flagship programme are as follows:

Flagship “Fundamentals of Catalysis” ARC CBBC wants to contribute to the rejuvenation of the chemical industry, mitigation of its energy use as well as the sustainable improvement of feedstock use in the chemical industry by exploring novel chemical conversion pathways for the production of base and fine chemicals as well as transportation fuels. Heterogeneous catalysts are among the most important industrial catalysts. The research groups and the chemical industry in the Netherlands have a particularly advanced position in the development of for example homogeneous and heterogeneous catalysts. Modeling and process technology are key to the development and use of new chemical building blocks and to subsequent innovations in catalytic conversions. These advances also include the monitoring of the related processes by advanced characterization methods. The development of homogeneous and heterogeneous catalysts can be regarded as a strategic and high added-value market in itself. More importantly the development of novel catalyst materials is enabling for impact on the feedstock-, energy- and conversion-related improvement of the chemical industry. In this way, the multidisciplinary approach of ARC CBBC is expected to be at the forefront of world-wide innovations taking place in the chemical industry. Furthermore, many of the proposed synthesis and characterization methods may impact other research fields, including those of functional materials, such as responsive coatings. The generic knowledge and expertise, created within this ARC CBBC research theme, will most probably lead to many scientific and technological developments. Current and future energy and chemical industries will rely on a portfolio of highly active, selective and stable catalyst materials. Bimetallic catalysts are interesting because the presence of a second metal can add a wide range of additional functionalities to the catalytic surface, usually bringing about synergies in catalysis, which can lead to fundamentally different catalytic performance, in turn leading to a higher yield and less by-products. Such extraordinary performance also allows to partially replace expensive noble metals, such as Pd and Pt, by base metals. In addition, the concept of bimetallic catalysis allows small amounts of expensive metal to be dispersed at atomic scale in a metallic environment, leading to a more efficient use of that metal. The aim is to dominate the chemical composition, structure and performance of bimetallic supported catalysts stronger than ever before. With our multidisciplinary approach, we are bringing together distinctly different fields of expertise. Furthermore, we are providing catalyst materials as well as catalyst-reactor combinations, which will be of interest in e.g. small molecule activation programs within ARC CBBC. In particularly, the catalytic CO2 conversion is of high interest as it provides a means to directly convert a greenhouse gas.

4

Flagship “Small Molecule Activation” Ultimately, we want to enable a transition from crude oil-based chemicals to a complete circular economy by using CO2 as feedstock. To make this happen our fundamental knowledge on small molecule activation has to be largely increased. Using methane as chemical feedstock can be regarded as an important intermediate step in the transition from oil-based chemicals to (ultimately) a complete circular economy where CO2 is regarded as a resource instead of a waste (maybe in an intermittent period in direct combination with methane). Chemicals will remain a crucial part of an affluent society. Using methane instead of crude oil as feedstock may have tremendous potential. The fact that methane is more hydrogen-rich than crude oil would potentially reduce CO2 emissions and the related penalties. Apart from that, as an energy source, methane will be slowly replaced by renewable energy and will thus become cheaper. Industrially relevant direct methane conversion can have tremendous impact. It is also a credible business proposition for private investments, as the transition could possibly build on the desire to find alternative substantially-sized outlets for natural gas outside of energy production. Future crude oil-less manufacturing of important bulk chemicals (e.g. lower olefins) is in agreement with the roadmap of the chemical industry and, on top of that, the market for catalysts enabling such a transition could proof an interesting proposition in itself. Methane has tremendous potential as chemical feedstock as it is an abundant and relatively cheap carbon source with a lower negative environmental footprint than other fossil resources, such as crude oil and coal. The multilateral project aims to use methane as a chemical feedstock. We are targeting two main approaches: the production of CO2-free hydrogen directly from methane as fuel alongside value-added carbon, and the direct and selective conversion of methane into bulk chemicals, such as aromatics and ethylene. This has ample scientific challenges from heterogeneous catalyst design, colloid chemistry, materials science and chemical reactor concepts all the way up to reactor engineering. This multi-disciplinary approach is necessary for this effort becoming a successful endeavor on the topic of pyrolytic methane conversions. The industrial participants share the long-term ambitions and scientific interest, and have the industrial background to take up and bring further results from this flagship programme.

Flagship “Coatings & Functional Materials” Within the “Coatings & Functional materials” flagship, we aim to contribute to a more sustainable future through the development of paints, inks, lacquers and similar coatings that can be produced on the basis of renewable bio-based building blocks. Knowledge on coatings and the required industrial relevance is brought in by our industrial partners AkzoNobel, BASF, and Nouryon. The research performed is opening up clear possibilities to design and improve paint resins from a bottom-up approach and build a strong joined basis of expertise with direct input from industry. The industry will furthermore benefit from the insights and knowledge as well as the infrastructure and research facilities in the academia. The expanding R&D capability in coating-related industries - from SMEs to multinationals will be a job market of increasing interest to young scientists. The drive towards sustainable and especially energy efficient preparation of bio-based products over the next decades compels us, in the context of coatings, to consider readily available feedstocks that can be modified on large scale in a robust manner. The multilateral project aims to explore, develop, modify, and redesign chemical building blocks of biological origin for novel generations of coating products. Apart from substituting currently used polymer binders, this will allow for the re-designing of important coating features, including coalescence, hydrophobic properties, film formation, drying, cross-link-formation and catalytic curing of chemical bonds in coating films, thereby enhancing the mechanical properties of the resulting coating film.

5

2. Our Hubs Housing Unique Research Infrastructure ARC CBBC is proud to be a national platform with its own, often unique research infrastructure consisting of three main ‘hubs’. The three hubs are Utrecht University, University of Groningen and Eindhoven University of Technology, with satellite locations throughout the Netherlands. The necessary infrastructure and human capital to support the research activities of the multidisciplinary ARC CBBC community consists of dedicated lab space, tenure-track assistant professors and technical staff. Each hub is at a different stage of building up its infrastructure and in attracting its scientific and technical staff.

Utrecht University Hub The main focus of the Utrecht University hub is on heterogeneous catalysis with the aim to gain fundamental understanding in the relationship between catalyst composition and structure and its functionality. This is accomplished through a combination of advanced X-ray- and electron-based techniques as well as a wide variety of operando spectroscopy and microscopy techniques. These structure-performance relationships elucidations are complemented by various materials synthesis approaches, including those applied in colloidal science. In line with this research focus, a Grazing Incidence X-Ray Diffractometer (GIXRD) was recently purchased and installed. This GIXRD instrument is used to study structural properties, such as crystallographic orientation and strain in thin-films and coatings. Furthermore, the Utrecht University hub has built various set-ups to probe solid catalysts during reactions, using for example operando Raman spectroscopy, and detect reaction products under extreme reaction conditions such as acidic environments and high temperatures. In the near future, a Planar Laser-Induced Fluorescence (PLIF) set-up will be constructed to follow the gas composition just above a thin-layer of catalyst material so that reaction intermediates can be detected, giving new insights in e.g. reaction and deactivation mechanisms. The combination of these analytical methods will garner fundamental knowledge in e.g. the activation of small molecules, such as CO2 and methane, and therefore complements the expertise areas of other two ARC CBBC hubs. Lab and facilities Since March 2018, Utrecht University harbours three fully equipped lab spaces with state-of-the-art equipment. Next to the above-mentioned Grazing Incidence X-Ray Diffraction (XRD) instrument, an advanced IR microscope combined with Atomic Force Microscopy (AFM), which can measure down to the nanoscale, has been installed. Both instruments are powerful characterization tools to investigate with unprecedented detail solid materials, which are for example investigated in one of the three large flagship programmes, such as the one on coatings. The 270 square meter space of the Utrecht hub furthermore contains several lab-rooms for catalyst synthesis, characterisation and testing. In 2019, a total number of 14 BSc and MSc students managed to finish their thesis work, showing that the next generation of researchers is already on board. Staff and vacancies In early 2018 two lab technicians, Ramon Oord and Hannie van Berlo-van den Broek started working for the ARC CBBC hub at Utrecht University. They started their activities to prepare and fully equip the new hub laboratories, financed by amongst other resources by the Large Equipment Fund (LEF) of ARC CBBC. On February 13 2019, the labs were officially opened. In 2019 they further equipped the three lab spaces with state-of-the-art equipment, which now includes a Grazing Incidence X-Ray Diffraction (XRD) instrument, an operando IR and Raman spectroscopy catalytic test setup for small molecule activation, a high pressure/high temperature operando multi catalytic test setup (for CO2 and methane conversion), an AFM-IR microscope and a nano-particle generator to produce very monodisperse nanoparticles in a short amount of time. As more ARC CBBC projects are starting, more home-made equipment is being designed, build and/or acquired. Next to this, Ramon Oord and Hannie van Berlo-van den Broek are also managing the labs on the practical side: training and assisting for the correct use of lab equipment, equipment maintenance, keeping the lab supplied with consumables and of course ensuring that researchers comply with all laboratory rules and regulations, including health and safety policies, to guarantee the highest quality of results. In addition, Dr. Eline Hutter was recently appointed as Tenure Track Assistant professor at Utrecht University. She will use a.o. (time-

6

resolved) spectroscopy techniques to study the relationship between optoelectronic properties of semiconductor materials and their activity and selectivity as photocatalytic materials. There is still one tenure track assistant professor position available and an active hiring program is executed to fill this position.

Ramon Oord, Hannie van Berlo-van den Broek and Eline Hutter, technical and scientific staff of the Utrecht University hub of ARC CBBC.

University of Groningen Hub The Groningen University hub is composed of three centres of excellence. First, the Centre for Flow and Photochemistry explores combined flow and photochemistry allowing small scale methodology, photoredox-catalyst design combined with upscaling research. Second, the Centre for Synthetic Electrochemistry explores electrification of chemical synthesis via direct electrochemical conversions or electrochemical (organo- and transition metal - redox). And last but not least, the Centre for Building Block Synthesis explores the development of new cross coupling and polymerization methodology as a greener alternative for commonly employed industrial processes. All three centres will be implementing novel research lines, which are independent, but complementary to the existing strengths of the ARC CBBC. The focus of the research work conducted within the Groningen University hub will be on the use and activation of building blocks from renewable resources. More specifically, the focus will be on homogeneous catalysis and organic synthesis diversifying their work significantly from the research performed at the other two hubs. The Groningen University hub aims to build a state-of-the-art core-facility in organic synthesis with maximum flexibility regarding transformations and scale, based on novel sustainable flow, electrochemical, photochemical and photo-redox catalytic conversions. Lab and facilities Within the Groningen University Hub, a full wing on the 9th floor of the Linnaeusborg will be made available to be used as designated ARC CBBC labs. Two synthesis labs will be realized to allow the foreseen expansion of the ARC CBBC team, including the hiring of two tenure-track assistant professors. The three above-mentioned expert centres will be located on the same floor to fully benefit from its potential within the ARC CBBC community in Groningen. It is anticipated that these spaces would be finished by April 2020. However, due to the current situation around COVID-19 it is postponed until September 2020. Lab equipment will be ordered as soon as the labs are ready, in order to directly place the equipment in the right locations in the laboratories. Staff and vacancies The three expert centres, together with two fully equipped synthetic laboratories will be made available to facilitate the to-be-hired Tenure Track Assistant Professors. Michael Hansen was appointed as lab technician

7

from November 1 2018 until July 1 2019. Currently, there is no formally-appointed lab technician working for the ARC CBBC hub at the University of Groningen. Dorus Heijnen has taken over the technical assistance of Michael Hansen for one day in the week. As per July 1 2020, Dr. Nicole Imholz will start as lab technician for the Groningen hub of ARC CBBC. There are currently two vacancies for Tenure Track Assistant Professor, namely one in the field of electrochemical synthesis and catalysis and one in the field of functional molecular materials.

The Linnaeusborg is currently renovated to create laboratories for the Groningen University Hub of ARC CBBC. Source: Ukrant.nl

Eindhoven University of Technology Hub The Eindhoven University of Technology hub focuses on three research directions. First of all, there are sustained activities on small molecule activities, thereby focusing on porous materials that are able to catalyze the conversion of single carbon-containing small molecules, such as methane and CO2, into chemical building blocks. In particular, the development of synthesis techniques to prepare well-defined microporous single site catalysts, establishing structure-activity relationships using operando spectroscopy tools and the catalytic conversion mechanisms are of prime importance. A second activity is focused on electrochemistry. Here, the direct use of the renewable electricity to enable chemical bond formation is studied. Electrochemical processes allow operation at mild temperatures, lower pressures and with less waste production than conventional approaches. For all these reasons, electrochemistry and electrocatalysis are assuming a fundamental role in the development of more sustainable and environmentally friendly technologies. Of particular interest is how electrochemical reactions proceed at high current and elevated temperature needed in large-scale electrolyzing equipment. Investigating electrochemical reactions at industrial relevant condition is very challenging because it requires innovative and complex experimental setups (going beyond the typical lab-based three-electrode cells), well-established protocols, a strong effort in evaluating how these factors influence the efficiency of the electrochemical reactions and how they can contribute to meet industrial requirements. A third line of research focuses on multi-scale modeling of multiphase flows in chemical reactors of the future. Using highly advanced computer simulations researchers develop accurate models for multiphase chemical reactors used in industry for the large-scale production of synthetic fuels, fertilizers, detergents, polymers and numerous other products. In addition, sophisticated non-invasive monitoring techniques, based on for example magnetic resonance imaging, are employed for the detailed validation of the computational models developed, thereby providing a combined theoretical-experimental approach in the field of chemical reaction engineering.

8

Lab and facilities As of 2018, preparations were made for the extension of two lab facilities that enable advanced non-invasive characterization and monitoring at different length scales relevant to the development of solid catalysts and multiphase catalytic reactors. With the combined experimental facilities, the detailed study of transport phenomena and the interplay with catalytic transformations can be performed. As such these investments connect very well with the key research elements addressed within the current and future flagships under the umbrella of “Fundamentals of Catalysis” and “Small Molecule Activation”. For gas phase flow imaging, an extension to the recently established Magnetic Resonance Imaging (MRI) lab located at the ground floor of the Helix building is reserved. This lab houses a 7 Tesla MRI scanner capable of measuring both vertically and horizontally materials. The scanner is now fully operational enabling detailed flow and dispersion measurements in packed bed chemical reactors. The extension allows for unique imaging of flow and chemical species transport in gas-solid and gas-liquid-solid (trickle-flow) reactors. For catalyst characterization, the capabilities of the solid-state Nuclear Magnetic Resonance (NMR) facilities will be extended with focus on the detailed characterization of catalytic solids, including catalyst-reactant complexes and operando analysis. To make full use of the advanced probe head extensions, the current electronics of the NMR setup will be upgraded with the most powerful console available. The new and unique instrumentation will form an integral part of the advanced ARC CBBC hub’s facilities. Staff and vacancies Two Tenure Track assistant professors have been appointed in the fields of electrochemistry and microporous materials to contribute to the success of the Eindhoven University of Technology hub of ARC CBBC. First of all, Marta Costa Figueiredo has been appointed as assistant professor in electrochemistry. Her research is devoted to electrocatalysis and electro(catalytic)synthesis of carbon dioxide and biomass. Secondly, Nikolay Kosinov has been appointed as assistant professor in molecular heterogeneous catalysis. His research is aimed at the synthesis, advanced characterization and applications of novel microporous catalytic materials for performing chemical reactions. In addition, two lab technicians, Larry de Graaf and Brahim Mezari have started working for the ARC CBBC hub at Eindhoven University of Technology.

From left to right: Marta Costa Figueiredo, Nikolay Kosinov and Brahim Mezari, all working in the Eindhoven University of Technology Hub of ARC CBBC.

9

3. Scientific and Societal Output ARC CBBC aims to perform research of the highest level, both in terms of excellence and impact. Furthermore, it strongly believes in the importance of science communication and outreach activities to the general public and society. The first research efforts within both one-on-one projects and consortium broad projects has not only led to important new findings, scientific publications and patent applications, but members and researchers of the consortium also contributed to many events in the form of talks or poster presentations. Besides scientific results and contributions, members and researchers also reached out to a broader public, to inform and inspire others about their research.

Scientific Excellence In what we report below we give a short overview of the scientific output for the ARC CBBC consortium.

Publications in peer reviewed journals 14 Number of oral presentations 16 Number of (filed) patents 2 Number of received awards 2 Number of organized conferences 3 Number of poster presentations 64

Table 1: Summary of the 2019 scientific output of the ARC CBBC consortium. A total of 14 publications were published in peer reviewed journals, including publications in Nature Communications, Nature Catalysis, ACS Catalysis, Journal of the American Chemical Society and Science. Almost all publications are open access since our goal is to be fully compliant with the open access policy of NWO.

List of Scientific Publications F. J. de Zwart, J. Bootsma, and B. de Bruin, “Cross-linking polyethylene through carbenes,” Science, vol. 366, no. 6467, pp. 800–800, Nov. 2019, doi: 10.1126/science.aaz7612. A. Bolshakov, R. van de Poll, T. van Bergen-Brenkman, S. C. C. Wiedemann, N. Kosinov, and E. J. M. Hensen, “Hierarchically porous FER zeolite obtained via FAU transformation for fatty acid isomerization,” Appl. Catal. B Environ., vol. 263, 118356, Apr. 2020, doi: 10.1016/j.apcatb.2019.118356. A. Ryabchun, D. Yakovlev, A. Bobrovsky, and N. Katsonis, “Dynamic Diffractive Patterns in Helix-Inverting Cholesteric Liquid Crystals,” ACS Appl. Mater. Interfaces, vol. 11, no. 11, pp. 10895–10904, Mar. 2019, doi: 10.1021/acsami.8b22465. A. Ryabchun and A. Bobrovsky, “Photocontrollable Deformations of Polymer Particles in Elastic Matrix,” Adv. Opt. Mater., vol. 7, no. 24, p. 1901486, Dec. 2019, doi: 10.1002/adom.201901486. C. J. Bondue and M. T. M. Koper, “A DEMS approach for the direct detection of CO formed during electrochemical CO2 reduction,” J. Electroanal. Chem., 113842, Jan. 2020, doi: 10.1016/j.jelechem.2020.113842. C. Vogt, M. Monai, G. J. Kramer, and B. M. Weckhuysen, “The renaissance of the Sabatier reaction and its applications on Earth and in space,” Nat. Catal., vol. 2, no. 3, pp. 188–197, Mar. 2019, doi: 10.1038/s41929-019-0244-4. C. Vogt, M. Monai, E. B. Sterk, J. Palle, A. E. M. Melcherts, B. Zijlstra, E. Groeneveld, P. H. Berben, J. M. Boereboom, E. J. M. Hensen, F. Meirer, I. A. W. Filot, and B. M. Weckhuysen, “Understanding carbon dioxide

10

activation and carbon–carbon coupling over nickel,” Nat. Commun., vol. 10, no. 1, 5330, Dec. 2019, doi: 10.1038/s41467-019-12858-3.

Highlight In a collaborative effort of various stakeholders, including Utrecht University, Eindhoven University of Technology and BASF, all key partners within the ARC CBBC consortium, the conversion of the greenhouse gas CO2 at well-defined surfaces of metals into methane and higher hydrocarbons was described for the first time by a combination of advanced experimental and theoretical means. This discovery potentially has major societal relevance, as it can lead to a breakthrough in the catalytic reduction of CO2 emissions and could even lead to a circular society powered by renewable energy and materials resources.

Authors Ellen Sterk, Charlotte Vogt and Matteo Monai of the ARC CBBC Utrecht University Hub.

E. Blokker, C. G. T. Groen, J. M. van der Schuur, A. G. Talma, and F. M. Bickelhaupt, “Hydride affinities of cationic maingroup-element hydrides across the periodic table,” Results Chem., vol. 1, p. 100007, Jan. 2019, doi: 10.1016/j.rechem.2019.100007. C. Vogt, J. Kranenborg, M. Monai, and B. M. Weckhuysen, “Structure Sensitivity in Steam and Dry Methane Reforming over Nickel: Activity and Carbon Formation,” ACS Catal., vol. 10, no. 2, pp. 1428–1438, Jan. 2020, doi: 10.1021/acscatal.9b04193. B. Venderbosch, J.-P. H. Oudsen, L. A. Wolzak, D. J. Martin, T. J. Korstanje, and M. Tromp, “Spectroscopic Investigation of the Activation of a Chromium-Pyrrolyl Ethene Trimerization Catalyst,” ACS Catal., vol. 9, no. 2, pp. 1197–1210, Feb. 2019, doi: 10.1021/acscatal.8b03414. C. Vogt, J. Wijten, C. L. Madeira, O. Kerkenaar, K. Xu, R. Holzinger, B. M. Weckhuysen, M. Monai, “Alkali Promotion in the Formation of CH4 from CO2 and Renewably Produced H2 over Supported Ni-based Catalysts,” ChemCatChem, vol. 12, Mar. 2020, doi: 10.1002/cctc.202000327. C. S. Wondergem, J. J. G. Kromwijk, M. Slagter, W. L. Vrijburg, E. J. M. Hensen, M. Monai, C. Vogt, B. M. Weckhuysen, “In Situ Shell-Isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy of Nickel-Catalyzed Hydrogenation Reactions,” ChemPhysChem, vol. 21, no. 7, pp. 625–632, Apr. 2020, doi: 10.1002/cphc.201901162. A. Goyal, G. Marcandalli, V. A. Mints, and M. T. M. Koper, “Competition between CO2 Reduction and Hydrogen Evolution on a Gold Electrode under Well-Defined Mass Transport Conditions,” J. Am. Chem. Soc., vol. 142, no. 9, pp. 4154–4161, Mar. 2020, doi: 10.1021/jacs.9b10061.

11

K. M. van Vliet, N. S. van Leeuwen, A. M. Brouwer, and B. de Bruin, “Visible-light-induced addition of carboxymethanide to styrene from monochloroacetic acid,” Beilstein J. Org. Chem., vol. 16, pp. 398–408, Mar. 2020, doi: 10.3762/bjoc.16.38.

Patents Two bilateral ARC CBBC projects have led to patent applications. From University of Amsterdam:

• Coating composition comprising an autoxidizable resin and an iron-ligand complex, substrate coated with such coating composition, and use of such iron-ligand complex, 19184519.7, Bootsma, De Bruin, Flapper

From University of Groningen: • Binder polymer obtainable by copolymerizing a monomer mixture comprising a vinyl monomer and a

butenolide monomer, EP19206598.5, Feringa, Hermens, van den Berg, Gemert Besides the above two patent applications, several other patent applications are currently being prepared and are expected to be filed in 2020. As soon as they are officially filed and approved, we will publish external communications on these patent applications.

Scientific Awards and Recognitions Professor Ben Feringa received honorary doctorate degree from University of Santiago de Compostela and University of Johannesburg On May 7 and 8 2019, professor Ben Feringa visited the University of Santiago de Compostela (USC, Spain). Ben Feringa has a long-standing relation with USC since he was a visiting professor back in 2001. During his visit in 2019, Ben Feringa received an honorary doctorate degree from the USC, met a group of high school students from Galicia and gave an invited talk for the general public among other activities.

Prof. Feringa with former collaborators in Pazo de Fonseca (USC) after receiving the honorary doctorate. From left to right: Dr. Fernando López, Prof. Diego Peña, Prof. Ben Feringa and Dr. Martín Fañanás-Mastral. Earlier on in April, professor Ben Feringa also received an Honoris Causa degree in recognition of his sterling international recognition in Chemistry by the University of Johannesburg (South Africa).

12

The National Academy of Sciences elected Ben Feringa as one of their new foreign associates The National Academy of Sciences (NAS) announced the election of 100 new members and 25 foreign associates in recognition of their distinguished and continuing achievements in original research on April 30. Ben Feringa is one of the elected foreign associates, which is another recognition of his frontier research in chemistry. Professor Jean-Paul Sauvage, fellow Nobel Prize Winner Chemistry 2016, was also awarded this honour. NAS is a private, non-profit society of distinguished scholars. The NAS is charged with providing independent, objective advice to the nation on matters related to science and technology. Scientists are elected by their peers to membership in the NAS for outstanding contributions to research. Professor Bert Weckhuysen awarded with Karl Ziegler Guest Professorship Professor Bert Weckhuysen received the Karl Ziegler Guest Professorship from the Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim (Germany), the highest distinction of the institute. The Karl Ziegler Guest Professorship is awarded annually to a leading chemistry researcher. Bert Weckhuysen is particularly honored for his outstanding achievements in the field of operando characterization of solid catalysts. He was in Mülheim from 28 to 30 October, to give a number of lectures and workshops and receive his award. The Karl Ziegler Guest Professorship is named after chemist and Nobel Prize winner Karl Ziegler (1898-1973), who won the Nobel Prize for his research into polymers in 1963, and was director of the Max-Planck Institute from 1943 to 1969.

Professor Bert Weckhuysen (right) receives the award from professor Tobias Ritter, Managing Director of the Max-Planck-Institut. Professor Hans Kuipers awarded with the Zhang Dayu Lectureship On May 24 2019, professor Hans Kuipers delivered the Zhang Dayu lecture at the Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) in China. It was for the first time, that a Dutch researcher is awarded this lectureship, which is the most prestigious prize of the DICP. The Zhang Dayu Lectureship honours internationally or nationally outstanding scientists and scholars with high academic reputation. It was founded in 2006, in commemoration of Prof. Dayu Zhang, the pioneer of the Chinese catalysis science and the founder of DICP. Hans Kuipers was also granted as honorary professor of DICP.

13

Professor Hans Kuipers receives the Zhang Dayu Lectureship from professor CAI Rui, the deputy director of Dalian Institute of Chemical Physics, on May 24 2019. Professor Jan van Hest and Professor Petra de Jongh became respectively member of the Royal Dutch Academy of Sciences and the Royal Holland Society of Sciences and Humanities Jan van Hest, professor of Bio-organic Chemistry at Eindhoven University of Technology (TU/e), was elected as member of the Royal Dutch Academy of Sciences (KNAW) in 2019. The KNAW is an important advisory body to the government. It promotes the quality of scientific and scholarly work and strives to ensure that Dutch scholars and scientists make the best possible contribution to the cultural, social, and economic development of Dutch society. Petra de Jongh, professor Inorganic Nanomaterials at Utrecht University, has been appointed as member of the Royal Holland Society of Sciences and Humanities (KHMW). The KHWM acts as act as a meeting place for leading persons from within and outside academia. It also provides independent judgement in many fields, by serving in the review process for a number of prestigious awards and fellowships. Professor Marc Koper was awarded the 2019 Netherlands Catalysis and Chemistry Award During the 20th anniversary meeting of the Netherlands' Catalysis and Chemistry Conference (NCCC), Marc Koper received the 3rd Netherlands Catalysis and Chemistry Award (NCCA). The NCCA recognizes and encourages significant achievements of individuals in fundamental and practice of catalysis. Mark Koper has made significant contributions in the area of theory of electrochemical transfer and electrocatalysis and is highly recognized within and outside the Netherlands. Professor Bert Meijer awarded an Honorary Degree from the Freie Universität Berlin The high quality of Bert Meijers scientific work is awarded by the faculty of Biology, Chemistry and Medicine of the Freie Universität Berlin (FU Berlin). This award is the second honoris causa degree for Bert Meijer, who is highly recognized in the field of supramolecular chemisty and polymers. Meijer received his honorary degree during the International Symposium on Polyvalence in Chemistry and Biology on September 30 at the FU Berlin. Professor Detlef Lohse received the 2019 Max Planck Medal The highest international award for theoretical physics of the German Physical Society, the Max Planck Medal, was awarded to professor Detlef Lohse of the University of Twente. In the past, famous physicists like Albert Einstein, Niels Bohr and Erwin Schrödinger received the medal. Detlef Lohse contributed to solving the puzzle of sonoluminescence and developed a theory on heat transport in thermally driven turbulence. The Max Planck Medal has been awarded since 1929, by the Deutsche Physikalische Gesellschaft.

14

Matteo Monai won the 2019 ‘Young Researcher of the Year’ Eni award Matteo Monai, who worked as ARC CBBC postdoctoral fellow at Utrecht University, won a prestigious young researcher of the year Eni award in Italy. Matteo Monai has worked on CO2 valorization and small molecules activation, using well-defined nanostructured materials and advanced spectroscopy techniques. The Eni awards were established in 2007 and have become internationally recognised over the years in the fields of energy and environmental research. This award is presented every year, to two researchers under the age of 30 who have received a research doctorate in an Italian university.

Matteo Monai, who worked as a postdoctoral researcher for ARC CBBC, received the 2019 Eni award from the Italian President, Sergio Mattarella at the Quirinal Palace in Rome.

Outreach Activities For science to have the greatest impact in helping solve today’s global challenges, scientists need to take an extra step and break down the findings in ways that not only scientists can understand. Therefore, the consortium has encouraged and facilitated its researchers to make the translation from science to a broader public. Below we give a selection of the outreach initiatives actively undertaken by ARC CBBC researchers in the year 2019.

Eye-openers In a so-called ‘Eye-opener’, an initiative by the Royal Dutch Chemical Society (KNCV), a one-minute video supported by an animated background, researchers tell more about their research projects. Two Eye-openers or ARC CBBC researchers have been developed in 2019 and there are more to come in 2020. Francesco Matterozzi from Utrecht University is working on a project in collaboration with Shell about electrochemical CO2 conversion. In his Eye-opener he tells more about elucidating the role of catalyst, support and electrolyte. Lotte Metz from the University of Amsterdam is working within the multilateral project on fundamentals of catalysis. She tells more about her project related to the nanosphere complex-mediated synthesis of bimetallic particles.

15

Left: a still image from the Eye-opener of Francesco Matterozzi. Right: a still image from the Eye-opener of Lotte Metz.

Infographics To show the practical implication of the Infographics Workshop as part of the Talent Programme, researchers developed infographics about their research projects. Jiaying Li of the University of Twente aims to study water soluble polyelectrolytes that will be the binder polymer in such modern paints. Specifically, she tries if pH and salt control can be used to make high quality polymers films. Sebastian Haben of Utrecht University studies methane dehydroaromatization that enables the selective transformation of methane into important platform chemicals, such as benzene and ethene. His research project has the aim to understand the current generation of catalysts and come up with solutions that will enable industry to use this catalytic process on a large scale.

Left: a sneak preview of the infographic of Jiaying Li. Right: a sneak preview of the infographic of Sebastian Haben.

Scientific Animations ARC CBBC has the ambition to drive external awareness as well as enthusiasm amongst industry and society for science and technology. In order to realize this ambition, it needs to become clear what ARC CBBC is working on. The consortium therefore has initiated several outreach activities, to address a broader public then mere scientists with a chemical background. One example of such an activity is an animation video of one

16

our flagship projects. The animation is being developed by Bruno van Wayenburg, scientific journalist and animator, and explains the ambition of the Flagship “Coatings & Functional Materials”. The preparation of this video has started in 2019 and is expected to be fully ready in June 2020.

Four film stills of the animation video explaining the ARC CBBC Flagship “Coatings & Functional Materials”.

Online Presence and Media Appearances ARC CBBC has been present online throughout the year 2019, on her website and on LinkedIn and Twitter. The website of ARC CBBC offers a lot of information on its research programme, its members as well as ambition. Furthermore, it has been a tool to share news and keep members up to date of relevant events, organised either by ARC CBBC itself or by other organisations. The social media channels LinkedIn and Twitter were used to promote news items, highlight and vacancies, relevant for not only the community of ARC CBBC, but also for a broader public.

News items on the website of ARC CBBC (left); and an example of a post on the Twitter channel of ARC CBBC (right).

17

ARC CBBC has also been in the media several times in 2019, either on communication channels of partners or on (independent) platforms. A few examples include an interview of ARC CBBC Scientific Director Bert Weckhuysen in the Magazine Verf & Inkt. In the September 2019 edition of Verf & Inkt (Paint & Ink), Bert Weckhuysen gives a look into the lab of the Utrecht University hub and tells more about more about the Flagship “Coatings & Functional Materials”. The article, written by Marga van Zundert, is titled: ‘Wij willen fundamentele nieuwe technologie ontwikkelen’.

Sneak preview of the Verf & Inkt interview with ARC CBBC scientific director Bert Weckhuysen. Furthermore, an interview has been published in the Magazine Research Professional in December 2019, in which Scientific Director Bert Weckhuysen and Programme Coordinator Maurice Mourad explain what has been achieved by the ARC CBBC consortium since 2016. The history as well as the ambition and future plans of ARC CBBC have been highlighted. The article was written by Laura Molenaar. Finally, there has been an interview with Bert Weckhuysen and Maurice Mourad in the January 2020 edition of Chemie Magazine, the monthly news forum of the Netherlands Chemical Industry (VNCI). The article, written by Leendert van der Ent is titled “Metamorfose chemie verdient Europese onderzoekspower”.

18

4. Community Building and Education ARC CBBC is committed to educate the next generation of scientists, to increase the talent pipeline of the future and to address the grand challenges society faces. It therefore equips its PhD and postdoctoral students not only with strong research skills, but also with an understanding of the complexity and interdependence of environmental, societal, and economical issues their research contributes to. Competencies, such as operating in heterogeneous groups and working in interdisciplinary teams, placing research in a societal context and effective communication with a wide range of audiences, are essential for our future research leaders in industry and academia. The challenging research program, extensive Talent Programme, interdisciplinary approach, expert guidance and the world-class research environment provides ARC CBBC’s, PhD and postdoc students with these essential skills and competencies. Education Committee and Talent Programme The Education Committee is composed of members from the industry, academia and the ARC CBBC Office, representing the unique collaboration within the consortium: • Hans Kuipers (Chair), Eindhoven University of Technology • Jitte Flapper, AkzoNobel • Mathieu Ahr, Nouryon • Peter Klusener, Shell • Hannah Thuijs, ARC CBBC • Maurice Mourad, ARC CBBC The Education Committee is responsible for the implementation of parts of the Talent Programme to achieve the training goals and objectives of the consortium. It organizes (multidisciplinary) trainings and events in collaboration with external partners as well as with the industry and the academia. The Young CBBC community, which is composed by all young researchers, provide feedback and input to refine the Talent Programme. The Education Committee has the ambition to provide a varied programme, leading to well-trained 21st century scientists, deployable in the academic as well as in the industrial world. The Talent Programme is based on four pillars:

1. Societal relevance of research 2. Inspire and transform industry 3. World class research training 4. New generation of multi-skilled professionals

Societal relevance of research demands the quest towards answering questions that society asks or solving the problems it faces. The Talent Programme helps ARC CBBC researchers to explore what the societal impact of their research project is, keeping the main ambitions of the consortium in mind. The possible impact of ARC CBBC’s research programme on society is a common thread through all of the activities initiated by the Education Committee. It’s being placed in the spotlight more and more in for examples public presentations during conferences, project video’s and other forms of non-scientific outreach possibilities. Recommendations from private partners, governmental organizations and scientists contribute in shaping this part of the programme. For example, in 2020 the researchers will be given a Debate Training and will hold a debate with the audience of the Annual Symposium in Groningen. One of the propositions which will be discussed, is the question whether all research at universities should aim to lead to sustainable solutions for society. Moreover, societal relevance in research performed within ARC CBBC will be demonstrated in the presentations given by a few of the PhD’s. These presentations will show scientific highlights, but will also indicate the societal impact their research might have. Although not officially initiated by the Education Committee, but organized by the consortium, are the multilateral project meetings. These meetings are held twice a year and are attended by all project members from academia and industry. Research results are presented in a presentation, followed by a discussion and a Q&A session. These gatherings give the opportunity to share expertise and progress, but also stimulate

19

informal meetings between the PhD’s. The close collaboration with industry and the diverse expertise leads to knowledge sharing and innovative collaborations. PhD’s from the multilateral project ‘Fundamentals of Catalysis’ gather informally twice a year. They meet to discuss and share their research process and the challenges they face. The PhD’s support each other by exchanging knowledge, sharing innovative ideas and offering collaboration or even facilities to lift the project as a whole to a higher level with. An integral part of the Training Programme is the industrial secondment, which is organized as one longer or multiple shorter visits to our industrial partners, depending on the needs of the research project. This internship enables the students to learn using new equipment, gain insight into industrial research approaches, culture and terminology and get familiar with the available expertise and infrastructure. Ultimately, these secondments will help the students to put their fundamental knowledge into practice in the industrial world, contributing to a transformation of industry. The practical experience will also open potential career paths next to the academic world. For example, in October 2019 a group of researchers visited the premise of Shell Technology Centre in Amsterdam. They got to meet experts from industry in the chemical field and researchers from the Shell R&D department. Researchers learned more about the kind of research and development are carried out in the industry level, how industries collaborate with academia to enhance technological application and what kind of job opportunities are available for a young academic experts. A lab tour and a lecture on catalysis were included in the visit at Shell. A Patent Workshop was followed by the lab tour, given by an expert from Shell. This workshop informed the researchers about how technical inventions are legally being authorised. During this day, the researchers of ARC CBBC had the opportunity to be inspired by industrial experts, share their knowledge by giving poster presentations and further build the community by getting to know each other during informal breaks. It was a first-class example of the variety the ARC CBBC programme offers. All PhD’s and PD’s from various universities had been invited and were given the chance to interact with industry and with each other.

Visit of ARC CBBC researchers of the Shell Technology Centre in Amsterdam in October 2019. Within ARC CBBC, PhD and PD students profit from guidance and support from national and international high class researchers. Day to day supervision is provided by the ARC CBBC members from various universities. The scientific excellence of each ARC CBBC research project is guaranteed by the supervision of the international Scientific Advisory Board. Working in a multidisciplinary research programme asks for knowledge on more than just your own field of expertise. This enables students to look beyond their own expertise to come to innovative ideas. To this end, the Education Committee has developed two community-wide obligatory activities: the ARC CBBC Summer School and the Annual Symposium, including an Education Day.

20

The ARC CBBC Summer School is planned to be a yearly event of which the first will be held in 2020. It will reflect the strong collaboration between the industrial partners and universities and will strongly focus on multidisciplinary training of the students. In the section ‘PhD teaches PhD students’, researchers will educate their fellow researchers about a topic in a different expertise field than their own. Industrial partners will give lectures focusing on practical experiences. The Annual Symposium is held at the premises of one of the three ARC CBBC hubs. This one day event is accompanied by an Education Day. These yearly symposia are multidisciplinary and interactive events. Lectures are given by different stakeholders, members and PhD’s. There is room for discussion and networking. In April 2019, the second Annual Symposium of ARC CBBC took place, where the community gathered for an inspiring programme. It was followed by an Education Day, on which the researchers developed their presentation skills. Three researchers gave an inspiring presentation to the Scientific Advisory Board.

Presentation trainings, put into practice in front of the Scientific Advisory Board of ARC CBBC, by George Hermens of the University of Groningen. The ARC CBBC Talent Programme also offers transferable skills. A variety of soft skills are taught in different non-scientific trainings, such as presentation skills, visualization of scientific data, personal career development and dealing with media. As already mentioned, the Presentation Training helped researchers develop their presenting skills. Furthermore, in September 2019, researchers worked on their visual communication skills in an Infographic Workshop. In a two-day training they learned all about the necessary tools to create beautiful and functional graphics and practiced to design and use infographics, icons and illustrations. The aim was to understand the importance of visual data and communicate more effectively by visualising their scientific data.

21

ARC CBBC researchers during the Infographics Workshop in September 2019. The developed Talent Programme of ARC CBBC is strongly differentiating from regular PhD training programmes because of the strong collaboration with the industrial partners of the consortium. Students benefit from practical experience through internships and are supervised not only by academics but also by industrial supervisors. This two-angle supervision enables the students to also obtain knowledge in the applicability of their research. Being part of a high-quality community also knowledge exchange between the students from the various universities with which ARC CBBC collaborates. This exchange of expertise will build up a broad experience in working in interdisciplinary teams. Next to the intensive collaboration with industry and the broadening of interdisciplinary expertise, ARC CBBC emphasizes the practical experience in soft skill trainings. Knowledge gained in these trainings are constantly put into practice during presentations, events and meetings.

Educational Activities All educational activities initiated and organised by the Education Committee and implemented in the Talent Programme for the years 2019 and 2020: Presentation Training 04/2019 Annual Symposium 04/2019 Education Day (presentation) 04/2019 Catalysis Connected conference 08/2019 Infographic Workshop 09/2019 Patent Workshop 10/2019 Company visit Shell 10/2019 Chains conference 12/2019 Infographic Workshop 01/2020 Presentation Training 02/2020 Debate Workshop 03/2020 Annual Symposium 03/2020 Summer school 06/2020 Company visit AkzoNobel 06/2020 Mini-symposium 09/2020 Chains conference 12/2020 All aspects of the Training Programme contribute to a strong sense of community and make way for unique collaborations and innovative research. Students from all over the Netherlands have joined the various research projects of ARC CBBC to contribute to its ambition, to fundamentally change the environmental

22

footprint of products and production processes. ARC CBBC recognizes the importance of building a diverse community. To make the great leaps in research that we aspire promoting and embedding equality, diversity and inclusion is integral to achieving our mission. At this moment there are 48 PhD’s and PD’s from various backgrounds at work, 20 of them female and 29 male researchers. ARC CBBC aims to balance the diversity within the research community by adding more women to the PhD and PD community. The inspirational interaction between talented researchers from different backgrounds attract young talent from all over the country.

Young Researchers The PhD students and postdoctoral fellows of ARC CBBC are also united in their own community: Young CBBC. ARC CBBC encourages and facilitates its students to inspire, inform and engage each other. An online portal is being developed where students can ask each other questions, share information or advice, organize informal meetings and collaborate outside their field of expertise. One example of how members of Young CBBC interact with each other outside the formal activities organized by ARC CBBC, is that of mini-symposia. The current board members of the Young CBBC initiated these gatherings with the aim to practice presentation skills with fellow researchers as an audience. ARC CBBC believes that everyone has the right to be treated with dignity and respect and strives to create a culture that is inclusive and free of barriers. We recognise the benefit of creating an environment that nurtures talent and allows every individual the opportunity to flourish and reach their full potential. The ARC CBBC Office as well as the Education Committee have a very open attitude towards the whole community of young researchers in order to be aware and be noticed about not only training needs or other means of support, but also about issues related to scientific integrity and unwanted behaviour.

A sneak preview of the Young CBBC online portal, which is currently under development.

Young Researchers Currently Working for ARC CBBC MSc. Akansha Goyal (Leiden University) MSc. Aleksei Perevalov (Eindhoven University of Technology) MSc. Alexander Parastaev (Eindhoven University of Technology) Dr. Alexander Ryabchun (University of Groningen) Ir. Bas van Gorkom (Eindhoven University of Technology) MSc. Bas Terlingen (Utrecht University) MSc. Bianka Sieredzińska (University of Groningen) Dr. Christoph Bondü (Leiden University) MSc. Chuncheng Liu (Delft University of Technology)

23

MSc. Daan Groefsema (Utrecht University) MSc. David Rieder (Eindhoven University of Technology) MSc. Ellard Hooiveld (Wageningen University & Research) MSc. Eva Blokker (VU Amsterdam) MSc. Felix de Zwart (University of Amsterdam) MSc. Florian Zand (Utrecht University) MSc. Francesco Mattarozzi (Utrecht University) MSc. George Hermens (University of Groningen) MSc. Haissam Dernaika (Utrecht University) MSc. Hanneke Siebe (University of Groningen) MSc. Hao Zhang (Eindhoven University of Technology) MSc. Harith Gurunarayanan (Utrecht University) MSc. Hasnaa El Said El Sayed (University of Twente) MSc. Hung Chien Lin (University of Groningen) Dr. Jiangtao Lu (Eindhoven University of Technology) MSc. Jiaying Li (University of Twente) MSc. Johan Bootsma (University of Amsterdam) MSc. Kaijian Zhu (University of Twente) MSc. Kelly Brouwer (Utrecht University) MSc. Kordula Schnabl (Utrecht University) MSc. Linda Eijsink (University of Groningen) MSc. Lotte Metz (University of Amsterdam) MSc. Lukas Wolzak (University of Amsterdam) MSc. Marie Brands (University of Amsterdam) Dr. Matteo Monai (Utrecht University) MSc. Morteza Hadian (Eindhoven University of Technology) MSc. Nicole van Leeuwen (University of Amsterdam) Ir. Rim van de Poll (Eindhoven University of Technology) MSc. Sanjana Chandrashekar (Delft University of Technology) MSc. Sarina Massmann (University of Groningen) MSc. Savannah Turner (Utrecht University) MSc. Sebastian Haben (Utrecht University) MSc. Siyu Li (Eindhoven University of Technology) MSc. Sobhan Neyrizi (University of Twente) MSc. Sophie van Vreeswijk (Utrecht University) Ir. Sterre Bakker (Eindhoven University of Technology) MSc. Suzan Schoemaker (Utrecht University) MSc. Tizian Ramspoth (University of Groningen) Currently, there are 48 research positions: 4 PD’s and 44 PhD’s. in 2020 the following researchers will start their PhD work: Hugo den Besten, Kristiaan Helfferich and Vivek Sinha. There is also one vacancy. Christoph Bondü and Matteo Monai have concluded their ARC CBBC research. They respectively worked on Electrochemical CO2 conversion: elucidating the role of catalyst, support and electrolyte and Unravelling structure sensitivity in CO2 hydrogenation over nickel. Finally, 16 PhD positions will be allocated to the new flagship program, which is expected to start beginning 2021.

24

5. Visibility and Collaboration Besides building our own community, we have increased our visibility by organising various events in 2019. Not only to strive for internal pride and partner commitment, but also to build enthusiasm amongst industry and customers, and potential new partners. We have the high ambition to become a leading platform of creative scientists that work on society’s future by developing New Chemistry. Therefore, we have also collaborated with or started different initiatives on a European and international level, to increase the strength and the value of the ARC CBBC as a knowledge institute.

ARC CBBC Events In the past year, ARC CBBC has organized various events, sometimes in collaboration with other organisations. The events all are based on a clear aim and with the various stakeholders in mind. All events provide high quality scientific content, but are also opportunities for all partners of the consortium to interact with each other in a more informal way.

Opening lab Utrecht University Hub | 13 February 2019 ARC CBBC celebrated the official opening of its first own laboratories on February 13 2019, located in the Utrecht University hub. The festive opening ceremony was named ‘Roadtrip to a Land of Sustainable Chemistry’ and was inspired by a journey through a varied landscape. The opening act consisted of the filling of a glass version of the ARC CBBC logo with a blue liquid, which was jointly executed by Utrecht University’s Rector Magnificus Henk Kummeling and the Dean of the Faculty of Science, Isabel Arends. Guests were taken on a journey past locations such as ‘Nanoparticles River’, ‘Researchers’ Hot Springs’, ‘Carbon Mountains’ and the ‘Coating Canyons’. Several young researchers affiliated to ARC CBBC presented their work to the guests. Finally, a wall poem, that was written by Utrechtpoet Ingmar Heytze for ARC CBBC, was presented.

Opening act of the Utrecht hub laboratories on February 13 2019: (left) Professor Isabel Arends, Dean of the Faculty of Science of Utrecht University, (middle) Hannie van Berlo-van den Broek and (right) Professor Henk Kummeling, Rector Magnificus of Utrecht University.

Annual Symposium Eindhoven | 16-17 April 2019 On Tuesday April 16th 2019, the second annual ARC CBBC symposium took place in Eindhoven. More than 110 of our Members, Scientific Advisory Board, young researchers, support staff and Supervisory Board attended presentations, took part in the panel discussion and shared insights on ARC CBBC’s research topics. During lunch, 30 of our PhD students, postdocs and Master students presented a scientific poster. The following day,

25

April 17th, was reserved for the first ARC CBBC Education Day. PhD candidates and postdocs followed training using a real interactive theatre class, aimed at improving their presentation skills.

Hans Kuipers presents during the Annual Symposium on April 16th 2019.

Catalysis Connected | 24 – 27 August 2019 At the end of the summer of 2019, ‘Catalysis Connected’, a post-conference of Europacat 2019, was organized together with VIRAN (Industrial advisory board of the Netherlands Institute for Catalysis Research, NIOK), Dutch Catalysis Society (DSC) and the Netherlands Center for Multiscale Catalytic Energy Conversion (MCEC). 16 engaging lectures divided over 4 days were given with the aim to advance the catalysis field, show the potential of collaboration and prove the strength of Dutch catalysis. The focus of the conference was on three pillars: ‘Connecting catalysis’, ‘Connecting spectroscopy’ and ‘Connecting chemical engineering and catalysis’. Lectures were given in the form of an interactive Gordon conference style allowing participants to actively be involved and discuss the topics.

Dr. Frank Hollmann giving a lecture during Catalysis Connected in August 2019 in Utrecht.

26

CHAINS | 10 December 2019 People from all chemical disciplines came together to inspire and inform each other during CHAINS 2019, the National Conference on Chemistry, held on December 10-11. ARC CBBC hosted one of the focus sessions. The session explored the potential of energy transfer from electricity and (sun)light via innovative catalytic reactions based on electrochemistry and electron plasmon resonances. Professor Ib Chorkendorff (Technical University of Denmark), Dr. Monique van der Veen (Delft University of Technology) and Dr. Erik Garnett (AMOLF), all members of ARC CBBC, each shared their insights on the subject. ARC CBBC was also represented in the body of two keynote speakers, both member of the ARC CBBC consortium: Professors Marjolein Dijkstra and Marc Koper. Dijkstra inspired her audience by explaining more about the inverse of soft materials, especially crystals, quasi crystals and liquid crystals. Koper presented new views of an old problem when it comes to electrochemistry of platinum.

Scientific advisory board member Ib Chorkendorff (left), together with new ARC CBBC members Monique van der Veen (middle) and Erik Garnett (right) lecturing at CHAINS 2019.

Collaboration Opportunities Effective interaction and exchange of information are very important for the success of ARC CBBC. Not only collaboration between partners, members and project groups are stimulated and facilitated, ARC CBBC also seeks collaboration with other initiatives active in similar research fields. This is done both at a national and international level. ARC CBBC wants to position itself as a unique collaboration of universities and companies sharing complementary expertise. Collaboration not only increases the national and international visibility of the consortium and supports its positioning, it also complements the scope of existing national and European partnerships. Ultimately, ARC CBBC wants to play a leading role in providing the world with creative scientific solutions and technological advancement that enables society to realise the energy transition and transition to a circular economy. Partnering and scaling-up can contribute to this. Several collaborative efforts or initiatives that started or took place in 2019, are highlighted below. They include activities in China and Europe.

Mission to China In March 2019, ARC CBBC joined the Dutch trade mission to China, organised by Holland Chemistry, to explore potential cooperation options on the theme of circular chemistry. The aim of the visit was to connect to universities as well as to the Ministry of Science and Technology (MOST) in China. Both the Netherlands and China have a strong reputation in fundamental chemical science and innovation. Already now, there is a significant number of PhD students with Chinese roots in the Netherlands. Therefore, it is expected that the two countries will mutually benefit through scientific cooperation.

27

ARC CBBC and its Chinese counterparts explored several possible overlapping research interests. In particular, the topics ‘coatings and functional materials’ and ‘chemical recycling of plastics’ resonated among the participants. Coating chemistry is an existing key activity in the programme of ARC CBBC and its industrial partner, AkzoNobel, has research and development activities in China. ARC CBBC is also exploring the topic of chemical recycling of plastics, another route towards a more sustainable society. Since China is producing one fourth of all the plastics worldwide, this topic is also a priority for China. One of the outcomes of this China mission was the signing of a Memorandum of Understanding (MoU) to cooperate with MOST. As a first topic, coatings research has been proposed and a first matchmaking session on this topic took place in Beijing. Currently, the modalities of this scientific cooperation between MOST and ARC CBBC are worked out. Later, other strategic research programmes may be added under the same MoU.

The group who joined the Dutch trade mission to China, including delegates from ARC CBBC. Picture taken Beijing (China) on March 18 2019.

SUNERGY ARC CBBC complements and has overlapping ambitions with other initiatives to lead the way to a climate-neutral EU by 2050 and achieve the European Green Deal objectives. One example is that of SUNERGY. SUNERGY unites and builds on two Coordination and Support Actions (CSA) funded under Horizon 2020: SUNRISE and ENERGY-X. Both ARC CBBC and SUNERGY have the ambition to make the transition from a linear to a circular economy by developing high-impact, cross-cutting technology, thereby contributing to, a fossil-independent world. SUNERGY focusses on the solution to use energy from renewable sources (i.e., sunlight and wind) and sufficiently abundant molecules (i.e., CO2 and N2). SUNERGY is currently working on community building at the European level and advocates for strong support and sufficient funding from the European Union. It is foreseen that substantial collaboration between the communities of SUNERGY and ARC CBBC will be build up and already at the start there is a strong overlap of both the research topics and the community members. For example, several scientists involved with ARC CBBC have been initiators of SUNERGY (a.o., Bert Weckhuysen, Ib Chorkendorff and Guy Marin) or participated in multiple activities of the two initial CSAs (e.g. representatives of Shell). The increased funding opportunities at the European level, especially in view of the Green Deal ambitions, due to SUNERGY’s advocacy may be beneficial for ARC CBBC in the coming years.

28

Professor Jens Norskov, Energy-X coordinator; the predecessor of SUNERGY, which is now coordinated by Utrecht University on behalf of a large consortium of academic institutions and companies across Europe.

29

6. Organisation and Governance ARC CBBC’s way of working is characterized by a joint investment by the partners in knowledge, research and research infrastructure. It’s initiating and fostering collaboration of disruptive science between the best of academia and multinational companies. Hosting a long-term research program, asks for a clear governance. A visualization of the ARC CBBC governance structure:

ARC CBBC Organization Chart, including the role of the Supervisory Board, Executive Board and Scientific Advisory Board.

Tasks and Responsibilities The overall responsibility for ARC CBBC lies with the Executive Board (EB). It is formed by the Program Directors, representatives from the Full Private Partners and a scientific observer on behalf of NWO in a non-voting capacity. The EB meets four to six times a year and is responsible for the management of the research programs. The Supervisory Board (SB) meets at least twice a year and decides on intended decisions regarding project allocations prepared by the EB, monitors program progress, advises the EB concerning long-term strategy and safeguards the national character of the research centre. The Scientific Advisory Board (SAB) consists of international, independent experts from academia in the research fields of ARC CBBC. The SAB advises the EB on the nominations of new ARC CBBC members and on the overall quality of the research projects. The composition of the SAB is approved by NWO and its members will operate according to the latest version of the NWO Code of Conduct on Conflicts of Interest. The Education Committee (EC) is chaired by one of the EB members and further consists of two academic and two industrial members. The EC coordinates the training program and is amongst others responsible for organizing the annual Summer School and the internship program. The consortium is supported by the ARC CBBC Support Office, which is responsible for the coordination of all activities in the program and its day-to-day management.

Quality Assessment by the Scientific Advisory Board To guarantee high quality research, the Scientific Advisory Boards is responsible for quality assessment of the science and novelty:

- Project plans are evaluated independently on scientific quality and technical feasibility by (part of) the Scientific Advisory Board (SAB). The SAB provides the EB with advice.

- Progress within the projects is monitored annually on the basis of progress reports. These are discussed in the Scientific Advisory Board and in the Executive Board. These confidential reports are provided to NWO and the TKI Chemistry.

Multilateral and Bilateral Program Lines ARC CBBC’s aim is to provide knowledge and understanding that enables the private partners to make new and improved products, processes and services, focusing on fundamental research for breakthrough options and underpinning technologies. To achieve this general aim, ARC CBBC research is divided in two main

30

components: a multilateral and a bilateral part. In the multilateral part of the research program, one or more companies and one or more academic partners collaborate. Projects in this compartment address long-term joint interests aimed at providing new knowledge and increased understanding, with long-term application perspectives as a guide. All partners will have access to the results. In the projects in the bilateral part of the research program, a single or small number of companies collaborate with one or more academic partners. Only the partners directly involved in these bilateral projects have access to the results.

Programme management bilateral projects Project members of bilateral projects consist of the private partner that initiated the project and the public partner(s) whose employees or students work on the project, all directly involved in the project. For every PhD or Postdoctoral student funded by ARC CBBC, a supervisor affiliated with a public partner, and a supervisor affiliated with the private partner is appointed. The tasks of the supervisors are to guide and steer the researcher and provide day-to-day support and feedback. It is expected that most projects will be paralleled by in-house R&D of the industrial partner and that staff members of the private partner are an integral part of the research team. The supervisors will have a formal project review at least 4 times per year. To enable this, they will involve the relevant scientific staff and private partner staff.

Programme management multilateral projects Project members of a multilateral project consist of all partners (full and associate) of ARC CBBC that may contribute to a project and as a consequence have access to all the results of this project. For every PhD or postdoctoral student funded by ARC CBBC, a supervisor affiliated with a public partner, and a supervisor affiliated with a private partner (which is a project member) is appointed. The tasks of the supervisors are to guide the researcher and provide day-to-day support and feedback. For each project, a user committee is installed in which those private partners who have indicated interest in the project will be represented. The research team, consisting of the supervisors and staff and students working on the project, meets with the user committee on a regular basis (at least twice a year). During these multilateral flagship meetings, which are, all members of the projects are gathered. The purpose of these meetings is to share progress, to monitor the coherence and common goals of the project as well as to stimulate collaboration between the project members from various universities and industry. These meetings lead to initiatives such as meetings between students only, mutual invitations to universities and labs and so on. It is expected that in many cases, the project is paralleled by in-house R&D of the industrial partners and that staff members of the private partner are an integral part of the research team. Progress is further monitored on the basis of annual progress reports and at the ARC CBBC progress meeting. The SAB advises the research team and EB on the progress in the projects.

Members, Boards and Support Office Executive Board (EB) Prof. dr. ir. Bert Weckhuysen, Scientific Director (Utrecht University) Prof. dr. Ben Feringa, Chair (University of Groningen) Prof. dr. ir. Hans Kuipers (Eindhoven University of Technology) Ir. André van Linden (AkzoNobel) Ir. Adrie Huesman (Shell) Dr. Robert Terörde (BASF) Drs. Mark Schmets (Liaison NWO) Dr. Mathieu Ahr (Nouryon) The Executive Board members are supported by the following knowledge experts: Dr. Jitte Flapper (AkzoNobel)

31

Dr. Peter Berben (BASF) Dr. ir. Sander van Bavel (Shell) The following members have left the Executive Board in 2019: Dr. Marcel Schreuder Goedheijt (Nouryon), replaced by Dr. Mathieu Ahr The following members have joined the Executive Board in 2020: Frank Wubbolts (Shell) Dr. Emma Winkels (Liaison NWO)

Supervisory Board (SB) Mr. Marjan Oudeman, Chair Prof. dr. Anton Pijpers (Utrecht University) Prof. dr. Jasper Knoester (University of Groningen) Dr. Dirk Smit (Shell) Drs. Robert-Jan Smits (Eindhoven University of Technology) Dr. Klaus Harth (BASF) Dr. Klaas Kruithof (AkzoNobel) Drs. Mark Schmets (Liaison NWO) Dr. Marcel Schreuder Goedheijt (Nouryon) The Supervisory Board members are supported by the following observers: Prof. dr. Stan Gielen (Netherlands Organisation for Scientific Research, NWO) Prof. dr. Emmo Meijer (Holland Chemistry) Drs. Michiel Sweers (Ministry of Economic Affairs and Climate Policy) The following members left the Supervisory Board in 2019: Ir. Jan Mengelers (Eindhoven University of Technology), replaced by Drs. Robert-Jan Smits Prof. dr. Magnus Nydén (Nouryon), replaced by Dr. Marcel Schreuder Goedheijt Dr. Peter Nieuwenhuizen (AkzoNobel)

Scientific Advisory Board (SAB) Prof. dr. Matthias Beller, Chair (Leibniz-Institut für Katalyse, Germany) Prof. dr. Markus Antonietti (Max-Planck Institute of Colloids and Interfaces, Germany) Prof. dr. Ib Chorkendorff (Technical University of Denmark, Denmark) Prof. dr. Christophe Copéret (ETH Zürich, Switzerland) Prof. dr. Tanja Cuk (University of California at Berkeley, CA, USA) Prof. dr. John Dennis (University of Cambridge, UK) Prof. dr. Rodney O. Fox (Iowa State University, USA) Prof. dr. ir. Bettina Frohnapfel (Karlsruhe Institute of Technology, Germany) Prof. dr. Matthew Gaunt (University of Cambridge, UK) Prof. dr. Joseph Keddie (University of Surrey, UK) Prof. dr. Martin Möller (Leibniz Institute for Interactive Materials, Germany) Prof. dr. Ferdi Schüth (Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Germany) Prof. dr. Timothy Swager (Massachusetts Institute of Technology, USA) Prof. dr. ir. Guy Marin, Deputy Chair (Ghent University, Belgium) The following members have joined the Scientific Advisory Board in 2020: Prof. dr. Beatriz Roldan (Fritz Haber Institute of the Max Planck Society, Germany) Prof. dr. Helma Wennemers (ETH Zürich, Switzerland) Prof. dr. Unni Olsbye (University of Oslo, Norway)

32

Members Prof.dr.ir. Adri Minnaard (Groningen University) Prof.dr. Albert Schenning (Eindhoven University of Technology) Prof.dr. Alfons van Blaaderen (Utrecht University) Prof.dr. Bas de Bruin (University of Amsterdam) Prof.dr. Ben Feringa (University of Groningen) Prof.dr. Bert Meijer (Eindhoven University of Technology) Prof.dr.ir. Bert Weckhuysen (Utrecht University) Dr. Catarina de Carvalho Esteves (Eindhoven University of Technology) Dr. Daniela Wilson (Radboud University Nijmegen) Prof.dr. Detlef Lohse (University of Twente) Prof.dr.ir. Emiel Hensen (Eindhoven University of Technology) Prof.dr. Erik Garnett (University of Amsterdam) (joined in 2019) Dr. Evgeny Pidko (Delft University of Technology) (joined in 2019) Prof.dr. Floris Rutjes (Radboud University Nijmegen) Prof.dr. Frank de Groot (Utrecht University) Prof.dr. Freek Kapteijn (Delft University of Technology) Prof.dr. Guido Mul (University of Twente) Prof.dr.ir. Hans Kuipers (Eindhoven University of Technology) Prof.dr. Hans de Vries (University of Groningen) Prof.dr.ir. Jan van Hest (Eindhoven University of Technology) Prof.dr.ir. Jasper van der Gucht (Wageningen University & Research) Prof.dr. Joost Reek (University of Amsterdam) Prof.dr.ir. Kitty Nijmeijer (Eindhoven University of Technology) (joined in 2019) Prof.dr.ir. Krijn de Jong (Utrecht University) Prof.dr. Marc Koper (Leiden University) Prof.dr. Marjolein Dijkstra (Utrecht University) Prof.dr. Matthias Bickelhaupt (Vrije Universiteit Amsterdam) Prof.dr. Moniek Tromp (Groningen University) Dr. Monique van der Veen (Delft University of Technology) (joined in 2019) Prof.dr. Nathalie Katsonis (University of Twente) Prof.dr.ir. Niels Deen (Eindhoven University of Technology) Prof.dr. Peter Bolhuis (University of Amsterdam) (joined in 2019) Prof.dr. Petra de Jongh (Utrecht University) Prof.dr. Pieter Bruijnincx (Utrecht University) Prof.dr.ir. René Janssen (Eindhoven University of Technology) Prof.dr.ir. J.R. Ruud van Ommen (Delft University of Technology) Prof.dr. Sijbren Otto (Groningen University) Prof.dr. Syuzanna Harutyunyan (Groningen University) Prof.dr.ir. Thijs Vlugt (Delft University of Technology) Prof.dr. Wesley Browne (Groningen University) Dr.ir. W.M. Wiebe de Vos (University of Twente) Dr. Wilson Smith (Delft University of Technology)

Highlight ARC CBBC welcomed the following five new members in 2019: Peter Bolhuis, full professor at the University of Amsterdam, head of Amsterdam Center for Multiscale Modeling (ACMM) and current director of the van ‘t Hoff Institute for Molecular Sciences (HIMS).

33

Erik Garnett, who has obtained his PhD from the University of California Berkeley (US) in 2009, followed by a postdoctoral fellowship at Stanford University. He joined AMOLF to launch the Nanoscale Solar Cells group in 2012 and became Professor by special appointment at the University of Amsterdam in 2018. Kitty Nijmeijer, full professor and head of the Membrane Materials and Processes group at Eindhoven University of Technology (TU/e). Her research expertise focuses on the fundamentals of membrane chemistry and morphology to control mass transport in macroscopic applications. Evgeny Pidko, associate professor and head of the Inorganic Systems Engineering group at the Chemical Engineering Department of Delft University of Technology. He received his PhD from Eindhoven University of Technology in 2008, where in 2011-2017 he was an Assistant Professor of Catalysis for Sustainability. Monique van der Veen, assistant professor at TU Delft. She focusses on unravelling structure-property relationships of nanoporous materials for photo- and heterogeneous catalysis and electronics to finally design improved materials. All new members will contribute to the ARC CBBC as an inspiring platform to conduct truly fundamental, interdisciplinary research in collaboration with leading partners.

The 5 new members who joined ARC CBBC in 2019, from left to right: Peter Bolhuis, Erik Garnett, Kitty Nijmeijer, Monique van der Veen and Evgeny Pidko.

Public Partners Utrecht University University of Groningen Eindhoven University of Technology NWO Holland Chemistry Ministry of Economic Affairs and Climate Policy

Private Partners AkzoNobel BASF Nouryon Shell

34

Associate Public Partners Delft University of Technology Leiden University Radboud University Nijmegen University of Amsterdam University of Twente Free University Amsterdam Wageningen University & Research

ARC CBBC Support Office The ARC CBBC Support Office is accommodated by the coordinating partner, Utrecht University. The composition of the Support Office in 2019: Maurice Mourad, Programme Coordinator Anita ter Haar, Financial Controller Hannah Thuijs, Community Manager (joined in 2019) Anne-Lot de Heus, Communication Officer (joined in 2019) The following team members left the ARC CBBC Support Office in 2019: Marga Jansen (Secretary) Tjitske Visscher (Communication Officer)

Strategic Plan including its Implementation and Amendments Throughout the first years of the consortium a growing need arose for a more coherent program and a clearer profile of the consortium. Joint forces confronting societal and industrial sustainability challenges would make the consortium more attractive for current stakeholders as well as possible new stakeholders. The call for a clear mission and ambition and coherence in the different research projects of ARC CBBC, has led to the formation of a Communication Workgroup (as described in chapter 6). Refining the communication strategy of ARC CBBC will outline the objectives and future course of the consortium and contribute to a clearer profile. The implications of amendment of the Strategic Plan, as per request of the Supervisory Board, will gradually be implemented after approval during the course of the year. Parallel to this process a new flagship is being setup. The aim of the flagship, in which expertise will be combined in a large-scale project focusing on renewable feedstock, renewable energy and CO2 conversion, is to create a significant impact on society and industry.

35

7. Diversity and Scientific Integrity To solve the world’s problems and tackle its challenges, we need to reflect the world’s diverse composition. Diversity breeds creativity and innovation and allows knowledge and discoveries to flourish. Diversity at ARC CBBC covers every aspect from multidisciplinarity to organisational partnerships, from research application areas to international collaborations, and is of equal importance across the range of people working with us, attending our events, reading our work, conducting our research and more. Since the population of people working full time in chemistry-oriented research institutes as well as enterprises in The Netherlands is (still) dominated by white heterosexual males with a Dutch nationality, we need to become more effective at drawing people from the widest possible pool, to ensure that proposed solutions reflect the needs and values of a progressive society. Therefore, special attention is given to increasing gender balance and diversity within the group of people working in ARC CBBC. This starts with raising awareness, for example in addressing the importance of diversity in job adds for new hires.

Actions The partners of ARC CBBC emphasise in job advertisements for tenure track assistant professors and technicians that they are equal opportunity employers that value diversity within their organizations. Selection processes for job hiring within ARC CBBC may not discriminate on the basis of ethnicity, religion, national origin, gender, sexual orientation, age, marital status or disability status. The selection procedures followed are in line with the guidelines of the NVP Recruitment Code and the European Code of Conduct for recruitment of researchers from the European Commission. In 2019, it was decided to seek three new members for the Scientific Advisory Board (SAB). It was decided that the balance in the board composition would benefit from the addition of female research professors at their early mid-career stage, thus complementing the composition of existing board members. Within ARC CBBC, young researchers are developing themselves during their PhD or first postdoctoral research appointments under the guidance of academic as well as industrial supervisors. Apart from the added value and inspiration that the additional viewpoint and guidance from an individual that works for an industrial company may have, this also puts additional responsibility with respect to scientific independency, integrity and openness. Therefore, it was decided that the education programme will explicitly focus on these aspects in order to create awareness as well as ethical consciousness on topics such as the (open access) publication, confidentiality and patenting of research output and the implications and impact that may result. Scientific integrity is another essential basis of all research performed at ARC CBBC. The consortium works only with research institutions that have an active policy on scientific integrity. On the initiative of several organisations and institutions, a committee has drawn up a new Netherlands Code of Conduct for Research Integrity. The Code of Conduct has been adopted by all universities and applies as from 1 October 2018. The Code includes the five principles which form the basis of integrity in research: honesty, scrupulousness, transparency, independence and responsibility. Based on these principles ARC CBBC has defined for itself targets as well as expected output, which it aims to implement and/or realize in the upcoming years. These targets and output are summarized below.

Targets - Develop a diversity policy based on the policies of its partners and make it accessible on its website; - Actively mention this policy in job adds for its new hires; - Incorporate the subject of diversity and scientific integrity in its educational program; - Yearly remind the scientific community of scientific integrity; - Be part of events/networks or workshops to actively promote gender equality in the Bèta sciences; and

36

- Have a staff member of the Support Office of ARC CBBC act as easily accessible first point of contact for issues related to scientific integrity and unwanted behaviour, such as discrimination, (sexual) intimidation, bullying and harassment. This person will help the people working for ARC CBBC connect to the right person/authority in the organization of their employment and notify, if the person who flags the situation gives consent, the EB of the complaint.

Output - Report on the diversity policy and its updates; - Show how diversity and scientific integrity are incorporated in its educational program and how many (research) staff attended these specific educational activities; - Organize/attend at least two events/workshops or connect with gender networks per two years to promote gender equality in the Bèta sciences; and - Report (without giving names) on complaints on scientific integrity and unwanted behaviour (discrimination, (sexual) intimidation, bullying and harassment) and how the complaint was dealt with.

Terugblik 2019• Programma

• KIEM GoChem

Programma

BEDRIJFSLEVENNRK dr. Martin van DordVNCI dr. Ruud KoeneKENNISINSTELLINGENWageningen Research - FBR dr. Christiaan BolckTNO Chemie drs. Monique WekkingLBKN / Lectorenplatform BBE dr. Douwe-Frits BroensDomein Applied Sciences (DAS) dr. Gino van StrijdonckUniversitair vertegenwoordiger Prof. dr. Pieter BruijnincxUniversitair vertegenwoordiger Prof. dr. Katja LoosTOPSECTORTKI Chemie dr. Marijn GoesHuman Capital Chemie drs. Onno de VreedeFINANCIERING en MANAGEMENTProgrammamanager namens Regieorgaan SIA

ir. Harmen Veldman

Regieorgaan SIA(gedel. penvoerder)

dr. Marcel Kleijn

NWO ENW dr. Sofia Derossi

10%

19%

71%

TO2

Universiteit

Hogeschool

ANDERS

BIOBASED(polymeren,

inhoudstoffen)PHARMA

MINERALEN

KATALYSE

POLYMEREN(niet biobased)

BIOENERGY

55 projectideeën verder gebracht

Samenstelling programmateam2019

Activiteiten en resultaten

• ‘Hands on’ gewerkt aan het bij elkaar brengen van mkb en kennisinstellingen.

• Veel samenwerkingen ondersteund tussen bedrijven en kennisinstellingen die elkaar al kennen of tussen start-ups en kennisinstellingen.

• Maatwerk-aanpak voor de ‘gevestigde’ chemie gestart om deze in contact te brengen met hogescholen.

• Feed back gegeven op 55 projectideeën.

• Regeling en budget (2,4 M€) gerealiseerd voor voortzetting KIEM GoChemin 2020 -2021

Verdelingover deelgebieden

Verdelingover kennisinstellingen

KIEM GoChem

mkb

• mkb-vraag leidend

• met hogeschool, universiteit of

Wageningen Research.

• 1 jaar onderzoek: exploratief,

toegepast, praktijkgericht.

• Subsidie: k€40 (max).

• mkb-bijdrage: k€10 (max).

INNOVATIEPROJECT IN DE CHEMIE• Groene, duurzame chemie

• Grondstoffen en materialen

• Basischemie

• Halffabricaten

• Toepassing in B2B en B2C producten

• Afval is grondstof, upcycling

SCOPE

Resultaten 2019• 5 Wageningen FBR projecten gehonoreerd

• 37 KIEM GoChem aanvragen ingediend (van mei 2019 tot november 2019)

• 32 projecten gehonoreerd

• Extra 1,25 M€ EZK-bijdrage voor KIEM en programma GoChem voor projecten op het gebied van Missie Industrie

KIEM GoChem – enkele voorbeeldenDuurzame 3D - geprinte borstprotheses

Shap3d Up ontwikkelde de ‘comfyboobs’: externe borstprotheses op basis van duurzame bamboe, hypoallergeen en antibacterieel. Deze protheses zijn zacht, licht en ademen goed, wat meer draagcomfort geeft. De volgende verbeteringsstap is een precies op maat gemaakte prothese, ‘printboobs’, door gebruik van 3D-printtechnieken. Binnen het KIEM GoChem project zoekt Zuyd Hogeschool in samenwerking met Shap3d Up naar het juiste herbruikbare materiaal en de beste printtechniek. Doel is een op maat gemaakte, duurzame en comfortabele borstprothese. Eén op de zeven vrouwen in Nederland wordt met borstkanker gediagnostiseerd, dat betekent dat de ziekte per jaar meer dan 17.000 vrouwen treft.Mkb(‘s) & Kennisinstelling(en): Shap3d Up & Zuyd Hogeschool

Veilig hergebruik composiet

De afgelopen jaren zijn methoden ontwikkelt om composietmaterialen te kunnen hergebruiken. Nog onduidelijk is of er bij lang gebruik van deze herbruikte composieten in een ‘natte’ omgeving schadelijke stoffen kunnen vrijkomen: uitloging door regen of (grond)water. Het gaat daarbij om stoffen uit de composiet zelf, maar ook om evt. coatingresten. Om hergebruik van composiet op grote schaal mogelijk te maken verkent dit KIEM GoChem project uitloging. Het kennisconsortium bestaat uit vier mkb-bedrijven en Windesheim. Het doel is om conceptrichtlijnen voor hergebruik van composiet op te stellen voor weg- en waterbouw.Mkb(‘s) & Kennisinstelling(en): Composiet Service, SGS Intron, De IJssel Coatings, Bootjessloperij het Harpje & Windesheim

Circulaire fosfaateconomie

UvA spin-off SusPhos ontwikkelde een inmiddels gepatenteerd proces om fosfaten te isoleren uit riool/afvalwater. Het SusPhos-proces maakt de productie van duurzame meststoffen en vlamvertragers mogelijk uit een onuitputtelijke, hernieuwbare bron. Een alternatief voor de klassieke fosfaaterts waarvan de voorraad eindig is en buiten Europa ligt. SusPhos werkt aan een proefinstallatie. In dit KIEM GoChemproject onderzoeken SusPhos en de UvA hoe ook de andere componenten die bij het terugwinnen van fosfaat ontstaan, magnesium- en ammoniumzouten, kunnen worden omgezet in nuttige producten zonder afvalstromen, zodat een circulaire fosfaateconomie kan ontstaan.Mkb(‘s) &Kennisinstelling(en): SusPhos BV & UvA

Soort projectPenvoerder

voor TKITKIbureau_num

merHoofdlijn (Roadmap)

Eerste uitvoerder

(instelling van PI)

status project

Projectleider Titel project

TKI (inzet programmatoeslag)

NWOCHEMIE.PJT.2015.002

Chemistry of Advanced Materials Stichting FOM 2. Loopt Mugele, F.G.Rock-on-a-Chip: Salt-controlled wettability alteration in oil-water-solid systems for applications in enhanced oil recovery

NWO TA PPS NWOCHEMIE.PJT.2015.003

Chemistry of Advanced MaterialsUniversiteit van Amsterdam

2. Loopt Buma, W.J.Development of a Vibrational Optical Activity analysis toolbox

NWO TA PPS NWOCHEMIE.PJT.2015.004

Chemistry of LifeRadboud Universiteit Nijmegen

2. Loopt Mecinovic, J.Targeting Histone Lysine Methyltransferases for Cancer Therapy

NWO TA PPS NWOCHEMIE.PJT.2015.005

Chemistry of Advanced MaterialsTechnische Universiteit Eindhoven

2. Loopt Voets, I.K.Synthesis, self-assembly, structure and stability of sequence controlled polyurethanes in water (PUSYNSTAB)

NWO TA PPS NWOCHEMIE.PJT.2015.006

Chemistry of LifeUniversiteit Utrecht

2. Loopt Gros, P. Targeting membrane proteins (TAMP)

NWO TA PPS NWOCHEMIE.PJT.2015.007

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Utrecht

2. Loopt Weckhuysen, B.M.

Multi-scale Chemical Imaging of Multi-component Catalyst Materials: New Opportunities to Understand Catalytic Activity and Related Deactivation Phenomena of Ziegler-Natta Catalysts (CHEMCATLIVE)

NWO TA sub-call NWOCHEMIE.PJT.2015.008

Chemistry of Nanotechnology and Devices

Radboud Universiteit Nijmegen

2. Loopt Buydens, L.M.C.Outfitting the Factory of the Future with ON-line analysis (OFF/ON)

NWO TA PPS NWOCHEMIE.PJT.2015.011

Chemistry of LifeUniversiteit van Amsterdam

2. Loopt Zhang, H.Preclinical Intraoperative Image-Guided Surgery and Postoperative Radiotherapy of Tumours (PIPR)

NWO TA PPS NWOCHEMIE.PJT.2015.012

Chemistry of LifeUniversiteit Leiden

2. Loopt Abrahams, J.P.A high speed revolution in 3D analysis of (supra-)molecular structures (MOL3DEM)

NWO TA PPS NWOCHEMIE.PJT.2015.013

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Leiden

2. Loopt Koper, M.Electrochemical, catalytic and process engineering aspects of gas-forming electrolysis (ELECTROGAS)

NWO TA sub-call NWOCHEMIE.PJT.2015.014

Chemistry of Nanotechnology and Devices

Radboud Universiteit Nijmegen

2. Loopt Kentgens, A.P.M.Hyphenation of supercritical fluid chromatography and nuclear magnetic resonance spectroscopy

NWO TA sub-call NWOCHEMIE.PJT.2015.015

Chemistry of Nanotechnology and Devices

Universiteit van Amsterdam

2. LooptSchoenmakers, P.J.

Making Analytically Incompatible Approaches Compatible (MANIAC)

Universitair PPS direct

Technische Universiteit Eindhoven

CHEMIE.PJT.2015.016

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Technische Universiteit Eindhoven

2. Loopt Schaaf, J. van derHigh Gravity High Shear for Intensified Chemicals Production

NWO TA sub-call NWOCHEMIE.PJT.2015.009

Chemistry of Nanotechnology and Devices

Rijksuniversiteit Groningen

2. Loopt Verpoorte, E.M.J.High-end Analytical Detection coupled to a Gut-on-a-Chip (Guttest)

NWO TA sub-call NWOCHEMIE.PJT.2016.001

Chemistry of Advanced MaterialsUniversiteit Wageningen

2. Loopt Sprakel, J.H.B.Photonic supralatices for pigment-free colour in waterbased coatings (SUPRALATICE) CHEMIE.PJT.2016.01

NWO TA sub-call NWOCHEMIE.PJT.2016.002

Chemistry of Advanced MaterialsTechnische Universiteit Eindhoven

2. LooptSchenning, A.P.H.J.

Responsive Commodity Polymers (ReCoPol) CHEMIE.PJT.2016.02

NWO TA sub-call NWOCHEMIE.PJT.2016.003

Chemistry of Advanced MaterialsTechnische Universiteit Delft

2. LooptVeen, M.A. van der

Towards flexible memories with coordination polymers with polar rotors (RotorMOF) CHEMIE.PJT.2016.03

NWO CHIPP PPS NWOCHEMIE.PJT.2016.004

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

FOM Instituut DIFFER

2. LooptSanden, M.C.M. van de

Syncat at DIFFER: Electricity to Chemistry, Catalysis for Energy Storage CHEMIE.PJT.2016.04

NWO TA sub-call NWOCHEMIE.PJT.2016.005

Chemistry of Advanced MaterialsRijksuniversiteit Groningen

2. Loopt Otto, S.Self-Synthesizing Hydrogels (SelfSyntHGels) CHEMIE.PJT.2016.05

NWO TA sub-call NWOCHEMIE.PJT.2016.007

Chemistry of Advanced MaterialsTechnische Universiteit Eindhoven

2. Loopt Dankers, P.Y.W.Supramolecular Biomaterials with Antimicrobial and Regenerative Activity (SuperActive) CHEMIE.PJT.2016.07

NWO TA sub-call NWOCHEMIE.PJT.2016.008

Chemistry of Advanced MaterialsTechnische Universiteit Eindhoven

2. Loopt Meijer, E.W.Supramolecular Biomaterials with a Dual Network Architecture for Stem Cell Expansion (SupMat) CHEMIE.PJT.2016.08

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit van Amsterdam

CHEMIE.PGT.2016.001

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit van Amsterdam

2. LooptBommel, M.R. van

Chemistry of Light-induced degradation - A feasibility study (COLD)

TKI (inzet programmatoeslag)

TI-COASTCHEMIE.PGT.2016.003

Chemistry of Nanotechnology and Devices

TI-COAST 2. LooptSchoenmakers, P.J.

Analytische onderzoeksprojecten in het kader van het talentenprogramma

TKI (inzet programmatoeslag)

Technische Universiteit Eindhoven

CHEMIE.PGT.2016.004

Chemistry of Advanced MaterialsTechnische Universiteit Eindhoven

2. LooptSchenning, A.P.H.J.

Smart Photonic Polymer Coatings

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit Utrecht

CHEMIE.PGT.2016.006

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Utrecht

2. Loopt Louwerse, M.Modeling Ion Diffusion during Preparation to Improve Catalyst Selectivity (MIDPICS)

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit Utrecht

CHEMIE.PGT.2016.007

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Utrecht

2. Loopt Weckhuysen, B.M.Towards Structure-Activity-Morphology Relationships in Ziegler-Natta Catalysis (POLYCATMORPH)

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit Utrecht

CHEMIE.PGT.2016.008

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Utrecht

2. Loopt Weckhuysen, B.M.New Insights in the Working Principles of tri-ethyl boron as co-catalyst in Cr/SiO2 Phillips catalysis

TKI (inzet programmatoeslag)

Dutch Polymer Institute

CHEMIE.PGT.2016.009

Chemistry of Advanced MaterialsDutch Polymer Institute

2. Loopt Joosten, J.G.H.2 Calls for Proposals: Performance Polymers en Polyolefins and Coatings Technology

TKI (inzet programmatoeslag)

TNOCHEMIE.PGT.2016.010

Meerdere TNO 2. Loopt Wolfs, P.M.Inzetplan 2016 TNO-Sustainable Chemical Industry voor TKI Chemie programmatoeslag (excl BBE)

TKI (inzet programmatoeslag)

NWO Chemische & Exacte Wetenschappen

CHEMIE.PGT.2016.011

MeerdereNWO Chemische & Exacte Wetenschappen

2. Loopt Vertegaal, L.B.J. NWO CW Innovatiefonds inzet 2015

TKI (inzet programmatoeslag)

CatchBioCHEMIE.PGT.2016.012

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

CatchBio 4. Afgerond Weckhuysen, B.M. 4 CATCHBIO-projecten

NWO TA PPS NWO TKINCI.2015.0001 Chemistry of LifeUniversiteit Leiden

2. Loopt Wezel, G.P. vanSynthetic Biology and Genomics Platform for New-to-Nature Bioactive Peptides

NWO CHIPP PPS NWO TKINCI.2015.0002Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Twente

2. Loopt Lefferts, L. Non-oxidative Coupling of Methane via Plasma Catalysis

NWO CHIPP PPS NWO TKINCI.2015.0003Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Technische Universiteit Eindhoven

2. Loopt Hensen,E.J.M.Structure sensitivity of supported nickel catalysts for (de)hydrogenation of alkanes and alkenes

NWO TA PPS NWO TKINCI.2015.0004 Chemistry of LifeUniversiteit Leiden

2. Loopt Kros, A.Supramolecular peptide amphiphile nanoparticles as a novel allergy vaccine platform

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit Utrecht

TKINCI.2015.0005Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Utrecht

4. Afgerond Vogt, E.T.C.

Understanding the physicochemical interactions between phosphate and the active sites within zeolite ZSM-5 with the aim to boost the propylene production in fluid catalytic cracking

NWO CHIPP PPS NWOCHEMIE.PJT.2015.001

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Technische Universiteit Eindhoven

2. Loopt Hensen,E.J.M.A holistic catalysis and reaction engineering approach to methane dehydroaromatization into chemicals

TKI (inzet programmatoeslag)

TNOCHEMIE.PGT.2016.013

Meerdere TNO 2. Loopt Wolfs, P.M. TNO Inzetproject PPS-programmatoeslag 2016

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit Twente

CHEMIE.PGT.2017.001

Chemistry of Nanotechnology and Devices

Universiteit Twente

2. Loopt Segerink, L.I. Nanotechnology for early cancer diagnostics”

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit Twente

CHEMIE.PGT.2017.002

Chemistry of Advanced MaterialsUniversiteit Twente

2. Loopt Paulusse, J.M.J.Hyperpolarized Silicon Nanoparticles in Targeted Magnetic Resonance Imaging

TKI (inzet programmatoeslag)

TNOCHEMIE.PGT.2017.003

Meerdere TNO 2. Loopt Wolfs, P.M. TNO Inzetproject PPS-programmatoeslag 2017

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit Leiden

CHEMIE.PGT.2017.004

Chemistry of LifeUniversiteit Leiden

2. Loopt Kros, A.Liposomal Targeting of Dendritic Cells in Human Skin Using Hollow Microneedles”

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit Leiden

CHEMIE.PGT.2017.005

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Leiden

4. Afgerond Koper, M.Synthesis of catalytic metallic and bimetallic nanoparticles by cathodic corrosion”

TKI (inzet programmatoeslag)

WindesheimCHEMIE.PGT.2017.006

Chemistry of Advanced Materials Windesheim 2. Loopt Topp, M.D.C. Powder Coating on Plastics and Composites”

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit Utrecht

CHEMIE.PGT.2017.007

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Utrecht

2. Loopt Jong, K.P. deBifunctional zeolite catalyst for selective hydrocarbon conversion

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit Utrecht

CHEMIE.PGT.2017.008

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Utrecht

2. Loopt Weckhuysen, B.M.New insights in the working principles of tri-ethyl boron as co-catalyst in Cr/SiO2 Phillips catalysis

TKI (inzet programmatoeslag)

Technische Universiteit Delft

CHEMIE.PGT.2017.009

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Technische Universiteit Delft

2. Loopt Esch, J.H. van Bio-based rheology modifiers for coatings

TKI (inzet programmatoeslag)

Technische Universiteit Delft

CHEMIE.PGT.2017.010

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Technische Universiteit Delft

2. Loopt Swinkels, P.J.L.Innovation by Product and Process Design: For life sciences & health, energy conversion & storage, circular economy

TKI (inzet programmatoeslag)

Dutch Polymer Institute

CHEMIE.PGT.2017.011

Chemistry of Advanced MaterialsDutch Polymer Institute

2. Loopt Joosten, J.G.H.Call for proposals Technology Areas Polyolefins and Coatings Technology

TKI (inzet programmatoeslag)

Technische Universiteit Eindhoven

CHEMIE.PGT.2017.013

Chemistry of Advanced MaterialsTechnische Universiteit Eindhoven

2. Loopt Anderson, P.D.Rheology and microstructure of concentrated polymer blends with viscoelastic components

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit van Amsterdam

CHEMIE.PGT.2017.014

Chemistry of Nanotechnology and Devices

Universiteit van Amsterdam

2. Loopt Reek, J.Scalable synthesis of high-efficiency organic dyes for colourful Building integrated photovoltaics

TKI (inzet programmatoeslag)

NWOCHEMIE.PGT.2017.015

Meerdere NWO 2. Loopt Steenbruggen, G. NWO Innovatiefonds Chemie inzet 2016

TKI (inzet programmatoeslag)

Technische Universiteit Eindhoven

CHEMIE.PGT.2017.016

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Technische Universiteit Eindhoven

2. Loopt Geld, C. van der Smart design of emergency relief systems

TKI (inzet programmatoeslag)

NWOCHEMIE.PGT.2017.017

Meerdere NWO 2. Loopt Steenbruggen, G. NWO Innovatiefonds Chemie inzet 2017

TKI (inzet programmatoeslag)

ECNCHEMIE.PGT.2017.018

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

ECN 2. Loopt Loo, S. vanOntwikkeling Elektrochemische Reiniging Waswater Rookgassen

NWO TA PPS NWOCHEMIE.PJT.2018.001

Chemistry of LifeUniversiteit van Amsterdam

2. Loopt Bonn, D.Molecular aspects of biopolymers defining food texture perception and oral digestion

NWO TA PPS NWOCHEMIE.PJT.2017.001

Chemistry of Nanotechnology and Devices

Universiteit Wageningen

2. Loopt Hall, R.D.Chemosense: data-driven approaches for food products with superior sensorial properties

NWO Thematische PPS

NWOCHEMIE.PJT.2017.002

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Twente

2. Loopt Lefferts, L.Catalytic pyrolysis of methane to ethylene and aromatics

NWO Thematische PPS

NWOCHEMIE.PJT.2017.003

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Technische Universiteit Delft

2. Loopt Gascon, J.Metal Organic Framework catalysts for the gas phase direct synthesis of Methanol from Methane

NWO Thematische PPS

NWOCHEMIE.PJT.2017.004

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Twente

2. Loopt Mul, G. Photography inspired activation of natural gas

NWO Thematische PPS

NWOCHEMIE.PJT.2017.005

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Leiden

2. Loopt Groot, I.M.N.Bridging the pressure and materials gaps in methanol steam reforming

NWO TA sub-call NWOCHEMIE.PJT.2017.006

Chemistry of Nanotechnology and Devices

NWO 2. Loopt Duynhoven, vanMicrofluidic-Microcoil NMR Hyphenation for Molecular Identification and Quantification

ARC of vergelijkbaar

Advanced Research Center Chemical Building Blocks

CHEMIE.PJT.2017.007

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Utrecht

2. Loopt Weckhuysen, B.M.Advanced Research Center Chemical Building Blocks Consortium

NWO TA PPS NWOCHEMIE.PJT.2017.008

Chemistry of Advanced MaterialsTechnische Universiteit Eindhoven

2. Loopt Sijbesma Dynamic Polymer Materials for Additive Manufacturing

NWO TA sub-call NWOCHEMIE.PJT.2017.009

Chemistry of Nanotechnology and Devices

Vrije Universiteit 2. Loopt Somsen, G.W. Higher Order Structure Analysis

NWO TA PPS NWOCHEMIE.PJT.2017.011

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Leiden

2. Loopt Groot, I.M.N.Promoter and poison effects in heterogeneous catalysis: Novel tools to shed fundamental insight

NWO CHIPP PPS NWOCHEMIE.PJT.2017.012

Chemistry of Advanced MaterialsRijksuniversiteit Groningen

2. Loopt Loos, K.U. Nanostructured self-assembled functonal materials

NWO CHIPP PPS NWOCHEMIE.PJT.2018.007

Chemistry of Nanotechnology and Devices

Vrije Universiteit 2. Loopt Somsen, G.W.Understanding Materials by Characterizing Essential Distributions

NWO TA PPS NWOCHEMIE.PJT.2018.006

Chemistry of Advanced MaterialsUniversiteit van Amsterdam

2. Loopt Shahidzadeh, N.Advanced multi-mineral technologies for controlling iron – phytochemical interactions

NWO TA PPS NWOCHEMIE.PJT.2018.008

Chemistry of LifeTechnische Universiteit Eindhoven

2. Loopt Voets, I.K. Localisation of biomacromolecules in food matrices

NWO KIEM PPS NWOTKINCI.2015.006.3

Chemistry of LifeRijksuniversiteit Groningen

4. Afgerond Poelarends, G.J.Efficiënte synthese van selectieve remmers van glutamaat transporteiwitten

NWO Thematische PPS

NWOCHEMIE.PJT.2018.004

Chemistry of Advanced MaterialsTechnische Universiteit Delft

2. Loopt Siebbeles, L.D.A.Two-dimensional semiconductors for highly efficient ultrathin photovoltaics

NWO Thematische PPS

NWOCHEMIE.PJT.2018.005

Chemistry of Advanced MaterialsTechnische Universiteit Delft

2. Loopt Wagemaker, M.SPEAR - Solid and Polymer Electrolyte Advanced Research

NWO Thematische PPS

NWOCHEMIE.PJT.2018.003

Chemistry of Advanced MaterialsFOM Instituut DIFFER

2. Loopt Er, S.

A combined computational and experimental approach to the design of colorful, low-cost, environment friendly, and efficient electroactive materials for redox flow batteries

NWO Thematische PPS

NWOCHEMIE.PJT.2018.002

Chemistry of Advanced MaterialsUniversiteit Utrecht

2. Loopt Donoeva, B.CO-TECH: CO-Tolerance for Electrochemical Compression of Hydrogen

TKI (inzet programmatoeslag)

Dutch Polymer Institute

CHEMIE.PGT.2018.001

Chemistry of Advanced MaterialsDutch Polymer Institute

2. Loopt Joosten, J.G.H.Call for Proposals Technology Areas Polyolefins en Coatings technology

TKI (inzet programmatoeslag)

Rijksuniversiteit Groningen

CHEMIE.PGT.2018.003

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Rijksuniversiteit Groningen

2. Loopt Deuss, R.W.J.M. Aromaten uit garnalen doppen

TKI (inzet programmatoeslag)

Rijksuniversiteit Groningen

CHEMIE.PGT.2018.004

Chemistry of Advanced MaterialsRijksuniversiteit Groningen

2. Loopt Loos, K.U.Closing the loop of the Electrochemical Machining Process

TKI (inzet programmatoeslag)

Technische Universiteit Eindhoven

CHEMIE.PGT.2018.005

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Technische Universiteit Eindhoven

2. Loopt Deen Stofoverdracht in waterelektrolyse

TKI (inzet programmatoeslag)

Technische Universiteit Eindhoven

CHEMIE.PGT.2018.006

Chemistry of Advanced MaterialsTechnische Universiteit Eindhoven

2. Loopt Tuinier, R.Drying of colloid-polymer mixtures and the role of interactions and phase stability

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit Utrecht

CHEMIE.PGT.2018.007

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Utrecht

2. Loopt Jong, K.P. deNoble-metal/zeolite bifunctional catalysts with ultra-low metal loading

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit Utrecht

CHEMIE.PGT.2018.008

Chemistry of LifeUniversiteit Utrecht

2. Loopt Heck, A.J.R.Combining crosslinking mass spectrometry and structural modelling to interrogate the architecture of Tau interaction networks within neuronal cells

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit Utrecht

CHEMIE.PGT.2018.009

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Utrecht

2. Loopt Weckhuysen, B.M.New insights in the working principles of tri-ethyl boron as co-catalyst in Cr/SiO2 Phillips catalysis

TKI (inzet programmatoeslag)

Universiteit Utrecht

CHEMIE.PGT.2018.010

Chemistry of Advanced MaterialsUniversiteit Utrecht

2. Loopt Meijerink, A.HiBriDLight: High Brightness Diode Pumped Light Concentrators

TKI (inzet programmatoeslag)

WindesheimCHEMIE.PGT.2018.011

Chemistry of Advanced Materials Windesheim 2. Loopt Topp, M.D.C.Industrieel hergebruik van End of Life thermoharde composieten

TKI (inzet programmatoeslag)

Polymer Science Park

CHEMIE.PGT.2018.012

Chemistry of Advanced MaterialsPolymer Science Park

2. Loopt Willemsen, G. 3DPrintHuge

TKI (inzet programmatoeslag)

NWOCHEMIE.PGT.2018.013

Meerdere NWO 2. Loopt Steenbruggen, G.Inzetprojecten (ENW PPS fonds) programmatoeslag 2018

TKI (inzet programmatoeslag)

TNOCHEMIE.PGT.2018.014

Chemistry of Advanced Materials TNO 2. Loopt Wolfs, P.M. Inzetprojecten TNO programmatoeslag 2018

TKI (inzet programmatoeslag)

Dutch Polymer Institute

CHEMIE.PGT.2018.015

Chemistry of Advanced MaterialsDutch Polymer Institute

2. Loopt Joosten, J.G.H.Call for Proposals Technology Areas Polyolefins en Performance Polymers (PT2018)

TKI (inzet programmatoeslag)

Wageningen Research (FBR deel)

CHEMIE.PGT.2018.016

Chemistry of Advanced MaterialsWageningen Research (FBR deel)

2. Loopt Zee, van der M.BPM2 programma (WFBR Inzet PPs-programmatoeslag 2016, 2017, 2018)

TKI (inzet programmatoeslag)

TNOCHEMIE.PGT.2016.010.BBE

Meerdere TNO 2. Loopt Wolfs, P.M.Inzetplan 2016 TNO-Sustainable Chemical Industry voor TKI Chemie programmatoeslag BBE Deel

TKI (inzet programmatoeslag)

NWO Chemische & Exacte Wetenschappen

TKINCI.2015.008 Meerdere 2. Loopt Vertegaal, L.B.J.NWO CW Innovatiefonds inzet 2014 : 731.015.408 Towards green indigo blue, 731.015.409 Sustainable synthesis of biaryl compounds

NWO TA PPSRijksuniversiteit Groningen

CHEMIE.PJT.2019.001

Chemistry of Advanced MaterialsRijksuniversiteit Groningen

2. Loopt Loos, K.U. Soft Advanced Materials

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.001

Technische Universiteit Delft

Dam, Bernard, Prof. Dr.

Towards high-current density electroconversion processes

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.002

Vrije Universiteit Kool, J.Novel strategy for the production of Human Antibodies to treat Venomous Snakebites

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.003

Technische Universiteit Eindhoven

Anderson, P.D.ReoSim, “Modelling and simulation of the rheology of interfaces”

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.004

Universiteit Utrecht

Weckhuysen, B.M.New insights into the working principles of metal-alkyls as co-catalysts in Cr/SiO2 Phillips catalysis

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.005

Windesheim Topp, M. Additive Manufacturing in Industrial production

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.006

Universiteit Utrecht

Meijerink, A.Hybrid semiconductor-insulator nanostructures for spectral conversion

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.007

Universiteit Twente

Mei, B.T. Electrochemical Hydrogen Peroxide (EHP) production

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.008

Universiteit Utrecht

Braakman, L.J.Characterizing new candidate drugs for treatment of cystic fibrosis

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.009

Universiteit Utrecht

Bonvin, A.M.J.J. Unravelling the ubiquitin ligase binding landscape

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.010

Universiteit Utrecht

Heck, A.J.R.Rapid assessment of kinome-wide activation to characterise defined cell states

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.011

Chemistry of Chemical Conversion, Process Technology and Synthesis

Universiteit Utrecht

Jongh de, P.E.Syngas reaction with light olefins to produce high value products

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.012

Universiteit Utrecht

Bruijnincx, P.C.A. An Analytical Study of Biorefinery Lignin

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.013

Universiteit Maastricht

Rijt, S. vanSmart Materials: assessment of biology-materials interactions with advanced Surface Plasmon resonance

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.014

Technische Universiteit Delft

Loosdrecht, M.C.M. van

Van afval naar grondstof: Production and Characterisation of Kaumera

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.015

TNO Wolfs, P.M. Inzetprogramma Toeslag 2019 TNO

TKI (inzet programmatoeslag)

CHEMIE.PGT.2019.016

Dutch Polymer Institute

Joosten, J.G.H.Dutch Polymer Institute – Programme Area Performance Polymers and Polyolefins call

Innovatieportfolio voor klimaat, energie en duurzaamheidKlimaat-PITCH (Portfolio Innovatie Topsector Chemie)

SustainableStrategies

?%

November 2019

Voorwoord

2

De grote opgave van de chemieWe staan voor een enorme opgave om de impact van de chemische bedrijvigheid op het klimaat te neutraliseren. In het klimaatakkoord hebben we ambitieuze afspraken gemaakt en doelstellingen bepaald voor de reductie van emissies door de chemie.

Transities in volle versnellingHolland Chemistry is het innovatienetwerk dat de transities wil versnellen in de relatief korte tijd tot aan 2030 en 2050. In onze industrie nog maar 1 of 2 investeringscycli. Daarbij reiken onze scope en verantwoordelijkheid verder dan de emissie aan de schoorsteen. In de toekomstige circulaire economie zullen we bijdragen aan het sluiten van de materiaalketens, de ontwikkeling van nieuwe duurzame materialen en nieuwe sleuteltechnologieën. Aandachtsgebieden die nodig zullen zijn voor de transitie waar we als maatschappij - en dus ook als sector - voor staan.

Er zijn vele technologische routes denkbaar die positieve bijdragen kunnen realiseren aan een duurzame chemie. Maar doen we het juiste? En doen we genoeg? Dat zijn de cruciale vragen die we ons als professionals in de chemie moeten stellen.

De ‘Klimaat-PITCH’ als wegwijzerHet afgelopen jaar heeft Holland Chemistry

daarom samen met het bedrijfsleven en kennisinstellingen een analyse gemaakt van de innovatieportfolio van de topsector chemie. De uitkomst ligt voor u: de ‘Klimaat-PITCH’.

In de analyse zijn alle technologieën in kaart gebracht die kunnen bijdragen aan een klimaat-neutrale chemiesector. Per thema is zichtbaar gemaakt welke R&D-inspanningen reeds geleverd worden in publiek-private samenwerking. Vervolgens is in samenwerking met experts een inschatting gemaakt van de volwassenheid van de relevante technologieën (zogenaamde TRL-niveaus). Wetenschappers, R&D managers en business developers hebben beoordeeld in hoeverre deze technologieën kunnen bijdragen aan verduurzaming van onze sector (vermindering gebruik fossiele grondstoffen en bijdrage gebruik hernieuwbare energie)

Primaire aandachtsgebiedenDe analyse laat zien dat met de technologieën die nu in ontwikkeling zijn, de klimaatdoelstellingen van de chemiesector – zoals geformuleerd in Chemistry for Climate (VNCI) en het Klimaatakkoord - haalbaar zijn. Daarvoor zijn echter wel de volgende punten van doorslaggevend belang:

1. Voor de 2030-doelstelling zijn technologieën met minimaal TRL 6 nodig. Die pijplijn is gevuld,

maar realisatie is afhankelijk van verdere opschaling naar TRL 9 en uitrol. Daarvoor zijn forse inspanningen nodig.2. Belangrijke ontwikkelingen als recycling en reductie energetische emissies vragen om systeemanalyses die cross sectoraal moeten worden opgepakt.3. Aansluiting tussen onderzoek op lage TRL niveaus en implementatie binnen en tussen technologiegroepen vraagt meer aandacht en afstemming.

Aan het werk met elkaarMet de Klimaat-PITCH heeft Holland Chemistry een helder overzicht gemaakt van de innovatie-opgaven die er liggen voor het klimaat maar is bovendien een praktische structuur en wegwijzer vormgegeven om de kritieke innovatieportfolio te monitoren en te sturen in de nationale programma’s. Graag nodig ik u uit om in meer detail onze analyse en aanbevelingen te lezen en aan de slag te gaan, daar waar u een bijdrage kan leveren.

Emmo Meijer

1. Inventarisatie innovatie portfolio 4

2. Methode 5

3. Expert assessment 8

4. Analyse – overall en per deelsysteem 12

5. Aflsuitende observaties 19

6. Bijlagen1. Resultaten fase 1 202. Betrokken experts 303. Samenhang technologieën per oplossingsrichting 34

Inhoud

3

De bedragen geven de som van de geschatte inzet van lopendeprojecten. Weergave per thema van totale, geaccumuleerdeprojectgelden met publieke financiering..

Efficiency

Warmte

Waterstof

CCS

CCU

Biobased

Recycling

Sleuteltechnologieën

77 M€

30 M€

36 M€

9 M€

42 M€

32 M€

6 M€

74 M€

Grafische samenvatting fase 1: inventarisatie Onderzoek- en innovatieprogramma’s per thema (eind 2018)

4

De horizontale as loopt van TRL 1 naar TRL9Iedere “pil” staat voor een programmalijn die bijdraagt aan het thema. Zie voor een compleet overzicht de bijlage.

EMISSIE-OORZAKENEnergieRecycling materiaal (fossiele koolstof)

2 Hoofdoplossing: Elektrificatie

Moeilijk oplosbaar:Hogetemperatuur warmte

Randvoorwaarden:Beschikbaarheid duurzame stroom, opslag/stabiliteit

In hoeverre kan toekomstige technologie, de huidige emissies reduceren?

Hoofdoplossing: Afval scheiden, splitsen, opwerken, recycling (mechanisch en chemisch)

Moeilijk oplosbaar: verliezen van materiaal en single-use producten; energie voor recycling

Randvoorwaarden:Zo hoog mogelijke kwaliteit retourstromen; beperken aantal componenten; design for recycling

Materiaal (biobased en CCU)

Randvoorwaarden:De herkomst inclusief milieubelasting upstream; en bij CCU de beschikbaarheid van duurzame energie.

3Hoofdoplossing:Zou ‘gaps’ uit 1 en 2 kunnen opvullen.

▶︎ Zie achtergronddocument voor afbakening en aannames

Biobased plastics en single-use products Biobrandstoffen

1

AnalysekaderGap tussen innovaties en klimaatdoelstellingen

5

Energetische emissieScope 1 en 2

Feedstock emissiesScope 3 (upstream)

End-of-Life emissiesScope 3 (downstream)

Emissie door gebruikerScope 3

CO2-eq per jaar

In NL in 2005

BovengrensIn NL en buitenlandDoor productie uit 2005

Bron: C4C

Schematische weergave huidige chemieketenFeedstocks, fuels en producten zijn >90% fossielAfval wordt in hoofdzaak verbrand met energieterugwinning

+ 38 Mt

+ 23 Mt

Broeikasgasemissies chemie keuzes afbakening en schatting

De energetische emissies en productemissie van de Nederlandse chemiesector

PRODUCTION

PRODUCTS

WASTE

FEEDSTOCK

ENERGY

FUELS

6

Gesloten kringloop, hernieuwbare koolstof en duurzame energie

Mechanicalrecycling

Chemical recyclingReuse

Basic chemicalsMaterials Heat,

electricityBiomass

feedstockCO2

feedstock

Incineration

CO2

photosynthesis

energy

Renewable Carbon Sourceswaste | captured CO2 | biomass

CCU BiobasedChemistry

Energy recovery

solar & wind (flexible) geothermal | hydrogen | biomass (baseload)

PRODUCTION

PRODUCTS

WASTE

H2

SUSTAINABLEENERGY

capture

7

MMIP TechnologiegroepImpact TRL

Energievraagreductie

Fossielsubstitutie

KlimaatCO2 reductie

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Circ

ulai

re k

unst

stof

fen 6.1 1. Design for circulariteit ++ ++ ++

6.1 2. Afvaldetectie en -scheiding ++ ++ ++

6.1 3. Mechanische recycling ++ + ++

6.1 4. Solvolyse (Oplossen) ? + +

6.1 5. Depolymerisatie ? + +

6.1 6. Pyrolyse 0/+ 0/+ +/?

6.1 7. Vergassen (syngas) 0/+ 0/+ +/?

Biob

ased

gron

dsto

ffen

6.2 8. Biobased vinylpolymeren 0/? 0/+ 0/?

6.2 9. Biobased polyesters 0/? + +/?

6.2 10. Bioplastics polyamides en rubbers 0/? + +/?

6.2 11. Biobased single use producten 0/? + +

6.2 12. Biobrandstof 1e generatie 0/? 0/+/? 0/+/?

6.2 13. Biobrandstof 2e generatie 0/? +/? +/?

combinatie

recycling

PEPartial BB

Partial BB PLA

Synth. Rubbers PA 6,6

feedstock

Effect op de gehele keten, beoordeeld ten opzichte van huidige systeemEr is aangenomen dat aan alle niet-technische randvoorwaarden kan worden voldaan

voorbehandeling

Effect: ++ zeer positief; + positief; 0 neutraal; - negatief; ? Onzeker

Circulaire economieExpert assessment volwassenheid en impact van hernieuwbare feedstocks

8

MMIP TechnologiegroepImpact TRL

Energievraagreductie

Fossielsubstitutie

KlimaatCO2 reductie

1 2 3 4 5 6 7 8 9

War

mte 7.3 14. Geothermie / restwarmte 0/? ++ +

7.2/8.1 15. Warmtepomp ++ ++ ++

7.2/8.1 16. Elektrisch verwarmen +/? ++ +

HT

War

mte 7.4 17. Waterstof boiler 0 +/? +/?

7.4/8.1 18. Fornuis 0 ++ +/?

7.4/8.1 19. Overige 0 +/? +/?

Wat

erst

of 8.1 20. H2 via elektrolyse -- ++ ++

6.2 / 8.1 21. H2 uit methaan of reststroom - - +/?

6.3 22. Fotokatalytisch +/? ++ ++/?

Pow

er-to

-Pr

oduc

ts

6.3 23. Elektrochemische CO2 activering - +/? +

8.1 24. Low carbon brandstoffen* 0 0 +

8.1 25. Low carbon chemicaliën* 0 0 +

6.3 26. Solar fuels +/? +/? +/?

6.3 27. CCU† -- ++ +

UDG

Boiler / Droger

Biogas

Microgolf ATFD

o.a. MeOH

o.a. SNG

ElektrificatieWaterstofBiomassa

*conventionele routes met low carbon H2 † Het gebruik van CO2 uit de lucht of uit rookgas als grondstof. Dit overlapt deels met 25-27

Alkalisch / PEM

Methaanpyrolyse

Plasma heating

Elektrisch

inductie

VergassingSMR+CCS

Effect op de gehele keten, beoordeeld ten opzichte van huidige systeemEr is aangenomen dat aan alle niet-technische randvoorwaarden kan worden voldaan

Effect: ++ zeer positief; + positief; 0 neutraal; - negatief; ? Onzeker

Hernieuwbare energie(dragers)

Expert assessment volwassenheid en impact van warmte, waterstof en elektrificatie

9

MMIP 6 Sluiting van Industriële Ketens

6.1 Circulaire kunststoffen

6.2 Biobased grondstoffen voor producten en

6.3 CCU(Carbon Capture and Usage – het gebruik van CO2 als grondstof)

MMIPRelatie met de Missiegedreven Innovatieprogramma’s. Deelprogramma’s zijn weergegeven bij technologiegroepen uit de expert assessment (p7-8)

10

MMIP 7 Een CO2-vrij industrieel warmtesysteem

7.2 Warmte-hergebruik, -opwaardering en -opslag

7.3 Diepe en ultradiepe geothermie voor industrie

7.4 Toepassing klimaatneutrale brandstoffen

MMIP 8 Elektrificatie en radicaal vernieuwde processen

8.1 Productie waterstof, moleculen, en innovatieve hernieuwbare brandstoffen

Nummering volgt Missie Industrie ©: https://www.topsectorenergie.nl/missies-energietransitie-en-duurzaamheid/missie-industrie

ST1 Chemical Technologies

ST1-1 (Bio)Process Technology

ST1-2 Analytic Technologies

ST1-3 Catalysis

ST1-4 Electrification / Hydrogen Technology / Power to Gas

ST1-5 Microreactors

ST1-6 Separation Technology

SleuteltechnologieënSelectie van relevante sleuteltechnologieën voor de technologiegroepen uit de expert assessment (p7-8). Deze selectie is ook toegepast voor de inventarisatie van programma’s (bijlage, p26)

11

ST3 Engineering and Fabrication Technologies

ST3-2 Additive Manufacturing

ST3-7 Sensors and Actuators

ST5 Advanced Materials

ST5-1 Bio(related) and Soft Materials

ST5-2 Composites and Ceramics

ST5-4 Energy Conversion Materials

ST5-5 Energy Storage Materials

ST5-7 Smart, Self-healing, Self-organising Materials

ST5-9 Thin Films and Coatings

Nummering volgt KIA Sleuteltechnologieën KIA-ST bijlage A: https://www.hollandhightech.nl/kia-sleuteltechnologieen

1. Met bestaande technologieën zouden de klimaatdoelstelling te halen moeten zijn.2. Forse inspanning zijn nodig om de noodzakelijke ontwikkeling mogelijk te maken.

R&D - inspanning Opschaling - inspanning Uitrol - inspanning

Aandachts-gebieden

Design for recycling i.c.m. geavanceerde scheidings-technologie

Chemische recycling; Biobasedplastics en single-use producten

Verbeteren kwaliteit en impact recyclingsysteem i.c.m. biobased

Hoge temperatuur warmte o.b.v. hernieuwbare elektriciteit

Hernieuwbare lage temperatuur warmte; warmtepomp, geothermie

Energie-efficiency

Directe H2 en CO2 routes (fotokatalyse, solar fuels, CCU)

Waterstof uit methaan of reststroom; vergassings-technologie; power to products

Waterstof elektrolyse

Algemene rand-voorwaarden

Verbeteren aansluiting naar hogere TRLs

KET: Advanced processes & advanced materials

Marktcondities (grondstof-, CO2-en energieprijzen)

Inzicht in carbon efficiency bij recycling

Verbeteren klimaatimpact Infrastructuur (opslag en distributie)

Publiek-private investeringen Private investeringen

12

Totaalbeeld Voorlopige oordeel

Mechanisch recyclen van kunststoffen is maar voor een beperkt deel van het afval mogelijk, met als belangrijkste oorzaak te lage kwaliteit van invoer en daarmee het product. Dat wordt vooral veroorzaakt door de samenstelling: onscheidbare combinaties van polymeren en additieven. De manieren om dat te veranderen (ontwerp van de kunststof formulering en van het product: design-to-recycle, en geavanceerde scheidingstechnieken) krijgen nauwelijks aandacht. Hier is ruimte voor een grotere inspanning, vooralsnog vooral op lagere TRL niveau’s (1-4)

Voorlopig Oordeel

(Design for) Recycling

Deelsysteem. Design for recycling – scheiden – mechanische recycling

Klimaatimpact. Beste prestatie van alle recycling opties: ca -2,3 ton CO2-eq / ton input) (CE Delft, 2018)

Volwassenheid Recycling is op commercieel niveau. Scheidingstechnologieën geeft wisselend beeld. Design voor recycling op laag TRL niveau (1-4)

Analyse Mechanische recyclingVolwassenheid, klimaat en voorlopig oordeel

13

• Chemische recycling naar monomeren of syngas wordt sterk opgepakt (Ioniqa, ECN, Sabic). Voor een aantal afvalstromen (polyolefine, polyester) is het vooral een kwestie van opschalen. (van TRL 4 naar 8). Dat geldt ook voor recycling van gemengd afval tot syngas. Noodzaak om activiteiten te coördineren.

• Voor een aantal kunststoffen met kleinere afvalstroom (polyamide, polyurethaan, textiel in het algemeen) is er nog nauwelijks gewerkt aan chemische recycling en is er ruimte voor onderzoek op lager TRL niveau

• Carbon efficiency is belangrijke maatstaf, maar niet met voldoende zekerheid bekend.

Deelsysteem. scheiden – chemische recycling

Klimaatimpact. Positief, maar afhankelijk van exacte details beperkt: ca -0,2 tot -0,8 ton CO2-eq / ton input ton CO2-eq / ton input voor pyrolyse/vergassing en ca -1,5 ton voor dissolution/depolymerisatie (CE Delft, 2018)

Volwassenheid Deels in opschalingsfase. Ontwikkeling van combinatie chemisch/fysisch recycling (TRL4-5) kan betere klimaatimpact opleveren.

Voorlopig Oordeel

Analyse Chemische recyclingVolwassenheid, klimaat en voorlopig oordeel

14

Deelsysteem. Biomassa teelt of inzameling - Productie van bioplastics, single-use producten en biobrandstoffen, CCU

Klimaatimpact. Beter dan fossiel, maar mate waarin is sterk afhankelijk van exacte combinatie grondstof en proces. Upstream scope 3 emissies niet verwaarloosbaar.

Volwassenheid. Zeer divers beeld over alle TRL niveaus. Onzekerheid over opschaling bij veel routes.

• Ondanks veel onderzoek is de huidige inzet van biomassa als grondstof nog beperkt. De hoge ontwikkel- en implementatiekosten en hiermee samenhangende risico’s zorgen ervoor dat de ontwikkeling en opschaling relatief langzaam verloopt.

• Biomassa is op dit moment eerder een niche-grondstof (bv.vetzuren voor zeep en surfactants). • Een deel van 1e generatie biofuels is al commercieel beschikbaar• Voor 2e generatie biofuels zijn de processen bekend op grote schaal, maar ligt de uitdaging erin

om het proces ook met andere feedstocks en op kleinere schaal economisch te krijgen.• Er is geen level playing field in de support voor biomassa voor energie en als grondstof voor

hoogwaardige materialen.

Voorlopig Oordeel

Analyse BiobasedVolwassenheid, klimaat en voorlopig oordeel

15

Deelsystemen. Elektriciteit – elektrolyse; fossiele feedstock – SMR – CCS; afval – vergassen*; decarbonisatie methaan

Klimaatimpact. Afhankelijk van de rest van de keten. Met groene stroom gaat elektrolyse richting 100% reductie.

Volwassenheid Elektrolyse alkalisch/PEM (TRL8-9). Nieuwe elektrolysevarianten in demofase. Alternatieven: vergassing of SMR+CCS (TRL6-8); methaanpyrolyse (TRL 3-6) of fotokatalytische routes (TRL 1-4)

* Er zijn meerdere, complementaire vergassingstechnologieën

• Er is veel aandacht voor electrolyse van water (TRL 8-9). Ten opzichte van andere waterstoftechnologieën is dit relatief kostbaar door ongunstige thermodynamica. Alternatieven (decarbonisatie van methaan met nuttig gebruik van koolstof, vergassing van getorrificeerdereststromen. SMR + CCS) kunnen financieel aantrekkelijker zijn. Deze bevinden zich in een proces van opschaling (van TRL 6 naar 8/9)

• Door verscheidenheid aan technologieën over brede range van volwassenheid is deze pijplijn robuust

• Buffering en opslag zijn belangrijke randvoorwaarden.

Voorlopig Oordeel

Analyse Waterstof

16

Volwassenheid, klimaat en voorlopig oordeel

Deelsystemen. Indirecte route: Hernieuwbare bron – waterstof –productie. Directe route: (foto)elektrochemische productie

Klimaatimpact. Positief, mits de rest van de keten geen CO2 uitstoot heeft.

Volwassenheid. Bottleneck bij indirecte routes zit in de productie van koolstofarme waterstof (syngas). Foto-elektrochemische routes in onderzoeksfase (TRL<4)

• Indirecte route is ‘oude chemie’, maar nooit opgeschaald en op midden TRL. • Een benchmark is gewenst tussen power → producten en power → waterstof → producten • De belofte ligt in directe omzetting vanuit water en CO2. Elektrochemisch of foto-elektrochemisch.

Dit is nog < TRL4 en overlapt deels met CCU.

Voorlopig Oordeel

Analyse Power to products

17

Volwassenheid, klimaat en voorlopig oordeel

Deelsysteem. Hernieuwbare bron - warmtetechnologie voor zowel lage- en middentemperatuur als hoge temperatuur.

Klimaatimpact. Warmte uit hernieuwbare bronnen kan scope 1 emissies zeer ver reduceren, afhankelijk van totale keten. Impact hoger in combinatie met efficiencyverbetering.

Volwassenheid Power-to-heat opties voor lage en middelhoge temperaturen op TRL7-9. Voor hoge temperaturen zijn de elektrische opties op pilot niveau of research fase. Biogas en conventionele geothermie zijn technisch volwassen. Geothermie voor hoge temperaturen (UDG) bevindt zich in pilot-fase.

• Voor lage en middelhoge temperaturen zijn er meerdere technische opties op basis van zowel elektriciteit als aardwarmte met TRL 7-9 en is de pijplijn robuust. De energieprijzen vormen de belangrijkste randvoorwaarde.

• Inzet van hernieuwbare energie (in principe elektriciteit) is vooral een technische uitdaging voor hoge-temperatuur warmte, die nu wordt geleverd door directe aanvuring. De aandacht hiervoor was tot nog toe beperkt. Een aantal methoden (resistieve verwarming) behoeft vooral opschaling, terwijl een aantal alternatieven (plasmatechnologie) nog in onderzoek verkeren.

Voorlopig Oordeel

Analyse warmte

18

Volwassenheid, klimaat en voorlopig oordeel

• Voor doelstelling 2030 zijn technologieën met minimaal TRL 6 nodig. Die pijplijn is gevuld, maar realisatie is afhankelijk van opschaling naar TRL 9 en uitrol.

• Bij keuzes voor 2030 moet de doorkijk naar 2050 nadrukkelijk worden meegenomen• Recycling en energetische emissies moeten in samenhang geoptimaliseerd worden.

Dat vraagt om systeeminnovatie. Voor een circulaire economie is de bijdrage vanuit de chemie essentieel

• Aansluiting tussen onderzoek op lage TRLs en implementatie in hogere TRLs binnen en tussen technologiegroepen vraagt meer aandacht.

• Naar verhouding gaat er weinig aandacht uit naar hoge temperatuur warmte, recycling en CCU. • Biobased chemie is nu gericht op het realiseren van de hoogste toegevoegde (economische)

waarde. Dat geeft een kans om op te schalen en de leercurve te gebruiken om grotere volumes mogelijk te maken. De ontwikkelingsagenda zou eveneens moeten aansluiten op de doelstellingen voor klimaat en circulaire economie.

Innovatie portfolio

Observaties

19

Volwassenheid, klimaat en voorlopig oordeel

Bijlage 1Inventarisatie programma’s per thema

20

TRL 1-2TheoretischM€ 1 à 2

TRL 3-4Toegepast

M€ 1 à 2

TRL 5-6Pilots± M€ 10

TRL 7-8Opschaling

M€ 25-50

EfficiencyHet innovatie landschap

TRL 9Uitrol

M€ 100 - ?

i i concrete projecten

Programma(lijn)

LINEAIRE PRODUCTIE

TKI E&I (warmte)

EfficiencyVerlaging van de energievraag

ISPT PI-APC, BL, DR

TNO CO2 neutral industry

TKI Chemie CCPT&S

ARC-CBBC

Evidence based sensing

3Lyondell –circulariestoomAVEBE

DOW-YARA H2BioMCN

Koole terminals

15 M€

3 M€

7 M€ *

6 M€

9,7 M€

* Totaal voor programma. Geen schatting voor efficiency

De bedragen geven geschatte inzet per thema van totale projectgelden met publieke financiering.

4 jr 4 jr 4 jr 4 jr

21

TRL 1-2TheoretischM€ 1 à 2

TRL 3-4Toegepast

M€ 1 à 2

TRL 5-6Pilots± M€ 10

TRL 7-8Opschaling

M€ 25-50

WarmteHet innovatie landschap

TRL 9Uitrol

M€ 100 - ?

Empyro

WarmteOp basis van hernieuwbare energiedragers

TKI E&I warmte

ISPT oa UH

TKI gas geoenergie

LINEAIRE PRODUCTIE

Mat4Sus

Pilots ultradiepe geothermie

TNO CO2 Neutral Industry

1,5 M€

6,3 M€

0,8 M€

4 jr 4 jr 4 jr 4 jr

i i concrete projecten

Programma(lijn)

De bedragen geven geschatte inzet per thema van totale projectgelden met publieke financiering. 22

TRL 1-2TheoretischM€ 1 à 2

TRL 3-4Toegepast

M€ 1 à 2

TRL 5-6Pilots± M€ 10

TRL 7-8Opschaling

M€ 25-50

Waterstof en power-to-chemicalsHet innovatie landschap

TRL 9Uitrol

M€ 100 - ?

LINEAIRE PRODUCTIE

Waterstof / ECCMPower-2-chemicals en productie van groene en blauwe waterstof

Voltachem

ISPT System Integration

Tenure Track ECCM

TKI E&I elektrificatie

2

ARC-CBBC

Faraday Lab

NWA conversie & opslag

NWO crossover

TKI gas -waterstof

1 MW Electrolyser

TNO CO2 Neutral Fuels & Feedstock

TNO Sust. Chem. Ind.

TNO additionele investeringen Waterstoftransitie

15 M€

7 M€

4 M€

10 M€

1,5 M€

2 M€

2 M€0,8 M€

4 jr 4 jr 4 jr 4 jr

i i concrete projecten

Programma(lijn)

De bedragen geven geschatte inzet per thema van totale projectgelden met publieke financiering. 23

TRL 1-2TheoretischM€ 1 à 2

TRL 3-4Toegepast

M€ 1 à 2

TRL 5-6Pilots± M€ 10

TRL 7-8Opschaling

M€ 25-50

CCSHet innovatie landschap

TRL 9Uitrol

M€ 100 - ?

LINEAIRE PRODUCTIE

Carbon Capture and Storage

TKI gas CCU/CCS

TNO CO2 neutral industry

CCS

Porthos32 M€

3 M€ *

* Totaal voor programma. Geen schatting voor CCS

4 jr 4 jr 4 jr 4 jr

i i concrete projecten

Programma(lijn)

De bedragen geven geschatte inzet per thema van totale projectgelden met publieke financiering. 24

TRL 1-2TheoretischM€ 1 à 2

TRL 3-4Toegepast

M€ 1 à 2

TRL 5-6Pilots± M€ 10

TRL 7-8Opschaling

M€ 25-50

Biobased chemieHet innovatie landschap

TRL 9Uitrol

M€ 100 - ?

7 3 42

TKI BBE chemische katalyse

TKI BBE microbiologische conversie

TKI BBE solar capture

Biorizon

TKI groen gas vergisting

TKI groen gas vergassing

WR BBE oa BPM

TNO Sust. Chem. Ind.

TKI Chemie Advanced Materials

SAM

BiobasedGrondstoffen op basis van biomassa

CIRCULAR & BIOBASED ECONOMY

Building blocks of life

Waarde uit biomassa

ARC-CBBC

TNO CO2 Neutral fuels & feedstocks

PeelpioneersBio-HArT

o.a. BioBTXPulp2ValueChembeet

XTL

ZambeziMekong

Chaincraft

Lowlands MethanolCorbion

bioraffinageWaste-2-Chemicals

Beyond Oil

Brightlands material center

15 M€ 6 M€

1 M€

1,5 M€

3 M€

20 M€

19 M€

2,7 M€

0,5 M€ *

* Totaal voor programma. Geen schatting voor CCS

3 M€

3,7 M€

4 jr 4 jr 4 jr 4 jr

i i concrete projecten

Programma(lijn)

De bedragen geven geschatte inzet per thema van totale projectgelden met publieke financiering. 25

TRL 1-2TheoretischM€ 1 à 2

TRL 3-4Toegepast

M€ 1 à 2

TRL 5-6Pilots± M€ 10

TRL 7-8Opschaling

M€ 25-50

CCUHet innovatie landschap

TRL 9Uitrol

M€ 100 - ?

TNO ERP Energy Conversion & Storage

Solar-2-products

ARC-CBBC

CCU

ISPT CO2 to energy & products

ArcelorMittal pilot installatie

CIRCULAR & BIOBASED ECONOMY

VoltaChem

TNO CO2 Neutral Industry

25 M€

5 M€

0,5 M€

4 jr 4 jr 4 jr 4 jr

i i concrete projecten

Programma(lijn)

De bedragen geven geschatte inzet per thema van totale projectgelden met publieke financiering. 26

TRL 1-2TheoretischM€ 1 à 2

TRL 3-4Toegepast

M€ 1 à 2

TRL 5-6Pilots± M€ 10

TRL 7-8Opschaling

M€ 25-50

RecyclingHet innovatie landschap

TRL 9Uitrol

M€ 100 - ?

22

RecyclingHet sluiten van de keten

TNO Circular Economy

TKI Chemie Advance Materials

TKI E&I Recycling

Waste2AromaticsSyngip

Ioniqa CirculaeBlack Bear

Carbon

Quality Circular PolymersBin2Barrel

CIRCULAR & BIOBASED ECONOMY

0,5 M€

1,5 M€3,5 M€

4 jr 4 jr 4 jr 4 jr

i i concrete projecten

Programma(lijn)

De bedragen geven geschatte inzet per thema van totale projectgelden met publieke financiering. 27

TRL 1-2TheoretischM€ 1 à 2

TRL 3-4Toegepast

M€ 1 à 2

TRL 5-6Pilots± M€ 10

TRL 7-8Opschaling

M€ 25-50

SleuteltechnologieënHet innovatie landschap

TRL 9Uitrol

M€ 100 - ?

Sleuteltechnologieën

KET

SLEUTELTECHNOLOGIEËN

ISPT o.a. Water processing

TKI Chemie CCPT&S, CND & Adv. Mat.

Mat4Sus

GoChem

Evidence based sensing

ARC-CBBC

TKI E&I (niet-chemie)

Brightlands Materials Center

20 M€

20 M€

7,5 M€

6,5 M€

7,5 M€

9 M€

4 jr 4 jr 4 jr 4 jr

i i concrete projecten

Programma(lijn)

De bedragen geven geschatte inzet per thema van totale projectgelden met publieke financiering. 28

FieldlabsOnderdeel van het innovatie-ecosysteem in Nederland (TRL5-6 en TRL 7-8)

Fieldlab Thema’s

1. Chemport IndustryCampus (initierend)Delfzijl

Recycling, biobased, elektrificatie, digitalisering, ketenintegratie, energie-innovatieGroene chemicaliën uit biomassa en hernieuwbare energie . Faciliteren van innovaties die opgeschaald kunnen worden.

2. Green PACEmmen

Met name materialenGreen PAC is een open innovatiecentrum voor (groene) kunststoffen, vezels en composieten. Ze initiëren en faciliteren ‘businessdriven‘ kennisontwikkeling.

3. S/Park (initierend)Deventer

Waterstof, digitalisering (KET) (programma’s in ontwikkeling)Innovatie ecosysteem op het gebied van hoogreactieve chemie en technologie. Veiligheid, scalability, sustainability en slimme fabrieken.

4. ProdockAmsterdam

O.a. recyling, biobased, energietransitieInnovatie hub van de Amsterdamse haven waar ondernemers hun producten, processen en propositie snel en doeltreffend kunnen ontwikkelen en uitrollen.

5. Bioprocess Pilot FacilityDelft

BiobasedOpschalen industrieel biotechnologische processen, verwaardenbiomassastromen.

6. Biotech Campus DelftDelft

BiobasedApplicatie van levende cellen en/of hun producten in industriële processen, bijv. bio-fuels, kleurstoffen.

7. Plant One Rotterdam Rotterdam

Efficiency, recycling, CCU, biobasedTestfaciliteiten voor duurzame procesinnovaties en oplossingen voor procesverbeteringen.

8. Fieldlab Rotterdam-Moerdijk (initierend)Rotterdam/Moerdijk

Waterstof, warmte, CCUTechnologieën op industrieel relevante schaal in een praktijkomgeving testen. Innovatie met Power-2-X.

9. Green Chemistry CampusBergen op Zoom

Biobased, materialen (KET)Opschaling van nieuwe, duurzame materialen en chemicaliën voor de bouwmaterialen- en verpakkingsindustrie.

10. Brightlands ChemelotCampus Geleen

Biobased, waterstof, CCU, recycling, efficiency, warmteOntwikkeling van slimme materialen (voor de biomedische, automotive en verpakkingsindustrie) en duurzame chemische productieprocessen (hernieuwbaar, efficiënt en biobased).

Bron: Bijeenkomst innovatiecampussen/fieldlabs chemie-energie, 29-10-2018

1.Chemport Industry Campus

4.Prodock

10.Brightlands Chemelot Campus

3.S/Park

8. Fieldlab Rotterdam/Moerdijk

7.Plant OneRotterdam

6.Biotech Campus Delft

5.Bioprocess Pilot Facility

2.Green Pac

9.Green Chemistry Campus

Thema’sEfficiencyWarmteWaterstofCCUBiobasedRecycling

OverigKET

Draaiend

Initiërend

29

30

Bijlage 2Betrokken experts

Expert sessie recyclingBetrokken experts

Naam Achternaam Organisatie Functie Afdeling / werkveld Rol

Geert Bergsma CE delft Manager Life cycle analysis Deelnemer

Paul Brandts Brightlands Consultant, ex DSM Deelnemer

Tom Caris Coolrec Project manager Deelnemer

Jaap Kiel ECN Part of TNO Unit Program Development Manager Biomass Betrokken

Josse Kunst Kiduara Owner Circular economy Deelnemer

Katja Loos RUG Professor Faculty of Science and Engineering Betrokken

Karin Molenveld WUR Sr. Scientist Biopolymers Deelnemer

Mark Roelands TNO Sr. Scientist Process Technology Deelnemer

Maria Soliman SABIC Onderzoeker Material Sciences / polymers Betrokken

Jan-Willem Steyvers Attero Projectontwikkelaar Deelnemer

Yvonne Van Delft ECN Part of TNO Innovation Manager Efficiency & Circularity Betrokken

Keimpe van den Berg AkzoNobel Onderzoeker Resins en coatings Deelnemer

Jaap van Hal ECN Part of TNO Innovation Manager Biorefinery Betrokken

31

Expert sessie warmte, waterstof en elektrificatieBetrokken experts

Naam Achternaam Organisatie Functie Afdeling / werkveld Rol

Rajat Bhardwaj TNO Research scientist Deelnemer

Martijn Broekhof VNCI Head of unit Climate & Energy Betrokken

Jurriaan Huskens Universiteit Twente Professor Molecular Nanofabrication Deelnemer

Rob Kreiter TKI Energie en Industrie Hoofdlijnmanager Systeemintegratie - elektrificatie en flexibilisering Deelnemer

Bennie Reesink BASF Onderzoeker Katalyse Deelnemer

Marijn Rijkers Chemelot-Inscite Program director Biobased Betrokken

Lennart Van der Burg TNO Business Development Manager Green Hydrogen & Sustainable Heat Deelnemer

Harry van Dijk Deltalinqs/ISPT Betrokken

Marc Van Doorn Brightlands Business Development voorheen OCI Deelnemer

Martin van Sint Annaland TUE Professor Chemical Proces Intensification Betrokken

Eelco Vogt Albermarle Adviseur, voormalig directeur R&D Betrokken

Bas Warmenhoven EZK Accounthouder Topsector Chemie Directoraat Generaal Bedrijfsleven & Innovatie Toehoorder

32

Expert sessie biobased chemie en CCUBetrokken experts

Naam Achternaam Organisatie Functie Afdeling / werkveld Rol

Harry Bitter WUR Professor Biobased chemistry and technology Betrokken

Kees de Gooijer TKI agri Chief Inspiration Officer agri & food, biobased ecoonomy Deelnemer

Ed de Jong Avantium VP Development Deelnemer

Arnold Driessen RUG Professor Faculty of Science and Engineering Betrokken

Reinier Grimbergen TNO voormalig DSM Deelnemer

Stephan Janbroers TNO Sr Business Developer Biomass Deelnemer

Jaap Kiel ECN Part of TNO Unit Program Development Manager Biomass Betrokken

Jos Put Brightlands Professor, voormalig DSM Deelnemer

Marijn Rijkers Chemelot-Inscite Program director Biobased Betrokken

Karin Schroën WUR Personal Professor Agrotechnology and food science Betrokken

Willem Sederel Biobased Delta Board member Betrokken

Jan Harm Urbanus TNO Chemische technologie Deelnemer

Daan van Es WUR Sr Scientist Food & Biobased Research (WFBR) Deelnemer

Jacco van Haveren WUR Programma manager Biobased chemicals and fuels Betrokken

Gino van Strijdonck Zuyd Hogeschool Lector Material Sciences Deelnemer

Ton Vries Syncom CEO Pharaceutica en biotech Betrokken

33

Bijlage 3Samenhang technologieën per oplossingsrichting

34

Oplossingsrichting 1: RecyclingKringloopsluiting in meer detail

35

1. Refining

2. Polymerisation

3. Compounding

4. Production of goods

5. Usage

6. Collection

7. Sorting

8. Reprocessing

PLASTIC PELLETS

PLASTIC PRODUCTS

DISCARDED PRODUCTS

MIXED AFTER-USE MATERIAL

BALED AFTER-USE PLASTICS

MONOMERS

LIQUID FEEDSTOCK

POLYMERS

ENERGY RECOVERY

Return System

Chemical recycling

Depolymerization

Pyrolysis

Solvolysis

Mechanical recyclingIncineration

GassificationGASSES

(SYN GAS)BASE CHEMICALS

Design for recycling

• Verlengen levensduur

• Verbeteren scheidbaarheid

• Verbeteren

recycleerbaarheid

Oplossingsrichting 2: Warmte, waterstof en elektrificatieSamenhang tussen warmteopties en productroutes op basis van hernieuwbare energie en koolstof

Heat

Electricity Grid

>300°C

Electrolyse

Synthetic fuelsMethaan, Methanol

Fotoelectrosynthese

Waterstof boiler

BiomassaGeo-thermal

H2

Metha-nisatie

Fuels & startingpoint for

chemicals

Fischer-Tropsch

Diesel, kerosine, gasoline &

starting point for chemicals

+CO2

Fotokatalyse

Electrosynthese

+ CO2

+ feedstocks

Chemicals

Different chemicals and

polymers

Solar fuels<300C

Power to Heat

Renewable power

36

Oplossingsrichting 3: Biobased en CCUBronnen, processen en producten

KunststoffenDe fractie die per recycle loop verloren gaat of niet valt te recyclen.

RubberMoeilijk recycleerbaar

BrandstofVliegtuigbrandstof

Textielvezel Once throughSynthetisch Was- en reinigings-

middelen, toepassing van olie/vet, Verf, Kleefstoffen, Antivries

Suikers/Zetmeel Lignocellulose Olie en vet Eiwitten CO2

rookgas atmosfeeragri Afval- en reststromenhout

Chemisch Thermochemisch Biotech

thermokatalyse, organische chemie, veresteringen hydrolyse, reductie en oxidatie, polymerisatieen de-polymerisatie, fotochemie, substitutie, additie en eliminatie, radikaalchemie, rearrangement, zuur- en basechemie.

Incineration, gasification, Thermolysis, Pyrolysis, Hydrothermal

Fermentation, Aerobic conversion, Anaerobic digestion

Capture / CCU

37

Meer informatie

George Wurpel | george@msgstrategies.nl

38