Chemische Technologie

Tijdens de cursus Atoombouw leer je alles over de bouwstenen van de chemie. Vanaf het niveau van protonen, neutronen en elektronen leggen we via verschillende atoommodellen de link naar atomaire eigenschappen. Uiteindelijk ben je in staat deze concepten te herkennen in andere plekken waar deze in de chemie een rol spelen.

Veilig werken op het laboratorium heeft een prominente plek in deze cursus. Je leert een titratie op het laboratorium op correcte wijze uit te voeren. De voorbereiding, uitvoering en rapportage in de vorm van het labjournaal van het experiment komen aan de orde. De theorie omvat kennis over sterke en zwakke éénwaardige zuren. Ook behandelen we buffers, oplosbaarheid van stoffen, oxidatoren en reductoren. Ten slotte kun je na deze cursus voorspellen of een redoxreactie wel of niet spontaan verloopt en kun je rekenen met de wet van Nernst.

Als je werkt in een laboratorium verricht je regelmatig (kwantitatieve) metingen. De resultaten die uit deze meetwaarden volgen, moet je beschrijven. Het kan ook zijn dat je er andere grootheden mee uitrekent of dat je ze grafisch verwerkt. De gekregen waarden moet je dan ook bediscussiëren. Van essentieel belang bij het analyseren van de meetwaarden, zijn de begrippen ‘nauwkeurigheid’ en ‘meetfout’. Ook is het belangrijk om te bepalen wat de betrouwbaarheid van de meetwaarden is en of de meetwaarden tussen 2 groepen (significant) verschillend zijn. Hoe je deze zaken, met behulp van Excel, berekent en hoe je hier conclusies aan verbindt, leer je in de cursus Data-analyse 1.

Na het volgen van het vak Procestechniek 1 heb je begrip van de basiselementen in de chemische procestechnologie, zoals verschillende procesbeschrijvingen en unit operations. Je kunt op een systematische manier de eenvoudige massabalansen en energiebalansen doorrekenen en aangeven welke kenmerken van duurzaamheid bij het proces een rol spelen. Ook kun je deze theorie toepassen in en vergelijken met de praktijk en hierover effectief rapporteren en communiceren.

Deze cursus heeft als doel om je de kennis en vaardigheden bij te brengen die je nodig hebt om (moleculaire) verbindingen in een chemisch mengsel van elkaar te kunnen scheiden en karakteriseren. Met de opgedane kennis en vaardigheden ben je in staat om (samen met een medestudent) een werkplan op te stellen voor de scheiding en karakterisering van een aantal verbindingen in een mengsel. En kun je dit werkplan uitvoeren volgens de geldende (veiligheids)normen.

De basiscursus Wiskunde is bedoeld om je wiskundige kennis op peil te brengen en aan te vullen, en je vertrouwd te maken met chemisch rekenen. Als je de cursus succesvol afrondt, heb je voldoende kennis om de wiskunde die wordt gebruikt in andere cursussen uit de opleiding te kunnen begrijpen en te kunnen toepassen. Na het volgen van de cursus kun je wiskundige formules en functies begrijpen, bewerken, oplossen en schetsen. Je kunt de opgedane wiskundige kennis toepassen in een praktische context.

In deze cursus komen de opbouw en ruimtelijke structuur van organische moleculen en de hoofdgroepen biomoleculen aan de orde. Vanuit hier kun je in een project uiteindelijk vanuit een bio-organische vraagstelling een onderzoeksstrategie opstellen.

Tijdens deze cursus maak je kennis met analyseapparatuur met daarbij aandacht voor de achterliggende theorie. Hierbij behandelen we de werking van analytische technieken als chromatografie en spectrometrie. Na het volgen van de cursus ben je in staat kwantitatieve analyses uit te voeren met analytische apparatuur volgens de veiligheidsregels. Ook kun je aan de hand van een voorschrift/handleiding de apparatuurinstellingen aanpassen. Aan het einde van de cursus beheers je de theoretische kennis van chromatografie en spectroscopie.

Waar het bij Procestechniek 1 gaat om processen zonder chemische reactie, gaan we hier kijken wat er gebeurt als er wel stoffen worden gevormd of afgebroken. Hoe verandert de massabalans? Hoe ziet de reactor (de plek waar de chemische reactie plaatsvindt) eruit? Wat gebeurt er met de warmte die vrijkomt? Hoe ziet een heel proces er dan uit? Verder gaan we kijken naar unit operations met vaste deeltjes, zoals fluïdisatie en adsorptie. Je leert het meest als je op verschillende manieren in aanraking komt met de stof. Daarom bevat dit vak niet alleen theorieles, maar ga je de theorie ook in de praktijk brengen tijdens experimenten in de proceshal en maak je in Excel opdrachten en simulaties.

Fysische Chemie houdt zich bezig met de fysische eigenschappen van stoffen. Er worden verbanden gelegd tussen de eigenschappen van stoffen en die van de deeltjes (atomen, moleculen, ionen) waaruit deze zijn opgebouwd. Zo worden bijvoorbeeld microscopische eigenschappen als aantal, massa en snelheid van moleculen in een gas gekoppeld aan macroscopische eigenschappen als temperatuur, druk en soortelijke warmte van het gas. Een ander voorbeeld is het relateren van de osmotische druk van een polymeeroplossing aan de molecuulgrootte van de opgeloste deeltjes.

In het kader van duurzaamheid wordt steeds vaker gebruikgemaakt van cellen of enzymen om gewenste stoffen te produceren. Sommige complexe moleculen, veelal met een farmaceutische toepassing, zijn zelfs alleen met behulp van cellen of enzymen te produceren. In deze cursus behandelen we een aantal basale biochemische processen als basis voor toepassingen in de biotechnologie. Ook leer je een eenvoudig biochemisch onderzoek uit te voeren aan de hand van een vraagstelling.

Tijdens de cursus Organische Synthese 1 ga je je verder verdiepen in de organische chemie en molecuulspectroscopie. Hierdoor kun je goed functioneren in diverse laboratoria op de vele terreinen van de chemie. Denk aan petrochemische industrie, wasmiddelindustrie, farmaceutische industrie, geur- en smaakstoffenindustrie, voedingsmiddelenindustrie, biobased industrie, kunststof-, polymeer-, lijm- en verfindustrie.

Je leert een omzetting met enzymen en micro-organismen voor te bereiden, uit te voeren en te rapporteren. Je gaat hierbij op de juiste manier om met deze biokatalysatoren. Je benoemt de verschillende up- en downstreamstappen in een biotechnologisch proces en je voert hier eenvoudige berekeningen op uit. Ook geef je advies over welke optie voor een bepaalde processtap het meest geschikt is en wat de beste schakeling van processtappen is.

Tijdens de cursus Destillatie en Extractie ga je in groepsverband onderzoeken welke van de 2 grootschalige scheidingsmethoden (destillatie en extractie) het meest geschikt is om een afvalwaterstroom mee te zuiveren. Dit vergelijk je met een standaard methode van afvalwaterzuivering.

De vaardigheden en kennis die je hiervoor nodig hebt, leer je in deze cursus. Je gaat bijvoorbeeld oefenen met het bedienen van apparatuur en het rapporteren van je resultaten. We gaan in op de theoretische kennis die je nodig hebt tijdens het project. En ook je competentie-ontwikkeling blijft belangrijk: aan de hand van de leerdoelen van het project breng je voor jezelf in kaart wat je sterke en zwakke punten zijn en waar je jezelf tijdens het project hebt verbeterd.

Tijdens de cursus Destillatie en Extractie ga je in groepsverband onderzoeken welke van twee grootschalige scheidingsmethoden (destillatie en extractie) het meest geschikt is om een afvalwaterstroom te zuiveren. Dit vergelijk je met een standaard methode van afvalwaterzuivering.

Om hier iets over te kunnen zeggen, heb je natuurlijk bepaalde vaardigheden en kennis nodig. Een groot deel van de gereedschappen die je nodig kunt hebben, is opgenomen in deze cursus. Je zult bijvoorbeeld tijdens de vaardigheden gaan oefenen met het bedienen van apparatuur en het rapporteren van je resultaten. Bij de theorielessen wordt ingegaan op de theoretische kennis die je nodig hebt tijdens het project. Uiteraard blijft ook de competentie-ontwikkeling belangrijk. Aan de hand van de leerdoelen van het project breng je voor jezelf in kaart wat je sterke en zwakke punten zijn en waar je jezelf tijdens het project hebt verbeterd.

In deze cursus verdiep je je in de achtergronden van thermodynamica, kinetiek en katalyse om het reactieverloop te kunnen sturen. Je leert hoe je hiermee de ligging van het evenwicht en het concentratieverloop tijdens een reactie kunt begrijpen, voorspellen en beïnvloeden. Op basis van kennis van de opbouw en werking van katalysatoren kun je dan aangeven hoe een katalysator het reactieverloop beïnvloedt en hoe de keuze voor een katalysator de gevormde producten kan bepalen. Naast theorie is er ruimte voor praktijk: je voert kinetische experimenten uit en werkt deze uit.

Je leert om in een chemisch proces risico’s benoemen en de bijbehorende veiligheidsmaatregelen voor te stellen. Ook ga je voorgestelde procesaanpassingen beoordelen op veiligheids- , economische en ethische aspecten. Tenslotte leer je gestructureerd een argumentatie op te zetten om een standpunt te verdedigen.

Bij deze cursus verdiep je je verder in de kinetiek van reacties. Je gaat onder meer aan de slag met reactiesnelheid in batchreactoren, kettingreacties, vertakkingen en explosies. De steady state-benadering, zeer belangrijk bij het beschrijven van reactiesnelheden, komt aan bod. De benodigde wiskunde, met name het analytisch oplossen van eenvoudige differentiaalvergelijkingen, behandelen we in samenhang met de fysisch chemische inhoud. Voor complexere systemen is het vaak nodig om met bijvoorbeeld een spreadsheet de bijbehorende vergelijkingen numeriek op te lossen. Dit ga je doen in het cursusonderdeel simulatie.

Je leert om een onderzoeksvraag te beantwoorden op het gebied van filtratie en membraantechnologie. Dit doe je aan de hand van theoretische aspecten en experimenteel verkregen gegevens. Je bereidt een experiment met filtratie of membraanfiltratie voor, voert deze uit en rapporteert erover. Daarvoor selecteer je de juiste techniek en instellingen en onderbouw je je keuze.

Tijdens dit vak bereid je je voor op een Research & Development-positie (R&D-positie) in de chemische industrie, en natuurlijk op je eerste stage. Je gaat werken aan een representatieve casus, waarbij je leert om een praktische vraag te vertalen naar een onderzoekstrategie om producteigenschappen te verbeteren.

De meeste processen worden meer en meer automatisch geopereerd. Dit houdt in dat procesgrootheden gemeten moeten worden en dat er aan de hand daarvan instellingen aangepast moeten worden. Deze meet- en regelsystemen begrijpen, kunnen analyseren en verbetering voorstellen, is het belangrijkste doel voor deze cursus. We beginnen met het lezen van een Piping & Instrumentation Diagram (P&ID). Vervolgens kijken we naar de manier waarop meet- en regelinstrumenten hierin worden toegepast. Hierbij besteden we veel aandacht aan het analyseren van de karakteristieken van regelingen, bestuderen we het regelgedrag en stellen we onderbouwde verbeteringen van instellingen en regelstrategieën voor.

We gaan in op een van de meest voorkomende processen in de chemische industrie, namelijk mixen. Hierbij behandelen we het mengen van verschillende fasen. We bekijken de fenomenologische karakteristieken en we rekenen met vuistregels aan mengprocessen op kleine en grote schaal.

Minor

• ILC-Minor Food & Pharma;
• ILC-Minor Process Development in Chemical Industry;
• HU-minor;
• Premaster universiteit.

Of

Verbreden en verdiepen in onderzoek

• Externe profilering;
• Eigen invulling.

Je rondt je studie af met een afstudeeropdracht bij een bedrijf of instelling in Nederland of in het buitenland. Je sluit de afstudeeropdracht af met een verslag over het onderzoek dat je hebt gedaan, een voordracht en een mondelinge verdediging.

Voorbeelden van afstudeeropdrachten:

• Een onderzoek naar de wijze waarop warmte uit de grond (1,5 km diepte) kan worden ingezet voor het verwarmen van stoffen in chemische processen, zodat fossiele brandstoffen worden bespaard.
• Een computermodel ontwikkelen waarmee een waterzuiveringsbedrijf kan voorspellen hoe lang een vervuiling in de zuiveringsinstallatie aanwezig is en hoe snel deze wordt afgebroken.
• Een nieuwe, energiezuinige manier zoeken om papier te maken, zonder dat de kwaliteit van het papier hieronder lijdt.