Geschiedenis en Cultuur

Hoe een dag aan het strand het leven van deze scholier veranderde

Door zijn inval ging Ethan Novek onderzoek doen aan Yale terwijl hij nog op de middelbare school zat. donderdag, 9 november 2017

Door Christina Nunez

Ethan Novek was op een strand in Connecticut bezig met het graven van een kuil in het zand toen hij iets zag dat hem aan het denken zette. Het zeewater dat in de kuil sijpelde, steeg en daalde mee met het niveau van de zee verderop. Stel dat dit doorsijpelende water gebruikt kon worden om in bronnen aan land energie uit golven te winnen, in plaats van in de woeste golfslag van de oceaan zelf?

Het idee leidde tot een serie experimenten, waarmee Novek het uiteindelijk tot onderzoeker aan de Yale University zou schoppen terwijl hij nog op de middelbare school zat. Na die zomer aan het strand was Novek aan zijn middelbare school begonnen, waar hij meerdere experimenten in het schoollaboratorium uitvoerde. In zijn tweede jaar had hij een eenvoudige en betaalbare manier gevonden om CO2 af te vangen en tot bruikbare producten te verwerken. Onlangs haalde hij de halve finale van de Cosia Carbon XPRIZE, een prijsvraag waarbij in totaal 20 miljoen dollar aan prijzengeld te verdelen valt.

Als we hem spreken, struikelt Novek bijna over zijn woorden wanneer hij over zijn research vertelt – er is te veel stof om te behandelen. Het hele traject, van die inval aan het strand tot zijn concept voor het afvangen en opslaan van CO2, begon met het aanvragen van een patent op een systeem voor getijdenenergie, wat op zijn beurt leidde tot Noveks onderzoek naar het energiepotentieel van de verschillen in saliniteit tussen zoet en zout water, wat hem er weer toe bracht onderzoek te doen naar parallelle reacties tussen ammoniak en CO2. Wie Noveks razendsnelle uitleg over de verschillende onderzoekstrajecten die hem uiteindelijk tot zijn CO2-afvangproject zouden brengen, echt wil begrijpen, zal waarschijnlijk eerst scheikunde moeten gaan studeren.

Maar Novek is zeker niet de enige die zo wordt gefascineerd door CO2-afvang, een techniek die een veelbelovende maar moeilijk te realiseren oplossing belooft: als we het broeikasgas CO2 op een of andere manier uit de schoorstenen van de wereld kunnen filteren voordat het in de atmosfeer terechtkomt, dan wordt het terugdringen van fossiele brandstoffen iets minder problematisch.

CO2-afvang

Ondanks de enorme hoeveelheid kooldioxide op aarde blijkt het commercieel erg lastig te zijn om het gas af te vangen, op te slaan (in ondergrondse reservoirs) of te hergebruiken voor andere producten. In Canada en de VS zijn miljarden dollars verspild aan groots aangekondigde projecten voor het opschonen van de uitstoot van kolencentrales, projecten die nooit de gewenste resultaten hebben opgeleverd; in de VS is dit onderzoek inmiddels stopgezet.

“Ik ben altijd gefascineerd geweest door het idee om afvalproducten tot waardevolle materialen te verwerken,” zegt Novek. “Ik vind het geweldig om de levensstandaard van alle mensen in de wereld te verhogen zonder dat we daarbij de hulpbronnen van de aarde uitputten.”

Voor hem gaat het bij CO2-afvang niet om het verlengen van het gebruik van steenkool voor het opwekken van elektriciteit, maar om industriële vervuiling. Hij wijst erop dat zelfs als we al onze elektriciteit uit duurzame energie, zoals wind- en zonne-energie, zouden halen, de wereld nog altijd te maken heeft met de CO2-uitstoot van bijvoorbeeld de staal- en cementindustrie, die nog lang niet zover zijn in het afbouwen van fossielen brandstoffen.

“Hoe gaan zij met dit aspect om?” zo vraag hij zich af. “Op dat punt komt CO2-afvang om de hoek kijken.”

Toen Novek voor zijn idee over getijdenenergie studie deed naar saliniteit, kwam hij steeds weer één naam tegen: Menachem Elimelech. Dus schreef hij de Yale-professor een brief waarin hij zijn interesse toonde in diens onderzoek en overstelpte hij hem via internet met vragen. Maar hij kreeg geen antwoord.

Novek bleef intussen experimenteren, wat hem uiteindelijk op het spoor van de CO2 bracht. Op de International Science and Engineering Fair van Intel won hij een prijs voor zijn mechanisme om kooldioxide en ammonia te verwerken tot ureum ten behoeve van een belangrijk ingrediënt van kunstmest. Nadat hij nog meer prijzen had gewonnen, schreef hij Elimelech opnieuw om hem van de laatste ontwikkelingen op de hoogte te brengen.

Ditmaal kreeg hij antwoord. Elimelech prees Novek voor zijn vasthoudendheid en vroeg de tiener om zijn onderzoek op Yale te presenteren en het in een wetenschappelijk artikel in een tijdschrift te beschrijven.

Zijn laatste twee jaar als middelbare scholier bracht Novek op de campus van Yale door, waar hij zijn aandacht nu verlegde van zijn ureum-experiment naar zijn idee over het afvangen en hergebruiken van CO2, waarbij hij zich vooral richtte op organische oplosmiddelen, die gebruikt kunnen worden om CO2 bij kamertemperatuur uit rookgas vrij te maken. Bij deze reactie wordt 96 procent minder energie verbruikt dan bij bestaande CO2-afvangprocessen. Novek werkt ook aan een idee om het waterstofsulfide dat als afvalproduct in de aardolie- en aardgasindustrie ontstaat, te gebruiken om kooldioxide (CO2) te verwerken tot koolmonoxide (CO), dat in de productie van chemicaliën en plastics wordt gebruikt.

Terwijl hij op afstand zijn schoolexamen haalde, publiceerde hij samen met Elimelech en enkele postdoctoraalstudenten een wetenschappelijk artikel en schreef zich in voor de XPRIZE.

“Ik heb heel veel slimme leerlingen voorbij zien komen,” zegt Andrew Bramante, die op de Greenwich High School in Connecticut leiding gaf aan het schoolproject voor Noveks wetenschappelijk onderzoek. “Maar Ethan is een geval apart.”

“Ik ondervond échte tegenwerking – in de zin dat ik zelf kon uitzoeken waarom iets niet werkte, in plaats van dat iemand me vertelde waarom iets niet werkt.”

door Ethan Novek

Leren van tegenslagen

Bramante denkt dat Novek 'tijdens de lessen waarschijnlijk liever over zijn experimenten dagdroomde dan het vereiste huiswerk deed'. Voordat hij definitief naar New Haven [Yale] verhuisde, had Novek naar eigen zeggen inderdaad moeite om zijn tijd te verdelen tussen zijn huiswerk en zijn onderzoek aan de prestigieuze universiteit.

Maar volgens hem heeft de vrijheid die hij als tiener op zijn middelbare school en thuis kreeg om zijn experimenten uit te werken een grote rol in zijn succes gespeeld. Zijn ouders hebben geen wetenschappelijke achtergrond, vertelt hij, dus er was niemand die hem erop wees dat een bepaald experiment geen kans van slagen had. Zo vergaarde hij waardevolle inzichten uit allerlei mislukkingen.

“Ik ondervond échte tegenwerking – in de zin dat ik zelf kon uitzoeken waarom iets niet werkte,” zegt hij, “in plaats van dat iemand me vertelde waarom iets niet werkt.” Ook deed hij uitgebreid onderzoek op internet, waar hij artikelen uit vakbladen opzocht: “Als het internet er niet was geweest, weet ik niet of ik het punt zou hebben bereikt waarop ik nu ben.”

De nu 18-jarige Novek heeft het bedrijf Innovator Energy opgericht om zijn technieken voor het afvangen en hergebruiken van CO2 verder te ontwikkelen. En hij is verhuisd naar San Antonio, Texas, waar hij samen met een team van het Southwest Research Institute een prototype van zijn systeem bouwt. Novek zegt dat CO2 met zijn technologie voor acht dollar per ton kan worden afgevangen, ver onder de huidige marktprijs (circa dertien dollar per ton in bijvoorbeeld Californië).

Hoewel hij nog maar pas tot Yale is toegelaten, waar hij scheikundige technieken zal studeren, neemt Novek een jaar sabbatical om zich volledig op zijn CO2-onderzoek te richten. In dat jaar wil hij naar eigen zeggen ‘het grootst mogelijke resultaat in de kortst mogelijke tijd bereiken’.