Handlingsplan for Katalyse og organisk kjemi II

Transkript

1 Handlingsplan for Katalyse og organisk kjemi II Sammendrag Programmet er en videreføring av grunnforskningsprogrammet Katalyse og organisk syntetisk kjemi (KOSK) som har vært et viktig og vellykket bidrag til videreutvikling av de aktuelle forskningsmiljøene. Programmets hovedmålgruppe er forskningsmiljøer som utfører grunnleggende forskning innenfor programmets fagområder. Programmets mål Programmets hovedmål er å bidra til miljøvennlig og bærekraftig utnyttelse av norske naturgassressurser og til økt verdiskapning innen norsk kjemisk industri på lang sikt. Programmet skal videre bidra til å redusere bruk og produksjon av miljøskadelige og giftige forbindelser og bidra til å posisjonere norske miljøer innen forskningsområder med meget høy internasjonal aktivitet. For å nå dette overordnede mål har programmet flere strategiske mål: Økt verdiskapning av norske petroleumsressurser med spesiell vekt på utnyttelse av naturgassen. Det skal videreutvikles faggrupper på topp internasjonalt nivå som gjennom grunnleggende forskning og utdanning skal bringe fram ny kunnskap og danne basis for utvikling av teknologi, metoder, produkter og prosesser. Etablere og videreutvikle slagkraftige, internasjonalt konkurransedyktige forskningsgrupper innen organisk syntese ved universitetene og ved instituttene. Opprettholde utdanningen av det høye antall kandidater innen katalyse og organisk syntese i Norge, for å tilfredsstille industriens og forskningsinstituttenes behov for kvalifisert arbeidskraft, og legge grunnlaget for framtidig ekspansjon og nyetablering innen kjemisk industri. Stimulere til økt samarbeid mellom forskningsgrupper i Norge og med fremragende internasjonale forskningsmiljøer innenfor katalyse og organisk syntese. Budsjett Programperioden er f.o.m t.o.m Beløp i kroner Finansieringskilde Forslag Plan for Plan for Plan for senere år Totalt KD OED Totalt I langtidsbudsjettet er programmets utlysninger over programperioden planlagt. Langtidsbudsjettet skal revideres årlig.

2 Langtidsbudsjett Utgifter Inngåtte FoU-forpliktelser Informasjon&formidling Programadm. utgifter Utlysning/planlagt tildeling Utlysning/planlagt tildeling Utlysning/planlagt tildeling Utlysning/planlagt tildeling Utlysning/planlagt tildeling Utlysning/planlagt tildeling Prioriterte forskningsoppgaver Katalyse Grunnleggende forskning innenfor katalyse skal i hovedsak rettes mot katalytiske prosesser for foredling av naturgass til kjemikalier og drivstoffer. Eksempler på viktige produkter kan være diesel, metanol, dimetyleter, hydrogen, olefiner, ammoniakk, karbonmaterialer. Dette er produkter som i første rekke benyttes til energiformål, men andre bruksområder er også aktuelle (landbrukskjemikalier, plast, finkjemikalier og spesialkjemikalier). Selv om naturgass hovedsaklig består av metan, inneholder den betydelige mengder etan, propan og butaner. C 2 -C 4 komponentene er viktige og ettertraktede råstoffer for kjemisk industri og programmet omfatter også oppgaver knyttet til utnyttelsen av disse råstoffene. På grunn av programmets begrensede størrelse er det viktig at forskningsoppgavene konsentreres om noen viktige og sentrale områder for konvertering av naturgass. Oppgavene vil være knyttet til grunnleggende studier av katalysatorer for eksisterende teknologi så vel som til utviklingen av nye katalysatorsystemer. Arbeidet vil omfatte alle viktige deler av katalyseteknologi: Syntese, karakterisering, mekanismer og kinetikk. Aktuelle områder vil være: Framstilling og bruk av syntesegass, herunder hydrogen Det er rimelig å anta at kommersielle prosesser for konvertering av metan også i overskuelig framtid i hovedsak vil omfatte syntesegass (CO + H 2 ) som mellomprodukt. Syntesegass er et viktig petrokjemisk mellomprodukt med en lang rekke anvendelser. Mye tyder også på at H 2 vil bli stadig viktigere i energisammenheng. Framstilling og videreforedling av olefiner Lette olefiner som eten og propen er viktige mellomprodukter i kjemisk industri, moderne petrokjemisk industri ble bygd opp rundt videreforedling av eten og propen. C 2 -C 4 komponentene i naturgass er utmerkede råstoffer for disse produktene. Forbedringer, via økt forståelse av katalysatorene for disse prosessene samt utvikling av nye prosesser, er viktig. Videreforedling av olefiner til plastråstoff og andre kjemikalier kan også være aktuelt. Direkte konvertering av metan og lette alkaner Til tross for en stor forskningsinnsats de siste årene har det ikke skjedd noe gjennombrudd når det gjelder konvertering av metan til metanol eller C 2 komponenter. Dette er en ettertraktet prosess, men hvor det synes å være et klart behov for nye ideer. C 2 -C 4 komponentene i naturgass kan også i noen tilfeller omsettes direkte til produkter uten å gå veien om det tilsvarende olefinet.

3 Organisk syntese Innen den organisk syntetiske kjemien vil det bli lagt vekt på å bygge opp og å videreutvikle slagkraftige forskningsgrupper som kan løse syntetiske problemer innen følgende prioriterte områder: Selektiv syntese Utvikling og anvendelse av selektive syntesemetoder. Selektiviteten omfatter i prinsippet alle aspekter i dette feltet; kjemo-, regio-, diastereo- og enantioselektivitet. Dette kan for eksempel oppnås ved bruk av metaller med kirale ligander, biokatalyse eller organokatalyse. Slike metoder er viktige for å muliggjøre syntese av så vel enkle som kompliserte molekyler med riktig tredimensjonal struktur. Slike metoder er også av avgjørende betydning for fremstilling av f. eks. spesialkjemikalier og legemidler. Metallinduserte reaksjoner Et meget stort antall syntetisk brukbare reaksjoner involverer et eller flere metaller som vesentlige komponenter. Dette gjelder, for eksempel, reaksjoner som danner C-Cbindinger, reaksjoner for oksidasjoner eller reduksjoner av C=C- dobbelbindinger eller C- heteroatombindinger. Mange av disse reaksjonene benytter støkiometriske mengder av et metall, noe som kan være både kostbart og lite miljøvennlig. Det er derfor behov for å forbedre og utvikle nye grønne metallinduserte reaksjoner slik at disse kan foregå med katalytiske mengder metall og under enkle, miljøvennlige betingelser. Syntese av biologisk aktive forbindelser Denne delen av programmet har som mål å syntetisere utvalgte biologisk aktive, eller forventet biologisk aktive, produkter ved å anvende eksisterende eller helt nye syntesemetoder. For å forstå virkningen av organiske forbindelser i levende organismer må slike forbindelser kunne fremstilles i tilstrekkelige mengder. Forbindelser isolert fra naturlige kilder finnes som oftest bare tilgjenglig i meget små mengder. For å undersøke deres biologiske aktivitet må de produseres syntetisk. Det er også ofte behov for å foreta syntetiske modifikasjoner av strukturen til naturprodukter for å komme frem til forbindelser med økt ønsket aktivitet, lavere toksisitet, bedre biotilgjengelighet etc. Den biologiske aktiviteten testes i samarbeid med forskere i relevante fagmiljø. Denne delen av programmet åpner derfor for tverrfaglig samarbeid og utdanning av kandidater med tilleggskunnskap innen legemiddelkjemi og biologiske fag. Utvikling av ny, effektiv og miljøvennlig teknologi innen organisk syntese Kjemisk industri stilles overfor stadig strengere krav når det gjelder utslipp av forurensning. Det er derfor et stort behov for å utvikle nye syntesemetoder der støkiometriske reagenser erstattes med selektive katalysatorer, der det benyttes mindre giftige og mer miljøvennlige reagenser, og ikke minst løsemidler. Programmet vil derfor støtte gode prosjekter innen området grønn kjemi som har som mål å utvikle mer miljøvennlige reaksjoner ved å ta i bruk nye katalysatorer, reagenser og/eller ny teknologi, for eksempel organokatalyse. Kjemisk og farmasøytisk industri er hele tiden på jakt etter mer effektive og miljøvennlige metoder for å produsere sine produkter. Ved vurdering av prosjektforslag vil det bli lagt vekt på nyskapning og originalitet. Begge deler av programmet (katalyse og organisk syntese) skal inneholde prosjekter av grunnleggende karakter i form av høyrisiko prosjekter, og også mer strategisk rettede prosjekter. Det er forutsatt at alle prosjektene skal inneholde et utdanningsaspekt, dvs. at det legges stor vekt på dr. utdanningen.

4 Fremdrift I programmets langtidsbudsjett er det lagt en plan for fremtidige utlysninger i programmet. Det skal lyses ut midler en gang i året. Budsjettet er lagt opp slik at det skal være midler tilgjengelig for nye prosjekter hvert år i programperioden. I forbindelse med hver utlysning skal handlingsplanen gjennomgås, i forhold til måloppnåelse, slik at utlysningen kan tilpasses hva som så lengt er oppnådd og hva som gjenstår i programmet. Programmets hovedmålgruppe er forskningsmiljøer som utfører grunnleggende forskning innenfor programmets fagområder. Til prosjekter som foregår ved forskningsinstituttene er det ønskelig at det er knyttet doktorgradskandidater, slik at kontakten mellom universitet og forskningsinstitutt naturlig styrkes. Bedrifter kan delta i samarbeid med universitet og/eller forskningsinstitutt, men ikke være søkere. Det oppfordres til samarbeid, både internt på institusjonene og eksternt med forskningsgrupper i Norge og utlandet for å oppnå maksimal effekt av satsingen. Det kan også være gunstig at forskningsgrupper samordner sin innsats slik at komplementære prosjekt ideer kan lede til synergieffekter. Samtidig som programmet skal ha rom for store prosjekter med samarbeid mellom flere forskere skal det også gis støtte til unge forskere i en etableringsfase, der en enkelt stipendiat kan få stor betydning og skape store ringvirkninger. Generelt er det prosjektkvaliteten (originalitet og sannsynlig gjennomførbarhet) som skal avgjøre hvilke prosjekter som skal støttes i programmet. I tillegg til den årlige utlysningen av midler til nye prosjekter skal det lyses ut midler til utenlandsstipend for programmets stipendiater med løpende søknadsfrist. Nasjonalt avholdes det årlige fagmøter innen begge programmets fagområder, Organisk kjemisk vintermøte og Norsk katalysesymposium. Disse skal også fungere som programmets årsmøte. I tilknytning til disse møtene skal det arrangeres et kort møte med fokus på informasjon om programmet og med mulighet for dialog mellom forskerne og programstyret, men med mindre fokus på fremdriften i prosjektene. Det skal gjennomføres en midtveisevaluering av programmet. Resultatmål Programmet skal resultere i minst 20 doktorgrader og minst 20 postdoktorutvekslinger. Det skal etableres minst 5 samarbeidsprosjekter mellom norske og utenlandske forskningsgrupper. Det skal gjennomføres minst 10 utenlandsopphold og 10 gjesteforskeropphold som resulterer i felles publikasjoner. Det skal publiseres minst 175 vitenskapelige artikler i anerkjente tidskrifter med internasjonal referee ordning og det skal holdes minst 75 foredrag på internasjonale konferanser. Det skal gjennomføres flere faglige møter (workshop/sommerskole/vintermøter etc.) innenfor programmets område. Det skal etableres flere vitenskapelige nettverk.

5 Plan for kommunikasjon Det skal opprettes en nettside for programmet med sentral informasjon vedr. programmets aktiviteter og prosjektportefølje. Denne vil være rettet primært mot fagmiljøene og finansierende departementer, og i mindre grad mot allmenheten. Resultater fra prosjektene skal publiseres i anerkjente tidsskrifter og presenteres på internasjonale møter på vanlig måte. Prosjektene vil også bli oppfordret til å presentere sine resultater på de to årlige møtene innen de respektive fagene, Organisk kjemisk vintermøte og Norsk katalysesymposium, som også vil fungere som programmets årsmøter og møteplass for forskerne innen de respektive fagområdene. Det skal utarbeides en faglig sluttrapport for programmet med en populærvitenskapelig presentasjon av prosjekter, fagmiljøer og viktige forskningsresultater.