Willem Struijk in het lab. Struijk is oprichter van SFC Engineering, een onderzoeksbureau op het raakvlak van laboratoriumonderzoek en forensisch-chemisch onderzoek | Foto: SFCE
Opslagtanks die plots enorme stankoverlast veroorzaken? Niet te blussen vaten met chemisch afval? Methanol die ineens productieproblemen geeft? Op dit soort vraagstukken, waar kwaliteitscontrole zich geen raad mee weet, weet Willem Struijk met zijn forensisch-chemische onderzoeksmethode eigenlijk altijd een antwoord te vinden. Na tientallen jaren ervaring in onderzoek, analytische en fysische chemie en product- en procescontrole ondersteunt hij nu met SFC Engineering verwerkers van gassen, vloeistoffen en slurries bij het zoeken naar pragmatische oplossingen voor complexe uitdagingen.
Op het bureau van Willem Struijk bij SFCE Engineering in Meppel staat een monster van smeerolie, waaraan een additief was toegevoegd om het beter verpompbaar te maken. Maar dat dit een stankwolk veroorzaakte, dat had niemand verwacht. “Er waren nooit stankproblemen, en nu regende het klachten. Ze hadden geen idee wat de oorzaak was, totdat ze ons inschakelden.” Gepokt en gemazeld in het onderzoek naar chemisch-analytische en materiaaltechnische vraagstukken, onder meer als eigenaar van Nedlab, gaat Struijk er prat op zelfs de meest raadselachtige kwaliteitsproblemen te kunnen oplossen.
Root-cause analyse
Na de verkoop van Nedlab gaf Struijk zijn carrière een doorstart en begon hij een onderzoeksbureau op het raakvlak van laboratoriumonderzoek en ‘forensic chemical engineering’. Root-cause analyse van productfalen is zijn kernexpertise. “Dat is de techniek om met kennis van de chemie de oorzaak van productfalen tot op het bot te kunnen traceren. Dat doen we door het traject van ontwerp, productie, gebruik en hergebruik in detail te volgen. Juist daar ligt mijn passie: het systematisch ontrafelen van complexe vraagstukken met chemie en procesmatig denken als basis. Door grondig onderzoek en een analytische aanpak help ik organisaties de werkelijke oorzaak te vinden achter hun kwaliteitsproblemen – en daarmee tot structurele oplossingen te komen.”
Bemonstering van methanolvaten | foto: SFCE
Detectivewerk
Wanneer een product faalt, een proces instabiel wordt of kwaliteitsproblemen blijven terugkomen, zit kwaliteitscontrole vaak met de handen in het haar. Jaren ging het goed, er is niets veranderd aan het proces, en ineens komen er klachten. Natuurlijk is daar een oorzaak voor, maar de kennis ontbreekt vaak om erachter te komen, evenals een heldere blik op eigen processen. “Het kan in de kleine details zitten, die insiders vaak niet zien. Vaak blijkt de echte oorzaak complexer en vanuit een hele andere hoek te komen dan op het eerste gezicht lijkt”, stelt Struijk.
Niet direct conclusies trekken, eerst de boel goed in kaart brengen, is zijn motto. Hij gaat daarbij als een detective door het hele proces heen om te achterhalen waarom iets ineens misgaat. Proces- en laboratoriadata kunnen daarbij dienen als ondersteunend bewijs. De chemie is breed, en zo ook Struijks expertisegebied. “Denk hierbij aan farmaceutische producten, cosmetica, voedingsadditieven, oliën en vetten, oplosmiddelen, fijnchemie, additieven in de petrochemische industrie, smeermiddelen, brandstoffen, polymeren, noem maar op.”
“Vaak blijkt de echte oorzaak complexer en vanuit een hele andere hoek te komen dan op het eerste gezicht lijkt”
Het valt Struijk bij zijn klanten vaak op dat ze ervan uitgaan dat als de procedures kloppen, de kwaliteit geborgd is. Een blinde vlek, stelt hij, want dikwijls blijkt de reden voor het falen in het eigen proces te liggen. Als voorbeeld geeft hij een producent van methanol die ineens klachten kreeg van een klant. De partij van zo’n honderd 200-liter vaten gaf problemen downstream in de productie. Een nieuwe charge bood geen soelaas. Het probleem bleef, terwijl de batch volledig aan de specs voldeed. “Dit is het moment waarop forensic chemical engineering begint. De procesanalyse. Niet focussen op de symptomen, maar het hele proces ervoor doornemen.”
De partij werd representatief bemonsterd volgens ISO 15528 en geanalyseerd volgens de ASTM D1152-24-richtlijnen. De resultaten bevestigden dat de methanol volledig binnen specificatie viel. Dus waarom waren er ineens verstoringen in het proces bij de verwerking? “We besloten daarom verder te kijken dan de standaardnormen. Uit aanvullend spectroscopisch onderzoek kwam een subtiele afwijking in het UV-spectrum naar voren, een parameter die geen onderdeel is van de ASTM-specificatie, maar wel relevant bleek voor juist deze casus. Tegelijk doken we het logistieke traject in om te kijken of hier afwijkingen waren van het normale proces of bronnen van contaminatie.” Dit laatste bleek inderdaad het geval. “Dat bleek na extra onderzoek met gaschromatografie-massaspectrometrie. Daarmee konden we nog nauwkeuriger de exacte samenstelling van het eindproduct bepalen. Zo ontdekten we sporen van fenol in de orde van enkele ppm. Formeel valt dat nog binnen de specificaties, maar het bleek bij deze klant voldoende om verstoringen te veroorzaken. Daaraan zie je dat het feit dat een grondstof aan de standaardeisen voldoet, nog niet een garantie biedt dat er niets misgaat. De oplossing bleek uiteindelijk simpel: de fenolcontaminatie elimineren door leidingen na batchwissels beter te reinigen, maar kom daar maar eens achter als leverancier met een ijzersterke reputatie.”
“Juist daar ligt mijn passie: het systematisch ontrafelen van complexe vraagstukken met chemie en procesmatig denken als basis”
Door naar de casus van de stinkende, verwarmde opslagtanks voor smeerolie. Na toevoeging van een additief om ze beter verpompbaar te maken, regende het ineens klachten van stankoverlast. Op zich lag het voor de hand dat dit met het toevoegmiddel te maken had, alleen hoe dan? Struijk: “We hebben bij het forensisch onderzoek zowel gekeken naar de samenstelling van de olie in de opslagtanks als de procescondities tijdens het verwarmen. Analyse van restproduct in de tanks wees erop dat het toevoegmiddel van samenstelling was veranderd door warmte. We wisten dit te bevestigen met laboratoriumtesten. Onder gecontroleerde omstandigheden stelden we het referentiemonster van het oorspronkelijke product bloot aan steeds hogere temperaturen. Op een gegeven moment zag je het additief ontleden en kwamen de stoffen vrij die de stankoverlast veroorzaakten. Ze waren al bij een heel lage concentratie waarneembaar, wat het probleem vergrootte. De kern van het probleem bleek dus niet het additief zelf te zijn, maar onvoldoende beheersing van de temperatuur van de opslagtanks. Bij een bepaalde verhitting kwamen de overlastveroorzakende stoffen vrij, en werden ze via de overdrukbeveiliging naar de omgeving afgevoerd.”
Nog een hersenbreker was een brand bij transport van chemisch afval op de A28 bij Amersfoort die niet te blussen bleek. Een van de vaten begon plotseling te roken, waarop de brandweer uit voorzorg startte met blussen. Het contact met water maakte de boel er niet beter op. Er kwamen prikkelende dampen vrij en uit het vat stroomde een stroperige vloeistof de berm in, richting de naastgelegen sloot. Afdekken met zand bood uiteindelijk uitkomst. Wat was hier aan de hand? “Dit afvalverwerkingsbedrijf had onvoldoende inzicht in de eigenschappen van zijn afvalstoffen. Na onderzoek van de resterende inhoud van het vat en monsters van de lekkage, zagen we dat de vrijgekomen vloeistof een hoge concentratie acetylchloride bevatte. Deze stof reageert heftig en wordt heet bij contact met water, waarbij onder andere zoutzuurdampen vrijkomen. Dat verklaarde de heftige rookontwikkeling en prikkelende werking op de luchtwegen. Zo zie je maar dat je altijd moet weten wat je verwerkt als afvalverwerker, wat de samenstelling van je eindproduct is en wat je moet doen bij een calamiteit. Een product kan ogenschijnlijk ‘afval’ zijn, maar blijft chemisch actief en potentieel gevaarlijk. Ook daar kunnen wij in adviseren.”
24/7 te bellen
Veel van de problemen waar klanten Struijk voor inroepen, zijn terug te voeren op te strakke procedures. Bedoeld om de kwaliteit te kunnen beheersen, leidt dit onbedoeld tot rigiditeit in processen en op de automatische piloot draaien. Zijn tip is om hier niet in door te schieten. “Werken volgens protocol, dus ‘daar kan het niet aan liggen’, is namelijk killing voor het zelfstandig nadenken.” Aan Struijk dan de uitdaging om door die procedures heen te prikken en met creativiteit de oorzaak te achterhalen. “En dat is me nog nooit niet gelukt. Heb je last van schade of contaminatie van producten, dan kun je mij bellen. Dag en nacht.”
