Dit is het eerste deel van een blogreeks over groene chemie. Hier introduceer ik dit paradoxale begrip. Hoe kan iets smerigs als chemie nou groen zijn of worden?
DOCUMENT
In het dagelijks leven hebben we voortdurend met verschillende plastics te maken. Overal om ons heen komen we plastics tegen. Denk bijvoorbeeld aan verpakkingsmaterialen, flessen, flacons, kratten, tapijten en plastic draagtassen. Een leven zonder kunststoffen is in onze huidige maatschappij vrijwel ondenkbaar geworden. In 2014 werd er volgens Plastics Europe [1] wereldwijd maar liefst 311.000.000 ton aan kunststoffen geproduceerd, in 1950 was dit nog slechts 1.700.000 ton. Vanaf 1950 stijgt de wereldwijde productie van kunststoffen met gemiddeld 9% per jaar. Bij de huidige productiecapaciteit komt dit volgens Plastics Europe neer op gemiddeld 40 kg/jaar per hoofd van de wereldbevolking! Naar verwachting zal het gebruik van plastics verder toenemen naar gemiddeld 87 kg/jaar per hoofd van de wereldbevolking in het jaar 2050. In Nederland ligt het verbruik momenteel op gemiddeld 126 kg per inwoner. Maar volgens prognoses van VLEEM (Very Long Term Energy Environment Model) [2] zal dit groeien naar gemiddeld 220 kg per inwoner in 2050!! De toenemende vraag naar plastics wordt mede veroorzaakt omdat plastics op zich een gemakkelijk te verwerken materiaal is. Plastics zijn relatief goedkoop, hebben een lage specifieke dichtheid (t.o.v. bijvoorbeeld metalen), en zijn snel en gemakkelijk verwerkbaar.
DOCUMENT
In 2004 is aan de Fontys Hogescholen de nieuwe opleiding Applied Science gestart en in juli 2008 hebben we de eerste afgestudeerden kunnen feliciteren. Applied Science is een competentiegestuurde, breed natuurwetenschappelijke opleiding die zich richt op het microbiologische, chemische en chemisch technologische werkveld. Na een brede instroom kan een student door de vele keuzemogelijkheden zich specialiseren in een van de zeven beroepsdomeinen. Een belangrijk ontwerpprincipe is de verwevenheid van het werkveld in de opleiding. De eerste afgestudeerden hebben zeer succesvol de opleiding afgerond. In het vervolg van dit tijdschrift worden samenvattingen van een aantal afstudeeropdrachten gepresenteerd.
DOCUMENT
Wetenschappers gebruiken bioorthogonale klikreacties tussen trans-cyclooctenen (TCOs) en tetrazines (Tz) om geheel nieuwe geneesmiddelen te ontwikkelen waarmee heel gericht cruciale biologische doelmoleculen kunnen worden geraakt, zodat ziektes op een veel selectievere manier kunnen worden behandeld. Recentelijk heeft de Radboud Universiteit een nieuw TCO-derivaat ontwikkeld en geoctrooieerd dat beschikt over twee orthogonale handvatten, goede stabiliteit, een snelle klik-kinetiek en een biocompatibele “click-to-release” functionaliteit. Bovendien kan deze TCO in een efficiënte synthese met hoge zuiverheid geproduceerd worden in tegenstelling tot vergelijkbare gepubliceerde stoffen. Binnen dit KIEM project zullen ‘ready-to-use’ TCO-producten ontwikkeld worden, gebaseerd op dit nieuwe TCO-derivaat. Dit is belangrijk om de drempel te verlagen voor onderzoekers om deze nieuwe technologie te benutten in hun toepassingen en versnelt daarmee de ontwikkeling van “slimme” geneesmiddelen of materialen. De werkzaamheden in dit project zullen bestaan uit literatuuronderzoek, synthetisch ontwerp van TCO-derivaten, chemische synthese, onderzoek naar de eigenschappen van de stoffen en contact leggen met potentiele gebruikers. De beoogde projectresultaten zijn chemische methoden om geactiveerde TCOs te synthetiseren, 5–10 geactiveerde eindproducten, inzicht in de chemie van TCOs, inzicht in de kinetiek en stabiliteit van de nieuwe TCOs en nieuwe samenwerkingen. In dit project wordt samengewerkt tussen de Radboud Universiteit en het biotechnologiebedrijf Synvenio. Binnen de synthetisch organische chemie afdeling van de Radboud Universiteit is de eerdergenoemde nieuwe TCO ontwikkeld. Synvenio is een jong biotechnologiebedrijf dat bioactieve stoffen beschikbaar maakt voor biochemisch- en biomedische onderzoekers. Het team bestaat uit chemici met veel affiniteit met biochemie, waaronder een van de uitvinders van de nieuwe TCO.
De verwerking van biomassa is vaak gericht op de omzetting in energie, wat een relatief laagwaardige vorm van benutting is. De biomaterialen, die we uit biomassa kunnen maken, zijn veel meer waard en de besparing op fossiele energie is groter. Gelet op de economisch en circulaire waarde van biomassa wordt een goede verwerking en behandeling van natte biomassa steeds belangrijker. De verwerking van deze stromen stelt echter bijzondere eisen aan de te gebruiken materialen en technieken voor ontwatering. Voor ontwatering van biomassa worden verschillende technieken gebruikt, bijvoorbeeld flocculeren, persen of centrifugeren. Bij alle deze ontwateringsprocessen worden doorgaans hulpstoffen, flocculanten, toegevoegd. Voorbeelden hiervan zijn anorganische elektrolyten, zoals aluminium- of ijzerzouten en/of organische poly-elektrolyten, waarvan de meest gebruikte is polyacrylamide. Het bouwblok van polyacrylamide, acrylamide, is in 2010 op de lijst van Zeer Zorgwekkende Stoffen (ZZS) gezet in het kader van de REACH-regelgeving. De potentiele milieu- en gezondheidsproblemen zijn een beperking voor sommige toepassingen, zoals gebruik van biomassa als grondverbeteraar of diervoeding. Polyacrylamide is moeilijk biologisch afbreekbaar. Bovendien kan het product nog resthoeveelheden bevatten van het monomeer acrylamide dat toxisch en mutageen is. Biobased kationische polymeren, zoals kationische zetmeel, geproduceerd door Glycanex en tannines zoals geleverd door Melspring kunnen een veilig en milieuvriendelijk alternatief bieden. Verder onderzoek naar deze biobased alternatieven is voor Glycanex en Melspring essentieel om duidelijk te krijgen voor welke biomassa stromen deze alternatieven het meest geschikt zijn. De geschiktheid wordt duidelijk door bepaling van de optimale formulering en deze te vergelijken met de dosering en kosten van de gebruikelijke alternatieven. Deze inzichten helpen om de doeltreffendheid van deze oplossingen te kunnen bewijzen en waar nodig, de bioflocculanten verder te ontwikkelen. Een duidelijk en onafhankelijk bewijs van de goede werking helpt de toepassing van deze alternatieven te stimuleren. Het doel van het BIOFLOC project is het in kaart brengen van de mogelijkheden en beperkingen van biobased flocculanten als alternatief voor de huidige synthetische, petrochemie gebaseerd flocculanten, zoals polyacrylamide. Op basis van de reeds door de partners uitgevoerde voorstudies en literatuuronderzoek zal een selectie van biobased flocculanten met verschillende typen biomassa’s getest worden op de ontwateringefficiëntie.
In de gemeente Dronten willen we, naar analogie van het project ‘VICOE regio Zundert’, in de vorm van een Biohub een transitie naar regionale circulaire economie gaan ontwikkelen. Doelstelling is om de herbruikbaarheid van agrarische reststromen te maximaliseren en waardevernietiging te minimaliseren. VICOE Zundert is een ontschottend project waarin burgers, boeren, tuinders, bedrijfsleven, TBO’s, overheden en kennisinstellingen samenwerken om te komen tot een gesloten organische kringloop in een afgebakend gebied (Vicoe, 2016). De agrarische ondernemers in de gemeente Dronten zien vergelijkbare kansen, maar dan met deels andere reststromen. Binnen de gemeente werken agrarische ondernemers en overheden als SEA groep ‘Dynamiek in de landbouw’ samen om oplossingen te vinden voor het verder verwaarden van groene reststromen (SEA Dynamiek in de landbouw, 2016). Met de Kiem-Vang aanvraag wordt ingespeeld op de vraag uit de SEA groep om agrarische reststromen in de gemeente Dronten te verwaarden. De focus ligt op het verwaarden van reststromen van de aangesloten agrarische bedrijven, namelijk de producten pompoen, aardappel, peen en ui. De agrarische ondernemers geven aan dat, als Flevoland voorop wil blijven lopen als de agrarische hoofdstad van Europa, het nu tijd is voor actie. Doelstelling is om, in navolging van Jonker (2014), te komen tot een transitie van agrarische afvalstromen naar hoogwaardige restproducten voor chemie en voeding (met behoud van een gezonde bodem). Voor de BioHub in Dronten is de onderzoeksvraag welke circulaire business- en verdienmodellen er realiseerbaar zijn voor het verwaarden van reststromen die nu op diverse plekken in de agrarische keten ontstaan. Om die onderzoeksvraag uiteindelijk te kunnen beantwoorden, zijn een aantal deelvragen geformuleerd: • Welke kansrijke business- en verdienmodellen zijn er voor hoogwaardige voedingsmiddelen en chemische basisstoffen op basis van groene reststromen? • Hoe moet de huidige lineaire waarde(n)keten veranderen om deze circulaire verdienmodellen mogelijk te maken? • Welke bewerkingsprocessen zijn nodig om deze nieuwe verdienmodellen mogelijk te maken?
