Safe and sustainable by design is een veelbelovende benadering voor het ontwerpen van nieuwe chemicaliën die veilig en duurzaam zijn. Binnen het TOSS-project, waar de VNCI aan meedoet, wordt hiervoor de komende tijd een aanpak ontwikkeld. “We gaan voor de chemische industrie een tool ontwikkelen voor zowel safe als sustainable by design en gaan dat in casestudies uitproberen”, vertelt projectleider prof. Annemarie van Wezel van de Universiteit van Amsterdam. “Daarnaast gaan we kijken hoe deze nieuwe tools kunnen doorwerken in het ecosysteem van chemische innovaties, dus in de hele keten van verantwoordelijken rond productie van chemicaliën.” Meer specifiek gaat het om het ontwikkelen en demonstreren van methoden om tot veilige en duurzame alternatieven te komen voor persistente, mobiele en toxische (PMT) stoffen. Uit de ervaringen in de praktijk worden lessen geformuleerd voor industrie, onderzoek en beleid. “Gedurende vier jaar gaan drie aio’s van UvA, WUR en TU Delft, ondersteund door masterstudenten, zich buigen over drie deelthema’s”, legt Van Wezel uit. De drie onderzoeken vinden tegelijkertijd plaats.

Het TOSS-project (Putting into Practice Integrated TOols to Select and Produce Safe and Sustainable alternatives for problematic Persistent and Mobile Toxic Substances), met een omvang van 0,9 miljoen euro, is onderdeel van het NWO-programma ‘Naar een praktische safe-by-design-aanpak voor chemie’, dat met een budget van 2,7 miljoen euro wordt uitgevoerd als onderdeel van de Nationale Wetenschapsagenda (NWA). Vorig jaar juli werd de call for proposals gelanceerd. Drie voorstellen konden worden beloond, en TOSS, ingediend door een consortium van UvA, WUR, TUD, RIVM, CWTS, Rathenau, VEWIN, de VNCI en Croda International, is één daarvan. (Zie ook kader ‘De andere gehonoreerde projecten’).

De Nederlandse Wetenschapsagenda richt zich op de grote maatschappelijke uitdagingen van onze tijd en economische kansen die zich voordoen. Het TOSS-project valt binnen de Programmalijn 2, die ministeries en andere overheden de mogelijkheid biedt om onderzoek te stimuleren dat leidt tot gefundeerde antwoorden op complexe maatschappelijke uitdagingen waarvoor nog onvoldoende oplossingen bestaan. Bij het TOSS-project zijn de ministeries van Infrastructuur en Waterstaat en Sociale Zaken betrokken, die dit specifieke NWA-programma ook mede-financieren.

Signalen

Het eerste onderzoek richt zich op “hoe het chemisch ecosysteem in elkaar zit en hoe verantwoordelijkheden voor veiligheid daarin zijn belegd”, aldus Lotte Asveld, universitair hoofddocent Systeem en Synthetische Biologie aan de TU Delft, die dit onderzoek leidt. “We gaan kijken naar casussen waar het in het verleden mis is gegaan met chemische stoffen. Wat is er precies misgegaan, en vooral: waarom hebben we niet eerder de vroege signalen opgepikt dat bijvoorbeeld pfas zoveel negatieve consequenties had? Ons idee daarbij is dat er nu zowel bij de overheid als bij chemiebedrijven te weinig ruimte is om al in een vroeg stadium goed te onderzoeken en te leren over die negatieve effecten. En dat dat beter moet worden aangepakt, omdat we anders steeds weer tegen hetzelfde probleem aan zullen lopen.”

Het onderzoek bestaat uit literatuuronderzoek en veel interviews. Op basis daarvan worden voorstellen gedaan om de verantwoordelijkheden anders te beleggen en om die vervolgens te bespreken met ‘de keten’: beleidsmakers, bedrijven en lokale overheden. Daarbij vindt ook afstemming plaats met de industrie. “De tools moeten een goede plek krijgen. Want als het niet past bij hoe bedrijven nu werken of hun verantwoordelijkheid zien, zal het niet veel uithalen.” Het gaat er volgens Asveld om een goede balans te vinden tussen de verschillende verantwoordelijkheden die bedrijven hebben, waar veiligheid er een van is. “Dat gaan we uitzoeken, in sterke interactie met de andere twee onderzoeken.”

Functionaliteit

Het tweede onderzoek is gericht op gereedschappen voor selectie van alternatieven voor problematische chemicaliën en borduurt voort op het eerdere onderzoek van de UvA en de UU naar een safe and sustainable alternatief voor een vlamvertrager (zie CM juni). Van Wezel: “Er zijn wel QSARs (quantitative structure activity relationships) beschikbaar voor toxiciteit en gedrag van stoffen, maar nauwelijks voor hun functionaliteit. Er zijn nog weinig goede methoden waarmee we op basis van moleculaire structuur kunnen voorspellen hoe effectief een functionaliteit van een stof zal zijn. Hierin willen we verandering brengen.”

Het derde onderzoek richt zich op de biobased productie van alternatieven, bijvoorbeeld op microbiologisch geproduceerde lanoline (de vettige talg die voorkomt in de wol van schapen) als vervanger van pfas. Dit onderzoek wordt geleid door prof.dr.ir. Vitor Martins dos Santos van de WUR.

Concentraties

Er is een reden waarom voor PMT-stoffen is gekozen. Van Wezel: “PMT-stoffen in zijn algemeenheid zijn problematisch in de watercyclus. Door de persistentie worden de concentraties hoger en hoger zolang ze gebruikt blijven worden, en alles wat mobiel is, is vaak erg lastig om uit het water te halen.” En de toxiciteit? “Van heel veel pfas zijn er nog geen goede toxiciteitsgegevens, in ieder geval niet openbaar. Daar waar we data hebben zijn ze erg toxisch, en nieuwe informatie leidt telkens weer tot het verder naar beneden bijstellen van veilige concentraties. Omdat er een voorstel ligt voor een generiek verbod op alle pfas in de EU, moeten er alternatieven komen voor die gevallen waar een stof essentieel, onmisbaar is.” En voor het ontwerpen daarvan is safe and sustainable by design dus het geschikte instrument.

Op welke functionaliteiten het onderzoek zich zal richten, hangt volgens Van Wezel af van de toepassing. “We gebruiken pfas omdat ze waterafstotend, hittebestendig en vlekwerend zijn. Een toepassing waarbij de stof onvermijdelijk in het milieu terechtkomt, en bij veel toepassingen is dat het geval, moet uiteraard afbreekbaar zijn. Maar je kan ook denken aan toepassingen waarbij je de stof op een besloten manier toepast, zo dat het niet het milieu in lekt, en die zou dan niet afbreekbaar hoeven zijn.”

Industrie

Het nu al brede consortium kan volgens Van Wezel in de toekomst nog breder worden. Voor de afstemming komen er jaarlijks meerdere bijeenkomsten, waar gesproken wordt over de voortgang. “Daar zal best veel tijd aan besteed worden, ook aan manieren om elkaars taal kunnen verstaan. Daarbij gaan niet de academia vertellen hoe het moet, maar gaan naar we hopen alle stakeholders met elkaar in gesprek, juist ook de industrie met al haar kennis.”

De andere gehonoreerde projecten

1. Integral Safe and Sustainable-by-Design Plasma Process for Acrylonitrile Production (ISPA)        

• Projectleider: prof. dr. ir. G.J. van Rooij, Universiteit Maastricht
• Consortium: MU, RU, TNO, ANQORE, Sitech, SDN

‘De transitie naar een duurzame samenleving brengt grote uitdagingen met zich mee voor de chemische industrie. Op dit moment dicteren veiligheidsoverwegingen en schaalvoordelen een landschap van grote installaties die zich clusteren op industriële locaties. Producten zijn meestal van fossiele oorsprong. Een routekaart om de industrie door de duurzaamheidstransitie te leiden en tegelijkertijd de economische levensvatbaarheid en in ieder geval het bestaande veiligheidsniveau te behouden, bestaat nog niet omdat geschikte technologie ontbreekt. In dit werk wordt een mogelijke oplossing voor de veelvoorkomende bouwsteen acrylonitril onderzocht.’

2. Safe-by-Design Circular Products

• Projectleider: prof. dr. A.R. Balkenende, TU Delft
• Consortium: TUD, LU, RIVM, PBL, Accenture, Spark, Circo, Erasmus MC, Philips Domestic Appliances, Philips Healthcare, NPK

‘Doel is het ontwerpen van veilige producten die passen in een circulaire economie. Te vaak zien we dat stoffen uit producten in het milieu terecht komen en onze gezondheid in gevaar brengen. Bij het ontwerpen van producten moet daarom ook gedacht worden aan duurzaamheid, veiligheid, gezondheid en recycling. Dit project gaat een methode ontwikkelen waarbij met al deze zaken rekening wordt gehouden. Daarvoor worden vier onderwerpen bestudeerd: ziekenhuismatras, LCD-monitor, siliconen bakvormen en biodegradeerbaar plastic. Dit zal uiteindelijk leiden tot een betere gezondheid en een schoner milieu.’