Onderzoekers, bedrijven, robots en AI werken samen samen aan transitie fossiel >bio

Om sneller en efficiënter tot biobased producten te komen, zetten onderzoekers van de Radboud Universiteit in het Big Chemistry programma robots in en maken ze gebruik van AI.

Het is een uitdaging van formaat, de materialentransitie van fossiel naar biobased. Je moet grondstoffen voor producten vervangen zonder dat de kwaliteit van die producten verandert. Dat vergt kennis van eigenschappen en gedrag van die grondstoffen op moleculair niveau. Wilhelm Huck, hoogleraar fysisch-organische chemie aan de Radboud Universiteit: “Bovendien wil je niet de eigenschappen van één molecuul optimaliseren, maar van een mengsel. En die zoektocht kunnen wij met onze robots en modellen flink versnellen.”

Miljoenen onvoorspelbare interacties

De moeilijkheid is dat de meeste chemie ‘niet additief’ is. “Of je één suikerklontje oplost in water of tien: bij tien klontjes gebeurt in wezen hetzelfde. Dat is voorspelbaar. Maar als je weet hoe één molecuul zich gedraagt en je weet hoe een ander molecuul zich gedraagt, zou je kunnen denken: als ik ze bij elkaar gooi, krijg ik het gecombineerde of het gemiddelde van die twee. En dat is dus bijna nooit zo in de chemie. In heel veel gevallen leidt de interactie tussen moleculen tot een interactie die je niet had kunnen voorspellen.”

Omdat grondstoffen op allerlei punten kunnen interacteren met andere grondstoffen, neemt het aantal mogelijke reacties snel toe. Huck: “En als je dan weet dat leveranciers tienduizenden componenten kunnen leveren die je op verschillende manieren kunt combineren, dan kom je al gauw op honderden miljoenen interacties. Dan heb je een model nodig dat de eigenschappen van mengsels kan voorspellen. En om dat model te trainen heb je heel veel data nodig, die je verzamelt in experimenten.”

Drie projecten: verf, zeep en polymeren

Dit najaar werden drie subsidies toegekend aan projecten van Radboud-onderzoekers binnen het grotere Big Chemistry-programma van het Nationaal Groeifonds. Onder leiding van chemici Wilhelm Huck, Mathijs Mabesoone en Peter Korevaar wordt daarin, samen met bedrijven, onderzoek gedaan naar de eigenschappen van biogebaseerde grondstoffen voor verven, zepen en polymeren.

Huck: “Van de meeste polymeren zijn er onvoldoende gegevens voor theoretische berekeningen. Voor de ontwikkeling van nieuwe, biogebaseerde polymeren gaan we samen met TNO en Van Loon Chemical Innovations (VLCI) meer data verzamelen, zodat we AI-modellen kunnen trainen om tot betere voorspellingen te komen.” 

Korevaar gaat samen met Van Wijhe Verf onderzoek doen naar verven; Mabesoone met Croda International naar zepen.

Robotlab: datagedreven wetenschap

Unieke data genereren, en daar heel veel van, dat is het doel van alle drie de projecten. En dat doen de wetenschappers met behulp van robots. Een groot robotlab op Noviotech Campus in Nijmegen, volgt najaar 2026. Maar de onderzoekers werken nu ook al met robots ter grootte van een kleine koelkast die continu metingen doen. Mabesoone: “Je levert zo’n robot wat monstertjes aan van basisoplossingen, en dan zet je ‘m aan het werk om te testen, mengen en meten. De robot beslist wat de beste monsters zijn om te maken, en je hoeft maar weinig aan te leveren om een heleboel data te krijgen.”