Moderne chemie maakt er letterlijk een zooitje van, schrijven Flerlage en Slootweg. Het faciliteert immers de route van materie van grondstofextractie naar vervuiling. Allerlei soorten afval, zowel afkomstig van chemische productieprocessen als van hun vaak kortlevende eindproducten, hebben tot gezondheidsproblemen en milieurampen geleid op verschillende schaal. Weliswaar zijn de afgelopen decennia steeds meer duurzame synthesemethoden beschikbaar gekomen, die gevaarlijke stoffen en afval verminderen of zelfs elimineren. Maar, zo vragen Flerlage en Slootweg zich retorisch af, is de chemie er al? Hun antwoord: "Helemaal niet!"

In hun ogen moeten chemici verder kijken dan "coole moleculen" en "geweldige chemie". Natuurlijk kan het interessant zijn om nieuwe moleculen te maken die chemisch gezien nieuw en bijzonder zijn. Maar zoiets gaat voorbij aan de rol van chemie in de moderne wereld. Als voorbeeld noemen ze perfluorcubaan, een molecuul dat in 2022 werd uitgeroepen tot 'Molecuul van het Jaar'. De synthese is waarlijk een prestatie, en er zullen vast potentiële toekomstige toepassingen zijn. Maar aan de hand van de structuur, die meerdere koolstof-fluorverbindingen bevat, kun je verwachten dat perfluorcubaan in het milieu niet wordt afgebroken en zich in organismen zal ophopen.

Flerlage en Slootweg stellen dat de moderne chemie dergelijke milieukwesties vanaf het begin in ogenschouw moet nemen. Ze noemen het zelfs onethisch om nieuwe chemie te ontwikkelen die chemische vervuiling tot gevolg heeft. Ze roepen op om een einde te maken aan slecht ontworpen verbindingen, in het bijzonder "eeuwigdurende chemische stoffen" zoals per- en polyfluoralkylverbindingen en broomhoudende brandvertragers.

Systeemdenken

Flerlage en Slootweg wijzen op de verantwoordelijkheid om veilige chemie en chemicaliën te ontwikkelen die zo effectief mogelijk gebruik maken van de aardse grondstoffen en die de duurzaamheid verbeteren. Chemie is immers de wetenschap om de materie te transformeren, niet alleen om nieuwe moleculen te ontwikkelen.

Ze bepleiten een systeembenadering die is gebaseerd op de erkenning van duurzaamheid als een emergente eigenschap en op een begrip van de moleculaire basis van duurzaamheid. Dit houdt veel méér in dan het gebruik van hernieuwbare bronnen en het verminderen van productieafval. Het vereist een analyse van de ecologische voetafdruk gedurende de levenscyclus en de brede gevolgen voor het milieu van (nieuwe) chemische stoffen.

Als voorbeeld noemen Flerlage en Slootweg biogebaseerde polymeren zoals bioPE, gemaakt van bio-ethanol. Zulke polymeren verminderen het gebruik van fossiele grondstoffen, maar ze verbeteren de recyclebaarheid of biologische afbreekbaarheid niet. En dus blijven ze bijdragen aan plasticvervuiling.

Meer uitdaging, grotere voldoening

In hun artikel pleiten Flerlage en Slootweg voor een drievoudige focus op efficiëntie, veiligheid en circulariteit, zowel wat betreft chemische processen (synthese) als producten (chemische structuur). Deze drie kernwaarden van de moderne chemie corresponderen met de drie paradigma’s van de groene chemie; van safe and sustainable-by-design; en van circulaire chemie. Als de moderne chemie een echte bijdrage wil leveren aan duurzaamheid, is het zaak deze drie principes samen en tegelijk te handhaven.

Dit alles zal de chemie uitdagender maken, maar ook meer de moeite waard, schrijven Flerlage en Slootweg. “We moeten onze horizon verbreden en onze chemie verder bekijken dan de reageerkolf en de zuurkast: hoe werken de moleculen en materialen die we maken samen met de technosfeer (industriële systemen en de maatschappij) en de biosfeer (de natuur)?”

Details van de publicatie

Flerlage, H., Slootweg, J.C. Modern chemistry is rubbish. Nat Rev Chem (2023). DOI: 10.1038/s41570-023-00523-9 

De publicatie is vrij beschikbaar via Springer Nature SharedIt 

Zie ook

Chris Slootweg in Nature Chemistry: 'Groene Chemie is een achterhaald concept'.