De houdbaarheid van de groene chemie

De houdbaarheid van de groene chemie wordt bedreigd, van buiten af én van binnen uit. In de hoogtijdagen van de klassieke organische chemie was sprake van een soort zelfoverschatting van de onderzoekers: ze konden alles maken, zelfs vanaf de tekentafel, en beter dan de natuur. Die overmoed is een stille dood gestorven. De gewenste eigenschappen bleken in de praktijk toch net weer wat anders, of er waren onverwachte bijwerkingen. Nu dreigt net zo’n zelfoverschatting in de groene chemie. Want levert de synthetische biologie niet alle hulpmiddelen om wat dan ook te maken? Nieuw leven, nieuwe  materialen, nieuwe medicijnen en ook nog allemaal op de gewenste maat. Wordt de les van de groene chemie (leren van de natuur) alweer vergeten voor hij goed en wel is geleerd?

Dit is het vierde en laatste artikel in een serie over groene chemie. De artikelen verschenen op 4 juni, 14 juni, 19 juni en 12 juli 2015.

Green chemistryZelfoverschatting

Chemici hebben, zeg vijftig jaar geleden, een tijdlang gedacht dat zij materialen met alle gewenste eigenschappen konden ontwerpen vanaf de tekentafel. De farmaceutische industrie dacht 25 jaar geleden nog dat ze zoveel wisten van het menselijk lichaam en zijn chemie dat ze van achter de tekentafel nieuwe en ideale medicijnen zouden kunnen ontwikkelen. Zo ver is het niet gekomen, rationeel ontwerp heeft tot vrijwel niets geleid. Anderzijds blijkt de kracht van chemische synthese wel uit het indrukwekkende arsenaal aan chemofarmaca (geneesmiddelen uit de chemische fabriek, niet uit de levende natuur): penicillines, cefalosporines, bètablokkers, ACE inhibitoren, anti-AIDS cocktails enz. En ook kunststoffen hebben we in alle  maten en soorten voorhanden.
Succes is besmettelijk en leidt meestal tot zelfoverschatting. Gelukkig kwam de biotechnologie tot ontwikkeling die vanuit de inspiratiebron van het leren van de natuur de synthetische aanpak concurrentie aandeed. Het aantal succesvolle biofarmaceutica begint het aantal nieuwe chemofarmaca naar de kroon te steken.

De groene chemie is nog maar net begonnen

De opmars van de groene chemie staat nog maar in de kinderschoenen. De petrochemie heeft het tot nu toe zelfs goed kunnen volhouden zonder inspiratie uit de natuur. Bijvoorbeeld bij de ontdekking van dyneema, een van de lichtste en sterkste vezels ter wereld. Prachtig in scheepstrossen, visnetten, zeilen en kogelvrije vesten. Dyneema bestaat eenvoudig uit polyetheen, de meest geproduceerde plastic ter wereld – maar dan wel met alle ketens even lang en heel netjes gerangschikt. Ondanks alle ophef en prachtige berichten zijn bioplastics nog steeds niet meer dan een steentje in de vijver van de grote kunststoffen.

Principes van de groene chemie
De groene chemie is een tak van wetenschap met strikte regels (hier gestyleerd weergegeven).

Sinds zo’n twintig jaar hebben enzymen en de gereedschapsdoos van de genetische modificatie de mogelijkheden van de chemie enorm uitgebreid – en hiermee is de groene chemie ontstaan. Onderzoekers kunnen tegenwoordig achterhalen welke genen verantwoordelijk zijn voor welke eigenschap; zij kunnen die eigenschappen meegeven aan hun werkpaarden (bacteriën, gisten of schimmels) door die genen daarin in te bouwen. Daarmee is het kopiëren van natuurlijke processen in de reactievaten van de chemische industrie binnen handbereik gekomen, een nieuw vermogen dat de mensheid nog maar net is begonnen te verkennen. Natuurlijke processen zijn tot stand gekomen in vele eeuwen van natuurlijk experimenteren. ‘Leren van de natuur’ is daarom geen loze kreet maar een leidraad waarmee wij nog lange jaren voort kunnen. Als de natuur schijnbaar nutteloze omwegen neemt, zijn dat misschien geen fouten maar doelgerichte aanpassingen aan nog onbekende omstandigheden.

Houdbaarheid van de groene chemie bedreigd

Traditionele genetische modificatie neemt bestaande genen en bouwt ze in andere organismen in. Daarmee blijft genetische modificatie binnen het patroon van natuurlijke processen. Toch is de maatschappelijke discussie hierover is nog maar net begonnen, en deze heeft zeker nog niet tot duidelijke conclusies geleid. Cisgenese, het maken van genetische aanpassingen binnen één soort (zoals de herintroductie van verloren genen uit oude tomatenrassen in nieuwe varianten van de tomaat) lijkt voor het grote publiek op de minste weerstand te stuiten: in de discussie lijkt dit op gelijke voet te komen met de traditionele manier van kruisen om een ras te verbeteren. Transgenese, het maken van genetische aanpassingen over soortgrenzen heen, is nog bij lange niet op dat niveau. De meeste onderzoekers vinden genetische modificatie (zowel cis- als transgenese) een duurzame technologie en heel erg nodig voor een schonere wereld en voor veilig en voldoende voedsel voor de groeiende wereldbevolking. Voor vrijwel alle leken is de voorgaande zin volstrekte onzin! Dit is de bedreiging voor de houdbaarheid van de groene chemie van buiten af.

Synthetische biologie
De synthetische biologie biedt grote mogelijkheden maar moet zichzelf ook beperkingen oopleggen.

Intussen  zijn de onderzoekers in de chemie en de synthetische biologie al weer een paar stappen verder; synthetisch biologen ontwerpen genen vanaf de tekentafel en bouwen ze in, waardoor nieuwe processen worden geschapen. Dat kan tot prachtige resultaten leiden zo lang de onderzoekers dicht bij de natuurlijke processen blijven en zich tot taak stellen, de werking hiervan uit te breiden. Maar er is ook een mogelijke parallel met de oude organische chemie. Zelfoverschatting ligt ook hier op de loer. Want wanneer synthetisch biologen zouden gaan denken dat zij het beter weten dan de natuur, lopen ze misschien in dezelfde val als de organisch chemici vijftig jaar geleden. Dan komt bijvoorbeeld een ‘verbetering van het Ontwerp Mens’ in zicht en zouden onderzoekers het ‘leren van de natuur’ opnieuw moeten leren. Dit is de bedreiging voor de houdbaarheid van de groene chemie van binnen uit.

Niet leren van de natuur is kostbaar

Niet leren van de natuur heeft in principe een prijs. In de natuur is elke stof deel van een cyclus. Wat het éne levende organisme ook maakt, er is altijd een ander organisme dat dit product kan verwerken – zodat het in de natuurlijke cyclus wordt opgenomen. De traditionele organische chemie heeft het negeren van deze waarheid moeten bekopen met de productie van grote hoeveelheden chemisch afval. Laten we ‘Silent Spring’ toch vooral niet vergeten en de moderne versie daarvan (de plastic soep in onze oceanen) eens echt gaan aanpakken. En laten we vooral niet denken dat de bioplastics dit probleem wel zullen oplossen. In procenten mag de groei van biomaterialen dan indrukwekkend zijn, in tonnen gemeten is de (procentueel kleine) marktgroei van de traditionele kunststoffen nog altijd een flink stuk groter. Daarom ligt hier een echte taak voor de petrochemie. In de afgelopen decennia heeft deze vastberaden zijn processen nagenoeg afvalvrij gemaakt; laat deze sector nu met dezelfde vastberadenheid het hergebruik van hun producten organiseren. Duurzaamheid betekent hier dat de petrochemie leert denken in cycli zoals in de natuur. In moderne terminologie: ‘remanufacturing’.

En aan de andere kant van het spectrum zal de synthetische biologie er alles aan moeten doen om overmoed te voorkomen. De afstand met de maatschappelijke discussie is al veel te groot. Eén of twee grote commerciële successen, zoals doorbraken in de strijd tegen kanker of dementie, kunnen de overmoed doen omslaan in onverantwoordelijkheid. Biologen vertellen ons keer op keer hoe boeiend hun vak is en welke enorme mogelijkheden op het gebied van voeding en gezondheid in het verschiet liggen. Tegelijkertijd zeggen ze ook hoe veel we nog moeten leren van de natuur. Daar passen grote ambities als ‘verbetering van het Ontwerp Mens’ niet bij. De discussie over genetische manipulatie mag dan veel minder fel zijn dan eind vorige eeuw, maar ze is zeker nog niet klaar. Destijds liep de discussie helemaal mis doordat de gevaren schromelijk werden overdreven; maar door gebrek aan commercieel succes was er uiteindelijk weinig om over te praten. De synthetisch biologen zullen straks aantonen dat kunstmatig leven mogelijk is; zolang dat zich beperkt tot micro-organismen of toepassingen in niet-levende systemen (medicijnen, materialen) zal de maatschappelijke discussie in gebaande paden lopen. Daarbuiten is onvoorspelbaar. Het Rathenau Instituut doet hier veel goed voorbereidend werk. De beroepsgroepen van chemici en biologen zouden zich hier veel nadrukkelijker bij aan moeten sluiten. Het onderwerp is veel te breed om aan de technologen over te laten. Duurzaamheid betekent hier: actief deelnemen aan de maatschappelijke discussie. Op die manier kunnen we de groene golf echt op gang brengen en ook de houdbaarheid van de groene chemie waarborgen.

(Visited 2 times, 1 visits today)

Plaats een reactie