Het begrijpen en ontwerpen van moleculen en materialen voor maatschappelijke duurzaamheidsvraagstukken – dat is waar de onderzoeksgroep van Chris Slootweg zich mee bezig houdt. Chemie volgt nu in de maatschappij vooral een lineair model, waarbij een product wordt geproduceerd, gebruikt, en vervolgens wordt het afval. Met de huidige energietransitie groeit de vraag naar batterijen, windmolens en zonnecellen. Slootweg: ‘Als we deze net als fossiele brandstoffen ook lineair blijven gebruiken, dan hebben we naast koolstofafval ook afval van alle andere elementen in de chemie. Dat is absoluut niet duurzaam’.  

Circulaire Chemie

Slootweg ziet daarom een essentiële rol voor de chemie binnen de circulaire economie. Circulaire economie houdt in dat bestaande materialen en producten zo lang mogelijk worden hergebruikt en gerecycled, waardoor vooral afval wordt beperkt. Om dit in de chemie te implementeren, heeft Slootweg het concept “circulaire chemie” geïntroduceerd, waarbij hernieuwbare grondstoffen continu kunnen worden gebruikt. 

Om dit te realiseren, benadrukt Slootweg dat het ontwerp van de producten van cruciaal belang is. ‘Hoe bijvoorbeeld een dopper gemaakt wordt, dat is in de circulaire economie niet het belangrijkste. Het belangrijkste is dat je hem meer dan duizend keer kan hergebruiken. Dus die focus op het product als centraal vehicle in de kringloop, dat is echt belangrijk.’ Daarom ligt de focus van zijn onderzoeksgroep dus ook bij het (her)ontwerpen van producten. Daar komt veel technologie bij kijken. 

AI en machine learning

Technologie wordt allereerst gebruikt voor het fundamentele onderzoek zelf. Een voorbeeld hiervan is het gebruik van AI en machine learning voor het ontwerpen van nieuwe moleculen en materialen. 

Slootweg legt uit: ‘Op dit moment is het nog bijzonder lastig om een bepaald molecuul of materiaal te schetsen, en om dan te voorspellen wat de functie, circulariteit, en biologische afbreekbaarheid is. Dat kunnen we nog niet. Technologie is van grote waarde, zodat we dat steeds beter kunnen doen.’ 

Toepassen in de maatschappij

De onderzoeksgroep van Slootweg ontwikkelt aan de andere kant zelf technologieën om het onderzoek te kunnen toepassen in de maatschappij. De vraag naar duurzame technologieën is groter dan ooit door de klimaatuitdagingen, het stikstofprobleem, en de energie- en materiaaltransitie. Fundamentele kennis op het gebied van duurzaamheid kan leiden tot nieuwe oplossingen voor deze maatschappelijke uitdagingen.  

Om dit te kunnen ontwikkelen, is het volgens Slootweg belangrijk om eerst te kijken naar bijvoorbeeld de energietransitie en vast te stellen welke kennis ontbreekt. Dat kan dan weer herleid worden naar nieuwe onderzoeksvragen. ‘Ik noem dat fundamenteel toepasbaar onderzoek, waar de toepassing helder is, maar niet hoe het werkt en hoe het ideale product er uit ziet. Het past binnen de universiteiten om die kennisvragen te beantwoorden. Daarmee maken we als UvA denk ik nog meer impact.’ 

Waterstofopslag 

Slootweg doet momenteel vooral onderzoek naar waterstof en waterstofopslag. Voor de energietransitie moet waterstof schoon worden geproduceerd, opgeslagen en gebruikt. De Haven van Amsterdam heeft als doelstelling om in 2030 één miljoen ton waterstof te importeren.  

Maar welke soort waterstofdragers kunnen op grote schaal worden gebruikt? De onderzoeksgroep werkt momenteel aan verscheidene waterstofdragers die eenvoudig waterstof kunnen vrijgeven. Ze richten zich met name op het ontwerp en optimaliseren van de drager zodat deze makkelijker gerecycled kan worden. 

Fosfaat recyclen

Verder heeft de onderzoeksgroep een methode ontwikkeld om fosfaat, een essentiële meststof, te kunnen recyclen. Momenteel belanden meststoffen met het fosfaat in het riool of oppervlaktewater als afval. Slootweg: ‘Je wil fosfaten kunnen terugwinnen en recyclen, en daarmee het afvalprobleem helpen oplossen, en tegelijkertijd de afhankelijkheid van fossiel fosfaat reduceren. Dat is een win-win.’ De gepatenteerde technologie die Marissa de Boer, Bas de Jong, en Chris Slootweg hebben ontwikkeld, heeft geleid tot het spin-off bedrijf SusPhos. 

Toekomstige impact

Volgens Slootweg is de grootste impact die de onderzoeksgroep kan maken dat hun ideeën, visie, en projecten kunnen bijdragen aan de circulaire economie, zodat er geen afvalbergen ontstaan, maar hernieuwbare grondstoffen die continu gebruikt kunnen worden.  

Slootweg: ‘Het concept circulaire chemie wordt nu best wel breed opgepakt. Ik vind dat leuk om te zien, niet alleen omdat ik het ben gestart en het zelf belangrijk vond, maar je ziet dat anderen die mening ook delen. Dat is mooi, want alleen kan je de wereld niet verbeteren. Daar heb je meer mensen voor nodig.’