18 - 04 - 2019

Het veilige, biobased alternatief

 

Tekst: Igor Znidarsic

 

Op zoek naar vervanger polair aprotische oplosmiddelen

 

Verschillende polair aprotische oplosmiddelen (PAO), zoals NMP, DMAc en DMF, zijn toxisch maar worden op grote schaal gebruikt, onder meer in de chemische industrie. Wageningen Food and Bio-based Research (WFBR) en RIVM screenden de mogelijke biobased alternatieven op diverse eigenschappen. De industrie is nu aan zet voor verder onderzoek.  

 

Verschillende biobased chemicaliën zijn (sterk) polair, waardoor ze als mogelijk alternatief kunnen dienen voor polair aprotische oplos-middelen (PAO). Om hierover meer duidelijkheid te krijgen inventariseerde Wageningen Food and Bio-based Research (WFBR), in opdracht van het ministerie van IenW, potentiële nieuwe kansrijpe, biobased alternatieven voor de oplosmiddelen NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), DMAc (dimethylacetamide) en DMF (dimethylformamide). Dit zijn zeer zorgwekkende stoffen die nu nog veel worden gebruikt, met name in de chemie, maar waarvan het gebruik in de EU wettelijk is of wordt beperkt, vanwege onder meer reprotoxische eigenschappen.

Onder leiding van senior onderzoeker Daan van Es prioriteerde WFBR de stoffen volgens kwalitatieve criteria zoals beschikbaarheid van grondstoffen, niveau van (industriële) ontwikkeling, ongeacht of een stof al com-mercieel is geproduceerd, en het potentieel om als oplosmiddel te dienen op basis van fysisch-chemische eigenschappen zoals polariteit, smeltpunt en kookpunt. De inventarisatie leverde een lijst op van negentien stoffen en stofgroepen die als potentiële nieuwe biobased alternatieven kunnen dienen voor drie betwiste PAO.

 

 

Vervolgscreening 
Om te vermijden dat een PAO wordt vervangen door een functioneel maar niet veiliger, effectiever of duurzamer alternatief (de zogeheten regrettable substitution), voerde RIVM (Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu) een ver-volgscreening uit naar de milieu- en gezondheidsaspecten van de meest veelbelovende nieuwe biobased alternatieven op de WFBR-lijst. Dit resulteerde in een lijst van dertien potentiële biogebaseerde PAO-vervangingen (zie tabel).  

Het betrof hier een deskstudie, benadrukt Susanne Waaijers, scientific advisor & project coördinator bij RIVM. “Omdat het vaak nieuwe opkomende stoffen zijn, zijn er vaak weinig gege-vens over beschikbaar, maar er zijn wel allerlei technieken en databases waarmee je dit soort stoffen toch kunt screenen.” Er is onder meer in de internationale databases gekeken wat er al bekend is over deze stoffen en er is gebruikgemaakt van QSARs (quantitative structure-activity relationships), om door statistische analyse kwantitatief verband te zoeken tussen de moleculaire structuur van een stof en de activiteit van die stof, om zo CMR-eigenschappen (carcinogeen, mutageen en reprotoxisch) en PBT-eigenschappen (persistent, bio-accumulatief en toxisch) te kunnen voorspellen. 

“Wat wij dus hebben gedaan is bij het technisch ontwikkeltraject al kijken naar de mogelijke toxiciteit”, zo vat Waaijers de RIVM-screening samen. Zij heeft de studie geschreven samen met onder andere Nicole Janssen, programmacoördinator nationaal stoffenbeleid.

 

 

Prioritering
Bij de dertien gescreende stoffen is geen directe aanleiding gevonden om te veronderstellen dat ze PBT-eigenschappen bezitten. “Wel zijn voor twee ervan waarschuwingen gekomen dat ze mogelijk reprotoxisch kunnen zijn. Let wel: het is een voorspelling, we kunnen het niet verifiëren met experimentele data.” Van een andere stof is in Bijlage III van REACH (met de resultaten van QSAR-modellen en hun betrouwbaarheid) gevonden dat deze mogelijk mutageen is. “Maar we hebben het zelf niet kunnen bevestigen met de modellen”, aldus Waaijers. “Daar is meer onderzoek voor nodig.” RIVM hoopt nu dat bedrijven de alternatieve oplosmiddelen verder gaan onderzoeken. 

Waaijers: “Wij laten met deze studie zien welke stoffen de voorkeur hebben. Het is een prioritering, een eerste filter. Hiermee willen we voorkomen dat bedrijven pas in een laat stadium, wanneer het oplosmiddel al op grotere schaal wordt geproduceerd, voor verrassingen komen te staan en ontdekken dat een toxische stof vervangen is door de andere toxische stof.”

 

Andere oplossingen
De industrie is nu dus aan zet. Het uiteindelijke doel is dat onveilige polair aprotische oplosmiddelen zoveel mogelijk worden vervangen door veilige (biobased) alternatieven. Overigens zijn er ook andere oplossingen mogelijk, stelt Waaijers. “Je kunt in plaats van het oplosmiddel ook het systeem vervangen. In plaats van bijvoorbeeld de inkt van het kassabonnetje zo veilig mogelijk te maken, kun je ook elektronische kassabon-netjes maken. Dat valt ook onder safe by design.”

Het RIVM-onderzoek maakt deel uit van de Safe Chemicals Innovation Agenda (SCIA), een Nederlandse agenda om, onder andere, schadelijke stoffen te vervangen door duurzame en veilige alternatieven. Nederland neemt hierin het voortouw in Europa. 

 

Topsector Chemie
Het thema staat ook op de agenda van de Topsector Chemie. Zo vindt er binnenkort een sessie plaats gericht op het verzamelen van bouwstenen voor de te ontwikkelen Kennis- en Innovatie-agenda op het gebied van veiligheid binnen de (petro)chemie. Het doel is om met partijen uit de triple helix (bedrijfsleven, overheid en wetenschap) te brainstormen over nodige en gewenste innovatieve ontwikkelingen rond onderwerpen als: 

  • het ontwikkelen van alternatieven voor zorgstoffen;
  • veiligheid in het ontwerpproces (safe by design); 
  • omgevingsveiligheid.

De bijeenkomst vindt plaats op 17 april bij het ministerie van IenW. Informatie en aanmelden bij Onno de Vreede, Hoofd Innovatie & human capital.

 


Lees meer over dit onderwerp via de tag(s):
Chemie Magazine
Biobased

Onderdeel van dossier(s):