Met de vroege beoordeling van duurzame, nieuw ontwikkelde chemicaliën en producten is het mogelijk om een potentieel risico op giftige stoffen te beoordelen die op een later punt in productcascades worden vrijgegeven. Dit is geopenbaard in een proefonderzoek van het concept gezamenlijk gecoördineerd door Goethe University Frankfurt en de Universiteit Rwth Aachen. In de loop van het onderzoek werden de toxiciteit van duurzame biosurfactanten toegepast in bio-shampoos en van een nieuwe technologie voor een economische inzet van gewasbeschermingsmiddelen geanalyseerd met behulp van een combinatie van computermodellering en laboratoriumexperimenten. De studie is de eerste stap in de richting van een veilige bio-economie van een eco-toxicologische houding die duurzame middelen en processen gebruikt om milieubelasting aanzienlijk te verminderen.
De natuurlijke hulpbronnen van de planeet zijn eindig, maar toch zijn ze tegelijkertijd de basis voor onze welvaart en ontwikkeling. Een dilemma dat de EU voornemens is te overwinnen met de hulp van zijn herziene bio-economische strategie. In plaats van te vertrouwen op op fossiele gebaseerde materialen, is de economie gebaseerd op hernieuwbare materialen. Deze omvatten planten, hout, micro-organismen en algen. Op een bepaald moment is alles te vinden in gesloten lussen, maar toch vereist de implementatie van een cirkelvormige bio-economie een verschuiving in de vervaardiging van chemicaliën. Deze moeten ook worden geproduceerd uit bio-materialen in plaats van uit ruwe olie. Op basis van deze vereisten hebben de American Chemicions Paul Anastas en John C. Warner hun twaalf principes van groene chemie in 1998 geformuleerd. Eén van hun principes is zeer veronachtzaamd tot nu toe: de vermindering van de milieutoxiciteit van nieuw ontwikkelde stoffen.
Het is precies hier dat het interdisciplinair project “Greentoxiconomy”, dat deel uitmaakt van het wetenschappelijke alliantie bio-economie science center (BIOSE), in het spel komt. Het doel was om bio-gebaseerde stoffen en innovatieve technologieën te onderzoeken met het oog op hun giftige impact op het milieu in een vroeg stadium van de productontwikkeling en om de resulterende bevindingen op te nemen in productontwerp. Projectpartners van Aken, Jülich en Düsseldorf leverden twee van hun bio-gebaseerde productkandidaten voor de analyses: microgelcontainers voor gewasbeschermingsmiddelen en biosurfactanten.
De was actieve biosurfactanten voor gebruik in shampoos en detergentia bij BIOSC zijn gebaseerd op de synthese eigenschappen van de pseudomonas putida bacterie en respectievelijk de Ustilago Maydis schimmel, in plaats van op ruwe olie. De micro geltechnologie maakt de gecontroleerde levering van gewasbeschermingsmiddelen mogelijk omdat de containers ervoor zorgen dat de actieve ingrediënten zich nog steeds aan de planten hechten in geval van regen.
Dr. Sarah Johann, de hoofdauteur van de studie en hoofd van een werkgroep in het departement Evolutionaire Ecologie en Milieutoxicologie bij het Instituut voor Ecologie, Evolutie en Diversiteit aan Goethe University Frankfurt, legt uit: “Voor de analyse van nieuwe stoffen en technologieën hebben we een breed scala geselecteerd aan concentratie om potentiële gevaren voor mensen en het milieu adequaat te kunnen inschatten. We wilden onderzoeken of de op bio-gebaseerde oppervlakte actieve stoffen milieuvriendelijker waren dan conventionele chemische oppervlakte actieve stoffen. Daarnaast hebben we onderzocht of de microgel containers per se een toxiciteit induceren. ”
Om ervoor te zorgen dat de ecotoxicologische evaluatie zo nauwkeurig mogelijk was, combineerde het projectteam twee elementen bij de bepaling van de toxiciteit: computer geholpen prognoses (in silico) en experimenten in het laboratorium (in vitro en in vivo). De computermodellen werken met de toxiciteitsgegevens van bekende chemicaliën die zij vergelijken met de structuur van de nieuwe bio gebaseerde stoffen om de toxiciteit te voorspellen. De experimenten werden uitgevoerd op aquatische en terrestrische organismen die specifieke groepen organismen vertegenwoordigen, onder hen regenwormen, springstaarten, waterjuffers en zebravis embryo’s in een zeer vroeg stadium.
Het resultaat: zowel biosurfactanten en -microgels zijn zeer veelbelovende kandidaten voor gebruik in een toekomstige bio-economie waarvan de producten duurzaam moeten worden vervaardigd, terwijl ze geen milieuschade of schade aan mensen veroorzaken, zowel tijdens als na hun benutting. “We kunnen echter alleen uitspraken doen binnen bepaalde limieten, daar de overdracht van laboratoriumresultaten van de realiteit in het open veld of in andere toepassingen gecompliceerd is”, zegt Johann. Meer onderzoek is nodig voor een holistische beoordeling van het risico, dat is de reden waarom follow-up projecten gepland zijn.
Vertaling persbericht: Andre Teirlinck