Onderzoeker Geert van Kollenburg raakt niet uitgepraat over de voordelen van de ‘spectrometer’, een klein, handzaam apparaatje. 'Eigenlijk zou iedereen dit in de toekomst in de camera van zijn telefoon moeten hebben’, zegt hij.
De inmiddels aan de TU Eindhoven werkzame wetenschapper onderzocht een aantal jaar aan de Radboud Universiteit de mogelijkheden van dit apparaat. Een spectrometer meet de chemische samenstelling van stoffen en materialen op basis van de “kleur” (elektromagnetische straling) die ze absorberen. Het is een veelgebruikte techniek in wetenschappelijke en industriële laboratoria.
‘De draagbare versie van de spectrometer is al even op de markt’, vertelt Van Kollenburg, ‘maar er zijn zoveel meer toepassingen voor te bedenken dan waar het nu voor gebruikt wordt.’ Van Kollenburg blijft in Eindhoven deels onderzoek doen naar toepassingen van dit soort metingen. Ook in de vakgroep Analytische Chemie & Chemometrie van de Radboud Universiteit, geleid door Jeroen Jansen, worden nieuwe toepassingen in toenemende mate onderzocht.
Kipfilets en koffie
Van Kollenburg toonde begin 2020 bijvoorbeeld aan dat het apparaat acht verschillende kipfilets uit de supermarkt met 90% zekerheid van elkaar kan onderscheiden, zonder de verpakking te openen. ‘Met de techniek konden we bepalen of het een standaard kip, een één- of tweesterren kip was, of biologisch.’ Ook demonstreerde hij dat bijvoorbeeld het suikergehalte in een kop koffie gemakkelijk uit te lezen is met de spectrometer.
Spectrometers zijn niet nieuw, maar Van Kollenburg heeft door machine learning toe te passen een nieuwe manier van data-analyse gebruikt, waarbij grote hoeveelheden data heel snel geanalyseerd kunnen worden Dat maakt het mogelijk om hele kleine verschillen in materiaal accuraat van elkaar te onderscheiden.
Zuivere chemicaliën
Ook chemiebedrijf Nouryon ziet heil in de technologie. Het bedrijf maakt veel verschillende chemicaliën, die weer essentiële bestanddelen zijn voor allerlei halffabricaten en producten in bijvoorbeeld (land)bouw, schoonmaak- en verzorgingsmiddelen, en kunststoffen en coatings.
‘Als de grondstoffen die we gebruiken bij ons binnenkomen, moeten we eerst bepalen of ze zuiver genoeg zijn om te gebruiken’, vertelt Henk-Jan van Manen, analytisch chemicus bij Nouryon en gastonderzoeker bij de Radboud Universiteit. ‘Eerst moet er een sample genomen worden en naar het lab gebracht worden, waar een groot apparaat de zuiverheidsbepaling doet. Dit kost relatief veel tijd en verbruikt ook chemicaliën.’
Van Manen onderzoekt nu samen met Van Kollenburg of de draagbare spectrometer ingezet kan worden voor deze zuiverheidsbepaling bij Nouryon. ‘Het zou duurzame voordelen kunnen hebben. Vergeleken met een groot analyseapparaat verbruikt het apparaatje geen chemicaliën, een fractie van de energie en is het veiliger in gebruik omdat je de stof niet hoeft te vervoeren. Ook het feit dat je hele kleine hoeveelheden water, tot wel 0,01%, in een stof kan detecteren, zoals we hebben aangetoond in een recente publicatie, maakt het bijzonder.’
De onderzoekers hebben laten zien dat de spectrometer in staat is negen verschillende oplosmiddelen te onderscheiden die veel gebruikt worden in industriële processes. Van Manen: ‘De volgende stap is dat we het ook echt gaan gebruiken op een productiesite. Dit is nog even afhankelijk van hoeveel analyses het ons daadwerkelijk zou schelen en hoeveel sneller het kan. Maar ik denk dat het in de praktijk goed uit zal pakken.’
Van Kollenburg: ‘We hebben laten zien dat deze technologie heel goed in te zetten is voor snelle zuiverheidsbepalingen in de chemie, maar ik zie er ook veel andere mogelijke toepassingen voor, bijvoorbeeld in de farmaceutische industrie of forensisch onderzoek naar drugs. Nu is het aan de maatschappij om deze techniek om te zetten naar concrete toepassingen, zoals bijvoorbeeld het inbouwen in telefoons, zodat consumenten het ook gemakkelijk kunnen gebruiken.’
Foto via PIXNIO