“Chemie heeft een lange geschiedenis van het ontwikkelen van belangrijke en nuttige producten en processen met uitzonderlijke prestaties. Maar deze technologische vooruitgang vond vaak plaats binnen een nauwe definitie van functies, waarin geen rekening gehouden wordt met nadelige gevolgen.” Aldus de auteurs van het artikel ‘Designing for a green chemistry future’, een van de bijdragen in een special van het wetenschappelijke vakblad Science, ‘Chemistry for Tomorrow’s Earth’.

Revolutionair
Het wordt tijd om de productie van chemicaliën over een andere boeg te gooien, betogen de auteurs, chemisch specialisten van over de hele wereld. Bij het ontwikkelen van nieuwe chemische producten moet niet alleen gekeken worden naar wat de nieuw gesynthetiseerde moleculen moeten doen, maar ook wat (later) de invloed op het milieu is. Ze moeten afbreekbaar zijn, niet giftig, en niet de natuurlijke grondstofvoorraden uitputten. Alle chemie moet groen worden. Het klinkt als een revolutionair idee.“Schadelijke effecten voor mensen zijn vaak geconcentreerd in de gemeenschappen die het minst in staat zijn om blootstelling te vermijden,” schrijven de samenstellers van de special in hun voorwoord ‘A cleaner, greener future for chemicals’. De bezorgdheid over onbekende chemicaliën in het voedsel, het water en in ieders huis is wijdverspreid, de roep om het goed aan te pakken, klinkt alsmaar luider, constateren de auteurs.

Exposoom
Het meest fascinerende artikel in de Science-special is ‘The exposome and health: Where chemistry meets biology’, waarvan de Utrechtse hoogleraar Roel Vermeulen de hoofdauteur is. Vermeulens leerstoel heet ‘Milieu-epidemiologie en Exposome analyse’. Zijn onderzoeksgroep kreeg vorig jaar 26 miljoen euro om het exposoom nader te bestuderen. Het exposoom is “de missing link tussen gen en gezondheid”, in de woorden van Vermeulen. Het is de verzamelterm voor alle niet-genetische invloeden op de gezondheid van de mens. De ontwikkeling van een ziekte is een proces waarbij genetische factoren en omgevingsfactoren samenwerken. Naar schatting is in het algemeen 30% van de oorzaken van ziekten toe te schrijven aan de erfelijkheid en de rest aan invloeden van buitenaf.
Vermeulen en zijn co-auteurs werken aan het in kaart brengen van het exposoom, naar analogie van het menselijke genoom, dat sinds 2003 compleet beschreven is. Het gaat daarbij niet alleen om de (toxische) invloed van stoffen uit water, lucht en voeding, maar ook om de chemische stoffen die vrijkomen bij fysiologische processen in het lichaam, door oxidatie, inflammatie, infectie en de darmwerking.

Van de meer dan 140.000 chemicaliën die momenteel in gebruik zijn, is maar van ongeveer 5000 bekend dat ze in zulke hoeveelheden in het milieus aanwezig zijn dat ze schadelijk kunnen zijn
Sterfgevallen
Het Global Burden of Disease (GBD) project, dat de auteurs aanhalen, schat dat er 84 metabole, omgevings-, beroepgerelateerde en gedragsfactoren zijn, aangetroffen in 194 landen, die voor 60% bijdragen aan sterfgevallen wereldwijd. Al die factoren zijn tot in hoge mate beïnvloedbaar. Van 16% van de sterfgevallen is met grote zekerheid te zeggen dat milieuvervuiling de oorzaak is.
Maar de werkelijke invloed van stoffen in de omgeving is volgens Vermeulen en collega’s veel groter, want GBD heeft vele chemicaliën en meer dan de helft van de niet-genetische risicofactoren niet meegenomen in de schattingen. Van de meer dan 140.000 chemicaliën die momenteel in gebruik zijn, is maar van ongeveer 5000 bekend dat ze in zulke hoeveelheden in het milieus aanwezig zijn dat ze schadelijk kunnen zijn. Duizenden andere zijn verdacht, maar niet geregistreerd in de databases die onder meer door controlerende overheidsinstanties gebruikt worden. ‘Mapping the exposome’ is een flinke klus, daar gaan we de komende jaren meer van horen. En bij griezelen.

Afbreekbaar
Maar hoe kom je al die chemicaliën in de omgeving op het spoor? Dat is een onderwerp van het artikel ‘Learning from the past and considering the future of chemicals in the environment’. In de afgelopen decennia is de kennis over de chemicaliën die in het milieu zijn gekomen enorm (en schrikbarend) toegenomen.

Door nieuwe technieken zijn tegenwoordig ook geringe concentraties meetbaar. Maar van veel van die kleine hoeveelheden is niet bekend hoe schadelijk ze zijn, ook niet voor planten en dieren in de vrije natuur. Nieuw te ontwikkelen chemicaliën zouden beter afbreekbaar moeten zijn in niet-toxische resten die zich niet ophopen in het weefsel van mens en dier.

Nieuwe ingewikkelde ‘goedaardige chemicaliën’ bevatten ook nog eens veel kostbare grondstoffen en energie, opgesloten in de moleculaire verbindingen. Dat kan ook teruggewonnen worden en hergebruikt. “Het concept ‘afval’ moet verdwijnen uit ons design framework, zodat we alleen denken in termen van stromen van materiaal en energie,” schrijven de auteurs.

Xenobiotica
Een betrekkelijk onontgonnen terrein is de interactie tussen chemie en microbioom. Chemicaliën van allerlei herkomst komen in de darmen terecht en gaan reacties aan met de daar aanwezige darmflora. ‘Xenobiotica’, heten die stoffen met een obscuur woord. “Onze kennis van hoe microbiële transformaties van xenobiotica in de darm de gezondheid van de mens beïnvloeden, staat in de kinderschoenen, wat verrassend is gezien het belang van de darmmicrobiota,” aldus de auteurs van het (oudere) artikel ‘Chemical transformation of xenobiotics by the human gut microbiota’. Het ‘transformerende effect’ van het ‘xenobiotische metabolisme’ kan grote invloed hebben op onze gezondheid en welbevinden.

Als de Science-special 1 onderliggend thema heeft, dan is het wel de constatering dat heel veel onbekend is van wat chemische producten mens en milieu aandoen. Hoe gloedvoller de betogen van de auteurs over mooie schone toekomstchemie, hoe zwaarder het de lezer te moede wordt. Veel inzicht in hoe die stap naar het hogere niveau precies gemaakt moet worden, geven de deskundigen niet. Misschien is dat te specifieke kennis om in deze special te delen. Of misschien is die kennis er nog niet.
Dit artikel afdrukken