Met bijna 100 miljoen euro aan financiering van het Nationaal Groeifonds ontwikkelt hoogleraar fysisch-organische chemie Wilhelm Huck een volledig geautomatiseerd laboratorium. Door chemie te combineren met artificial intelligence (AI) worden de materialen van de toekomst ontworpen –een doorbaak in de materialentransitie.
“Er komt een enorme materialentransitie aan”, vertelt Wilhelm Huck, hoogleraar fysisch-organische chemie aan de Radboud Universiteit Nijmegen. Met de groeiende noodzaak om fossiele grondstoffen achter ons te laten, worden nieuwe materialen essentieel. De traditionele trial-and-error aanpak in de chemie kan het tempo niet bijbenen. “Deze methode duurt ontzettend lang. Bovendien stelt AI ons in staat om verder te zoeken dan we gewend zijn. AI wordt niet beperkt door achtergrondkennis en kan buiten het bestaande zoekgebied treden.”
Om deze potentie te benutten, leidt Huck de ontwikkeling van een revolutionair robotlaboratorium. In dit lab komen robots en AI samen om chemie volledig te automatiseren en het ontwikkelen van biobased materialen te versnellen. “We moeten in allerlei toepassingen heel snel nieuwe verbindingen introduceren, die uiteindelijk hetzelfde effect hebben. Dat is moeilijk, omdat de eigenschappen van mengsels lastig te voorspellen zijn. Daarom denk ik dat AI en chemie echt een briljante combinatie zijn.”
Het robotlab, dat wordt ondersteund door een investering van bijna 100 miljoen euro van het Nationaal Groeifonds, gebruikt zelfsturende modules. “Self-driving modules voeren experimenten zelfstandig uit en genereren zo veel mogelijk data met zo min mogelijk stappen,” vertelt Huck. Uiteindelijk moeten deze modules samenwerken in één geïntegreerd systeem. “We zitten nu in de fase waarin we kleinere robots en systemen bestellen en testen. Het doel is om over zeven jaar een volledig geïntegreerd en geautomatiseerd lab te hebben.”
Volgens Huck brengen biobased materialen unieke uitdagingen met zich mee. “Materialen uit de fabriek zijn schoon, precies gedefinieerd en reproduceerbaar. Altijd hetzelfde. De manier waarop we producten ontwikkelen is gebaseerd op die goed gedefinieerde verbindingen die we uit de fossiele industrie krijgen. Biobased materialen zijn nooit identiek. Neem bijvoorbeeld de suikerbiet. Suikerbieten uit Nederland zijn toch anders dan die uit Frankrijk. Uiteindelijk wil je dus robuustere producten ontwerpen, die nog steeds goed zijn als er een kleine afwijking is.”
Een van de toepassingen waar het robotlab momenteel aan werkt, is de ontwikkeling van alcoholvrij bier. “Samen met een bierproducent ontwikkelen we een proces om bier te maken dat ruikt en smaakt als een normale variant, maar geen alcohol bevat”, legt Huck uit. “In een baanbrekend project proberen we nu duizenden varianten te maken om in de buurt te komen van het gewenste product. In de toekomst hopen we dat je simpelweg het gewenste geur- en smaakprofiel kunt beschrijven, en dat de AI dan de ingrediënten bepaalt en deze precies goed mengt.”
Huck benadrukt dat het lab een co-creatie is. Bedrijven moeten uiteindelijk gebruik gaan maken van de technologie. “Wij bedenken niet wat bedrijven nodig hebben. Het gevaar is dat wij oplossingen ontwikkelen waar de industrie niets aan heeft. Daarom betrekken we bedrijven vanaf het begin bij het proces en vertalen we hun problemen naar praktische oplossingen.”
Het robotlab verandert niet alleen de chemie, maar ook de rol van de onderzoeker. “In de toekomst voeren wetenschappers geen experimenten meer uit”, voorspelt Huck. “Ze formuleren hypothesen, terwijl robots en AI de uitvoering en analyse overnemen. We komen steeds verder af te staan van de praktische uitvoering en we gaan meer nadenken over het probleem dat we willen oplossen.”
Hierdoor ontstaan ook nieuwe eisen aan onderzoekers. “Wetenschappers hebben kennis nodig van meerdere disciplines, zoals chemie en programmeren. Of ze werken in teams waar verschillende expertises samenkomen.” AI maakt het bovendien mogelijk om vrijer te denken. “We werken nu vaak binnen de beperkingen van wat praktisch mogelijk is. Als die grenzen verdwijnen, ontstaan oplossingen waar we nu niet eens over na durven denken.”
Kom naar het LabAutomation event op 11 maart in Congrescentrum 1931, waar Wilhelm Huck meer vertelt over zijn baanbrekende project. Ontdek de nieuwste technologische innovaties op de informatiemarkt en laat je inspireren door het diverse lezingenprogramma. Meld je gratis aan en mis het niet!
English (UK)