Wel 200 patenten staan er op zijn naam. Als een van de meest innovatieve scheikundigen van Nederland maakt Gert-Jan Gruter het mogelijk plastic flessen te maken uit planten. Flessen die ook nog het koolzuur beter binnen, en zuurstof beter buiten de fles houden. En dan te bedenken dat hij eigenlijk geneeskunde wilde studeren.

Stevig plastic gemaakt van planten, het lijkt niet voor de hand te liggen. Op dit moment worden de PET-flessen die in de supermarkt liggen gemaakt van aardolie. Gert-Jan Gruter – in 1990 afgestudeerd en in 1994 gepromoveerd aan de VU op organische chemie – ontwikkelde als technisch directeur van Avantium een duurzaam alternatief: PEF. Hiermee is het mogelijk om plastic te maken van bijvoorbeeld zetmeel uit maïs en graan. Inmiddels is de technologie ondergebracht in een joint venture met chemiebedrijf BASF. De eerste PEF-flessen liggen waarschijnlijk in 2021 in de winkels.

Wat betekent PEF voor de wereld? “We gebruiken wereldwijd 325 miljoen ton plastic per jaar, waarvan ruim 20 miljoen ton wordt gebruikt voor plastic flessen. Door de bevolkingsgroei en toenemende welvaart, verdriedubbelt die hoeveelheid plastic de komende decennia. We hebben in Parijs afgesproken dat we de CO2-uitstoot uit olie, gas en kolen sterk gaan terugbrengen. Dat kan met energie uit zon en wind, maar als je plastic niet meer van olie maar van biomassa maakt, scheelt dat ook veel CO2-uitstoot. Tot nu toe kon het niet rendabel op grote schaal worden geproduceerd, of het was niet geschikt voor flessen. Met PEF lukt dat wel. Bovendien wordt het veel sneller afgebroken dan PET. We lossen de plastic soep er niet mee op, maar het afval blijft wel veel minder lang in de natuur.”

Hoe ging de uitvinding in zijn werk? “Toen ik in 2004 technisch directeur werd bij Avantium, kreeg ik de opdracht om naast ons onderzoek voor bedrijven ook ons eigen onderzoek naar producten en chemische processen te starten. Ik vermoedde dat we met onze kennis grote stappen konden zetten met biomassa bruikbaar maken als grondstof. Dat klopte: we zijn er als eersten in geslaagd kilo’s PEF te maken. Ook waren we de eersten die er flessen van maakten.”

‘PEF is ook nog sterker dan PET en je kunt erin pasteuriseren. Dat waren cadeautjes’

Waarom ligt de focus op flessen? “Bedrijven stappen alleen over op een duurzamer materiaal als ze economisch voordeel zien of als een product duidelijk beter presteert. Wij ontdekten dat PEF niet alleen duurzamer is dan PET, maar ook beter presteert: het houdt de zuurstof veel beter buiten en het koolzuur beter binnen de fles. Daar zijn bier- en sapbedrijven al jaren naar op zoek, want zo zijn hun producten langer houdbaar. Daarom focusten we op de toepassing in flessen. Later ontdekten we dat PEF ook sterker is dan PET en thermische voordelen heeft: je kunt vloeistof tot 80 graden in de fles gieten en vloeistof in de fles pasteuriseren. Dat waren cadeautjes.”

Behalve PEF heb je nog ruim 200 andere patenten op je naam staan. Heb je uitvinderstalent? “Ik ben altijd nauw betrokken geweest bij nieuw onderzoek, dan tikt het met de patenten snel aan. Ik denk ook als directeur graag inhoudelijk mee met mijn onderzoeksgroepen en heb altijd ideeën. Daardoor ben ik vaak direct betrokken bij uitvindingen. Daarnaast heb ik parttime als hoogleraar aan de Technische Universiteit in Eindhoven gewerkt, waarbij ik onderzoek van promovendi begeleidde. Nu heb ik een parttime aanstelling bij de UvA en doe ik dat weer. Ik denk dat ik er door mijn werkervaring ook goed in ben geworden om te zien welke experimenten potentie hebben. Daarom past mijn huidige werk als technisch directeur goed bij me. Als een onderzoeker bij me komt met een idee, zie ik snel wat de moeite waard is om verder te ontwikkelen en voor welke toepassing zijn idee het meest geschikt is.”

‘Ik heb geleerd om te zien welke experimenten potentie hebben’

Hoe zien je werkdagen bij Avantium eruit? “Ik begeleid zes onderzoeksgroepen op het gebied van renewable chemistries. Met deze groepen bespreek ik steeds de resultaten en de vervolgstappen. Daarnaast werken wij veel samen met partners, zoals Coca Cola of Danone. In de praktijk ben ik ruim driekwart van mijn tijd bezig met vergaderen. Het andere kwart besteed ik aan literatuuronderzoek en conferenties. Ik sta vrijwel nooit meer in het lab, en soms mis ik dat wel. Maar uiteindelijk gaat het me erom dat onze innovaties worden toegepast. Dat is het mooiste wat je als chemicus kunt bereiken.”

Je wilde eigenlijk geneeskunde studeren. Hoe ben je bij scheikunde beland? “Nadat ik drie keer was uitgeloot voor geneeskunde dacht ik: laat ik bij scheikunde alvast wat vakken halen. De vierde keer werd ik wél ingeloot, maar toen was ik al verkocht. Vooral organische chemie vond ik heel interessant: nog niet bestaande moleculen maken. Dit kwam ook zeker door de docenten en aio’s. Vooral professor Fritz Bickelhaupt, die organische chemie gaf, heeft veel invloed op me gehad. Hij was ook mijn promotor. Inmiddels is hij helaas overleden, maar zijn zoon geeft nog steeds college aan de VU, als hoogleraar in de theoretische chemie.”

‘De uitvinding zelf was nutteloos, maar ik leerde uitdagingen aan te gaan’

Wat maakte deze docent zo bijzonder? “Hij was gewoon een heel goede chemicus. Als je een onverklaarbaar product had gemaakt, kon hij precies herleiden welke reacties moesten hebben plaatsgevonden. Ook had hij een fascinatie voor mooie moleculen. Ik heb met hem samen geprobeerd een product te maken van twee ringvormige moleculen die in elkaar grijpen. De kans dat de ene ring zich precies sluit op het moment dat de andere ring erdoorheen steekt is klein, een tiende procent. Bickelhaupt motiveerde ons deze kans steeds groter te maken en uiteindelijk is het gelukt. De uitvinding zelf was nutteloos, we konden er niets mee maken, maar wat ik ervan leerde is uitdagingen aan te gaan. PEF is hier een goed voorbeeld van. De belangrijkste bouwsteen van PEF, FDCA, is al meer dan honderdvijftig jaar geleden ontdekt. Alleen was het niemand gelukt het op grote schaal te maken. Wij hebben ons dus gewaagd aan een puzzel waar scheikundigen al anderhalve eeuw mee worstelden.”

Welke puzzels wil je nog meer oplossen? “Een groot deel van de plastics die er in de toekomst bij komen, moeten biobased worden. Anders gaan we de Parijse akkoorden nooit halen. Als scheikundige voel ik me verantwoordelijk dit mogelijk te maken, zeker nu ik hier de kennis en middelen voor heb. Maar ook buiten de scheikunde heb ik ambities. Volgend jaar wil ik samen met filosoof en hoogleraar Bas Haring (Universiteit Leiden) onderzoeken hoe je consumenten – en daarmee vanzelf ook de industrie – kunt overtuigen meer prioriteit te geven aan het klimaat.

‘We willen ook proberen bouwstenen voor plastic te maken uit CO2‘

“Bij Avantium ga ik op zoek naar nieuwe duurzame materialen naast PEF. En ik ga proberen PEF nog duurzamer te maken. Nu gebruiken we nog zetmeel, dat kan gaan concurreren met de voedselproductie. Daarom willen we in de toekomst restmaterialen gaan gebruiken. Binnenkort hebben we een pilot waarbij we houtsnippers van Staatsbosbeheer willen omzetten naar glucose, de uitgangsstof voor FDCA. In een andere pilot gaan we onderzoeken of het mogelijk is bouwstenen voor plastic te maken uit CO2. Om dus een van de grootste milieuproblemen om te zetten tot een industriële grondstof. Dat zou de ideale circulaire economie zijn.”

Interessant voor VU Alumni: Avantium heeft vorig jaar een nieuw lab geopend bij het Science Park in Amsterdam. Voor het researchteam staan er nog acht vacatures open. Ook zijn er meerdere vacatures voor PhD-studenten.

> In NRC gaat Gruter dieper in op de PEF-fles.