‘Toen de fotokatalyse in de jaren zeventig opkwam, is het mede door een gebrek aan technologische vooruitgang een stille dood gestorven’, vertelt Timothy Noël, hoogleraar flowchemie aan de Universiteit van Amsterdam en een van de hoofdonderzoekers van het PhotoScale-consortium. De laatste tijd merkt hij dat de fotokatalyse een booming business aan het worden is. ‘De technologie is ook sterk gevorderd sinds die tijd. Iets waar we nu zelf ook gebruik van maken in het consortium, waarin we de vertaalslag willen maken naar productie.’

‘We moeten natuurlijk niet op één milligram blijven zitten’

Timothy Noël

PhotoScale bestaat naast Noëls groep uit Janssen Pharmaceutica R&D, Signify (voorheen Philips lighting) en de groep van John van der Schaaf (hoogleraar Chemical Reactor Engineering aan de Technische Universiteit Eindhoven). Die samenwerking lag vrij voor de hand, vertelt Noël. ‘Koen Kuijpers werkte een paar jaar geleden in mijn groep als doctoraatstudent aan het opschalen van fotochemie. Tijdens dat project was ook John van der Schaaf bij ons bekend en had Signify ook al contact gezocht met ons. Koen is na zijn promotie gaan werken bij Janssen; het was dus een quasi no-brainer om deze samenwerking te starten.’ Zeker omdat er vanuit Janssen grote interesse is in dit onderwerp.

Farma-smaak

De financiering voor het project kwam – in de vorm van zo’n €1,2 miljoen – van het NWO Open Technologieprogramma. Daarmee wil PhotoScale een fotospinning disc reactor bouwen die meer dan 20 kg per dag aan farmacie-gerelateerde stoffen kan produceren. Koen Kuijpers werkt als Scientist Process Engineering bij Janssen aan dit project. ‘We hebben al een conceptreactor en -lichtbron, dus we kunnen de chemie gaan testen met onze reactor’, vertelt hij. ‘We hebben daar een aantal modelreacties voor uitgekozen om grondstofkosten te beperken, aangezien de reactor een hoge doorzet heeft en dus veel materiaal gebruikt. Maar het zijn wel modelreacties die relevant zijn voor de farmacie.’ Noël vult aan: ‘We kennen inmiddels de “smaak” van de farma, bijvoorbeeld sp²-sp³-crosskoppelingreacties. En we proberen ook de katalysatoren zo goedkoop mogelijk te kiezen.’

‘De waarde zit hem in de moleculen, niet in de techniek’

Koen Kuijpers

Ondanks dat er een mooi plan klaarligt, is het geen gemakkelijke opgave. ‘Er spelen nog wat vragen en uitdagingen’, vertelt Noël. ‘Hoe kunnen we zo’n reactor tegelijk veilig én snel maken zodat hij onze doelhoeveelheid kan produceren? Is het goed om een draaiboek te creëren voor gebruikers? En hoe reageert de chemie op de zeer intense lichtbronnen?’ Kuijpers voegt toe: ‘We hebben ook nog veel karakterisering te doen: wat zijn de effecten van alle parameters zoals flowrates en temperatuurhuishouding op de reactor? Het is nog best wat werk wat dat betreft. We moeten ook een protocol maken om al die parameters efficiënt te testen. Door de hoge doorzet moeten we slim omgaan met de analyses.’

Roervlo

Toch geloven de onderzoekers volledig in hun plannen. ‘Photospinning disc reactors hebben grote voordelen ten opzichte van de standaardreactoren die nu in zwang zijn’, zegt Kuijpers. ‘Zo kunnen ze alle multifasereacties aan: gas-vloeistofreacties, vloeistof-vaste stof en gas-vloeistof-vaste stof kunnen allemaal in één systeem, omdat we rekening kunnen houden met de drukval.’ Je kunt het vergelijken met hoe je een roervlo gebruikt, aldus Noël. ‘Je voegt je vloeistof toe aan de draaiende reactor, net als in het lab.’ En omdat het een vrij plat geheel is waar het licht op schijnt, heb je een optimale overdracht van fotonen. ‘Het is eigenlijk een mix tussen een plug flow reactor en een continuous stirred-tank reactor, waardoor je reagentia een goede residence time distribution hebben’, aldus Noël.

Mocht het project een succes worden, dan is het consortium niet van plan om het dicht te timmeren. ‘We hebben de missie om een revolutie teweeg te brengen in de farma’, zegt Noël. ‘Geld is dan niet zo belangrijk. Als je het dichtmaakt met patenten heb je kans dat niemand je uitvinding gaat gebruiken, óf dat ze een bypass zoeken. Je kunt het dan beter met de nodige knowhow als service verkopen.’ ‘De waarde zit hem in de moleculen, niet in de techniek’, vult Kuijpers aan. ‘Je hebt ook een soort verplichting naar de patiënten toe, het zou echt zonde zijn om goede techniek weg te houden van andere bedrijven.’ Misschien dat er een start-up uit voortvloeit, denkt Noël. ‘Zodat er expertise is om te ondersteunen. De partijen gaan gelukkig goed door één deur, dus ik vertrouw erop dat we er wel uitkomen.’

Kuijpers deelt ook zijn dankbaarheid voor het Open Technologieprogramma van de NWO. ‘Op de universiteit is de laatste stap naar de praktijk vaak moeilijk te maken’, vertelt hij. ‘We zitten nu op dat punt, het is niet langer slechts fundamenteel maar ook toegepast. Dus we zijn blij dat NWO aandacht heeft voor dit soort projecten.’ Dat beaamt Noël. ‘Het is onze plicht om wat nuttigs te doen met het belastinggeld. Om mij heen merk ik dat steeds meer mensen ook die vertaalslag willen maken. En dat is goed; we moeten natuurlijk niet op één milligram blijven zitten.’