Wetenschappers die een volledig automatisch robotlab willen bouwen, kregen eerder deze maand een subsidie van 97 miljoen euro van het Nationaal Groeifonds. Het lab wordt gebouwd in samenwerking met de Fontys Hogeschool Eindhoven en staat onder leiding van Wilhelm Huck, hoogleraar fysisch-organische chemie aan de Radboud Universiteit.

Stel je voor: er is geen wetenschapper te bekennen, maar het onderzoek in het lab gaat onverminderd door. Geheel zelfstandig zijn slimme machines aan het mengen, afwegen, meten en pipetteren. Een automatische microscoop tuurt uit zichzelf naar chemische stoffen, terwijl een robotarm het volgende experiment klaarzet. Even verderop voert een mobiele robot de nodige stoffen aan. Nu is dat nog toekomstmuziek, maar met de subsidie van het Nationaal Groeifonds wil Wilhelm Huck zo’n robotlab gaan bouwen op het bedrijvenpark Novio Tech Campus. ‘De toekomst van de chemie,’ noemt hij het.

Huck en zijn collega’s zetten in op een combinatie van automatisering en kunstmatige intelligentie. Het voordeel van robots is dat zij gigantisch veel experimenten kunnen doen, waarna wetenschappers de data uit die experimenten kunnen gebruiken om algoritmes te trainen. Na verloop van tijd kunnen de algoritmes complexe chemische processen beter begrijpen dan scheikundigen zelf. Uiteindelijk zou er een soort gesloten cirkel moeten ontstaan, legt Huck uit. Machines communiceren met elkaar, voeren experimenten uit, analyseren de resultaten en zetten op basis daarvan eigenhandig een nieuwe reeks experimenten in gang.

Uniek

Het robotlab zou uniek zijn in zijn soort. Op een aantal plekken ter wereld gebruiken wetenschappers al robots in chemische laboratoria, maar die automatisering is volgens Huck vooral bedoeld om standaardstappen in experimenten te versnellen. ‘Dat willen wij natuurlijk ook, dus wij zullen die oplossingen ook gebruiken. Maar een laboratorium dat volledig autonoom functioneert, dat is nergens ter wereld aanwezig – dat gaan wij als eerste bouwen.’

Huck verwacht dat het robotlab een revolutie zal veroorzaken in de moleculaire chemie. ‘De manier waarop we moleculair onderzoek doen is de afgelopen honderd jaar nauwelijks veranderd. Het is een heel arbeidsintensief proces waarbij je elke keer stapje voor stapje vooruitgang probeert te boeken.’ Een robotlab dat enorme hoeveelheden data kan genereren, moet dat proces nu versnellen. ‘In zo’n lab kunnen we onderzoek doen waar we nu niet eens over kunnen dromen, omdat het simpelweg niet mogelijk is.’

Denk aan onderzoek naar het leven zelf. Biljoenen jaren geleden begon dat met een complexe soep moleculen. ‘We hebben geen idee hoe daar uiteindelijk leven uit is ontstaan,’ zegt Huck. ‘We weten welke moleculen er waren, maar niet welke processen ervoor zorgden dat die moleculen zich evolueerden tot levende wezens.’ De hoop is dat het robotlab die kennis binnen handbereik zal brengen. ‘Als je een volledig functionerend robotlab hebt, kun je onnoemelijk veel chemische processen bestuderen. Zo veel dat je misschien ontdekkingen doet over de chemische evolutie waardoor de moleculensoep tot leven kwam.’

Klimaat

Het Nationaal Groeifonds, waarvoor het kabinet tussen 2021 en 2025 twintig miljard euro opzij legt, is in het leven geroepen om de economische groei te bevorderen. Ook het robotlab moet op de lange termijn de economie stimuleren. ‘Nou denk ik dat wetenschap daar sowieso aan bijdraagt,’ zegt Huck, ‘maar in de economische modellen van de overheid is er geen automatische “knop” die aangeeft hoeveel waarde wetenschappelijk onderzoek heeft. Het is dus belangrijk dat de wetenschappelijke kennis gebruikt wordt in het bedrijfsleven. Daarom zullen wij het robotlab straks openstellen voor gebruik door allerlei verschillende bedrijven.’

Hij hoopt dat bedrijven het robotlab zullen gebruiken om groene, energiezuinige producten te ontwikkelen. Het lab zou die ontwikkeling kunnen versnellen. ‘Bedenk hoeveel jaren het heeft gekost om organische oplosmiddelen uit verf te halen,’ zegt Huck bij wijze van voorbeeld. ‘Iedereen wilde van die oplosmiddelen af, maar dan had je geen goede verf meer. Het duurde ontzettend lang voordat we verf vonden met dezelfde kwaliteit maar zonder organische oplosmiddelen.’ Wie gebruikmaakt van een slim, volautomatisch lab, kan dat soort oplossingen veel sneller vinden. ‘Dan heb je natuurlijk enorm veel toegevoegde waarde. Dat zit dan misschien niet in tastbare zaken, maar in de bescherming van het klimaat.’