Analytische chemie heeft een imagoprobleem, zegt Gert Desmet, professor chemische ingenieurstechnieken aan de Vrije Universiteit Brussel. ‘Binnen de scheikunde worden we als muggenzifters beschouwd, als pietjes precies. Bij analytische practica moeten studenten al extreem nauwkeurig werken. Bekerglazen mogen niet zomaar omgekeerd op het rek worden gedroogd, nee, je moet ze een voor een met een haardroger behandelen. En bij het afwegen van een hoeveelheid poeder mag er niet het minste zuchtje wind zijn.’ Het verrast Desmet dan ook niet dat scheikundestudenten veel vaker specialisaties als organische of katalytische chemie verkiezen boven analytische chemie. 

Dat imagoprobleem heeft gevolgen. Zo is er een nijpend tekort aan analytisch geschoolde scheikundigen in de industrie. Desmet: ‘Bedrijven lossen dit voor een deel op via omscholing en door processen te automatiseren – met robotisering, maar ook met AI. Desondanks kan de industrie niet zonder échte analytisch scheikundigen. Omscholing heeft zijn beperkingen en sowieso heb je mensen nodig om al die automatiseringsprocessen te controleren en optimaliseren.’ 

Zoals zijn naamkaartje doet vermoeden, is Desmet zelf ook geen analytisch scheikundige pur sang. Maar hij is het wel in de praktijk, want ook hij is in zekere zin het product van omscholing. Als student en doctorandus bekwaamde hij zich in chemische engineering, meer bepaald in de fermentortechnologie. Om de menging in de fermentoren te meten, maakte hij gebruik van vloeistofchromatografie. Hij raakte geïntrigeerd door de technologie: hoe ze erin slaagt om de verschillende componenten van een sample te scheiden, wegen en identificeren. ‘Dat dit lukt ondanks alle natuurlijke tegenwerkingen – zoals diffusie, een gevolg van de wet van de stijgende entropie – is toch ongelooflijk.’ De Brusselse scheikundige bedacht zelf een nieuwe vorm van chromatografie, gebaseerd op het verschil in schuifspanning in viskeuze samples. Hoewel het bij een theoretisch concept bleef, betekende dit wel de start van zijn carrière in de vloeistofchromatografie en analytische chemie. Zo was hij ook jarenlang editor van het vakblad Analytical Chemistry. 

We spreken hem in zijn kantoor in de gebouwen van de ingenieursfaculteit van de VUB. Door het raam zien we grote witte wolken opstijgen. Het is stoom afkomstig van verwarmingsinstallaties van de universiteit. 

Daar valt nog wel wat efficiëntiewinst te behalen, zou een muggenzifter zeggen. 

[Lachend]: ‘Daar heb je wellicht een punt. Ook in de analytische chemie gaat veel aandacht naar de verduurzaming van processen. Wij doen dat bijvoorbeeld via miniaturisatie van chromatografiekolommen. Toch zijn de hoeveelheden energie en solventen [waarin de te analyseren samples in een chromatograaf worden opgelost, red.] die in een analytisch labo worden gebruikt, peanuts vergeleken bij wat productie-installaties nodig hebben.’ 

‘Hoe 2D-chromatografie werkt is ronduit fascinerend’ 

Analytisch scheikundige mag dan een knelpuntberoep zijn, je wist toch maar mooi meer dan duizend deelnemers naar het HPLC-congres te lokken, de hoogmis van uw vakgebied die vorige zomer plaatsvond in Brugge. Wat viel u op als organisator?  

‘We hadden een mooi programma gemaakt met veel aandacht voor actuele thema’s zoals duurzaamheid en automatisering. Die keuze bleek een schot in de roos: reeds op maandagochtend zaten de sessies over deze thema’s allemaal bomvol. En zeker automatisering werd het belangrijkste nieuwe thema van het congres.’ 

Is dat omdat mensen bang zijn om hun job te verliezen?  

‘Het is eerder andersom. Automatisering is de nieuwste ontwikkeling in ons vakgebied. Dat is zeker zo in de industrie – waar trouwens ongeveer de helft van de congresgangers vandaan kwam. Zowel ontwikkelaars en aanbieders van analytische technologie als gebruikers ervan zijn volop bezig met automatisering. Dat doen ze niet alleen uit noodzaak, door het tekort aan analytisch scheikundigen, maar ook omdat automatische processen goedkoper zijn, volcontinu kunnen draaien en ook minder foutgevoelig zijn.’ 

Bij automatisering denken we tegenwoordig – automatisch – aan AI… 

‘AI hoort er inderdaad bij, maar voorlopig gaat het bij ons toch nog vooral om robotisering. In de organische chemie, bijvoorbeeld, staan ze al veel verder. Dat komt onder meer doordat de workflow daar makkelijker kan worden gedefinieerd. In de analytische chemie is er veel meer variatie in de vraagstellingen, en de waaier aan mogelijke technieken om ze aan te pakken is ook veel groter. Daardoor moet je vaak nog een beroep doen op het buikgevoel van heel ervaren experts. Maar er wordt zeker onderzoek gedaan naar AI in de analytische chemie, ook hier aan de VUB. Wij proberen bijvoorbeeld AI-modellen zodanig te trainen dat ze het denkproces van een analist kunnen nabootsten en ultiem overtreffen.’ 

‘AI hoort erbij, maar voorlopig gaat het bij ons vooral om robotisering’ 

Als de automatisering zich ook in de analytische chemie doorzet, is het personeelstekort straks opgelost? 

‘Er zullen in de industrie sowieso minder analytisch scheikundigen nodig zijn. Ik denk dat de job inhoudelijk zal veranderen. Ze zal interessanter worden en daardoor ook aantrekkelijker. In plaats van het uitvoeren van analyses – wat vaak monotoon en repetitief werk is – zal een analytisch scheikundige zich meer gaan bezighouden met het interpreteren van data. Niet op het niveau van individuele analyses, maar eerder op systeemniveau.’ 

Wie zijn vandaag de belangrijkste gebruikers van vloeistofchromatografie? En welke nieuwe toepassingsdomeinen komen op? 

‘Als academicus heb ik daar geen volledig zicht op. Maar in grote lijnen is kwaliteitscontrole in sectoren zoals voeding, milieu en farmacie een klassieker en een blijver. Een voorbeeld van een opkomend toepassingsdomein dat ikzelf goed ken [Desmet kreeg er een ERC-grant voor, red.] is klinische proteomics: het analyseren van de eiwitsamenstelling van een sample, zoals een druppel bloed. Met vloeistofchromatografie kun je vele verschillende eiwitten tegelijk identificeren, je kijkt dus niet naar individuele moleculen maar naar omvangrijke moleculaire combinaties. Je kunt het vergelijken met het sequencen van een genoom, met dat verschil dat een proteoom doorgaans meer functionele klinische informatie oplevert. Proteomics heeft veel potentieel voor gepersonaliseerde geneeskunde.’  

Zo’n toepassing is wellicht een aandrijver van innovatie. 

‘Proteomics met vloeistofchromatografie is momenteel nog heel moeilijk. Je zit al gauw aan vele duizenden verschillende eiwitten die je moet kunnen scheiden en identificeren. De state-of-the-art-installaties geraken ongeveer tot tienduizend moleculen. Dat zijn zogenaamde tweedimensionale chromatografen. Daarbij wordt een individuele piek [die de aanwezigheid van een groep verwante moleculen verraadt, red.] in feite afgeleid naar een tweede chromatograaf, die deze piek in hogere resolutie analyseert. Tweedimensionale chromatografie is de voorbije jaren ontwikkeld in de academische wereld en breekt nu door in de industrie. Hoe zulke chromatografie-opstellingen in staat zijn om een sample te ontrafelen in duizenden en duizenden verschillende componenten, en dat ondanks alle tegenwerking van de natuur, dat is ronduit fascinerend.’