Friederike Nintzel, onlangs afgestudeerd aan de faculteit Technische Natuurwetenschappen, heeft een belangrijke missie: de vergroening van de farmaceutische en chemische industrie door de verduurzaming van de productie van medicijnen en chemicaliën. Haar master-onderzoek laat zie dat het gebruik van enzymen hierbij een game changer kunnen zijn. Het leverde haar een tien, een publicatie en de nominatie Best Graduate van haar faculteit op.
Friederike Nintzel, die onlangs haar master Life Science and Technology afrondde aan de TU Delft, heeft een ‘groen’ hart. Ze groeide op in een klein plaatsje nabij het Duitse Hamburg en liep als kind vanuit de achtertuin zo het bos in. ‘Ik was al jong geïnteresseerd in biologie en leerde thuis al vroeg over het belang van duurzaamheid. Mijn ouders waren bijvoorbeeld één van de eersten in de buurt met zonnepanelen op het dak. Op mijn 19e werd ik actief bij de jongerenpartij van De Groenen (De Grüne Jugend), maar me inzetten voor een beter milieu was voor mijn gevoel altijd iets wat ik naast mijn studie deed. Dat veranderde toen ik tijdens mijn bacheloropleiding Biochemie in contact kwam met duurzame biotechnologie en biokatalyse. Het idee dat ik mijn twee passies kon combineren vond ik echt sensationeel.’
Tijdens haar bacheloropleiding in Heidelberg Duitsland liep ze op verschillende plekken stage in Europa. In 2019 besloot ze bij de TU Delft de master Life Science and Technology te doen aan de faculteit Technische Natuurwetenschappen. ‘De TU Delft stond met zijn focus op een circulaire economie hoog in mijn persoonlijke ranking. Bovendien had ik hier de mogelijkheid om naast mijn master extra duurzaam-georiënteerde vakken te volgen bij andere faculteiten. Dat hiep me een breder perspectief op duurzaamheid te ontwikkelen.’
Groene medicijnen en chemicaliën
Toegerust met de ervaring in biokatalyse die ze opdeed tijdens haar bachelor-onderzoek, dook Nintzel in industrieel relevante processen. ‘In de farmaceutische en chemische industrie zijn nog flink wat slagen te maken als het gaat om vergroening van productiemethoden.’ De inzet van enzymen zou daarbij een game changer kunnen zijn, denkt ze. ‘De industrie zet momenteel grondstoffen zoals het metaal platina in als conventionele katalysators. Deze zijn niet alleen schaars, maar worden ook op een niet al te ethische manier gedolven. De inzet van enzymen kan een duurzaam alternatief voor die conventionele katalysators zijn: enzymen zijn een natuurlijke katalysator om chemische reacties in gang te zetten.’
Ze vervolgt: ‘In de natuur is een grote diversiteit aan enzymen beschikbaar en er zijn meer voordelen aan enzymen boven conventionele katalysators. Bij de inzet ervan als katalysator heb je minder hoge temperaturen en druk nodig en verbruik je dus minder energie. Bijkomend voordeel is dat enzymatische reacties selectiever kunnen zijn en alleen de gewenste producten opleveren.”
Win-win
Ze benadrukt dat er nog echt wel wat moet gebeuren voor enzymen daadwerkelijk massaal ingezet kunnen worden bij de productie van medicijnen en chemicaliën. ‘De inzet van enzymen is vaak minder efficiënt dan de inzet van conventionele katalysators en het is lastig om er grote hoeveelheden eindproduct mee te creëren. Bovendien is momenteel de water footprint bij de inzet van enzymen groot: enzymen zijn alleen stabiel als je ze inzet in een waterige omgeving.’ Voor haar afstudeeronderzoek probeerde Nintzel deze uitdaging te overwinnen. Ze ging op zoek naar een manier om de hoeveelheid gebruikt water tot een minimum te beperken en het enzym toch stabiel te houden.
‘Voor ons onderzoek gebruikten we enzymen afkomstig uit een paddenstoel. We besloten de enzymen te verpakken als druppels in “een hoesje” van gelei op basis van water.’ Tot haar verbazing leverde het een win-win-situatie op. ‘We verkleinden de water footprint en de enzymen deden hun werk drie keer beter dan zonder ‘hoesje’. We konden bij de inzet van dezelfde hoeveelheid enzymen meer product creëren: de inzet van de enzymen was dus ook nog eens duurzamer.’
Eindcijfer 10
‘Uitzonderlijk’, vond de examencommissie die ook onder de indruk was van haar kordate aanpak. Nintzel zocht voor haar onderzoek bijvoorbeeld zelf contact met de faculteit Biosystems Science and Engineering aan de Zwitserse universiteit ETH. Samen met een Zwitserse onderzoeksgroep voerde ze met succes verschillende proof-of-concept onderzoeken uit om de haalbaarheid van haar onderzoek aan te tonen. Bovendien lukte het haar onder eigen naam, wat bij een master-onderzoek niet gebruikelijk is, over haar onderzoek te publiceren in het gerenommeerde tijdschrift Chemical Communications of the Royal Society of Chemistry.
Haar onderzoek leverde haar daarom het zeer uitzonderlijke cijfer van een 10 op. Nintzel: ‘“Ik ben heel blij dat mijn werk zo gewaardeerd wordt. Dit motiveert mij om mijn onderzoek en ontwikkeling op dit gebied voort te zetten.”
Het ideale enzym
Wat haar vervolgstap is? Nintzel wil in de toekomst graag verder bijdragen aan de ontwikkeling van duurzame biotechnologieën. Ze is momenteel promovendus in Cambridge. ‘Ik werk nog steeds aan manieren om de inzet van enzymen bij de productie van medicijnen en chemicaliën op grote schaal mogelijk te maken. Bij mijn master-thesis lag de focus op de ideale omgeving voor de inzet van enzymen als katalysator. Inmiddels probeer ik als PhD de enzymen zelf te verbeteren en dichter bij industriële toepassingen te brengen. Zo probeer ik bijvoorbeeld enzymen te ontwikkelen die plastics kunnen afbreken.’
Haar plan voor de toekomst is om maximaal bij te dragen aan de ontwikkeling van een circulaire economie. “Er moet nog veel gebeuren om duurzame productie in de chemische en farmaceutische industrie mogelijk te maken. Ik draag graag bij via groene innovatie en technologieontwikkeling. Dit kan via academisch onderzoek zijn, door met belanghebbenden in de industrie samen te werken, of zelfs via beleidsvorming zijn.’
