In het kader van de Europese REACH-wetgeving moet van elke chemische verbinding die geproduceerd of gebruikt wordt door de industrie, geweten zijn of die mogelijk schadelijke effecten heeft op mens en milieu. Bedrijven bundelen hiervoor vaak hun krachten in associaties waarin één chemisch element centraal staat. Zo’n associatie laat dan een lijstje chemicaliën onderzoeken door een gespecialiseerd labo. De associatie rond het element antimoon klopt hiervoor aan bij VITO.
Ook rond het element antimoon, een zwaar metaal met chemisch symbool Sb, hebben bedrijven en industrieën vanover de hele wereld zo’n associatie opgebouwd. Die bestaat al meer dan dertig jaar en heeft haar hoofdkantoor in Brussel. ‘Wij brengen in naam van alle producenten, gebruikers en distributeurs van antimoon de risico’s in kaart’, zegt Caroline Braibant van de International Antimoon Association. ‘Met deze risk assessments kunnen onze leden dan voldoen aan bijvoorbeeld de Europese chemicaliënrichtlijn REACH.’
Antimoon wordt als vanouds gebruikt in legeringen met lood om ze harder en duurzamer te maken – bijvoorbeeld in loden letters voor drukkerijen, zodat deze na het gieten niet krimpen als ze afkoelen. Maar tegenwoordig vindt het zware metaal vooral toepassingen in batterijen en led-verlichting, in brandvertragers en zelfs als katalysator in de productie van pet-flessen.
Papieren rompslomp
‘In principe moeten bedrijven voor elke individuele chemische verbinding een apart dossier indienen bij het ECHA, het Europese agentschap dat REACH coördineert’, zegt Kristof Tirez van VITO. Daarbij komt heel wat papieren rompslomp kijken, en dus werkt de industrie hiervoor samen rond specifieke elementen. In de dossieraanvraag voor antimoon zitten zo tien verschillende verbindingen waarvan de administratieve afhandeling bij de Internationale Antimoonassociatie berust.’
Drie jaar geleden werd VITO door de associatie onder de arm genomen voor een studie naar de aanwezigheid van antimoonpartikels in de werkomgeving en voor de ontwikkeling van enkele protocollen voor verder kwalitatief onderzoek. ‘Een belangrijke reden om bij VITO aan te kloppen was hun expertise rond biomedische toxiciteit en rond vloeistofchromatografie (een techniek die toelaat zeer nauwkeurig verschillende verbindingen van elkaar te onderscheiden)’, zegt Braibant.
Bioelutietesten
De toxiciteit wordt onder meer onderzocht met zogeheten bioelutietesten. Daarbij wordt gekeken hoe toxisch (en dus hoe gevaarlijk) een metaal kan zijn als het zich oplost in bijvoorbeeld maagsap. ‘Bij metalen gaat de toxiciteit vaak hand in hand met het oplossend vermogen’, zegt Tirez. ‘Als je de stof binnenkrijgt en hij lost op, dan verspreidt hij zich doorheen het lichaam.’ VITO onderzocht, in samenwerking met het chemische analysebedrijf ECTX uit Hasselt, de uitloging van een tiental antimoonverbindingen in een gesimuleerde maagomgeving (gekenmerkt door een hoge zuurtegraad). De elutietesten zélf vonden plaats in Hasselt, terwijl VITO verantwoordelijk was voor de identificatie en de nauwkeurige concentratiebepaling van de verschillende ‘antimoongroepen’. Tirez: ‘Antimoon kan zich op verschillende manieren binden aan andere elementen. We onderscheiden twee belangrijke bindingsconfiguraties: antimoon-III en antimoon-V. Dat onderscheid is belangrijk, want het kan – zelfs bij gelijke concentratie – aan de basis liggen van een verschil in toxiciteit.’
De identificatie van de verschillende verbindingen doet VITO met een techniek genaamd vloeistofchromatografie. Daarbij worden moleculen, afhankelijk van hun chemische en fysische eigenschappen, met minuscule kolommen uit een mengsel gefilterd. Nadien vertelt een massaspectrometer welke verbindingen er in dat mengsel zaten, en in welke concentratie. ‘Bij de meeste opdrachten moeten we als routinelabo enkel metaalanalyses doen waarbij het totaalgehalte per element worden gemeten’, zegt Tony Brouwers van ECTX. ‘De laatste tijd zien we echter meer en meer vraag naar speciatieanalyses (het bepalen van verschillen in toxiciteit naargelang de bindingsconfiguratie). Dit vereist bijkomende, vaak zeer dure apparatuur en een bijzondere expertise. Dergelijke analyses kunnen enkel door gespecialiseerde onderzoekscentra zoals VITO worden uitgevoerd.’
Transformaties tussen configuraties
In opdracht van de antimoonassociatie stelde VITO een gedetailleerd rapport op van de oplosbaarheid van de verschillende antimoonverbindingen in een gesimuleerde maagomgeving. Daarbij keken Tirez en zijn collega’s ook naar mogelijk transformaties tussen bindingsconfiguraties. ‘Blijven de antimoon-III-verbindingen wel dezelfde in een zure oplossing. Of worden ze antimoon-V? Dat zijn belangrijke vragen om mee te nemen in de dossieraanvraag bij het ECHA.’
Hoe gaat het nu verder? Tirez: ‘De antimoonassociatie zal de resultaten bundelen en aan de hand van een worst case scenario (de verbinding met de grootste oplosbaarheid) verdergaan. Deze aanpak zorgt voor efficiëntie en kosteneffectiviteit en vermindert ook de noodzaak van experimentele testen op proefdieren. Op basis van dat onderzoek zullen dan veiligheidslimieten en drempelwaarden kunnen worden bepaald voor gebruik in de industrie en verspreiding op de commerciële markt in Europa.’
Tony Brouwers (ECTX) blikt terug op een vruchtbare samenwerking met VITO, ondanks dat beide bedrijven als twee losstaande entiteiten opereerden. ‘Wij waren verantwoordelijk voor de bioelutie, terwijl VITO zich om de monsteranalyses bekommerde. Op papier is dat geen ideale manier van werken, omdat het een ingewikkelde zaak kan worden als er dingen fout lopen. Maar omdat ik de voorbije jaren al had kennisgemaakt met de onderzoekers van VITO, hun laboratoria en hun uitrusting, was ik er gerust in dat we dit grote project tot een goed einde zouden brengen.’
Met dit onderzoek positioneert VITO zich opnieuw als een gespecialiseerde technologiepartner, in dit geval op het vlak van chemische en biomedische analyses. ‘En dat met een dienstverlening waarvoor de industrie niet terecht kan op de commerciële markt, want dit is een nichegebied’, aldus Tirez.
