HLD-NAC in RheoCube

Inleiding

Tijdens de ontwikkeling van nieuwe eindproducten in de chemische industrie worden momenteel veel ingrediënten gescreend en geselecteerd op basis van een trial-and-error-aanpak. Dit is een proces waarbij gespecialiseerd laboratoriumpersoneel nieuwe combinaties samenstelt en een reeks fysieke experimenten uitvoert op verschillende formuleringen. Het doel is om de formulering te vinden die het beste aansluit bij de gewenste eigenschappen en vaak ook bij voorkeur (hernieuwbare of betere) ingrediënten. Deze formulatiemethode is behoorlijk inefficiënt. Het kost veel tijd en geld, en het duurt weken, maanden en vaak zelfs jaren om een nieuw productontwikkelingsproject te voltooien.

Digitale Oplossingen

De chemische industrie is wanhopig op zoek naar digitale equivalenten om deze processen te versnellen en te moderniseren. Electric Ant Lab (EAL) heeft RheoCube ontwikkeld, een simulatiehulpmiddel dat micro-niveau interacties van ingrediënten virtueel reproduceert in simulatiemodellen. Met RheoCube worden gevalideerde simulatiemodellen van echte fysieke systemen gecreëerd. Dit stelt R&D-professionals in staat om experimenten virtueel te simuleren om gedragsfenomenen van complexe materiestructuren te bestuderen, te voorspellen en te optimaliseren.

Voordelen van RheoCube

De resulterende voordelen in termen van tijd- en middelenbesparing zijn aanzienlijk. Onderzoekers kunnen tot 80% van hun fysieke experimenten naar de virtuele omgeving overbrengen, wat resulteert in een kostenreductie van 60-90% op het gebied van laboratorium- en menselijke middelen. Bovendien kunnen onderzoekers nieuwe inzichten verwerven die niet gemakkelijk toegankelijk zijn via fysieke experimenten, wat leidt tot verdere langetermijnverbeteringen in hun R&D-proces.

HLD-NAC Methode

Van Loon Chemical Innovations (VLCI) past de voorspellende formulatiewetenschap HLD-NAC toe voor hun R&D-diensten, wat een effectieve methode is voor het selecteren van de juiste surfactant voor een (micro-)emulsie. Surfactanten worden veel gebruikt in de formuleringindustrie (bijv. persoonlijke verzorging, coatings, voedsel, olieherstel) omdat ze helpen bij het creëren van emulsies en schuimen en suspensies kunnen stabiliseren. Het selecteren van de juiste surfactant voor een formulering is een constante uitdaging vanwege hun complexe gedrag en een overweldigend lange lijst van opties.

Uitdagingen in de Formulering

De efficiënte implementatie van surfactanten is een veeleisend gebied. Dit is vooral het geval omdat steeds meer klanten snellere, goedkopere methoden voor het ontwikkelen van emulsies vragen, die niet gebaseerd zijn op trial-and-error. De HLD-NAC-aanpak biedt een voorspellende en rationele selectie van surfactanten om een emulsie te ontwikkelen, waardoor aan deze vraag kan worden voldaan.

Samenwerking tussen EAL en VLCI

Innovatieve bedrijven, EAL en VLCI, zullen samenwerken aan dit gezamenlijke R&D-project om RheoCube-simulatiemodellen te co-ontwikkelen met behulp van de HLD-NAC-methodologie. Beide partijen zien sterke potentieel in het creëren van een gezamenlijke waardeketen waar klanten in de formuleringindustrie gebruik kunnen maken van deze aanpak om te profiteren van een 'one-stop-shop'-opzet. Dit zal hen in staat stellen om betrouwbaardere formuleringen sneller te creëren tegen een fractie van de huidige kosten.

Toekomstige Innovatie

Wanneer succesvol, resulteert dit in een volledig geautomatiseerde workflow van monster naar simulatiemodel, wat waardevolle voorspellende informatie kan bieden over de gewenste fysieke emulsie. Door hun unieke kennis en expertise te combineren, bouwen beide bedrijven aan een duurzame innovatie met een sterke concurrentievoordeel. Deze innovatie heeft de capaciteit om kostbare trial-and-error-experimenten te elimineren, die overbodig worden voor surfactantselectie in de emulsie-industrie.

Economische Impact

De combinatie van HLD-NAC surfactantselectie in RheoCube-simulatiemodellen is zeer toepasbaar, wat resulteert in aanzienlijke economische voordelen voor beide bedrijven, de HTSM ICT-sector en de Nederlandse economie. Om bestaande klanten en een groeiend aantal aanvragen te bedienen, zullen EAL en VLCI zich eerst richten op de markten voor persoonlijke verzorging en huishoudelijke verzorging, die geschatte wereldwaarden hebben van respectievelijk US$ 175 miljard (6,6% CAGR) en US$ 155 miljard (2% CAGR). De omvang en positieve trend van deze markten zorgen voor een zeer positieve economische vooruitzichten voor de HLD-NAC-toepassing in RheoCube.

Risico's en Financiering

EAL en VLCI bevinden zich beide in een cruciale schaalvergrotingsfase, waarin ze hun bedrijf ontgroeien. Als onderdeel van het volwassen worden van gevestigde bedrijven moeten ze blijven innoveren. Dit project is essentieel in dat opzicht. Hoewel het project vanuit commercieel perspectief uiterst veelbelovend is, bevindt het zich nog in een vroege, fundamentele fase en brengt het daarom meerdere technische risico's met zich mee. Het is nooit mogelijk om te garanderen dat een project zichzelf zal terugbetalen.

De totale financiële risico's van dit project kunnen echter worden gemitigeerd via co-financiering van de projectkosten. Dit, naast een subsidie, zal beide partijen in staat stellen om deel te nemen aan het project en te blijven innoveren.