Een oplossing voor alle problemen

Er staat ons een revolutie te wachten. In de nabije toekomst zullen we leren hoe we alles wat we maar nodig hebben kunnen maken met behulp van nanotechnologie. We kunnen dan een auto atoom voor atoom opbouwen en het resultaat is goedkoper, beter en sneller dan alles wat we nu hebben. Het klinkt als science fiction, maar volgens Eric Drexler is het mogelijk. Hij zette ooit het vakgebied op de kaart.

Het klinkt te mooi om waar te zijn. De titel van zijn nieuwste boek is ‘Ongekende overvloed’, precies wat Drexler belooft. Onbeperkte productie van goederen tegen zeer lage kosten, zonder vervuiling en geen noodzaak om zeldzame grondstoffen te gebruiken. En de klimaatverandering is ook te stoppen.

‘Ja, het is een lange lijst en dat kan een beetje absurd klinken. Maar als je naar de natuurkunde kijkt, blijkt dat het mogelijk is. Je kunt zo ongeveer alles maken.’ Afgelopen dinsdag vertelde hij zijn verhaal bij Studium Generale.

De oplossing voor al onze problemen ligt in Atomair Precieze Fabricage (APF), een wat ingewikkelde term maar daar is een reden voor: ‘Oorspronkelijk heette het nanotechnologie, maar die term bleek te breed en te flexibel. Tegenwoordig heten allerlei zaken ‘nanotechnologie’, maar dat neemt de aandacht weg van wat ik er echt mee bedoel.’

APF betekent, simpel gezegd, dat we dingen gaan bouwen vanaf het niveau van atomen. Met behulp van moleculaire machines voegen we atomen samen tot grotere bouwstenen. Iets grotere machines voegen die weer samen tot nog grotere onderdelen, totdat er een product ligt.

Door met atomen te beginnen is het mogelijk om totaal nieuwe materialen te maken die veel beter zijn dan alles wat we nu hebben. Huizen, vliegtuigen, auto’s en computers die via APF zijn gemaakt, zullen veel beter presteren.

In de lobby van het University Hotel van de RUG ziet Drexler er ontspannen en zelfverzekerd uit. Geen manische goeroe, maar een wetenschapper die z’n berekening heeft gemaakt en weet wat mogelijk is. Er hangt wel een vleugje droefenis om hem heen, omdat de mensen niet lijken te luisteren naar zijn boodschap.

In zijn boek vertelt Drexler hoe hij als student aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) begon na te denken over het proces van Atomair Precieze Fabricage, in de late jaren zeventig. Zijn proefschrift over zonne-zeilen, waarvoor hij een prijs kreeg, werd als boek uitgegeven maar hij kreeg pas echt de aandacht van de wereld met het boek ‘Engines of Creation’ uit 1989.

In dit boek legt Drexler uit hoe APF moet werken en wat er mee mogelijk is. In de loop van de jaren negentig trok het idee om materialen op atomaire schaal te gaan maken veel belangstelling. De VS kwamen met een groot federaal subsidieprogramma om dit mogelijk te maken. Maar dit programma werd gekaapt door lobbygroepen die hun ‘nano-crèmes’ en ‘nano ruitenreinigers’ wilden verkopen.

Vervolgens kwam er ook nog eens tegenstand uit wetenschappelijke hoek. Collega’s claimden dat APF onmogelijk is. ‘Dat is echt onzin’, reageert hij. ‘Het is waar dat atomen op allerlei ongewenste manieren kunnen reageren. Maar dat verschilt niet wezenlijk van de problemen die de synthetische chemie nu ook heef. Daar is het probleem niet om de juiste groepen met elkaar te laten reageren, maar vooral om te voorkomen dat de verkeerde groepen reageren.’ De wetten van de natuurkunde laten zien dat wat hij wil ook kan, weet Drexler. Zo simpel is het.

APF bestaat nog niet, maar het is wel mogelijk, dus moeten we een plan bedenken om het te realiseren. ‘De afgelopen decennia hebben we al veel geleerd over moleculaire machines.’ En dat klopt, aan de Rijksuniversiteit Groningen is de eerste moleculaire motor ontwikkeld, de eerste moleculaire auto gebouwd en nog meer.

‘Alleen, dit soort dingen is gemaakt door wetenschappers, die willen weten hoe alles werkt. Een wetenschapper richt zich dus vooral op wat we nog niet weten.’ Maar de weg richting APF loopt via de dingen die we wél weten, en die we moeten inzetten op een praktische manier.

Waar het volgens Drexler aan ontbreekt is een gerichte inspanning om verschillende moleculaire onderdelen samen te voegen tot een echte nano-fabriek. ‘We kunnen nog niets maken met de precisie die ik voorzie. Maar we kunnen de moleculaire gereedschappen die we hebben gebruiken om beter gereedschap te construeren.’ Het voorstel van Drexler is om de niet-zo-nauwkeurige nanomachines te gebruiken om veel stijvere machines te maken die een veel betere controle over de wereld van atomen bieden.

‘We weten uit de biologie dat op eiwit gebaseerde machines werken. En we hebben ‘foldameren’, moleculen die op specifieke wijze vouwen en die beheersing op nanoschaal geven. Wat we nu moeten doen is probleem gestuurd onderzoek uitvoeren waarmee we dit soort machines kunnen verbetern.’ En, zegt hij, zodra we een betere beheersing van de atomaire schaal hebben, wordt alles steeds eenvoudiger.

Daarom gelooft Drexler dat APF uiteindelijk exponentieel zal groeien, zodra we de basisbeginselen van atomaire precisie beheersen. Maar hoe leren we dat? Als Drexler de absolute zeggenschap over een onderzoeksprogramma krijgt, hoe zou hij dat dan inrichten? ‘Ik volg een ingenieurs aanpak. Specificeer wat we al hebben, breng mensen bijeen uit verschillende vakgebieden – die nu vaak niet eens weten wat er buiten hun eigen vak gebeurt – en definieer de problemen die er nog zijn.’

Dat hoeft niet heel veel extra geld te kosten. ‘Misschien een paar miljoen voor het ontwikkelen van goede ontwerpsoftware voor moleculen. Ik heb gewerkt bij een bedrijf dat daar al ver mee was, maar helaas failliet ging door het uitbreken van de financiële crisis.’

Het klinkt allemaal simpel, maar de voortgang lijkt toch erg moeizaam. Dat lijkt Drexler niet te raken, alhoewel in zijn boek wel wat verbittering doorklinkt over de manier waarop hij de afgelopen jaren is verguisd. Het is waar, hij kan geen enkel voorbeeld noemen van de precieze vorm van atomaire fabricage waar hij het steeds over heeft.

‘Maar daar is een reden voor’, legt hij uit. ‘Stel je voor dat je in de jaren vijftig vraagt wat het grootste stuk maansteen is op aarde. Dat is de verkeerde vraag. De juiste vraag zou zijn: hoe groot is het soort raket waarmee je maansteen kunt ophalen, en hoe bouwen we die!’

Van jongs af aan is Drexler geïnspireerd door de dreigende crisis die de Club van Rome in de jaren zeventig voorspelde in het rapport ‘Grenzen aan de groei’. Hij wil de wereld verbeteren door te voorzien in onbeperkte productiecapaciteit. En via APF is het mogelijk een systeem te bouwen dat overtollig kooldioxide uit de atmosfeer haalt, schrijft hij in zijn boek.

Wat raadt hij studenten aan die zijn passie om de wereld te verbeteren delen? ‘Kies een onderwijsprogramma dat je een goede ondergrond in de natuurkunde en de scheikunde geeft, maar dat je ook leert denken als een ingenieur.’

Meer informatie over Eric Drexler op zijn website.

Eric Drexler: Ongekende overvloed. Hoe een revolutie in nanotechnologie ons leven ingrijpend zal veranderen. Uitg. Lias, Hilversum, 352 blz, 2013 €19,95