Pijn zit tussen je oren. Letterlijk, want het signaal dat er ergens iets mis is in je lijf wordt in je hersenen vertaald naar ‘ik heb pijn’. En dat is maar goed ook, want pijn zorgt ervoor dat we maatregelen nemen om de oorzaak van de pijn weg te nemen of te verminderen. Maar er zijn verschillende soorten pijn, zoals bij een verwonding of ziekte, of acute en chronische pijn. Pijn is niet voor iedereen hetzelfde. Zo zijn er genetische verschillen en verschillen tussen mannen en vrouwen. Daarom zijn er veel verschillende klassen pijnstillers met ieder hun eigen werking en toepassing. De vrij verkrijgbare pijnstillers zoals paracetamol en ibuprofen kent iedereen. Werken die niet voldoende, dan grijpt de arts naar krachtiger pijnstillers zoals morfine, opioïden genoemd. Die stoffen werken meestal erg goed tegen de pijn, maar hebben grote nadelen zoals bijwerkingen en een kans op verslaving. Daarom zoeken artsen en onderzoekers naar nieuwe methoden om pijn te bestrijden en daarbij kijken ze niet alleen naar nieuwe chemische middelen.

Een celkweek in een petrischaaltje of een proefdier is niet altijd geschikt om medicijnen op te testen. Daarom zijn sinds enkele jaren organs-on-a-chip beschikbaar. Op deze plaatjes van kunststof of silicium kunnen cellen groeien in een vrij natuurlijke omgeving, inclusief een stroom van kweekmedium voor onder andere de aan- en afvoer van essentiële stoffen. De weefsels die op deze organs-on-a-chip worden gekweekt, vaak afkomstig van stamcellen, vertonen dezelfde eigenschappen als het orgaan waar ze model voor staan. Zo is er een long op een chip die kan ‘ademhalen’ voor onderzoek naar astma en chronisch obstructieve longziekte. Met sensoren en microscopen kunnen onderzoekers kijken hoe het weefsel bijvoorbeeld reageert op een potentieel geneesmiddel. Nieuwe geneesmiddelen zijn nog niet met de techniek ontwikkeld omdat het onderzoek nog in de kinderschoenen staat. Maar de ontwikkeling van steeds kleinere chips en sensoren en doorbraken in de stamceltechnologie en DNA-technieken hebben ervoor gezorgd dat organs-on-a-chip nu klaar zijn om het ontstaan en de behandeling van ziekten mee te onderzoeken.

Ouder worden gaat vanzelf, maar veroudering is een gecompliceerd proces. Alles wat bijdraagt aan het verval van een systeem; een mens, dier of ding, is veroudering. Slijtage, ziekte en sterven zijn onderdelen ervan. Mensen en de meeste andere organismen verouderen deels doordat onze genen niet perfect staan afgesteld. Maar we verouderen ook door pech: we staan bloot aan bijvoorbeeld zonnestraling of toxische stoffen waardoor we eerder ouder worden. En gezond leven draagt weer bij aan het vertragen van het proces.

Al twee miljoen jaar geleden maakten mensachtigen gereedschap van vuursteen, dat bestaat uit een verbinding van het element silicium. Glas, dat is gemaakt van hetzelfde materiaal, namelijk siliciumdioxide, is al sinds de Egyptenaren bekend en bemind. Glas bestaat er in zoveel vormen dat het niet weg te denken is uit onze samenleving, van tafelwaren tot ruiten en laboratoriumglas tot isolatiemateriaal. Het materiaal heeft de meest uiteenlopende eigenschappen, allemaal voortkomend uit kleine toevoegingen van andere elementen aan siliciumdioxide.

Eenderde van de aarde bestaat uit het element ijzer. En ook in de ruimte komt het zoveel voor, dat er meteorieten op aarde zijn geland die bijna helemaal uit ijzer bestaan. De eerste ijzeren voorwerpen maakten mensen duizenden jaren geleden dan ook van meteorietijzer. In het recente verleden heeft ijzer de industrialisatie van Nederland op gang geholpen in de 18e eeuw. In de bodem van de Achterhoek was zoveel ijzererts te vinden dat er grote ijzerfabrieken werden gebouwd. Daarin wordt ijzererts met kool verhit tot het gesmolten zuivere ijzer zich afscheidt en kan worden verwerkt. Hoogovens werken nog steeds op die manier.

Een muis met een mensenoor op zijn rug baarde eind jaren negentig opzien. Wetenschappers waren erin geslaagd een bioafbreekbare mal in de vorm van een oor te bekleden met cellen en te plaatsen onder de huid van een muis, zodat de cellen gaan groeien. Nu was dit geen echt, werkend oor, maar het principe was bewezen: het is mogelijk om cellen te laten groeien op een drager, zodanig dat ze oud of kapot weefsel kunnen vervangen en vernieuwen.

We gebruiken ze dagelijks, laptops, smartphones, digitale horloges en rekenmachines met een liquid christal display (lcd). Die beeldschermen kunnen niet zonder vloeibaar kristal, een bijzondere stoffase die een Oostenrijkse botanicus per toeval ontdekte.

Papier is alledaags maar waardevol. We schrijven en printen erop, pakken ermee in en vegen er viezigheid mee schoon. En in Japan bouwen ze er zelfs huizen van. Het bestaat vrijwel uitsluitend uit cellulose, een natuurlijk biopolymeer en het hoofdbestanddeel van hout. Nieuw krantenpapier en kartonnen dozen bestaan voor driekwart uit hergebruikt papier. We zamelen in Nederland namelijk vrijwel al het recyclebare papier in. Daarmee behoort Nederland tot de top van de wereld. Toch zijn er nog veel bomen nodig om de grondstof aan te vullen.

In het nieuws hoor je vaak dat er weer koperen bovenleidingen zijn gestolen. Het kleurige metaal is zo veel waard dat dieven er hun leven voor wagen. Ook ons lichaam kan niet zonder. Voor de werking van computers en elektrische apparaten is het essentieel en zonder koper klinkt een orkest wel heel erg kaal.

Astrochemie omvat alles,van de chemie van jonge sterrenstelsels en sterren tot planeten, ons zonnestelsel en de aarde. De afstanden in het heelal zijn immens. Wat materie ophalen bij een ster lichtjaren verderop, om te kijken welke stoffen daarin zitten, lukt niet. Maar de vorming bestuderen van andere sterren en planeten eromheen levert veel informatie.

Voor zo'n bekend element is er maar weinig van. De hele wereldvoorraad goud past makkelijk in vier Olympische zwembaden. Al eeuwenlang zoeken alchemisten naar de Steen der Wijzen om goud uit lood en andere elementen te maken. Dat is nog niemand gelukt, en dat is maar goed ook want dan was de waarde van goud zeker gedaald. Het was dan onmogelijk geworden om het als onderpand voor ons dagelijkse geldverkeer te gebruiken. Ook gouden sieraden hadden weinig waarde meer, ondanks de bijzondere glimmend gele kleur.

Koolstof is zo'n gewoon en vertrouwd element dat je haast zou vergeten hoe bijzonder het is. We eten het dagelijks, ademen het uit en voeren het aan de auto, de planten en de huisdieren. Als onderdeel van DNA bepaalt het onze eigenschappen. We kunnen ermee lezen en schrijven, als het ware. Maar waarom koolstof?

Zeep is al zo oud als de wereld. De Babyloniërs schreven het recept ervoor al op hun kleitabletten. De bereiding is eenvoudig: kook vet met loog. Dit levert een substantie op die allerlei vuil kan verwijderen. Lange tijd werden deze klassieke zepen ook gebruikt voor het schoonmaken van kleding. Maar in de moderne wasmiddelen is nauwelijks nog zeep te bekennen. Het zijn uitgekiende mengsels geworden van tientallen verschillende componenten, elk met hun specifieke werking.

Energie uit de zon is er in overvloed. Genoeg om iedereen tot in lengte van dagen van stroom te voorzien, maar de kunst is om al die energie nuttig te gebruiken. Dat kan door er met een zonnecel elektrische stroom van te maken. De blauwe zonnepanelen van kristallijn silicium klaren die klus. Je ziet ze steeds vaker op daken van huizen, boten en caravans – of voor lokale stroomvoorziening zoals lichtbakens, boeien en pompen in weilanden.

Alles wat groeit en bloeit is biomassa. Variërend van landbouwgewassen als maïs, aardappelen en soja tot bosbouwproducten. En van dierlijke reststoffen als mest en slachtafval tot biologisch afbreekbaar afval uit industrie en huishoudens.

Binnenkort staat in Dubai het hoogste gebouw ter wereld. Een kolos van zo’n achthonderd meter hoog, grotendeels gemaakt van beton. Zonder dit materiaal was het een onmogelijk project geweest, en datzelfde geldt bijvoorbeeld voor het aanleggen van de HSL. Ook het Colosseum in Rome had er vandaag niet meer gestaan als de Oude Romeinen het niet uit beton hadden opgetrokken.

Al duizenden jaren geleden gebruikten mensen in Centraal- en Zuid-Amerika natuurrubber voor hun kleding en gebruiksvoorwerpen. Als basis diende latex, het sap van de rubberboom. Sinds de 19e eeuw kunnen chemici ook synthetisch rubber maken uit olieproducten. Karakteristieke eigenschap van rubber is de elasticiteit - denk maar aan het elastiekje dat gemaakt wordt van natuurrubber. Onbehandeld zijn rubberpolymeren echter helemaal niet elastisch. Daarvoor moet het materiaal eerst gevulkaniseerd worden: een proces waarbij zwavelbruggen crosslinks vormen tussen de polymeerketens.

Wereldwijd verbruiken we jaarlijks grofweg 450 triljoen Joules aan energie en volgens schattingen zal dit in 2030 nog eens met vijftig procent zijn toegenomen. Tot nu toe wordt de energiemarkt vrijwel volledig beheerst door fossiele brandstoffen. Dat levert niet alleen milieuproblemen op, maar bovendien raakt de voorraad op. Energie-experts denken dat waterstof, het kleinste element, kan bijdragen aan de oplossing voor deze problemen.

DNA is het molecuul van het leven. De code waarin alle instructies voor onze cellen wordt geschreven bestaat uit de letters A, C, G en T: de vier basen die de bekende wenteltrapstructuur van DNA vormen. Het lezen van die code komt neer op het bepalen van de basenvolgorde, ook wel sequencing genoemd. Dit kunstje beheersen biochemici al dertig jaar. Maar dan met relatief kleine genomen of met delen van grotere genomen. Ontrafeling van het menselijke DNA met 3 miljard basenparen bleek heel wat moeilijker.

Toen ruim veertig jaar geleden de eerste laser werd gebouwd was eigenlijk helemaal niet duidelijk wat voor nut het apparaat zou hebben. Pas na de uitvinding van de glasvezelkabel in de jaren zeventig werden lasers gebruikt als communicatiemiddel. Sindsdien zijn ze niet meer weg te denken uit ons moderne leven: van CD-speler tot streepjescodescanner, van chirurgische scalpel tot lasapparaat - lasers zitten overal in.

Televisies, computers, kleding, bouwmaterialen, autobekleding, gordijnen - er is bijna geen materiaal of er zitten wel vlamvertragers in. Ze vallen nauwelijks meer weg te denken uit ons moderne leven. Zonder hun beschermende werking zou de schade bij branden veel groter zijn.
Desondanks blijven brandvertragers een keuze tussen twee kwaden: er worden ongelukken door voorkomen, maar de verbindingen zélf zijn voor mens en milieu lang niet altijd zonder gevaar. Sommige broomhoudende verbindingen verstoren bijvoorbeeld de werking van het schildklierhormoon. Deze stoffen worden zelfs teruggevonden bij dieren die in de diepe oceaan leven, wat aangeeft dat ze zich ophopen in het milieu en daardoor tot ver van de bron schade kunnen aanrichten. Onderzoekers speuren dan ook naar oplossingen om materialen brandveilig te maken zonder schade te berokkenen aan mens en milieu. Belangrijkste punt daarbij is tegengaan dat vlamvertragers in het milieu terecht komen. Een heel ander probleem is dat vlamvertragers vaak de eigenschappen verslechteren van het materiaal waarin ze zitten. Inmiddels zijn daar een paar slimme oplossingen voor bedacht.

Een oprolbaar computerscherm, tentdoek als zonnecel en een lichtgevend plafond. Het zijn geen hersenspinsels van een geflipte technoloog, maar toepassingsmogelijkheden van kunststoffen die stroom geleiden.

In 2013 moet de ruim dertig jaar oude kerncentrale in het Zeeuwse Borssele sluiten. Er is gespaard voor de ontmantelingskosten, maar als deze duurder zouden uitvallen staat de overheid garant voor de meerkosten. Verder kan de eigenaar (het energiebedrijf EPZ) een claim voor winstderving indienen, die kan oplopen tot een miljard euro. Vanwege de hoge kosten gaan er stemmen op om de centrale te laten doordraaien zolang hij veilig is.