Deze ‘eiwitclub’ wil van Vlaanderen microbenmekka maken: ‘Op termijn kaas uit gras maken, zonder koe’

Bacteriën, schimmels en gisten zijn volgens sommige experts de eiwitbronnen van de toekomst, want ze produceren die eiwitten efficiënter dan dieren en planten. Een nieuw initiatief wil Vlaanderen op de kaart zetten als microbenmekka.

“Dit poeder bestaat voor 70 procent uit hoogwaardig eiwit”, zegt Stijn Boeren van Avecom. Het bruine poeder bestaat uit gedroogde bacteriën die het Gentse bedrijf laat groeien op het proceswater van een aardappelverwerkingsbedrijf, dat rijk is aan zetmeel. De bacteriën vermenigvuldigen zich in metalen tanks, tot ze worden geoogst en gedroogd, met het eiwitrijke poeder als resultaat. Het kan dienen als duurzame eiwitbron in vee- of visvoeder, in plaats van soja of vismeel, maar is in principe ook geschikt voor menselijke consumptie. “De eiwitkwaliteit is vergelijkbaar met die van vis, en de aminozuursamenstelling leunt dichter bij onze behoeften aan dan die van soja-eiwit”, zegt Boeren.

Avecom is een van de bedrijven die deel uitmaken van de recent opgerichte ProteInn Club, een initiatief dat de ontwikkeling van microbiële eiwitten een boost moet geven. Doel is de betrokken bedrijven en kennisinstellingen zoveel mogelijk te laten samenwerken. “Micro-organismen bieden een uitgelezen kans om restproducten van landbouw en industrie om te zetten in hoogwaardige eiwitten”, zegt Simon De Corte, innovatieadviseur aan de UGent en CAPTURE, een onderzoeksconsortium rond circulaire economie. “In en rond Gent zijn verschillende spelers actief. Met dit initiatief willen we de regio, en bij uitbreiding Vlaanderen, op de kaart zetten als the place to be voor de ontwikkeling van microbiële eiwitten. Je voelt dat de interesse wereldwijd groeit. Als wij het hier niet doen, gebeurt het wel elders.”

Volgens het Amerikaanse The Good Food Institute, dat de ontwikkeling van alternatieve eiwitbronnen monitort en ondersteunt, waren in 2021 wereldwijd een negentigtal bedrijven met microbiële eiwitten bezig. Dat aantal neemt toe, net als de investeringen in de sector, die verdrievoudigden ten opzichte van het jaar voordien.

Waarom zou een mens een bacterieburger eten? “Omdat we onze eiwitten dringend op een milieuvriendelijkere manier moeten produceren”, zegt Willy Verstraete, emeritus hoogleraar microbiële biotechnologie aan de UGent. Nu halen we die eiwitten grotendeels uit dierlijke producten, met alle gevolgen van dien. De veehouderij is wereldwijd goed voor ongeveer 14,5 procent van onze broeikasgasuitstoot. De helft van het bewoonbare landoppervlak dient voor landbouw, en driekwart daarvan staat in het teken van de veehouderij, als graasweide of voor de teelt van voeder. De veehouderij heeft een belangrijk aandeel in milieuproblemen zoals vermesting en de achteruitgang van de biodiversiteit.

In zijn nieuwe boek Regenesis pleit ook de Britse schrijver en milieu-acitivist George Monbiot voor ‘boerderijvrij voedsel’. Dat moet toelaten de milieu-impact van onze voedselproductie te verminderen en grote stukken land terug te geven aan de natuur.

Meer plantaardig eten is al een stap in de goede richting. “Het is erg inefficiënt om plantaardige eiwitten eerst aan dieren te voederen”, zegt Verstraete. “Maar planten zijn niet zo’n goede eiwitproducenten en hebben daar veel bemesting voor nodig. Micro-organismen doen dat efficiënter.”

Voedsel uit lucht

Een groot voordeel van micro-organismen is dat ze met uiteenlopende voedselbronnen uit de voeten kunnen. Noem iets, en er is wel een microscopisch klein beestje dat het opvreet. Zo gebruikt het Franse Arbiom gisten om eiwit uit hout te produceren. Ook voor zuiveringsslib of mest halen sommige organismen hun neus niet op. Sommigen zijn in staat de koolstof die ze nodig hebben om te kunnen groeien uit CO2 te halen, en waterstofgas als energiebron te gebruiken. Het Finse Solar Foods beweert met behulp van die bacteriën ‘voedsel uit lucht’ te maken.

Ook Avecom produceert op die manier eiwit. “Met hernieuwbare energie zetten we water via elektrolyse om in waterstof en zuurstof, dat we in een reactor samenvoegen met CO2”, zegt Boeren. “We kunnen al kleine hoeveelheden eiwitten produceren met dat ‘power to protein’-proces, dat we nu verder willen opschalen.” In de toekomst zou zo’n eiwitfabriek op overtollige stroom van wind- of zonneparken kunnen draaien, in de buurt van industrie die de CO2 levert. Of het ooit zover komt, zal onder meer afhangen van de beschikbaarheid en de prijs van groene stroom en waterstof, en uiteraard van de vraag of de consument daar wel pap van lust.

Volgens de Amerikaanse denktank RethinkX loopt dat allemaal wel los en kan ‘cellulaire landbouw’ de klassieke veehouderij de komende decennia van de troon stoten. De Amerikaanse experts vinden dat het tijd is voor een tweede domesticatiegolf. Zoals we eerst planten en dieren naar onze hand hebben gezet, is het nu tijd om dat met bacteriën, schimmels en gisten te doen.

Het bruine bacteriepoeder lijkt nog niet bepaald de doodsteek voor de veehouderij. Verstraete vergelijkt het weleens met de eerste Ford T, die nog verder moet ontwikkeld worden. “Het is aan voedingstechnologen om hier lekkere producten mee te maken.” Verwerking in vegetarische burgers, nuggets en worsten lijkt een voor de hand liggende piste.

In de Food Pilot van het Instituut voor Landbouw- en Visserijonderzoek (ILVO) gaan onderzoekers na wat je met microbiële eiwitten zoal kan doen. “We onderzoeken niet alleen de voedingswaarde en verteerbaarheid, maar ook technische eigenschappen”, legt Geert Van Royen (ILVO) uit. “Kunnen de eiwitten bijvoorbeeld voor luchtigheid in een mousse zorgen en zo ei-eiwit vervangen? Kunnen we ze een vlezige textuur geven? Expertpanels evalueren de smaak, want het moet natuurlijk ook lekker zijn.”

Wie een bacterieburger of microbenmousse op de markt wil brengen, moet die door de Europese Novel Food-regelgeving weten te loodsen. Dat is niet zo eenvoudig, en daarom zetten verschillende pioniers in eerste instantie in op veevoeder.

Zo werkt start-up Biolynx onder meer aan schimmeleiwitten die vismeel in de garnalenkweek kunnen vervangen. “De schimmels kunnen groeien op reststromen zoals bermmaaisel”, zegt CEO Bart Kregersman. “We hebben al op kleine schaal experimenten met garnalen uitgevoerd en die waren veelbelovend.”

Ook Avecom ziet in de eerste plaats toepassingen voor zijn bacteriële eiwit in vis- en varkensvoer. De bacteriegemeenschap die zich voedt met proceswater bestaat uit verschillende stammen, die samenwerken als een soort microbioom. “Vergelijk het met een voetbalploeg”, zegt Boeren. “Die functioneert ook niet goed als ze alleen uit spitsen bestaat. Wij selecteren een team spelers dat het best geschikt is voor de taak.” Maar daar houdt de Europese regelgever niet van. Die wil dat u alleen spitsen eet. “Het idee dat een product slechts één organisme mag bevatten, is een achterhaalde opvatting waar we vanaf moeten”, vindt Verstraete, die de Gentse spin-off in 1995 mee oprichtte. “We krijgen constant allerlei bacteriën binnen. En met een gemengde groep micro-organismen krijg je de beste resultaten.”

Door microbieel eiwit in veevoeder te gebruiken, zouden we al aanzienlijke milieuwinst kunnen boeken. Samen met een internationaal team onderzoekers becijferde Verstraete dat wanneer we in 2050 10 à 20 procent van het eiwit in veevoeder zouden kunnen vervangen, er ongeveer 6 procent van de wereldwijde landbouwoppervlakte zou vrijkomen, ongeveer de grootte van China.

Oude koek

Microbieel eiwit is hip, maar eigenlijk oude koek. In de jaren 1930 probeerden wetenschappers in de voormalige Sovjet-Unie gisten al eiwitten te laten produceren op basis van stro. In de jaren 60 en 70 bouwden ze fabrieken waarin micro-organismen onder meer op hout, stro en restproducten van de olieraffinage groeiden. Dat verwerkten ze in veevoeder in plaats van graan of geïmporteerde soja. Volgens de Amerikaanse inlichtingendienst CIA produceerden de Sovjets in de jaren 80 zo’n twee miljoen ton microbieel eiwit per jaar.

Ook British Petroleum onderzocht in de jaren 70 de mogelijkheden om gisten op afval van de olieraffinage te laten groeien. Eind jaren 70 produceerde een fabriek van Imperial Chemical Industries 50.000 ton microbieel eiwit op basis van methanol. Dat ‘pruteen’ werd een ingrediënt in veevoeder, maar goedkope soja en vismeel deden het bedrijf de deuren sluiten.

Zelfs in de supermarkt zijn microbiële eiwitten niet nieuw. De populaire vleesvervanger quorn is gemaakt op basis van eiwit uit de schimmel Fusarium venenatum. Al in 1985 bracht het Britse Marlow Foods die op de markt.

Als het aan enkele leden van de ProteInn Club ligt, breidt het gamma in het veggieschap op korte termijn uit. In Sas van Gent bouwt het Britse Enough een fabriek die tegen het einde van dit jaar zo’n 10.000 ton schimmeleiwit per jaar kan produceren, en op termijn grotere volumes. Om daar iets lekkers van te maken, werkt de firma onder meer samen met Unilever. “De bedoeling is dat nieuwe producten met onze eiwitten nog dit jaar in de rekken liggen”, zegt Darius Blaszyk van Enough.

Het bedrijf gebruikt daarvoor de al gekende Fusarium-schimmel, wat de markttoelating vergemakkelijkt. De schimmels groeien op glucose, aangeleverd door het nabijgelegen Cargill. “Die glucose is geen reststroom, maar we onderzoeken of we in de toekomst ook andere grondstoffen kunnen gebruiken om ons proces verder te verduurzamen”, zegt Blaszyk.

Ook in het Limburgse Bree verrijst momenteel een nieuwe fabriek, die op termijn tot 150.000 ton schimmeleiwit per jaar moet afleveren. “Wij werken met verschillende schimmelstammen, die telkens een product met een wat andere structuur opleveren”, zegt Wim Slee van Naplasol. “De ontwikkeling van vleesvervangers op basis van onze eiwitten is nog in volle gang en we verwachten die halfweg 2023 in de winkel.”

Genetisch gesleutel

Micro-organismen zijn in staat een breed scala aan nuttige stoffen te produceren. Het Amerikaanse C16 wil met gisten een alternatief voor palmolie brouwen. Andere organismen bevatten hoge gehaltes omega 3-vetzuren, die we nu vooral uit vis halen.

Moderne biotechnologie laat toe om micro-organismen genetisch te wijzigen en ze zo te laten produceren wat we willen. Dat doen we ook al. Genetisch gemodificieerde organismen maken onder meer insuline, vitamines of stremsel voor de kaasproductie aan. Het enzym dat de eiwitten in kaas doet samenklonteren wordt normaal uit kalvermagen gehaald, maar genetisch gewijzigde gisten of bacteriën kunnen het ook maken.

De start-up Those Vegan Cowboys, een van de bekendere leden van de eiwitclub, wil nog een stapje verder gaan en de koe helemaal achterwege laten. “We onderzoeken of we schimmels en gisten commercieel interessante hoeveelheden van het melkeiwit caseïne kunnen laten produceren”, zegt moleculair bioloog Steven Geysens. “Op langere termijn hopen we zo kaas uit gras te kunnen maken, zonder koe.”

Paleo, in 2020 opgericht door voormalig Groen-politicus Hermes Sanctorum, wil gisten gebruiken om vleesvervangers onweerstaanbaar te maken. De gisten zijn zo genetisch gewijzigd dat ze in staat zijn om dierlijke heemverbindigen te maken. Die ijzerhoudende moleculen geven bloed een rode kleur en zijn bepalend voor de smaak van vlees. De start-up liet vorige maand weten erin te zijn geslaagd heemverbindigen uit rund, kip, varken, lam en tonijn te produceren. “Onze door gisten geproduceerde eiwitten zijn identiek aan wat je in vlees en vis vindt”, zegt Sanctorum.

In de Bio Base Europe Pilot Plant in het Gentse havengebied werkte Paleo net als andere start-ups in de microbiële eiwittensector aan de stap van het lab naar productie op industriële schaal. In steeds grotere reactoren stellen ze de productie op punt. “Vleesvervangers die dankzij onze heemeiwitten beter smaken, kunnen al volgend jaar in het schap liggen”, denkt Sanctorum.

Ook zonder genetisch geknutsel zijn de mogelijkheden enorm. Microbieel technoloog Siegfried Vlaeminck (UAntwerpen en CAPTURE) bestudeert het potentieel van zogenoemde purperbacteriën. “Die zijn veelzijdig als een zakmes, maar slecht bestudeerd”, zegt Vlaeminck. De bacteriën hebben een uitstekende aminzozuursamenstelling, kunnen op uiteenlopende voedingsstoffen groeien en hun energie uit licht halen. Vlaeminck onderzoekt welke types bacteriën het efficiëntst groeien en de interessantste eigenschappen hebben voor verwerking in voeder en voeding. “We hebben de diversiteit aan micro-organismen amper in kaart gebracht”, zegt Vlaeminck. “Er is nog een enorm onontgonnen potentieel.”