Kaas zonder dat er een koe aan te pas is gekomen. Op maat gemaakte eiwitten. De beloften van precisiefermentatie zijn groots. In een lab in Ede kunnen start-ups hun eerste producten brouwen. ‘De vraag is hoe we van tonnen naar kilotonnen gaan.’
is economieredacteur van de Volkskrant. Hij schrijft onder meer over landbouw en voedsel.
Het lab van de Biotechnology Fermentation Factory (BFF) in Ede ziet eruit zoals een leek zich een lab zou voorstellen: glazen reactorvaten waarin vloeistof wild heen en weer beweegt. De reactorvaten zijn verbonden met een veelvoud aan buisjes die lucht of vloeistof aanvoeren, er lopen kabels van monitoren waarop waarden continu verschieten.
Ook het proces dat hier plaatsvindt is vertrouwd, en zelfs duizenden jaren ouder dan het eerste laboratorium: fermentatie. Dat proces, waarbij bacteriën en schimmels een grondstof omzetten naar een ander product, gebruikt de mensheid al millennia om voedsel te maken, van bier en wijn tot yoghurt en brood. Wat hier gebeurt, is in feite een opgevoerde versie daarvan: precisiefermentatie.
De Britse schrijver en milieuactivist George Monbiot noemt precisiefermentatie ‘misschien wel de belangrijkste milieutechnologie ooit ontwikkeld’. De mogelijkheden zijn dan ook indrukwekkend: échte kaas maken waar geen koe aan te pas is gekomen. Ei-eiwit dat nooit in een kip heeft gezeten. Medicijnen en cosmetica van totaal nieuwe, op maat gemaakte eiwitten.
Het is daarom niet verrassend dat de bedrijvigheid rond precisiefermentatie de afgelopen jaren een vlucht heeft genomen. De oprichters van de Vegetarische Slager begonnen in 2019 Those Vegan Cowboys, een bedrijf dat van gras kaas wil maken. Dezelfde grondstof en hetzelfde eindproduct als de zuivelsector, maar dan zonder koe ertussenin.
Minstens zo beloftevol is Vivici, een spin-off van chemiebedrijf DSM, dat wei-eiwitten produceert die onder meer geschikt zijn om eiwitrijke, heldere sportdrankjes te maken. Vivici haalde vorig jaar al 32,5 miljoen euro op bij pensioenfonds ABP en InvestNL, en kreeg dit jaar een Europese innovatiesubsidie van 12,5 miljoen euro.
Ze werken volgens hetzelfde basisprincipe: een gist kan bijvoorbeeld suiker omzetten in alcohol. Dat is vastgelegd in zijn genetische code. Pas je die code aan met genetische modificatie, dan zet hij die suiker om in iets heel anders. Dat kan een vitamine of kleurstof zijn, maar ook melkeiwit of een ander dierlijk product. Zonder dat er een dier aan te pas komt.
De mogelijke duurzaamheidsvoordelen zijn groot, aangezien de veehouderij een flinke impact heeft op klimaat en milieu. Mensen minder eieren, vlees en melk laten eten blijkt niet gemakkelijk, precisiefermentatie belooft die producten veel schoner te produceren.
In zijn boek Regenesis schetst schrijver-activist Monbiot een toekomst waarin een netwerk van bioreactoren op hernieuwbare energie en met lokale grondstoffen betaalbaar voedsel produceert, daar waar het ook geconsumeerd wordt. Een vervanging van de veehouderij, maar niet van dierlijke producten.
Sterker, Monbiot denkt dat ons voedsel er veel diverser van kan worden. ‘Ik zie al voor me hoe vindingrijke chef-koks samenwerken met wetenschappers om bijvoorbeeld een hapje te creëren dat smaakt naar een aangebraden biefstuk, maar de textuur heeft van sint-jakobsschelpen. Of misschien ontwikkelen ze wel een mousse die op de tong smelt als panna cotta, maar de smaak heeft van ibericoham.’
Dat klinkt futuristisch en ver weg, maar precisiefermentatie bestaat al decennia. In 1978 ontdekten wetenschappers hoe ze er insuline mee konden maken. Tot dan toe werd dat gewonnen uit de alvleesklieren van geslachte koeien en varkens. Tegenwoordig wordt 99 procent van alle insuline gemaakt met precisiefermentatie.
Hetzelfde geldt voor stremsel, een enzym dat melk laat klonteren om er kaas van te maken. Dat werd ooit gewonnen uit de vierde maag van een kalf. Tegenwoordig wordt het overgrote deel precisiegefermenteerd. Ook in supermarktbrood zitten enzymen die het product zijn van precisiefermentatie.
‘We zijn nu bezig dat een stap verder te brengen. Van enzymen, naar de bulk van wat we eten’, zegt Maarten Verhoeven, biotechnoloog bij Wageningen Universiteit. ‘De techniek is hetzelfde, de schaal is vele malen groter. De grootste uitdaging is hoe je dat kostentechnisch doet.’
Volgens Verhoeven, die bedrijven helpt hun fermentatieprocessen te verbeteren, is de grote vraag ‘hoe we van tonnen naar kilotonnen per jaar gaan’. Dat is niet slechts een kwestie van een groter reactorvat. ‘Je moet een gist of schimmel foppen met genetische modificatie, zodat die de eiwitten maakt die je wilt hebben. Vervolgens moet het eiwit de gist- of schimmelcel uit, zonder dat de rest van de cel meekomt. Dat zijn ingewikkelde stappen die optimaal moeten verlopen om een hoge opbrengst te krijgen. Hoe snel de cel werkt, hoe veel suiker die omzet in eiwit, hoe hoog de concentratie van je product is, is allemaal belangrijk.’
Ook de reactorgrootte maakt uit. In het lab wijst BFF-directeur Marcel Oogink naar een buisje dat zuurstof het vat in leidt. ‘Je kan je voorstellen dat de tijd dat zo’n zuurstofmolecuul in dat vat zit heel klein is. In een vat van drie meter hoog is de contacttijd natuurlijk vele malen langer.’ Dat heeft gevolgen voor hoe de fermentatie verloopt.
In zijn kantoor in het gebouw van Nizo food research, het voormalige Nederlands Instituut voor Zuivelonderzoek, legt Oogink uit dat opschalen ook financieel een uitdaging is. Bedrijven die met precisiefermentatie aan de slag willen, moeten eerst een proof of concept hebben: een idee van wat ze willen maken, met welk micro-organisme en welke grondstoffen. Dan volgen tests op labschaal, in vaten van 10 tot 20 liter.
‘Voordat een investeerder in een fabriek wil investeren, moet je aantonen dat je het met duizend liter kan. Om voldoende materiaal te hebben waar klanten mee kunnen testen, moet je een reactor van tienduizend liter bouwen. Voor je het weet ben je vier miljoen euro verder, of zelfs twintig. Dat is jammergeld, want als je succesvol wordt heb je die eerste apparatuur niet meer nodig. En om de markt op te komen, moet je een fabriek hebben die honderdduizend liter kan doen.’
Daar komt BFF om de hoek kijken. De stichting is eind 2024 opgezet door het Nationaal Groeifonds, met steun van het Nizo en de regionale ontwikkelingsmaatschappij Oost NL, om nieuwe vormen van fermentatie in Nederland te stimuleren. Start-ups en grote voedingsbedrijven die hun ideeën willen testen, kunnen hier terecht. Ze kunnen gebruikmaken van het materiaal én de kennis en kunde van BFF.
In het lab staan nu tanks van tien tot twintig liter, waar start-ups en grote voedings- en chemiebedrijven hun productieproces kunnen uittesten. Maar achter het gebouw van Nizo is een veel grotere locatie in aanbouw, waar BFF reactoren van duizend en zelfs tienduizend liter laat bouwen. Daar kunnen bedrijven straks op relevante schaal producten brouwen, waar hun klanten vervolgens mee aan de slag kunnen. Pas als ze het product op serieuze schaal de markt op willen brengen, hoeven ze hun eigen fabriek te bouwen.
Trots poseert BFF-directeur Oogink bij de maquette van de nieuwe fabriek, boven de entree van Nizo. Hij wijst naar donkergrijze cilinders, de tanks waar straks in gefermenteerd wordt. ‘We kunnen hier straks het hele proces op schaal doen, van het voorbereiden van de grondstoffen tot het filteren van het product.’
Het laatste obstakel voor ondernemers in precisiefermentatie is toelating tot de markt. In Europa is dat geen sinecure. Vrijwel alles wat met precisiefermentatie wordt gemaakt, geldt als een zogeheten novel food. Dat betekent dat het door een uitgebreide veiligheidscontrole moet voordat het verkocht mag worden.
The Protein Brewery, een Nederlandse start-up die in een proces vergelijkbaar met precisiefermentatie eiwit van schimmels maakt, deed er bijvoorbeeld zes jaar over om daarmee de Europese markt op te mogen. Het poeder is bedoeld voor gebruik in onder meer sportvoeding, eiwitverrijkte pannenkoeken en zuivelalternatieven.
Veel andere bedrijven besluiten zich eerst op andere markten te richten. De eiwitpoeders van Vivici bijvoorbeeld zijn vooralsnog alleen in de Verenigde Staten op de markt. Het bedrijf is een samenwerking aangegaan met een Amerikaanse fabriek om de eiwitten ook daar te produceren.
Precisiefermentatie- en kweekvleesbedrijven lobbyen al een tijdje om die Europese regels aan te passen. ‘Ik hoop dat het verandert’, zegt René Wijffels, hoogleraar bioprocess engineering aan de Wageningen Universiteit en directeur onderwijs bij brancheorganisatie Cellulaire Agricultuur Nederland (CAN). ‘De regels hoeven niet soepeler, maar de procedure moet sneller.’
De duurzaamheidsvoordelen zetten ze daarbij in als argument. Vivici stelt bijvoorbeeld dat het wei-eiwit dat het produceert 68 procent minder broeikasgassen uitstoot dan wei-eiwit van koeienmelk, 86 procent minder water verbruikt en 61 procent minder land. Achterliggende data levert het bedrijf er niet bij, en peer-reviewed wetenschappelijke studies naar het verschil in grondstoffengebruik voor precisiegefermenteerde en ‘gewone’ eiwitten zijn er nauwelijks.
Onderzoeker Verhoeven en zijn collega’s werken momenteel aan een overzichtsstudie over precies dat vraagstuk, die waarschijnlijk eind dit jaar verschijnt. ‘Het volledige beeld ontbreekt nog, maar de eerste indicatie is dat we nog wel wat stappen te zetten hebben op het gebied van efficiëntie.’
De plek waar de productie plaatsvindt, is in elk geval een belangrijke factor. Die bepaalt welke grondstoffen voorhanden zijn, of een fabriek op hernieuwbare energie kan draaien én hoe de concurrentie eruit ziet. ‘Qua ruimte en energie staan we er in Nederland niet het beste voor’, zegt Verhoeven.
Bovendien, zegt hij: ‘In Nederland hebben we miljoenen koeien. Om in de zuivelcategorie 1 procent marktaandeel te krijgen, heb je enorme productiecapaciteit nodig.’ De start-ups die nu met precisiefermentatie bezig zijn, moeten zich volgens hem dus afvragen hoe ze hun kostprijs laag genoeg krijgen en hun schaal groot genoeg om een deuk in een pakje boter te slaan.
Het antwoord ligt volgens Verhoeven in ‘moleculen die in gezondheid en voedingswaarde beter zijn dan de producten die er nu zijn’. Een voorbeeld is volgens hem het wei-eiwit voor sportvoeding dat Vivici maakt. Door de hype rond eiwitrijke sportvoeding is een tekort ontstaan aan wei. Het pure soort dat Vivici maakt is al helemaal niet aan te slepen. Daarnaast maakt het bedrijf lactoferrine, een eiwit dat nuttig is in de gezondheidszorg en slechts in kleine hoeveelheden in koemelk zit.
Een ander voorbeeld is het Amerikaanse Impossible Foods, dat een plantaardige hamburger maakt met precisiegeferementeerde hemoglobine, het molecuul dat bloed zijn rode kleur geeft. Het maakt de burger sappiger en vleziger, zonder dat daar dierlijke hemoglobine voor nodig is. ‘Daarvoor heb je veel minder eiwit nodig per eenheid product’, zegt Verhoeven.
BFF-directeur Oogink sluit zich daarbij aan. ‘Je hoort vaak: ‘We gaan alle dierlijke producten vervangen, ook laagwaardige.’ Ik denk dat je altijd moet kijken naar waar hoge toegevoegde waarde zit. Die zit bij moleculen die op de huidige manier óf niet duurzaam geproduceerd worden, óf een hoge kostprijs hebben. Vitaminen worden bijvoorbeeld al vrij veel met precisiefermentatie gemaakt. Kleurstoffen komen ook aan de orde.’
En de kazen dan, die Those Vegan Cowboys wil maken? ‘Ik denk dat het er komt, dat er bedrijven zijn die het kunnen’, zegt Verhoeven. ‘Maar om dat op schaal te doen zouden we onze voedselvoorziening fundamenteel anders in moeten richten. Je kan niet één fabriek bouwen en denken dat je klaar bent. Dat vereist ook een grotere maatschappelijke investering. Daarom lijkt het me logischer om plantaardige eiwitten op te waarderen met ingrediënten uit precisiefermentatie. ’
Geselecteerd door de redactie
Source: Volkskrant