Biologie Veel ingrediënten van make-up komen uit de fossiele industrie. Een Gronings bedrijf doet onderzoek naar algen die een hydraterende stof produceren. Levert dat een betaalbaar product op?
De cosmetica-afdeling van de Bijenkorf. „Steeds meer merken willen een groter aandeel bio-based ingrediënten.”
Wie een drogisterij binnenstapt en doorloopt naar de skincareafdeling, treft een stortvloed aan producten en een eindeloze variatie aan beloften. Ga je voor een crème die je huid de hele dag hydrateert, rimpels vermindert of wil je toch die ‘jeugdige glow’? Draai je de verpakking om, dan zie je een lijst van stoffen die die beloftes moeten waarmaken: van vitamines en zink tot glycerine, retinol en hyaluronzuur.
Waar deze ingrediënten vandaan komen en hoe ze worden geproduceerd, bepaalt mede hoe milieuvriendelijk een cosmetisch product is. Soms worden ingrediënten direct uit planten gewonnen, zoals aloë vera, maar meestal ontstaan ze in een laboratorium uit verschillende grondstoffen. Zo’n grondstof kan aardolie zijn – in dat geval spreken producenten van fossiel gebaseerde ingrediënten. Van bio-based is sprake wanneer ingrediënten in het lab verder worden verwerkt uit plantaardige of dierlijke materialen.
De trend in de cosmetica-industrie gaat richting die laatste categorie, zegt Lisa van der Schans, consultant regulatory and sustainability bij de Nederlandse Cosmetica Vereniging – een belangenorganisatie voor de sector. „Steeds meer merken willen een groter aandeel bio-based ingrediënten gebruiken”, vertelt zij. „Ze zien het als een belangrijke route om de milieu-impact van producten te verlagen.”
Ook de Europese Unie wil het gebruik van fossiele grondstoffen in producten terugdringen. In november kondigden zij aan de omslag van fossiel naar bio-based te versnellen, onder meer met extra financiering en snellere toelatingsprocedures. Daarmee hoopt Brussel bij te dragen aan een circulaire economie, het milieu te ontlasten en de afhankelijkheid van grondstoffenimport te verkleinen.
Dat toenemende enthousiasme voor bio-based ingrediënten betekent nog niet dat ze vanzelf in de winkel belanden. Tussen een veelbelovend ingrediënt en een betaalbaar cosmeticaproduct liggen verschillende drempels. Het ingrediënt moet in een eindproduct zoals een crème toepasbaar zijn, betaalbaar geproduceerd kunnen worden en concurreren in een markt waar prijs vaak doorslaggevend is. Bedrijven, wetenschappers en beleidsmakers zoeken naar manieren om die drempels te verlagen.
Een concreet voorbeeld van zo’n veelbelovend ingrediënt komt uit Groningen. Daar ontwikkelt het bedrijf modAlgae BV een cosmetica-ingrediënt op basis van microalgen. Het idee is gebaseerd op onderzoek van hoogleraar microbiologie Marc van der Maarel aan de Rijksuniversiteit Groningen, die ontdekte dat piepkleine algen grote hoeveelheden glycogeen aanmaken.
Glycogeen is een vertakte keten van suikermoleculen, die ook in het dierlijk lichaam voorkomt. De stof houdt vocht goed vast en wordt nu al op kleine schaal gebruikt in crèmes en maskers. Eerdere pogingen om glycogeen uit maïs en met micro-organismen te produceren leverden te weinig op om rendabel te zijn. Microalgen inzetten als producent bleek wél economisch haalbaar, doordat ze grote hoeveelheden glycogeen aanmaken met relatief weinig grondstoffen.
Op basis van die ontdekking richtte Van der Maarel samen met Mariska van der Hoek modAlgae op. De twee leerden elkaar kennen aan de universiteit, waar Van der Hoek technische bedrijfskunde studeerde en Van der Maarel een vak gaf. „Mariska richt zich sterk op de business en de connectie met de klant – daar leer ik veel van”, zegt Van der Maarel. „Ik leer haar op mijn beurt wat van de wetenschappelijke inhoud.”
De microalgen van het geslacht Galdieria, die het glycogeen produceren, komen in de natuur voor in zure, hete bronnen, zoals op IJsland en in Indonesië, vertelt de microbioloog. Het zijn eencellige organismen, zo klein dat je een enkele alg met het blote oog niet kunt zien. Net als planten leggen ze in het licht energie vast via fotosynthese. In donker water nemen ze suikers uit het bronwater op en winnen daar, met behulp van zuurstof, energie uit. Die energie slaan ze op in de vorm van glycogeen. „Glycogeen is dus niets anders dan een reservestof, zoals wij die ook in ons lichaam opslaan”, legt Van der Maarel uit. Het is een koolhydraat dat in het menselijk lichaam vooral wordt opgeslagen als energiereserve in de lever en de spieren.
Een foto van het microalgen proces bij modAlgae.
In het Groningse lab leven de algen in grote vaten, die de wetenschappers reactoren noemen. „Het zijn bijna dezelfde tanks als in een minibierbrouwerij”, beschrijft Van der Maarel. „Het verschil is dat er bij ons voortdurend wordt geroerd en dat er veel lucht door de vaten stroomt.” Net als in de natuur zetten de algen hier in hun cellen suiker en zuurstof om in glycogeen. Wanneer de biologische minifabriekjes voldoende glycogeen hebben opgeslagen, breken de onderzoekers de cellen open, verwijderen het celmateriaal en blijft uiteindelijk het glycogeen over.
De suiker die de algen nodig hebben, komt volgens de onderzoekers „van het suikerbietenveld hier om de hoek”. Daarmee is het proces bio-based en lokaal, al raakt het aan de discussie over het gebruik van voedselgewassen voor industriële toepassingen.
„Het is eigenlijk wel breed in de maatschappij geaccepteerd dat we geen voedsel moeten gebruiken voor chemie en energie”, zegt ethicus Lotte Asveld van de TU Delft, die onderzoek doet naar de maatschappelijke aspecten van de bio-economie. Tegelijk ziet zij wel contexten waarin dat minder problematisch is. Suiker wordt in Nederland ruim geproduceerd. „Als suikerbiettelers hun product niet kwijt kunnen, wat is er dan mis mee om die suiker als grondstof voor de chemie te gebruiken?”
Van der Maarel benadrukt bovendien dat de benodigde hoeveelheden beperkt zijn. Met één hectare suikerbieten kan het bedrijf ongeveer een ton glycogeen produceren, terwijl een crème uiteindelijk slechts 1 tot 2 procent van dit ingrediënt bevat. Bij verdere opschaling zou modAlgae kunnen overstappen op suiker uit reststromen om het proces nog duurzamer te maken, zegt hij.
Als hun ingrediënt uiteindelijk via crèmes in de schappen van de drogisterij belandt, is het vooral bedoeld als aanvulling op het bestaande aanbod aan bio-based ingrediënten. Eén daarvan is hyaluronzuur, dat tegenwoordig ook via fermentatie wordt geproduceerd. In een eerste niet-gepubliceerde studie vergeleek modAlgae hun glycogeen daarom met een type hyaluronzuur dat geldt als de marktstandaard voor hydratatie. Daaruit bleek dat glycogeen zelfs beter hydrateert dan dat hyaluronzuur, zegt ceo Mariska van der Hoek. Die resultaten zijn niet onafhankelijk te verifiëren.
Het doel van modAlgae is om rond 2028 de eerste klanten te kunnen bedienen, vertellen de oprichters. Eerst moeten zij echter een cruciale stap zetten: de formulering. Dat is het proces waarbij het ingrediënt wordt gecombineerd met andere stoffen om een stabiel, veilig en effectief eindproduct te maken met de gewenste eigenschappen. Daarbij zijn er talloze mogelijke combinaties van stoffen, die elk weer uit verschillende moleculen zijn opgebouwd.
Dat mengsel van moleculen is waar de chemie pas echt ingewikkeld wordt, zegt Wilhelm Huck, chemicus en hoogleraar aan de Radboud Universiteit in Nijmegen. Samen met collega’s leidt hij het Big Chemistry-programma van het Nationaal Groeifonds, waarin zij de eigenschappen van zulke mengsels onderzoeken en bedrijven helpen bij het ontwikkelen van formuleringen.
De uitdaging zit in het enorme aantal mogelijke combinaties van ingrediënten binnen zo’n mengsel. „Ik kan oneindig veel moleculen en mengsels van moleculen bedenken – de chemische ruimte is dus oneindig groot”, zegt Huck. Bovendien kun je nooit precies voorspellen hoe een molecuul zich in een mengsel gedraagt. „Hier werkt één plus één niet per se als twee. Het kan 2,5 zijn, of 2 en soms zelfs 10 – je weet het pas als je het uitprobeert.”
Juist daarom zijn nieuwe formuleringen tot nu toe vooral ontwikkeld door veel te experimenteren. Dat kost tijd en maakt het proces duur. „Om dat te versnellen heb je kunstmatige intelligentie nodig en geautomatiseerde laboratoria met robots, die op een slimme manier door die enorme chemische ruimte navigeren”, zegt Huck. De benodigde robots bestaan al en de AI werkt ook, maar voorlopig staan die systemen nog verspreid over verschillende laboratoria bij de partners van het Big Chemistry-programma. In mei 2026 willen ze alles samenbrengen in één grote ruimte en het eerste Nederlandse robotlab openen.
Huck beschrijft de robots als dozen van ongeveer een halve tot twee meter, waarin een robotarm over een rail beweegt. Die arm voert 23 uur per dag, zeven dagen per week experimenten uit (één uur per dag is nodig om de robot van materiaal te voorzien) en genereert zo in korte tijd enorme hoeveelheden data die anders jaren aan onderzoek zouden vergen.
De kunstmatige intelligentie wordt vervolgens óf gebruikt om de data uit de robotexperimenten te verwerken, óf om vooraf aan de robot door te geven wat hij moet doen. Huck noemt als voorbeeld een klant die schuim wil maken met een specifieke bubbelgrootte. „We kunnen AI een afbeelding van het gewenste schuim geven, waarna de robot net zo lang experimenteert totdat het resultaat precies overeenkomt met die afbeelding.” Op die manier kunnen ze niet alleen bedrijven helpen hun formuleringen te verbeteren, maar ook leveranciers laten zien dat hun ingrediënten in uiteenlopende toepassingen gebruikt kunnen worden.
Als de stap van ingrediënt naar formulering voor modAlgae is gezet, blijft één grote uitdaging over: financiering. Ondanks de groeiende belangstelling voor bio-based producten is dat voor jonge bedrijven nog altijd lastig, vertelt ethicus Lotte Asveld. „Ik hou me al vijftien jaar met de bio-economie bezig en ik blijf hetzelfde probleem zien. Er zijn veel van die leuke, innovatieve bedrijfjes. Ze zijn veelbelovend, maar vaak vallen ze toch om omdat ze niet concurreren.” De fossiele industrie vormt een sterke tegenstander, omdat haar ingrediënten goedkoop zijn, de werking goed bekend is en ze op grote schaal worden geproduceerd.
Daarom publiceerde werkgeversorganisatie VNO-NCW eind 2024 een open brief, inmiddels ondertekend door 112 bedrijven en organisaties uit verschillende sectoren. Daarin vragen zij de EU om beleid dat vraag stimuleert naar schonere industriële producten. Zolang duurzame alternatieven duurder blijven, kiezen klanten daar in de praktijk namelijk zelden voor, waardoor bedrijven terughoudend zijn om erin te investeren.
Ook volgens Asveld is de groeiende vraag naar bio-based producten vooral zichtbaar in maatschappelijke discussies, niet in het koopgedrag. Wie een drogisterij binnenstapt, kijkt uiteindelijk toch in de portemonnee en kiest het goedkoopste product, zegt zij – ook als diegene duurzaamheid belangrijk vindt.
Op de hoogte van kleine ontdekkingen, wilde theorieën, onverwachte inzichten en alles daar tussenin
Source: NRC