Hoe innovatieve eiwitten een revolutie ontketenen

De eiwittransitie (zie kader) wordt een game changer, voorspelt Henk Noorman. Landbouw, veeteelt en visserij zullen belangrijke voedselstromen blijven, maar het is te weinig om in 2050 tien miljard mensen te kunnen voeden. De scheikundig ingenieur, verbonden aan zowel DSM als de TU Delft, voorziet het ontstaan van een nieuwe stroom waarbij industriële partijen een aanzienlijk deel van ons voedsel gaan maken.

Dat zijn fabrieken met grote bioreactoren gevuld met micro-organismen zoals bacteriën, schimmels en gist of zoogdiercellen. Die produceren eiwit voor vleesvervangers of diervoeding, maar maken ook gecultiveerde zuivel- en vleesproducten die niet van echt te onderscheiden zijn. Het geniale: je kunt broeikasgassen (CO2) en andere restproducten van de chemische industrie (stikstof, waterstof) gebruiken als voedsel voor die eencelligen.

Zelfvoorzienende megasteden

Nog een voordeel: de goed opschaalbare eiwitproductie stelt megasteden en dichtbevolkte gebieden zoals de Randstad in staat om zelfvoorzienend te zijn. “Je kunt hierdoor een enorme efficiëntieslag maken, want je hebt veel minder land en zee nodig om dezelfde hoeveelheid producten te maken”, licht Noorman toe. Het is een van de redenen waarom de stadstaat Singapore een van de eerste landen ter wereld was die het produceren van kweekvlees toestond.

Alles grijpt in elkaar bij de eiwittransitie: het draagt bij aan oplossingen voor zowel de klimaatcrisis, stikstofcrisis, energietransitie, overbevissing, ruimtegebrek en natuurherstel.

Radicale innovatie

Het dwingt bovendien de gevestigde industrie (chemie- en energiebedrijven) tot compleet nieuwe verdienmodellen. “Innovatie vindt vooral plaats op de grens tussen twee sectoren die gaan samenwerken. Daar zit de kracht”, zegt Noorman. “De bundeling van de traditionele chemische industrie en bedrijven die voedsel maken met innovatieve eiwitten zal zorgen voor grote verandering.”

De contouren van deze toekomst zijn al zichtbaar in Delft. Bij Planet B.io op het terrein van Biotech Campus Delft zijn 18 startups gevestigd, waarvan meer dan de helft zich bezighoudt met de eiwittransitie. Een daarvan – Deep Branch – heeft technologie ontwikkeld waarbij micro-organismen voor de productie van diervoer kunnen worden gevoed met CO2, waterstof en zuurstof. Een ander bekend bedrijf – Meatable – onthulde vorig jaar het eerste worstje en dumpling van kweekvlees.

Het is geen toeval dat deze bedrijven hier zijn gevestigd, vertelt directeur Cindy Gerhardt van Planet B.io. Planet B.io biedt labruimte voor start- en scale-ups in de biotech en bouwt daarnaast een lokaal, regionaal en (inter)nationaal netwerk van expertise op het gebied van biotechnologie. Ook verbindt het de kennis en ervaring van DSM met het onderzoek van de TU Delft, en koppelt dat aan startups. Gerhardt: “We hebben het hele ecosysteem hier bij elkaar. Dat is goud waard.” Het aanjagen van innovatie is belangrijk om maatschappelijke impact te maken. “Daarin is Delft sterk: we vinden het niet alleen uit, maar schalen het vervolgens ook op en rollen het op wereldwijde schaal uit.”

Opschalen processen

“De technologische ontwikkelingen op het gebied van microbiële eiwitten (geproduceerd door bacteriën, schimmels en gist) gaan razendsnel”, zegt Jack Pronk, hoogleraar Industriële Microbiologie. Het wetenschappelijk onderzoek focust op het opschalen van biotechnologische processen. “Daarbij koppelen wij onze know how van grote productieprocessen aan diepe kennis van hoe micro-organismen functioneren onder verschillende omstandigheden.”

Het is namelijk nogal een verschil of bacteriën in de natuur of in een grote bioreactor groeien. “Als je deze beestjes op heel grote schaal wilt kweken, vraag je ze te presteren onder omstandigheden die ze in de natuur niet tegenkomen.” Dat levert prachtige uitdagingen voor biotechnologen, zegt Pronk. “We kijken zowel met een biologen- als ingenieursblik hiernaar.”

Nationaal Groeifonds

Binnen de eiwittransitie neemt wat in jargon cellulaire agricultuur heet een aparte plek in. Hierbij gaat het bijvoorbeeld om vlees dat direct wordt gekweekt uit dierlijke cellen of zuivel die wordt gemaakt met behulp van micro-organismen. In beide gevallen produceren de cellen dezelfde dierlijke proteïnen en vetten. Behalve Meatable is een bekende speler MosaMeat uit Maastricht, dat in 2013 de eerste kweekburger ter wereld maakte. Cellulaire agricultuur beperkt zich niet tot vlees of zuivel: ook vis en leer horen bijvoorbeeld tot de mogelijkheden.

Het Nationaal Groeifonds zegde dit jaar 60 miljoen euro toe om onderzoek, onderwijs en innovatie te versnellen (zie kader). Marcel Ottens, hoogleraar Bioprocess Engineering, stond aan de wieg hiervan.

Economisch rendabel

“In de farmaceutische industrie worden dierlijke cellen al gekweekt en gebruikt voor bijvoorbeeld het maken van vaccins of medicijnen, maar daar gaat het om veel kleinere hoeveelheden cellen die niet zijn bedoeld om de wereld te voeden”, vertelt Ottens. Als je gaat opschalen, loop je tegen beperkingen aan.

De uitdagingen liggen onder andere op het gebied van reactor- (fermentor) en procesontwerp en betaalbare voeding (medium) voor de cellen. “We kijken daarbij niet alleen naar hoe je een goede reactor en proces ontwerpt, maar ook naar de hele keten daaromheen.” Daarnaast moet het economisch rendabel zijn. “Technisch-economische analyses zijn heel belangrijk: we kunnen wel een nieuw proces met geschikte reactor ontwerpen voor grootschalige productie, maar als die alleen maar verlies gaat draaien gaat het nooit werken.”

Noorman, Pronk, Ottens en Gerhardt: ze zijn het er allemaal over eens dat Nederland als bakermat van het kweekvlees – het eerste patent is Nederlands - het in zich heeft om een belangrijke rol te spelen in de eiwittransitie. Maar er is een groot obstakel: daar waar microben voor voeding (bijvoorbeeld gist en gistextract, voedingsschimmels, melkzuurbacteriën) allang op de markt zijn en nieuwe producten vrij snel worden toegestaan – voor toepassing als vis- en veevoer is alleen rapportage achteraf nodig - staat regelgeving het nog niet toe om kweekvlees op de markt te brengen.

Het is de reden waarom Meatable over een paar jaar de eerste fabriek opent in Singapore, dat kweekvlees wel al toestaat, net als de VS en Israël.

Dumplings en worstjes

“Natuurlijk hadden we dat heel graag in Nederland willen doen, maar door wet- en regelgeving in de EU zal dat nog enige tijd duren”, zegt Daan Luining, CTO van Meatable over het besluit. Meatable gaat samen met een lokale producent de komende jaren het eerste gekweekte varkensvlees op de Singaporese markt brengen, hoogstwaarschijnlijk dumplings en worstjes.

Uit oogpunt van innovatie is het ‘ontzettend belangrijk’ dat Meatable in Singapore de markt op kan. “Wij zijn klaar voor de volgende stap”, zegt Luining. “We weten hoe we het vlees kunnen maken, maar het kunnen proeven en door kunnen gaan met de ontwikkeling van de producten is nu van groot belang.” Feedback van consumenten levert onmisbare informatie op.

Weinig urgentie

Hij krijgt bijval van Tjeerd de Groot, D66-politicus die zich in de Tweede Kamer sterkt maakt voor kweekvlees. Dat Meatable uitwijkt naar Singapore is ‘goed nieuws en slecht nieuws’. “Het goede nieuws is dat dit bedrijf eindelijk geld kan gaan verdienen, wat ongelooflijk belangrijk is voor startups. Maar het slechte nieuws is dat er in Brussel te weinig urgentie wordt gevoeld om dit soort belangrijke innovaties tot wasdom te laten komen in Europa.”

De Groot vindt het verwonderlijk dat Brussel zo lang op zich laat wachten. “Kweekvlees komt onder veel hygiënischer omstandigheden tot stand dan vlees uit een gemiddeld slachthuis”, zegt hij. De D66’er eist dat het kabinet ‘aan de bak’ gaat in Europa. “Dit moet gewoon bovenaan de prioriteitenlijst.” Daarnaast wil hij dat de regering snel zogeheten proeverijen mogelijk maakt. Een motie daartoe werd vorig jaar al aangenomen, maar de minister van Landbouw maakt tot nu toe geen haast met de uitvoering.

“Elk levensmiddelenbedrijf dat een nieuw product op de markt brengt wil eerst weten of consumenten het lekker vinden. En juist bij kweekvlees is dat ongelooflijk van belang.” Daarnaast kunnen proeverijen helpen bij de maatschappelijke acceptatie van kweekvlees.

Grote stappen

Hoewel regelgeving op het gebied van kweekvlees nog een remmende factor vormt, kan Nederland wel uitgroeien tot een voorloper. Ottens verwacht dat over acht jaar grote stappen zijn gezet op het gebied van reactortechnologie en productieproces. Het geld uit het Groeifonds zal leiden tot een hele nieuwe sector op het gebied van kweekvlees, zegt Gerhardt. “Met hopelijk een hele wolk aan innovatieve startups eromheen.”

Misschien wel het allerbelangrijkste is de acceptatie door het grote publiek. Belangrijk daarbij is zowel smaak als prijs. De smaak van vleesvervangers, gemaakt met microbieel eiwit, zal alleen maar  beter worden, denkt Pronk. Als het dan ook nog goedkoper wordt, zou het wel eens ‘heel rap kunnen gaan’.

Luining verwacht dat de prijzen van Meatable-producten vergelijkbaar zullen zijn met die van traditioneel vlees op het moment dat ze op schaal kunnen produceren. Hij is ook vol vertrouwen over de acceptatie. “Geef mensen de keuze tussen gecultiveerd vlees en conventioneel vlees, inclusief de impact ervan op het milieu. Als ze op basis van de smaakervaring niet kunnen zeggen wat het is, hebben we er vertrouwen in dat consumenten dit in hun dieet zullen opnemen.”