Nieuwe wegen voor productie en toepassing van microbieel eiwit
Nieuwe wegen voor productie en toepassing van microbieel eiwit
De circulaire economie is een begrip dat nooit zo actueel was als nu. Neven- en afvalstromen omzetten in valoriseerbare componenten is een meerwaarde voor onze maatschappij, maar vereist out-of-the-boxresearch. Avecom is daar intens mee bezig. Het onderzoeksbedrijf uit Wondelgem ontwikkelt vernieuwende en duurzame oplossingen voor ecologische en industriële problemen. Het slaagde er al in om microbieel eiwit te produceren in de aardappelverwerkende industrie en gaat nu voluit op zoek naar nieuwe mogelijkheden waar microbieel eiwit erg nuttige diensten kan bewijzen.
Avecom is opgestart door professor Willy Verstraete, die nog bij het bedrijf meedenkt. De operationele leiding is in handen van ir. Kim Windey, ir. Stijn Boeren staat in voor het businessdevelopment. Met dat echtpaar aan het roer zet het technologiebedrijf onder meer via de brede expertise in de milieu- en voedingswereld krachtig in om microbiële eiwitten te produceren op basis van verschillende grondstoffen die kunnen worden opgewaardeerd.
ValProMic
“We leven in een maatschappij die geconfronteerd wordt met een groeiende wereldbevolking en een stijgende levensstandaard”, kadert Kim Windey het verhaal. “Dat leidt tot een groeiende vraag naar eiwitten, maar het is belangrijk dat dit niet leidt tot extra druk op ons leefmilieu. Door een proces van aerobe fermentatie in een reactor zijn we erin geslaagd om hoogwaardig microbieel eiwit te produceren. Daarvoor hebben we intussen met ValProMic een apart bedrijf opgericht, samen met Nuresys en de aardappelverwerkende bedrijven Agristo en Clarebout. Hierbij produceren we microbieel eiwit uitgaande van de verdunde zetmeelhoudende proceswaters van die bedrijven. Het eindproduct is dan inzetbaar als basisproteïnebron in veevoeders, als alternatief van viseiwitten die gewonnen worden door het zwaar bevissen van de oceanen en van importafhankelijke soja-eiwitten.”
Op basis van de voor ValProMic opgebouwde expertise ging het Avecom-team op zoek naar andere toepassingsmogelijkheden. “Je kan niet alleen nutriënten recupereren uit proces- en afvalwaters, maar ook uit gasstromen. Om het potentieel daarvan te ontdekken, hebben we in samenwerking met de Nederlandse kennisonderneming KWR een voorstudie uitgevoerd, die de titel ‘Power to Protein’ kreeg”, verduidelijkt Stijn Boeren.
“De mogelijkheid tot captatie van CO2 opent heel wat perspectieven.”
Upgrading CO2 en mineralen met groene energie tot eiwit
Bij dit project vertrokken de onderzoekers vanuit de gedachte dat er meer werk moet gemaakt worden van hernieuwbare energie om een antwoord te vinden op de wereldwijd groeiende behoefte aan ‘food and feed’. “We merken dat er in heel wat rioolwaterzuiveringsinstallaties jaarlijks tonnen stikstof worden vernietigd tot stikstofgas. Intussen zetten kunstmestfabrieken gigantische hoeveelheden stikstofgas om in ammoniak. Power to Protein wil de kunstmatige stikstofcyclus sluiten door upcycling van actieve stikstof (gewonnen uit reststromen) tot microbieel eiwit. Dat gebeurt door de productie van hoogwaardig eiwit via biosynthese met een gemengde cultuur van waterstofgas oxiderende bacteriën (waterstof profileert zich steeds nadrukkelijker als een energiedrager met veel toekomstpotentieel, red.) in een reactorsysteem. Als grondstoffen fungeren waterstof (voor de biomassa-energievoorziening), CO2, ammonium en zuurstof. Het waterstofgas wordt met groene stroom aangemaakt door elektrolyse van water“.
Het genereren van microbiële biomassa uit gassen is dus een cruciale volgende stap voor Avecom. “De mogelijkheid tot captatie van CO2 opent heel wat perspectieven”, weet Stijn Boeren. “Dat onderzoek bevindt zich nu weliswaar nog in een pilootfase, maar werken met zuivere gasstromen voor de productie van microbieel eiwit zal op termijn een karrenvracht aan kansen bieden voor de foodindustrie, om op grote schaal ‘novel foods’ te produceren. Daarnaast kan het ook op industriële schaal een oplossing bieden voor de CO2-problematiek. Daarbij hoeven we dan niet noodzakelijk te werken met pure gassen die wel essentieel zijn voor de voedingsindustrie, maar kunnen ruwe industriële gasstromen, gewonnen door vergassing van vaste reststromen, als voedingsbron dienen voor de biotechnologische productie van bijvoorbeeld biopolymeren. Deze laatste kunnen verder worden benut bij het produceren van bio-degradeerbare materialen.”
Voor toepassingen in de foodindustrie loopt momenteel een Vlaio-onderzoeksproject met Flanders Food, in samenwerking met projectpartners Clarys Food Ingredients en Impetus. “Momenteel wordt op laboschaal intens onderzoek gevoerd om te komen tot een voedselveilig product. Op langere termijn kunnen wetenschappers aan de slag om dit ook in nieuwe voedingsproducten voor de mens (kookworst, vegetarische burger, alternatief voor eieren als antwoord op mogelijke allergieën,…) te verwerken. Voor het traject ‘food’ ligt uiteraard nog een behoorlijk traject van onderzoek en reguleringsaanpassingen voor ons om dat te kunnen realiseren.”
Door Bart Vancauwenberghe
Illustraties Avecom
“Gooi geen stikstof weg”
Microbieel eiwit, ofte ‘Single Cell Protein’ (SCP), is de eiwitrijke biomassa van micro-organismen zoals fungi, bacteriën en microalgen. SCP bevat naast hoge gehaltes aan kwalitatief eiwit ook gunstige hoeveelheden koolhydraten, vetten, vitaminen en mineralen, en zijn daarom geschikt als vleesvervanger in onze voeding. Het wordt al vijftig jaar vermarkt onder diverse vormen.
De kweek van SCP vergt een veel lager gebruik in landbouwoppervlakte, zoet water en energie in vergelijking met traditionele teelten. “Het is begrijpelijk dat veel waterzuiveringsinstallaties ingericht zijn om stikstof te verwijderen, maar de recuperatie van stikstof, fosfor en andere nutriënten uit water- en gasstromen tilt de circulaire economie naar een hogere dimensie. De recyclage van die stoffen en de mogelijkheid om ze op te waarderen tot hoogwaardige (voeder)middelen zal op termijn echt een heel nieuwe wereld openen, waarmee we heel wat vliegen in één klap slaan: de duurzame zuivering van water, het herbenutten van proceswaters, de afvlakking van energiepieken, het duurzaam inzetten van CO2 én een innovatieve manier om nieuwe producten te maken.”
Voordelen
Bij productie van microbieel eiwit gebeurt de fermentatie aeroob in een beluchte reactor, dus niet meer in het voedingsmiddel zelf. “We brengen de geschikte micro-organismen samen in een fermentatietank, waar we de grondstoffen toevoegen om een microbiële eiwitrijke biomassa aan te maken. Opteren voor een specifieke reactor biedt het voordeel dat je onder optimale omstandigheden kan werken, waarna we het resultaat kunnen verwerken tot een pasta of een droog product.”
Microbiële eiwitproductie kan onafhankelijk van het klimaat, is niet seizoensgebonden en kan het hele jaar door, ook op plaatsen waar conventionele landbouw uit den boze is. Microbieel eiwit is goed verteerbaar, rijk aan mineralen en vitaminen, met zelfs hogere gehaltes aan essentiële aminozuren dan viseiwit. “In vergelijking met alle bestaande eiwitbronnen, heeft uit groene energie geproduceerd microbieel eiwit een positieve voetafdruk, ook door de omzetting van CO2 en mineralen. Deze nieuwe insteek moet ons toelaten de druk op het leefmilieu via meststoffen, sproeistoffen, antibiotica… te verminderen, zonder de voorziening aan nutritioneel kwalitatieve eiwitten in gevaar te brengen”, besluit Stijn Boeren.
