Algen worden regelmatig afgeschilderd als het voedsel van de toekomst. Maar hoe ver zijn onderzoekers met de winning van voedingstoffen uit zeewier en micro-algen?

De wereldbevolking groeit en we moeten dan ook dringend toe naar nieuwe voedselbronnen, vindt Floris Groenendijk, hoofd van het Seaweed for Food and Feed-programma van Wageningen University & Research. Groenendijk specialiseert zich in zeewier, dat zijn meercellige macro-algen. ‘Die hebben, in tegenstelling tot het vlees, de granen en de groentes die we doorgaans op ons bord leggen, geen land nodig om te groeien’, vertelt hij. ‘We telen ze gewoon in zee, zonder meststoffen of pesticides. Wat er aan overtollige kunstmest vanaf het land de zee instroomt, volstaat ruimschoots.’

Dat is echter pas rendabel, denkt Groenendijk, als we de bestanddelen van die wieren maximaal kunnen benutten. ‘We zijn dus volop aan het uitzoeken welke wiersoorten we het best kunnen gebruiken. Er zijn in Nederland zo’n vierhonderd soorten en de vraag is hoe we uit elke kilogram wier zo veel mogelijk opbrengst kunnen halen. Vergelijk het met de olie-industrie, waar elk restproduct de basis vormt voor wat anders. Uit wieren haalt de industrie meestal alginaat, een verdikkingsmiddel dat in sauzen en tandpasta zit. Als we erin zouden slagen om hoogwaardige bestanddelen zoals suikers, eiwitten en vezels uit wieren te halen, dan zijn we goed op weg. Die kunnen we dan gebruiken om medicijnen en pigmenten te produceren. En van de rest maken me gewoon mest.’

Grondstofwinning

Maar hoe staat het met de winning van grondstoffen uit zeewier via bioraffinage? ‘De belangrijkste componenten uit zeewier kunnen we inmiddels van elkaar scheiden’, vertelt Jaap Van Hal, zeewierexpert bij ECN. ‘Wij doen dat hier in de eerste plaats met het oog op de productie van biobrandstoffen, maar de basisprincipes kun je zeker ook toepassen in de voedingsindustrie.’ Zo halen onderzoekers uit suikerwier (Saccharina latissima) behalve alginaat nu ook het suikeralcohol mannitol, dat vaak als zoetstof dient in producten voor diabetici. Daarnaast extraheren ze laminaran, een voedzaam polysacharide dat mogelijk ook het afweersysteem stimuleert. En fucoidan, een gesulfatiseerd polysacharide dat onderzocht wordt als alternatief voor heparine, een oorspronkelijk uit de lever bereid middel tegen bloedklontering. ‘In het lab lukt het’, zegt Van Hal, ‘Dus willen we die processen nu opschalen en integreren, zodat je ze op termijn ook industrieel kunt toepassen.’ Volgens Van Hal is dat een belangrijke stap, want die schaalvergroting levert soms verrassingen op. ‘Een in het lab verwaarloosbaar restproduct kan in grotere hoeveelheden soms voor problemen zorgen of juist nieuwe kansen opleveren. Als je je grootschalige systeem dan nog moet ombouwen, is dat veel duurder dan wanneer je de tijd neemt om dit eerst grondig te onderzoeken.’

Daarom werken ze bij ECN ook aan betere methodes om zeewiercomponenten te analyseren. ‘Het ene zeewier is het andere niet’, benadrukt Van Hal. ‘Er zijn geen standaardcomponenten, en dus is er ook geen standaardraffinage: de soort, de locatie en het seizoen spelen allemaal een rol.’ Dat wordt dus nog een aanzienlijke uitdaging, want veel goed ingeburgerde analysetechnieken zijn niet zomaar toe te passen in zeewier, aldus Van Hal. ‘We zijn in de afgelopen jaren verbindingen tegengekomen die nog niet in de literatuur beschreven zijn, zoals uronzuren. Bovendien blijken bepaalde polysacharides, bijvoorbeeld xylose en galactose, in wieren erg moeilijk van elkaar te onderscheiden. Hierdoor ontstaat er soms verwarring. We werken dus aan de verfijning van de bestaande technieken, en aan nieuwe technieken.’

Restproducten geven problemen of nieuwe kansen

Alg als hofleverancier

Algen kweken kan ook prima zonder zee. In het AlgaePARC in Wageningen groeien ze micro-algen gewoon in grote doorzichtige buizen. ‘Wat mij aanvankelijk vooral aantrok in algen is dat je ze waar dan ook kunt kweken; op onvruchtbare grond, in zeewater of afvalstromen, of vlakbij de plek waar ze verwerkt worden’, zegt Maria Barbosa, directeur van het AlgaePARC in Wageningen. ‘Als er maar voldoende licht is.’ In Nederland is dat gezien het geringe aantal zonuren een beperkende factor.

‘Voor de grootschalige algenteelt is Nederland denk ik dan ook niet zo geschikt, maar we hebben hier wel heel wat middelen en expertise om een begin te maken met die teelt en bioraffinage. We zetten vooral in op de productie van hoogwaardige grondstoffen, waarvoor we een betere prijs kunnen krijgen’, vervolgt Barbosa. Zo bevatten algen veel natuurlijke kleurstoffen, waaronder phycocyanine, astaxanthine, bèta-caroteen en fucoxanthine. Die laatste zou bovendien de verbranding van lichaamsvet bevorderen. Daarnaast zouden ze ook hofleverancier kunnen zijn van eiwitten en vetzuren zoals omega-3. ‘Die kunnen bijvoorbeeld dienen om geheel plantaardige vervangers te maken van verschillende producten zoals visolie’, zegt Barbosa.

Beperkte afvalstroom

‘We werken samen met bedrijven die heel geïnteresseerd zijn in die grondstofwinning, ook al omdat je de algen zou kunnen kweken met niet veel meer dan CO₂, de restproducten die overblijven en de overtollige warmte die elders in de fabriek vrijkomt. Zo gaat er niets verloren en wordt bovendien de afvalstroom beperkt.’

In het AlgaePARC onderzoeken Barbosa en haar collega’s verder hoe je met zo weinig mogelijk energie zo veel mogelijk algen kunt kweken. ‘In de buizen zit een systeem dat ervoor zorgt dat de algen in beweging blijven, zodat ze allemaal genoeg licht krijgen’, legt ze uit. ‘We hebben onderzocht in hoeverre we dat ’s nachts kunnen uitschakelen, omdat het dan toch donker is. Dan blijkt dat de algen een klein beetje in beweging blijven. Anders gaan ze namelijk biofilms vormen op de wanden van de buizen. Wie een aquarium heeft, weet wat een ellende dat is.’ Daarnaast onderzoekt ze welke dichtheid het meest efficiënt is. ‘Hoe meer algen in een buis, hoe minder energie je verliest aan ontwatering bij de verwerking. Maar de algen krijgen dan wel minder licht en groeien dus trager.’

Algenkweek is duurzaam en hoogwaardig

Concurreren met palmolie

Het is belangrijk om de juiste balans te vinden, benadrukt Barbosa, want de productieprijs moet nog een heel eind naar beneden. ‘We streven naar een tiende van de huidige kosten, naar minder dan € 1 per kg biomassa.’ En als de kwekers van algen willen concurreren met grondstoffen als soja, palmolie of visolie, waarvan de grootschalige productie het milieu momenteel heel wat schade toebrengt, dan moet de prijs nog verder naar beneden. ‘Technisch is het mogelijk om uit algen de eiwitten of de vetten te halen die deze stoffen zouden kunnen vervangen. Als we erin slagen daarvoor genoeg betaalbare algen te produceren, dan is dat een grote stap in de goede richting om op duurzame wijze meer voedsel te produceren.

De toenemende interesse van industriële partners stemt Barbosa optimistisch. ‘Hier wordt al jarenlang aan gewerkt in labs en aan universiteiten, maar mijn droom is om het echt te zien gebeuren, op grote schaal, in de industriële productie. Die vertaling van binnen naar buiten, daarvoor doe ik het, en de eerste stap naar concrete toepassingen hebben we nu eindelijk gezet.’