Neem water, koolstofdioxide en microben, voeg een schok van elektriciteit en een scheutje tijd toe en voila: eiwit. Dit recept is afkomstig van Finse wetenschappers, die zeggen dat ze een techniek hebben ontwikkeld om voedsel bijna uit het niets te maken.
Ja soort van. Het voedsel is een poeder gemaakt van een soort bacterie die op waterstof leeft. Dat is niet bepaald uit de lucht vallen en op dit moment duurt het twee weken om een enkele gram te produceren. Nauwelijks de revolutie waarover je misschien in de koppen hebt gelezen.
Maar de onderzoekers zeggen dat - als het productieproces zou kunnen worden opgeschaald - het een goedkope manier zou kunnen zijn om vee te voeden, land vrij te maken om voedsel voor mensen te verbouwen, of bomen te planten die kooldioxide zuigen. Verder op de weg zou het zelfs een vleesalternatief voor de mens kunnen zijn, hoewel het waarschijnlijk geen gemakkelijke verkoop op menu's zou zijn.
"Het is niet zo veel anders dan het maken van bier, maar bij het maken van bier gebruik je natuurlijk suiker als grondstof, maar in dit geval gebruiken we waterstof", zegt senior wetenschapper Juha-Pekka Pitkänen van het VTT technisch onderzoekscentrum van Finland, een staat gecontroleerd wetenschappelijk onderzoekscentrum.
Hiermee bedoelt Pitkänen dat beide processen beginnen met het voeden van een eencellig organisme om een eetbaar (of drinkbaar) product te produceren. Het eiwitcreatieproces begint met waterstof-oxiderende bacteriën, die waterstof als hun energiebron gebruiken. De wetenschappers stoppen de bacteriën in een bioreactor ter grootte van een koffiekopje samen met water en een elektrische watersplijter. De splitter splitst water in waterstof en zuurstof; de bacterie eet de waterstof op. In combinatie met koolstof uit de atmosfeer en een kleine hoeveelheid toegevoegde "meststoffen" (ammoniak, fosfor en verschillende anorganische zouten), is het eindproduct een droog bacteriepoeder dat ongeveer 50 procent eiwit, 25 procent koolhydraten en 25 procent vetten en nucleïnezuren. Het kan worden gebruikt zoals het is, of meer worden verwerkt om pure eiwitten te maken, zeggen onderzoekers. Op dit moment heeft het heel weinig smaak en een textuur die lijkt op droge gist; de textuur kan ook worden gewijzigd als er iets andere microben worden gebruikt.
De volgende stap voor onderzoekers is om het proces te verfijnen om op een veel grotere schaal eiwitten te produceren. Dit omvat het bouwen van nieuwe reactoren, het verbeteren van de efficiëntie en het aanpassen van energieniveaus om de bacteriën zo snel mogelijk te laten groeien.
Als deze schaalvergroting succesvol is, zou het een voedselproductiesysteem kunnen creëren dat niet afhankelijk is van traditionele landbouwprocessen. Het heeft ook het potentieel om zeer duurzaam te zijn - onderzoekers zeggen dat hun schattingen aantonen dat het aanzienlijk energie-efficiënter zou kunnen zijn dan fotosynthese in termen van de hoeveelheid energie die nodig is om een bepaalde hoeveelheid voedsel te produceren.
"We hebben geen bouwland nodig", zegt Pitkänen. "We kunnen dit doen in een woestijnomgeving of op andere plaatsen die niet geschikt zijn voor landbouw."
Het werk maakt deel uit van een ambitieus project dat wordt ondersteund door de Finse overheid om de CO2-uitstoot te verminderen door innovatie. Het werk van Pitkänen en zijn team was een gezamenlijke inspanning van het VTT Technical Research Center en de Lappeenranta University of Technology.
Het eerste grote doel van het project is om het eiwit op voldoende grote schaal te produceren om als diervoeder te gebruiken. Op die manier kan land dat momenteel wordt gebruikt om voedergewassen zoals maïs en hooi te verbouwen, worden gebruikt voor duurzamere doeleinden, zoals het planten van bomen. Dit kan vooral belangrijk zijn op plaatsen waar waardevolle bossen worden gekapt om plaats te maken voor vee, zoals in het Braziliaanse regenwoud. De wetenschappers zien het eiwit dat wordt geproduceerd in een scheepscontainerachtig gebouw op een boerderij, met een zo klein mogelijke voetafdruk.
De bioreactor (VTT) Verderop hopen de wetenschappers dat het eiwit kan worden gebruikt als een milieuvriendelijke eiwitbron voor mensen. Ze stellen zich een substantie voor die lijkt op tofu of Quorn, een vleesvervanger gemaakt van een schimmeleiwit dat is gegroeid door gisting. In theorie zouden mobiele eiwitproductiefaciliteiten zelfs kunnen worden gebracht naar gebieden waar hongersnood heerst en een goedkope, gezonde voedselbron biedt voor uitgehongerde mensen. Veel verder in de lijn, onderzoekers voorzien countertop eiwitreactoren voor thuisgebruik.
Voedsel maken van eencellige organismen is niet nieuw. Mensen eten al enkele eencellige eiwitten (SCP's) - de blauwgroene algenspirulina - voor honderden of duizenden jaren. Maar naarmate de bevolking groeit en de impact van de landbouw op het milieu toeneemt, is het produceren van SCP's uit bronnen zoals bacteriën, gisten en schimmels een onderwerp van intensieve studie geworden. Een recent overzicht van het onderzoek van Nieuw-Zeelandse wetenschappers suggereert dat SCP's als voedsel voor mensen zowel voor- als nadelen hebben. Om een nuttig voedingsproduct te zijn, moet een gegeven SCP genetisch stabiel zijn, zeer productief en bestand tegen subtiele veranderingen in pH en andere omgevingscondities. Het is ook moeilijk om nieuwe eiwitbronnen aan het publiek te verkopen, concludeerden de onderzoekers. Ander onderzoek suggereert dat SCP's een eiwitbron van mindere kwaliteit zijn dan voedingsmiddelen zoals vlees, en mogelijk allergeen zijn.
Maar als dit nieuwe product succesvol blijkt, kan het voordelen hebben ten opzichte van andere SCP's zoals spirulina omdat het kan groeien met zo weinig apparatuur in bijna elke omgeving.
Ondanks deze potentiële barrières zijn Pitkänen en zijn collega's optimistisch. Ze hopen over een jaar of tien een product klaar te hebben voor de markt.
"Het zou zoveel vakjes met betrekking tot duurzaamheid aankruisen", zegt Pitkänen. De menselijke bevolking neemt toe, de CO2-waarden nemen toe. Dus het kan echt grote problemen oplossen. ”
