From lab to fab: innovaties in microbieel eiwit krijgen een schaalupgrade in Gent

Zachte kazen maken met melkeiwit zonder dierlijke cellen, een eiwitalternatief voor vismeel produceren op ethanol uit industriële emissies (CO2), nieuwe grondstoffen voor voeding en voeders oogsten uit reststromen van de voedingsindustrie. Het zijn bestaande voorbeelden van een beloftevolle, innovatieve technologie: microbieel eiwit. ILVO en Bio Base Europe Pilot Plant (BBEPP) zetten met nieuwe pilootinfrastructuur opnieuw een belangrijke stap in de ontwikkeling en opschaling van deze technologie. Samen beschikken de pilots van ILVO en Flanders’FOOD in Melle en van BBEPP in Desteldonk nu over de nodige toestellen en expertise om testen op labo- en pilootschaal van alle noodzakelijke stappen in de productie, opzuivering en verwerking van de nieuwe eiwitten te ondersteunen. Net als het bestaande toestellenpark is de nieuwe infrastructuur open toegankelijk voor kennisinstellingen en bedrijven. Tijdens een drukbezocht event op 19 november in Melle en Desteldonk werden ze aan potentiële gebruikers voorgesteld.

De technologie achter microbieel eiwit wordt gedreven door de wereldwijde zoektocht naar duurzamere en circulaire productiesystemen en ontwikkelt zich snel. Hoogwaardige eiwitten, enzymen, additieven en fijnchemicaliën worden er onder gecontroleerde omstandigheden geproduceerd door fermentatie van bacteriën, microalgen, gisten of schimmels op hernieuwbare grondstoffen of laagwaardig en overvloedig aanwezige reststromen of industriële emissies.

“Vlaanderen vindt zich voortdurend heruit. We zijn Europees koploper in innovatie op verschillende domeinen”, zegt Vlaams minister-president Matthias Diependaele. “We erkennen en ondersteunen het verduurzamingspotentieel in de fermentatietechnologie. Het is een belangrijk instrument in de economie en kan als gamechanger dienen in belangrijke industriële sectoren die Vlaanderen welvarend maken.”

Microbieel melkeiwit voor zachte kazen ​

Een bekend voorbeeld van microbieel eiwit dat meteen de potentiële impact ervan voor de Vlaamse eiwitstrategie weergeeft, is de productie van het melkeiwit caseïne door fermentatie. Caseïne is een vrij complex eiwit dat zich op een bijzondere manier gedraagt en daardoor geschikt is voor het maken van kaas. Alleen komt bij deze fermentatie geen enkele koe of ander zoogdier meer te pas. De Gentse scale-up Those Vegan Cowboys is bezig de productie van microbiële caseïne op punt te stellen en samen met BBEPP op te schalen (MiProCas project). Het vindt een partner in voedingsbedrijven die op zoek zijn naar goede kaasalternatieven, of bezorgd zijn over melktekorten in de toekomst. ​

Fermentatiereststroom wordt veevoeder

Een fermentatie die vandaag al courant is in de voedingsindustrie, is die van Pichia pastoris. De gist is geprogrammeerd om enzymen te produceren voor onder andere het klaren van fruitsappen. Na het afscheiden van de enzymen blijven echter eiwitrijke gistcellen achter die potentieel hebben als grondstof in veevoeders. Als demo voor het potentieel van de nieuwe infrastructuur concentreerde BBEPP de reststroom, droogde Food Pilot de massa met een nieuwe drumdroger en vergeleek ILVO de gestabiliseerde grondstof met de eigenschappen van soja. De resultaten van deze analyses geven aan dat het eiwitgehalte en de aminozuurcompositie opportuniteiten biedt naar valorisatie in veevoeders, en op basis van verdere sectorbevraging in eerste instantie in pluimvee- en varkensvoeders. ​ ​

Annatachja De Grande (ILVO): “Dit is een veelbelovend resultaat voor de voederindustrie en de veehouderij die op zoek zijn naar duurzamere grondstoffen. ILVO investeert in dat kader in een nieuwe Feed Pilot in Merelbeke, waarmee we heel precies voeders kunnen produceren voor de belangrijkste landbouwdieren met diverse nieuwe grondstoffen.”

Ook de voederwaarde en verteerbaarheid kan in voedertesten met rundvee, varkens, pluimvee en aquatische diersoorten in de onderzoeksfaciliteiten van ILVO geëvalueerd worden.

Eiwit voor visvoer uit industriële emissies (CO₂)

Met fermentatietechnologie kunnen ook industriële emissies omgezet worden in eiwit. Met de nieuwe Steelanol-site zet Arcelor Mittal de emissies van de staalfabriek in Gent om naar duurzame ethanol, die vervolgens door fermentatietechnologie van UGent kan worden gevaloriseerd tot hoogwaardig eiwit (CEMPA project). Gebruikmakende van de nieuwe investeringen, werd die technologie bij BBEPP opgeschaald, en werd zo al 50 kg eiwit geproduceerd. Kemin, producent van additieven en specialty proteins voor de voederindustrie, deed hiermee een eerste succesvolle proef in voeders voor zalm en garnalen.

Nele Ameloot (UGent): “We zijn klaar voor de volgende stap en dat is opschaling van kilo’s naar tonnen. De industrie zoekt naar manieren om hun emissies te valoriseren. De voedersector zoekt naar duurzame alternatieven voor vismeel. En de maatschappij geniet van de klimaat- en biodiversiteitswinst. Dat maakt van deze case een win voor iedereen.”

Voedingsreststroom wordt nieuwe grondstof

Een uitdaging die sommige innovaties met microbieel eiwit vertraagt, is de Novel Food wetgeving van Europa. Voor een aantal micro-organismen loopt intussen een aanvraagdossier als voedingsgrondstof, zoals voor Cupriavidus necator. BBEPP liet de bacterie fermenteren op enerzijds zuivere glucose en anderzijds op suikers afkomstig van aardappelschillen. BBEPP verwerkte vervolgens de volledige biomassa’s met behulp van de nieuwe investeringen, ILVO droogde de oogsten met de sproei- en drumdroger in Food Pilot en screende beide poeders op functionaliteit en textuur voor voedingstoepassingen.

Geert Van Royen (ILVO): “Deze case toont veelbelovende resultaten voor voedingstoepassingen en maakt duidelijk dat de gekozen voedingsgrondstof veel impact heeft op de eiwitsamenstelling en de functionele eigenschappen ervan. Vooral de emulgerende capaciteit van de eiwitten valt op. Er is echter verdere ontwikkeling nodig van zowel het fermentatieproces als de latere verwerking om de eigenschappen van de eiwitten voor voedingstoepassingen te optimaliseren.”

Instrument in de eiwittransitie en bio-economie

Microbieel eiwit heeft potentieel een lagere milieu-impact dan dierlijke eiwitten, door efficiënter gebruik van grondstoffen, ruimte en water. Het kan op termijn ook de import van soja voor diervoeder helpen beperken, wat de veehouderij en voederindustrie op zijn beurt helpt verduurzamen. Microbiële eiwitproductie kan op die manier bijdragen tot een meer onafhankelijke, circulaire en biogebaseerde economie.

Patricia De Clercq, Agentschap Landbouw en Zeevisserij: “Binnen de Vlaamse eiwitstrategie willen we het aanbod eiwitten in food en feed vergroten en diversifiëren. Microbiële eiwitten kunnen daaraan bijdragen. Bovendien kunnen ze ook een belangrijke bijdrage leveren aan een meer biogebaseerde en circulaire economie, door hiervoor laagwaardige nevenstromen uit onze landbouw- en voedingssector te gebruiken.”

Johan Hanssens, Departement Economie, Wetenschap en Innovatie: “De nieuwe Europese Commissie wil het concurrentievermogen van de Europese economie versterken en de nieuwe Vlaamse regering werkt aan een industriële beleidsagenda om groei in onze strategische industriële sectoren te verzekeren. Vlaanderen is de thuishaven van de op een na grootste chemiecluster ter wereld, we beschikken over een sterke agrovoedingsindustrie en zijn we toonaangevend in de geneesmiddelenindustrie. Biotechnologie speelt in elk van deze sectoren een centrale rol.”

Steun van Vlaanderen, Europa en de provincie

Dankzij de investeringen in Food Pilot, Feed Pilot en BBEPP is het aantal mogelijke testopstellingen voor kenniscentra en bedrijven nu oneindig. De investeringen werden gefinancierd met de steun van het Vlaamse Departement Economie, Wetenschap en Innovatie, EFRO VLAIO, Victam en de Provincie Oost-Vlaanderen, voor de projecten Microbial Protein Transition, INNOLAB, FERM EIWIT, Bio Base Release en Bio Base Advance.

Wim Soetaert (BBEPP): “Door de sterke complementariteit tussen ILVO, Food Pilot en BBEPP, en de integratie van de nieuwe installaties met de bestaande pilootlijnen, labo- en onderzoeksinfrastructuur, is het aantal mogelijke testopstellingen nu oneindig. Van vragen over geschikte micro-organismen en voedingsbodems tot eiwitkwaliteit, smaak en verteerbaarheid. Wij stellen ons beschikbaar voor bedrijven en onderzoekscentra die mee willen bouwen aan deze circulaire, beloftevolle technologie.”

The ProteInn Club

ILVO en BBEPP zijn samen met UGent en CAPTURE de founding fathers van The ProteInn Club. Dit is een uniek ecosysteem van onderzoekscentra en bedrijven in regio Gent die werken rond microbiële eiwitten. Als deel van zijn werking bracht The ProteInn Club de technische, systemische en regelgevende obstakels in kaart waarmee bedrijven en kenniscentra te maken krijgen als ze aan de slag willen met microbieel eiwit. In een recent gepubliceerde beleidsbrief gaan ze dieper in op de obstakels en mogelijke oplossingen.

Freya Michiels (ILVO), Food Pilot

Over ILVO

ILVO is het onafhankelijk Instituut voor Landbouw-, Visserij- en Voedingsonderzoek. In opdracht van de Vlaamse overheid werken er ongeveer 700 medewerkers aan kennisontwikkeling rond de maatschappelijke uitdagingen m.b.t. voeding en bio-gebaseerde processen. ILVO is sterk in co-creatie, met bedrijven en andere externe partners. De werking van de Food Pilot is daarvan een goed voorbeeld. www.ilvo.vlaanderen.be

Over Bio Base Europe Pilot Plant (BBEPP)

Bio Base Europe Pilot Plant (BBEPP) is een onafhankelijke multifunctionele pilootfaciliteit die zich specifiek toelegt op de procesontwikkeling, opschaling en proefproductie van biogebaseerde producten en processen. BBEPP werd opgericht in 2008 en is gevestigd in Gent, België. Het is een dienstverlener die zich heeft ontwikkeld tot dé wereldwijde referentie voor de opschaling van biogebaseerde innovaties en telt momenteel meer dan 170 medewerkers. www.bbeu.org