Biologische materie kan de basis vormen voor de aanmaak van unieke nieuwe materialen die zich kunnen aanpassen aan hun omgeving en zichzelf kunnen herstellen. Dat blijkt uit onderzoeksprojecten van wetenschappers aan de Technische Universiteit Delft (Nederland) en de Primorska Universiteit in Koper (Slovenië). Deze alternatieve materialen kunnen volgens de onderzoekers een belangrijke bijdrage leveren tot een grotere duurzaamheid in een brede waaier van sectoren.

Kunal Masania, docent luchtvaartstructuren aan de Technische Universiteit Delft, werkt aan de ontwikkeling van levende materialen voor een gebruik in de luchtvaart, de ruimtevaart en de transportsector. “Deze levende materialen bevatten micro-organismen zoals schimmels en bacteriën, waardoor ze hun integriteit kunnen behouden en zichzelf kunnen herstellen”, betoogt Masania.

Het onderzoeksteam van Masania keek naar het potentieel van biologische organismen die zouden kunnen worden geïntegreerd in innovatieve nieuwe materialen voor gebruik in de industrie en techniek. “Het doel is om kunstmatige structuren te maken die zich kunnen gedragen als levende organismen, die in staat zijn om mechanische spanningen te voelen en zich daaraan aan te passen”, verduidelijkt Masania.

Onder meer voor de aankleding van het interieur van vliegtuigen kan biologische materie worden gebruikt. – Foto: Airbus

De onderzoekers gebruikten een composiet dat levende schimmelcellen en hout combineert. De structuur bestaat uit een hydrogel en mycelium, een wortelachtige structuur van een schimmel die normaal gesproken ondergronds leeft. “We hebben ervoor gekozen om met schimmels te werken omdat zijn een heel robuust organisme zijn, bestand zijn tegen zware omstandigheden en relatief gemakkelijk te kweken zijn,” zei Masania.

“Bovendien hebben schimmelcellen een groot vermogen om zich te verbinden. Mycelium kan een uitgebreid sensornetwerk aanleggen waarmee signalen door het hele organisme kunnen worden gestuurd. Dit betekent dat de wetenschappers slechts een beperkt aantal cellen over het materiaal hoeven te verspreiden. De cellen zullen zich immers weer verbinden om uiteindelijk een sensornetwerk vormen. De productie van deze levende materialen gebeurt met behulp van driedimensionale drukmethodes.

Biologische materialen zouden kunnen helpen bij het verbeteren van de prestaties en de duurzaamheid van kritieke structuren die worden gebruikt in gebieden zoals de luchtvaart, ruimtevaart en transport. Masania en zijn team onderzoeken onder meer of hun composieten gebruikt kunnen worden als kernmateriaal voor het interieur van vliegtuigen.

“Onze materialen zijn bijzonder licht en duurzamer dan de materialen die momenteel worden gebruikt,” zegt Masania. “Momenteel is het interieur van vliegtuigen grotendeels vervaardigd uit plastic en metaal. Als we deze materialen vervangen, zijn we niet langer afhankelijk van fossiele brandstoffen en kunnen we ook voor de recuperatie betere oplossingen bieden. Door het gebruik van levende materialen kunnen de vliegtuigonderdelen worden ontmanteld en teruggegeven aan de natuur.”

“Het materiaal zou bijzonder interessant kunnen zijn voor bouwconstructies in de ruimte en op andere planeten,” zei hij. “Onze levende materialen zouden de basis kunnen vormen van nieuwe habitats, omdat de lokale materialen kunnen worden gebruikt en aan elkaar worden gebonden met behulp van de schimmels.”

Bouwtechnologie

Biogebaseerde materialen worden ook gebruikt om een nieuwe bondgenoot voor duurzaam bouwen te ontwikkelen. Anna Sandak, docente materiaalkunde aan de  Primorska Universiteit in Koper (Slovenië), doet onderzoek naar innovatieve hernieuwbare materialen voor duurzaam bouwen. In 2022 kreeg Sandak subsidies van de Europese Unie om het concept van een bioactief levend coatingsysteem voor duurzame bouwtechnologie verder te ontwikkelen. Dat leidde tot de creatie van een biofilm die verschillende oppervlakken – waaronder beton, plastic en metaal – kan beschermen.

Het idee is dat deze levende huid kan worden toegepast om bouwmaterialen te beschermen en gebouwen veerkrachtiger en duurzamer te maken. “In plaats van synthetische chemicaliën, biociden en minerale oliën – die niet altijd milieuvriendelijk zijn – te gebruiken, richten we ons op het ontwikkelen van natuurlijke oplossingen,” benadrukte Sandak.

Door het gebruik van levende organismen, creëren wetenschappers nieuwe functionaliteiten die niet in conventionele materialen te vinden zijn. “We voegen een nieuwe dimensie aan materialen toe die voorheen niet bestond,” zegt Sandak. “In de natuur hebben cellen veel fantastische eigenschappen die in synthetische materialen bijzonder moeilijk zijn te bereiken en ook heel duur zijn. Levende materialen zijn milieuvriendelijker, ze kunnen zichzelf genezen, hebben de potentie om lucht te zuiveren en zijn goedkoper.”

Ook het team van Sandak werkt vooral met schimmels. “Schimmels hebben een enorm potentieel”, betoogt de wetenschapster. “Ze groeien fantastisch, hebben een hoge overlevingskans en hebben niet veel voedingsstoffen nodig.” Schimmels zijn momenteel al terug te vinden op bouwplaatsen, maar zijn meestal niet gewenst omdat ze materialen kunnen beschadigen. Sandak werkt echter met een specifieke schimmel die niet schadelijk is en materialen niet aantast. 

Om ervoor te zorgen dat de oplossing ook in praktijk zou worden toegepast, creëren de wetenschappers een biocoating die niet alleen effectief blijkt, maar ook visueel aantrekkelijk is. “In de architectuur is esthetiek belangrijk”, benadrukt Sandak. “Gestreefd wordt naar een coating op waterbasis die op een groot aantal oppervlaktes kan worden gespoten, geborsteld of gerold. Het onderzoek vordert snel en het zal het niet lang meer duren voordat de coating op de eerste gebouwen kan worden aangebracht. Ik denk dat het mogelijk zal zijn om de oplossing al binnen het volgende decennium in praktijk te kunnen toepassen.”

De technologieën kunnen een belangrijke maatschappelijke impact hebben. “Het wordt mogelijk om de wereld te verbeteren”, benadrukt Sandak. “Ik denk dat we in de toekomst zeker veel meer toepassingen voor biogebaseerde materialen zullen kunnen opmerken. Dat geldt niet alleen voor de bouwkunde, maar ook voor consumptieproducten. Naarmate het begrip van deze materialen toeneemt, zullen er steeds meer toepassingen volgen.”

Meer over dit onderwerp:

• Innoverend polymer voor snelle herstelling van vliegtuighuid 
• Verticale scholen kunnen nieuwe impuls bezorgen aan stadsomgeving
• Infrastructuur moet tegen extreme weersomstandigheden worden beschermd
• Satellietbeelden schetsen patronen van overstromingen in stedelijke omgeving
• Verzekering tegen impact van emissies wordt wellicht verplicht

De investeringen in Europese foodtechnologie zullen dit jaar een verdere terugval kennen. Oorzaken van die achteruitgang zijn de ongunstige geopolitieke omstandigheden, terwijl ook het durfkapitaal zelf met een tegenvallend klimaat moet afrekenen. Dat staat in een rapport van consulent Forward Fooding. De onderzoekers zien echter wel licht aan het einde van de tunnel, waarbij opnieuw op een toename van de investeringen zou mogen worden gehoopt.

Volgens de studie zal dit jaar een bedrag van 4,7 miljard dollar worden geïnvesteerd in beginnende en groeiende Europese foodtechnologie-bedrijven. Dat weerspiegelt een daling met 30 procent tegenover vorig jaar en een terugval met 70 procent tegen het bedrag van 14,7 miljard dollar dat in 2021 werd opgehaald.

“Door de ongunstige economische omgeving hebben durfkapitalisten het vaak moeilijk om nieuwe financiële bronnen aan te boren”, zegt Max Leveau, mede-oprichter van Forward Fooding. “Durfkapitalisten hebben zelf eveneens hun investeringen beperkt en stellen zich tegenover nieuwe projecten veel kieskeuriger op. Bovendien zijn een aantal bedrijven uit de markt verdwenen. Dat gaat wellicht voorlopig ook niet stoppen. De sector staat voor enkele moeilijke jaren. Vele ondernemingen vinden het moeilijk om nieuwe financiële middelen te vinden en sommigen zullen ongetwijfeld uiteindelijk zonder cash vallen.”

Investeringen in biotechnology zullen de eerstvolgende periode wellicht een langzaam herstel tonen. – Foto: Beyond Meat

Wereldwijd lieten investeringen in foodtechnologie drie jaar geleden een absoluut record optekenen. Er werd dat jaar in totaal 64,1 miljard dollar opgehaald. Daarvan ging 23 procent naar het ecosysteem van Europese startups. Maar de oplopende intrestvoeten en toenemende vragen over de leefbaarheid van sommige startup-modellen zorgden voor een snelle terugval. Het volgende jaar vielen de investeringen dan ook met 50 procent terug. Vorig jaar was er vervolgens een verdere achteruitgang. Die trend heeft zich ook de eerste helft van dit jaar verder doorgezet.

Enerzijds hebben investeerders hun activiteiten beperkt. De activiteit van durfkapitalisten is tijdens de eerste helft van 2024 tot het diepste punt in vijf jaar teruggevallen. “De afwezigheid van grote dossiers die de cijfers van de voorbije jaren hebben opgevoerd, vormt daarbij een belangrijke factor”, benadrukken de onderzoekers. Geraamd wordt dat de investeringen in foodtechnologie-startups dit jaar met 45 procent zullen dalen tot 1,1 miljard dollar. Er wordt aan toegevoegd dat de stijgende intrestvoeten en bredere economische onzekerheden de investeerders voorzichtiger hebben gemaakt.

Bredere waaier

Maar foodtechnologie ervaart ook een aantal wijzingen in de investeringen-modellen die eigen zijn aan de sector. “In het verleden vertegenwoordigden de voedselbezorging en alternatieve proteïnen meer dan 50 procent van alle investeringen in de sector”, werpt Leveau op. “In 2021 was dat aandeel opgelopen tot 68 procent, maar vorig jaar kon nog slechts een niveau van 38 procent worden geregistreerd. Het sectorlandschap ondergaat zeker een verandering en de investeringen gaan naar een bredere waaier van oplossingen, zoals agrarische biotechnologie, de strijd tegen voedselafval, precisielandbouw en functionele goederen.”

“Die evolutie heeft mogelijk te maken met een verschuiving in het type van de investeerders die in de voedingsindustrie actief zijn. Generalistische investeerders – die meer geneigd zijn om op hypes te reageren, zonder vaak een volledig beeld te hebben – zijn uit de sector verdwenen. Zij zijn vaak vervangen door gespecialiseerde investeerders, die echter met een grotere selectiviteit hun projecten uitzoeken. Er is nu ook een sterkere focus op projecten met een grotere impact, terwijl ook gekeken wordt naar garanties dat de bedrijven op het gebied van omzet en cashflow economisch gezond zijn en over de nodige fundamenten voor een verdere groei beschikken.”

“De focus ligt bovendien meer op zakelijke oplossingen dan op bedrijven die zich op eindproducten focussen. Veel investeerders tonen interesse in zakelijke toepassingen op het gebied van ingrediënten en faciliterende technologieën. Zij zoeken naar bedrijven die zich toespitsen op een aantal specifieke aspecten die de smaak, textuur of voedingswaarde van onder meer vleesvervangers of zuivelproducten kunnen verbeteren. Dat is begrijpelijk, want die bedrijven zullen uiteindelijk moeten bijdragen tot de verdeling van superieure voedingsproducten.”

Forward Fooding zegt wel in de toekomst positieve signalen voor de sector te verwachten. De volgende twaalf maanden kan volgens het rapport een langzame heropleving worden verwacht. Volgend jaar zouden de investeringen tot een bedrag van 10,4 miljard dollar oplopen, om het jaar nadien verder te stijgen tot 19,8 miljard dollar. “Daarmee zal het niveau van 2021 worden overschreden”, zegt Leveau. “Maar alleen in de juiste activiteiten zullen die investeringen tot een groei op lange termijn leiden. De sector heeft vooral geduldig en intelligent kapitaal nodig. Investeerders kunnen hier immers niet rekenen op hetzelfde rendement of de snelle uitstap die in fintech of software mogen worden verondersteld.”

Meer over dit onderwerp:

• Nestlé ontwikkelt technologie om vetgehalte zuivelproducten te verminderen
• Oatley meldt sterke prestaties in Europa en Verenigde Staten
• Beyond Meat maakt niet langer gewag van vleesvervangers
• Coca-Cola profiteert van sterke groei in Latijns-Amerika
• Danone werkt met Microsoft samen aan ontwikkeling artificiële intelligentie

De Amerikaanse ethanolproductie zal volgend jaar de helft van de graanoogsten van de Verenigde Staten opslorpen. Dat blijkt uit een studie van het Earth Policy Institute. Door de talloze ethanol-fabrieken die worden opgericht door landbouwers en investeerders, die daarin een nieuwe goudmijn zien, komt volgens de onderzoekers de Amerikaanse voedingbevoorrading in het gedrang.

Volgens het Earth Policy Institute worden er op dit ogenblik een kwart meer ethanol-installaties gebouwd dan wordt aangegeven door het Agriculture Department en de Renewable Fuels Association. De onderzoekers stellen dat op dit ogenblik in de Verenigde Staten 79 installaties worden gebouwd, waardoor de totale ethanol-capaciteit volgend jaar zou verdubbelen tot 44 miljard liter.

Volgens de Renewable Fuels Association gaat het over 62 installaties, waardoor volgens de onderzoekers de hoeveelheid graan die voor de ethanolproductie nodig is, zwaar wordt onderschat. Graan dat in de energieproductie wordt gebruikt, wordt onttrokken aan de voedingsector, waardoor er grote discussies ontstaan over de prioriteiten die moeten gelegd worden. Volgens Lester R. Brown, voorzitter van het Earth Policy Institute, zal dat ongetwijfeld gevolgen hebben voor de voedselprijs.

De krant The New York Times stelt dat de Renewable Fuels Association in zijn beleid de vragen rond de voedselbevoorrading minimaliseert. De organisatie stelt echter niet bewust de cijfers onderschat te hebben en zegt dat van de ethanolproductie geen invloed moet verwacht worden op de voedingsector. Ook de
National Corn Growers Association zegt perfect aan de vraag van energie, voeding en export te kunnen beantwoorden en de productie opgedreven te hebben.

Lester R. Brown stuurt aan op de Amerikaans moratorium op nieuwe ethanol-distillerijen. Hij wil ook dat ethanol gemaakt zou worden uit plantaardig afval en specifieke gewassen. Op dit ogenblik zijn in de Verenigde Staten zijn er al 116 ethanol-installaties operationeel. Er zouden bovendien nog minstens 200 gepland zijn.

De Nederlander ligt niet echt wakker van genetische manipulatie. Dat blijkt uit een onderzoek van de stichting iNSnet. De onderzoekers kwamen tot de vaststelling dat armoedebestrijding bij onze noorderburen daarentegen als een belangrijk duurzaamheidsthema wordt beschouwd. De meest gehanteerde duurzame activiteit is de afvalsortering. 

Uit het duurzaamheidsonderzoek van iNSnet blijkt dat Nederlanders wel degelijk bereid zijn om duurzaam te kopen en te leven. Maar dan moet er wel aan een aantal voorwaarden worden voldaan. “Een grote groep kan zeker voor duurzaamheid gestimuleerd worden, mits mensen daar binnen hun gebruikelijke patroon gevolg aan kunnen geven,” stellen de onderzoekers.

Geld speelt daarbij niet de enige rol. De Nederlander is bereid in zee te gaan met duurzaamheid, maar slechts een kleine groep is volgens iNSnet zo gemotiveerd dat ze daar ook extra moeite of geld voor over hebben. Aan duurzame producten worden bovendien dezelfde eisen gesteld als aan andere producten. Kwaliteit moet in verhouding staan tot de prijs en de producten moeten overal verkrijgbaar zijn.

Bovendien wordt door de Nederlandse consument verwacht dat duurzame producten ook als zodanig herkenbaar zijn. Als er weinig duurzaam wordt verkocht, ligt dat volgens de onderzoekers meer aan de aanbieder dan aan de consument. Dat biedt dan ook aanzienlijke mogelijkheden voor marketeers en communicatiespecialisten,” voeren de onderzoekers aan.

Het sociaal volggedrag blijkt bij duurzaamheid een minder grote rol te spelen dan algemeen wordt verondersteld. Weinig respondenten stelden dat ze zich pas duurzaam zouden gedragen als iedereen dat doet. Opmerkelijk is ook dat de Nederlandse consument ook niet echt wakker ligt van genetische manipulatie. Het is het thema dat binnen duurzaamheid als minst belangrijk wordt beschouwd.

Armoedebestrijding wordt daarentegen als het belangrijkste duurzaamheidsthema aangestipt. Als het op daden aankomt, zegt de Nederland in de eerste plaats aan afvalsortering te doen. De grootste stimulans om duurzaam te leven is volgens de ondervraagden het duidelijk maatschappelijk voordeel. Maar weinig Nederlanders zijn daarvoor bereid om minder te reizen en organisaties te steunen. De grootste drempel om aan duurzaamheid te doen is een gebrek aan geld en kennis.

In het Engelse graafschap Kent wordt in een hermetisch gesloten broeikas van de East Malling Research Facility gewerkt aan een nieuwe soort tabaksplant. Die is genetisch gemanipuleerd en zou een goedkoop geneesmiddel tegen hiv-besmetting moeten opleveren. Het is een project van de Centre for Infection van het St George’s Hospital in Londen, dat ruim acht miljoen pond heeft geïnvesteerd in het onderzoek. Over een drietal jaar hoopt men met klinische tests op mensen te kunnen starten. 

“Indien de tabaksplanten in Kent een succes blijken te zijn, zullen ze elk twintig dosissen van een hiv-geneesmiddel kunnen opleveren,” aldus de Britse krant The Guardian. “Dat is voldoende om een vrouw drie maand lang te beveiligen tegen een infectie. Onderzoeksleider Julian Ma stelt dat de planten worden geteelt in extra beveiligde broeikassen, waar normaal experimenten worden uitgevoerd op plantvirussen. Op die manier wil men het risico vermijden dat ze zich zouden mengen met andere tabaksplanten.

Professor Ma benadrukte dat de behandelde planten in de natuur niet zouden kunnen overleven, maar dat ze in de gecontroleerde omgeving van de broeikas aangezet kunnen worden om cyanovirin-N aan te maken. Gehoopt wordt dat dit product een nieuw wapen kan worden in de strijd tegen hiv-besmettingen, want het belet het virus om menselijke cellen te infecteren. Het product zou in een crème-vorm aan vrouwen in Afrika ter beschikking gesteld kunnen worden.

In experimenten met rhesus-aapjes bleek volgens de onderzoekers dat het product vijftien op achttien geïnfecteerde proefdieren bleek te beschermen. In de controlegroep raakten alle acht aapjes geïnfecteerd. Om tien miljoen vrouwen van twee dosissen per week te voorzien is er vijfduizend kilogram cyanovirin nodig. “Dat is veel meer dan de traditionele farmaceutische industrie kan produceren,” aldus de krant. De onderzoekers proberen nu de opbrengst per plant nog te verhogen.

Professor Ma hoopt over een drietal jaar met tests op mensen te kunnen starten.

In de vorige eeuw werd verondersteld dat genetische manipulatie een middel kon zijn om de honger in de wereld te bestrijden. Maar volgens een Nederlands wetenschapper blijkt dat de biotechnologie juist in ontwikkelingslanden moeilijk doorbreekt. De hoge kost zou daarvan de grote schuldige zijn.

“Toen men ruim 30 jaar geleden genetische modificatie uitvond, wilde men het vooral inzetten om honger uit de wereld te helpen,” stipt de Nederlandse krant Trouw aan. “Vooralsnog is dat nog niet gelukt. De teelt van commerciele genetisch gemodificeerde gewassen is wel enorm toegenomen, maar niet in ontwikkelingslanden.”

De genetische modificatie die nu wordt toegepast, levert volgens de krant vooral voordeel op voor fabrikanten en boeren. “Zo worden gewassen en planten resistent gemaakt tegen bepaalde onkruidverdelgers,” wordt er opgemerkt. “De consument heeft geen direct voordeel van deze genetische modificatie, net zomin als mensen in ontwikkelingslanden.”

Henk Schouten, wetenschapper aan de universiteit van Wageningen, benadrukt dat genetische modificatie nog niet voor andere doeleinden ingezet wordt omdat het een duur proces is met veel veiligheidseisen. “Door de hoge prijs kiezen fabrikanten alleen voor gewassen die wereldwijd geteeld kunnen worden,” aldus Schouten. “Wel gaan steeds meer ontwikkelingslanden zelf aan de slag met biotechnologie.”

Europa staat op het punt om het allereerste geneesmiddel op basis van een genetisch gemanipuleerd dier goed te keuren. Het gaat om ATryn, een geneesmiddel tegen klontervorming in het bloed, van de Amerikaanse producent GTC Biotherapeutics en in Europa verdeeld door Genzyme. Het middel is gemaakt uit de melk van transgene geiten. In eerste instantie werd het middel verworpen door het European Medicines Agency (EMA), maar die beslissing werd nadien door het Committee for Medicinal Products for Human Use (CHMP) van het EMA herroepen. 

Volgens analisten kan deze beslissing van het CHMP een enorme doorbraak betekenen van de pharming-sector, de farmaceutische tak die geneesmiddelen maakt op basis van dieren of planten. In het geval van ATryn kregen geiten een extra gen om hen toe te laten het menselijk proteïne antithrombin alfa in hun melk aan te maken. Dat kan vervolgens uitgezuiverd worden in een wit poeder en aan patiënten na een operatief ingrijpen toegediend worden door infusies.

Analisten zeggen dat de markt voor dergelijke producten bijzonder klein is. Meestal leidt slechts één op drieduizend tot vijfduizend mensen aan dergelijke ziektes. De zeldzaamheid van de aandoening maakt het bijzonder moeilijk om klinische tests uit te voeren. Oorspronkelijk werd ATryn verworpen omdat het bedrijf zich slechts kon baseren op de resultaten van vijf patiënten bij wie het middel na een operatief ingrijpen was toegediend. Nadien werd er echter ook rekening gehouden met het feit dat negen vrouwen ATryn hadden toegediend gekregen bij de bevalling.

In princiepe worden de aanbevelingen van het CHMP door de Europese Commissie enkele maanden later bevestigd.

managing21.be