Het is een duurzame bron van voedsel, bioplastics én brandstoffen; de mogelijkheden met microalgen en zeewier lijken eindeloos. Kan het ‘groene goud’ Nederland aan een circulaire economie helpen?
12 juni 2019 – verschenen in nr. 24
Rijen zeewierburgers sissen op de bakplaat in het busje van The Dutch Weed Burger. Oprichter Mark Kulsdom is met twee medewerkers druk in de weer. De lunchtijd is begonnen voor het hoofdkwartier van bol.com in Papendrecht en zo’n tiental nieuwsgierige werknemers kijkt van een veilige afstand toe. Voor vijf euro kunnen ze een Weed Burger kopen. De een maakt een foto, anderen lopen terug naar de kantine: ‘Waar is die burger van gemaakt, gras?’
The Dutch Weed Burger maakt sinds 2012 voedsel van zeewier. De burger bestaat uit soja en de zeewiersoort kombu. De zoetwateralg chlorella kleurt het broodje groen en de saus bevat zeesla. De Weed Burger, Weed Dog en Seawharma die aan restaurants en op festivals verkocht worden, zijn gemaakt zonder dierlijke producten.
Dat is nodig, want onze planeet raakt uitgeput door de grootschalige vlees- en zuivelindustrie, vertelt Kulsdom. ‘Zeewier komt met een belofte.’ We zitten op barkrukken voor zijn busje. ‘Er is steeds minder bruikbare landbouwgrond om al die dieren te voeren, door verlies van bouwstoffen en bodemerosie. Tegelijkertijd komen er steeds meer mensen op aarde. Om die te voeden hebben we toekomstbestendige eiwitten nodig.’
Zeewier dus. Miljoenen jaren voor planten en bomen het landschap van onze planeet groen kleurden, leefden in het water eencellige microalgen. Een deel daarvan evolueerde tot zeewier. Vandaag de dag zijn er duizenden soorten zeewier die op de zeebodem groeien of aan de wateroppervlakte drijven. Behalve aan eiwitten is zeewier ook rijk aan mineralen en – afhankelijk van de soort – vitaminen. Gezond voor mensen, én vee, tonen de eerste experimenten aan. Koeien die bepaalde soorten zeewier eten, produceren meer melk en hebben minder antibiotica nodig. Ook stoten ze mogelijk minder methaan uit, een schadelijk broeikasgas.
De voordelen tellen op: als de mensheid zeewier als eiwitbron voor mens en dier omarmt, is er minder boskap nodig voor het verbouwen van veevoedsel. De macroalg neemt bovendien het vervuilende overschot van meststoffen in zee op én haalt sneller CO2 uit de lucht dan bomen. De kweek gebeurt op zogenaamde zeewierboerderijen: ankers vastgemaakt aan touwen, waar het wier op groeit, een paar meter onder het zeeoppervlak. Zeewier en de verankering trekken kleine zeediertjes en daarmee ook vissen aan. Goed voor het zeeleven dat wereldwijd wordt bedreigd, luiden de eerste conclusies van onderzoeken bij kleine boerderijen.
Helpt dit ‘groene goud’ ons aan een circulaire economie?
Tussen de duinen in het kleine Petten, Noord-Holland, staan een paar gebouwen van onderzoeksinstituut ECN part of TNO. Hier wordt dankzij overheidssubsidies onderzoek gedaan naar technologieën in de transitie naar een circulaire economie; sinds 2009 ook naar verschillende manieren om zeewier in te zetten. Het wier komt van boerderijen in de Noordzee en wordt hier in een lab gebruikt om verwerkingstechnologieën te ontwikkelen. In het daarvoor bestemde gebouw worden gasten verwelkomd met een vitrine met kauwgom, colasnoepjes en tandpasta. Producten die al suikers uit zeewier kunnen bevatten. ‘Diezelfde suikers kunnen ook voor hoogwaardige producten zoals bioplastics worden gebruikt’, zegt Jaap van Hal, innovatiemanager bioraffinage bij ECN. Drie teams werken hier aan verschillende Europese zeewierprojecten.
Algaedemo is opgezet om het schoonmakende effect van zeewier te onderzoeken. Te veel meststoffen vloeien via rivieren de zee in, wat kan leiden tot lage zuurstofgehaltes en minder biodiversiteit. ‘Zeewier neemt deze stoffen heel efficiënt op’, zegt Van Hal. ‘Gebruik de alg als voedingsstof voor de bodem en je sluit de mestkringloop.’
Het ontwikkelen van bioplastics, cosmetica en een medicinaal voedingssuplement wordt binnen het project Macrocascade onderzocht. Ten slotte is er MacroFuels, voor het omzetten van zeewier naar biobrandstoffen voor auto’s, schepen en vliegtuigen. ‘Zeewier kan een aanzienlijke rol spelen in de klimaattransitie’, zegt Van Hal, die deze projectgroepen binnen ECN coördineert. De productiekosten van sommige bioplastics zijn nu nog zes keer zo hoog als de opbrengsten. Van Hal: ‘We hebben net pas bewezen dat het mogelijk is om met zeewier een fles brandstof, chemicaliën of plastics te maken. Nu kunnen we werken aan opschaling.’
Huidige zeewierboerderijen zijn nu één tot vijf hectare groot. Als de ideale groei- en oogstmogelijkheden zijn vastgesteld voorziet ECN opschaling naar een grootte tussen de vijf en honderd hectare. ‘De stip op de horizon is om een gedeelte van de Nederlandse energiebehoefte te voorzien met zeewier. Met de bestaande projecten werken we daar naartoe’, vertelt Van Hal. Dat zou gebeuren door zeewier in reactoren om te zetten naar groen gas of brandstof. Macroalgen moeten weliswaar fossiele grondstoffen vervangen, maar voor een toekomstig verdienmodel wordt gespiekt bij de olie-industrie. ‘Tien à twintig procent van de verwerkte olie is goed voor zestig tot zeventig procent van de totale omzet van een olieraffinaderij. Denk hierbij aan hoogwaardige chemicaliën; grondstoffen voor plastics. De rest is voor energieproductie. Eenzelfde soort model willen we met zeewier ook.’
Vliegen op algen, het staat al sinds 2008 op het verlanglijstje van KLM. Energieproducent ExxonMobil wil deze wens in 2025 vervullen en per dag tienduizend vaten algenbrandstof produceren. De oliegigant investeerde sinds 2009 samen met biotechbedrijf Synthetic Genomics zeshonderd miljoen dollar in de omzetting van algen naar brandstof. Deze samenwerking leverde in 2017 de kweek op van een dikke microalgensoort die voor veertig procent uit olie bestaat; een verdubbeling vergeleken met de daarvóór beste soort.Ook de beruchte palmolie kan door de algenvariant vervangen worden
Ook lopen er onderzoeken naar algenbrandstof voor scheepvaart. De scheepvaart- en vliegindustrieën zijn verantwoordelijk voor tien procent van de totale uitstoot van broeikasgassen; als er niets verandert, kan dat in 2050 meer dan verdubbeld zijn.
Om dit te voorkomen staat sinds 2011 op de campus van de Wageningen Universiteit het AlgaeParc. Hier geen zeewier, maar groene microalgen die in doorzichtige buizen met zout water stromen. Deze eencelligen groeien met behulp van zonlicht, CO2 en nutriënten die in het buizensysteem worden gepompt. Al na een week of twee (afhankelijk van het seizoen) zijn de algen rijp om te oogsten. De opbrengst is een groen goedje, vol met olie en eiwitten.
In de toekomst gaat dit een rol spelen in de luchtvaart, vertelt René Wijffels, hoogleraar bioprocestechnologie aan de Wageningen Universiteit. Hij doet onderzoek naar microalgen, van kweek naar verwerking. ‘Auto’s en schepen zullen de elektrische kant op gaan; bij vliegtuigen blijven vloeibare brandstoffen nodig. De enige “schone” alternatieven zijn nu nog afvalolies zoals frituurvet. Daar is niet genoeg van, dus zetten we in op algenolie.’
De bedoeling is dat deze biobrandstof eerst wordt gemengd en uiteindelijk kerosine compleet vervangt. De productiekosten voor een kilogram biomassa moeten nog wel van 2,50 euro naar vijftig cent. Een hele klus, maar dit remt Wijffels en zijn collega’s niet af. ‘Toen we in 2011 begonnen zaten we op vijf euro. Sindsdien hebben we ons hele productieproces geautomatiseerd. Niet tien, maar één persoon is nodig om de installatie te laten werken.’ Het zal volgens Wijffels nog minstens vijftien jaar duren voor algenbrandstof op grote schaal gebruikt gaat worden.
Maar de tienduizend vaten algenolie per dag die ExxonMobil over zes jaar wil produceren? Wijffels heeft z’n twijfels: ‘Dat vind ik wel wat veel. De productiviteit van onze algen is al hoog en die zullen we zeker kunnen verhogen. De vraag is of opschalen tot industriële schaal zó snel kan. Meestal duurt dit vijftien of twintig jaar.’ Hij vergelijkt de opkomst van algenbrandstof met de zonne- en windenergiemarkten. ‘In de jaren zeventig hadden we al windmolens. Toch duurde het tientallen jaren tot ze op grote schaal werden ingezet. De kosten moesten omlaag en er moest een infrastructuur komen.’ Waar het succes van algenbrandstof nog meer van afhangt? ‘De olieprijs en langetermijninvesteringen van de politiek en de industrie.’
Zo’n 25 miljoen euro had de Wageningen Universiteit de afgelopen vijf jaar tot haar beschikking voor microalgenonderzoek, tot tevredenheid van Wijffels. De helft van dit bedrag is afkomstig van de industrie, waaronder bedrijven als Unilever, DSM, Total en vliegmaatschappij TUI.
Laatstgenoemde is ook betrokken bij een project op haar vliegbestemming Bonaire, dat deze zomer van start gaat. Wageningen Universiteit ontwikkelt samen met Water en Energiebedrijf Bonaire een pilot plant, waarin algen gekweekt worden met de al aanwezige grondstoffen: CO2, zeewater en zonlicht. De omstandigheden maken de plek aantrekkelijk voor ‘een duurzame productie van hoogwaardige producten en onderzoek naar biobrandstoffen’, zegt Wijffels. Ook krijgt het algenonderzoek steun in de vorm van subsidies van het rijk en de EU. Het AlgaeParc is opgezet met vijf miljoen euro van drie ministeries en de provincie Gelderland. Toch is het belangrijk dat de algenbrandstof zélf niet gesubsidieerd wordt, vertelt Wijffels. ‘Subsidies moeten er uitsluitend zijn voor innovatie. Wij willen een product maken dat zich zelfstandig staande houdt op de markt.’
Algenolie is al wél bijna klaar om visolie te vervangen, omdat het rijk is aan omega 3-vetzuren. Een wapen tegen overbevissing, vertelt Wijffels: ‘Kijk naar de commerciële productie van vis, zoals zalm.’ De vissoort wordt gevoed met van visjes gemaakte meel en olie. ‘Die kun je voor tachtig procent vervangen met microalgen, tonen onze onderzoeken.’ Ook de inmiddels beruchte maar veelgebruikte palmolie – het zit in veel cosmetica en voedingsmiddelen – kan door de algenvariant vervangen worden. Een kwart van het Indonesische regenwoud is al verdwenen, grotendeels om plaats te maken voor palmolieplantages.
‘Om vis- en palmolie op grote schaal te vervangen hoeft de prijs slechts omlaag van 2,50 naar 2 euro’, zegt Wijffels. ‘Binnen vijf jaar kunnen we grootschalige inzet verwachten. Zoiets gaat gewoon gebeuren.’
De mogelijkheden met microalgen en zeewier lijken eindeloos. Van de nu al bestaande voedselverbouwing tot de belofte van groene energie in de toekomst, en alles daartussenin. Voor zeeorganismen zijn er, op kleine schaal, positieve effecten doordat zeewier biodiversiteit stimuleert. Maar de alg groeit maar een half jaar en daarna ‘verdwijnt’ het met de oogst. Ook trekken grote monoculturen, net als in de landbouw, plagen en ziektes aan. Ontwrichten we niet hele ecosystemen, als we het op grote schaal verbouwen?‘Wij willen de mainstream laten zien dat vegan een plek op de menukaart verdient’
‘Er zijn twee manieren om dat tegen te gaan’, zegt Koen van Swam van Stichting Noordzeeboerderij, een kennisplatform voor bedrijven en (toekomstige) zeewierboeren. ‘Het zeewier groeit in de winter en wordt in april of mei geoogst. Door andere soorten in de zomer te laten groeien, zoals mosselzaad, krijg je een mooie basis voor het zeeleven. Ook is een natuurvriendelijke verankering van de installatie belangrijk. Niet zomaar een blok beton op de zeebodem, maar een structuur die de ontwikkeling van koraal stimuleert.’
Dat gebeurt op de testboerderij North Sea Innovation Lab, twaalf kilometer van de kust bij Scheveningen. Zo’n negentig bedrijven en organisaties – waaronder ECN part of TNO – zijn hierbij aangesloten. Duikers van Wageningen Universiteit nemen op verschillende tijdstippen monsters om het ideale oogstmoment te onderzoeken.
Op dit moment telt Nederland nog maar zes zeewierboeren. De eerste grote groep zeepioniers zal zich tussen windturbines vestigen. De zee is er rustiger waardoor ook de kans kleiner is dat de zeewierinstallaties beschadigd raken. Bovendien zijn windturbines, net als de macroalg, goed voor de biodiversiteit. Zeedieren klampen zich aan de onderwaterconstructie vast en worden beschermd voor vissersboten. Zo ontstaan nieuwe ecosystemen die zich vrij kunnen ontwikkelen. Naast biodiversiteit ook meer voedsel en biomassa – een combinatie die Nederland veel kan opleveren door de export van zeewierkennis en technologie. Een potentiële afzetmarkt ziet Van Swam in China. ‘Daar doen ze al veel met zeewier, maar gaan ze pas de komende jaren veel windparken op zee bouwen. Als wij interessante technieken ontwikkelen, kunnen we enorm profiteren van handel met de Chinezen.’
Waar ECN een blikt werpt op de olie-industrie, ziet Van Swam kansen om van de landbouwsector te leren. ‘Nederland is een uitstekende landbouwproducent, kijk naar het Westland. Er wordt enorm veel kennis en technologie geëxporteerd. We zijn vooral goed in het bouwen van sterke ketens met hoge productiviteit dankzij veel data. Als we dat ook bij zeewier doen, kan dat óók een mooie Nederlandse businesscase worden.’
‘We weten niet of het ecosysteem een grootschalige zeewierproductie aankan’, vertelt Zairah Khan, oprichter van onderzoeksstichting BlueO2 over de telefoon. ‘Of er wel genoeg nutriënten in het water zitten, bijvoorbeeld. De potentie van zeewier is groot, maar er is nog veel wat we niet weten. Het is een complex product en daarom is onderzoek heel belangrijk.’ Khan is enthousiast over zeewier, maar erkent dat er nog veel moet gebeuren qua kostenverlaging, opschaling en kennis.
Deze zomer test BlueO2 samen met haar partners vijf soorten zeewier op het methaanreducerende effect bij koeien. ‘In de koeienpens vindt gasvorming plaats van onder andere methaan’, zegt Khan. ‘Dat stoot de koe uit met boertjes. Al die koeienboertjes bij elkaar vormen een behoorlijk probleem voor het klimaat.’ De gemiddelde melkkoe stoot op jaarbasis, omgerekend tot CO2, net zoveel uit als een gezinsauto. ‘Zeewier kan een oplossing zijn. We hebben al proeven gedaan in het lab; de volgende stap is een echte koe.’
De komende decennia zal de wereldwijde vraag naar dierlijke eiwitten verdubbelen, waarschuwt Khan. ‘Uiteindelijk moet ons hele voedselsysteem verduurzamen, maar waar zet je de eerste stap? Ik heb geen directe invloed op de keuzes van de consument. Maar in Nederland zijn één miljoen koeien. Die zijn makkelijker over te halen dan mensen. Initiatieven als The Dutch Weed Burger vind ik sympathiek en ze dragen bij aan de bekendheid van zeewier en plantaardig eten. Zo werken we allemaal aan verschillende puzzelstukjes die bijdragen aan de grote klimaattransitie. Maar vertel me niet dat iedereen over dertig jaar zeewierburgers eet.’
Na een langzame start staat er inmiddels een rij voor de bus van The Dutch Weed Burger. Tientallen werknemers van bol.com eten op het terrein een zeewierburger. Smaakt dat wel?
Van de tien bevraagden reageert iedereen positief. ‘Ik had niet eens door dat er geen vlees in zat’, zegt iemand. Anderen geven aan vaker zeewier te willen eten. ‘Maar dan moet ik het wel in de schappen kunnen vinden.’
‘Wij zijn op een missie om de mainstream te laten zien dat vegan voedsel een plek op de menukaart verdient’, zegt Kulsdom na de lunch. Hij neemt een hap van zijn creatie. ‘De cultuur van plantaardig eten moet nog op gang komen, maar we hebben het kantelpunt al bereikt.’ Waar hij dat aan merkt? ‘Je hebt nu merken als Kellogg’s die miljoenen in vegan voedsel stoppen. Zelfs vleesiconen als Ellis Gourmet Burger en Burger King gaan hierin mee; je kunt in de VS voortaan Vegan Whoppers kopen.’
Kulsdom vergelijkt, net als Henk Jan Beltman van Tony’s Chocolonely, grote bedrijven met mammoettankers. ‘Ze veranderen moeilijk van koers. Wij, kleine duurzame start-ups, zijn de duwbootjes die de vaarroute van de grote jongens bijsturen.’ Toch erkent ook Kulsdom dat er nog veel moet gebeuren, wil hij meer mensen plantaardig laten eten. Van de honderdvijftig zeewierburgers die hij meenam naar Papendrecht is slechts de helft verkocht, appt hij naderhand. ‘Lekkere timing: degene die ons had gevraagd om te komen, was even vergeten dat het populaire broodje Surinaamse kip voor 3,50 te koop was in de kantine.’