Cellulaire landbouw is een belangrijke pijler in de snelle nieuwe voedselsector, die ook op planten, micro-organismen en insecten gebaseerde alternatieven omvat. De cellulaire landbouw is goed gepositioneerd voor de snelle groei in het komende decennium en speelt een belangrijke rol in de voorziening in toekomstige voedselvereisten. Tegelijkertijd verlicht het de druk op de huidige voedselproductiesystemen en het milieu.

Hoe werkt het?

De cellulaire landbouw gebruikt individuele cellen van planten en dieren of eencellige organismen om landbouwproducten te maken. Deze omvatten vlees, zeevruchten, zuivel en andere eiwitrijke voedingsmiddelen en functionele ingrediënten die ofwel via weefselengineering of precisiefermentatie worden geproduceerd, zonder de noodzaak om hele dieren of planten te “kweken”.

Weefselengineering wordt gebruikt om celgebaseerd of kweekvlees, -zeevruchten en -melk te maken. Om celgebaseerd vlees en zeevruchten te maken, worden natuurlijke of genetisch gemodificeerde stamcellen van levende dieren genomen en gekweekt onder voedingsrijke omstandigheden in een bioreactor, met gebruik van de groei- en reparatiemechanismen van de natuur zelf. De cellen differentiëren zich in typen, ofwel spier- of vetcellen, en worden vervolgens op een scaffold gekweekt of verder verwerkt als gemalen vlees.

Voor de productie van celgebaseerde melk wordt een vergelijkbare methode gebruikt. In dit geval worden melkkliercellen van zoogdieren geïmmobiliseerd in een hollevezel-bioreactor. Daardoor scheiden de cellen volle melk uit met hetzelfde macronutriëntenprofiel als koe- of moedermelk, afhankelijk van de bron van de cellen.

Precisiefermentatie vormt een uitbreiding op goed gevestigde methoden die al wijdverbreid worden gebruikt in de voedsel- en farmaceutische industrieën. Voor dit proces wordt het gen genomen dat bijvoorbeeld een doeleiwit van een donororganisme, zoals een koe, codeert en wordt het in het DNA van een gastheer geïntroduceerd. De gastheer, vaak een eencellig organisme, zoals bacteriën of gist, wordt gecultiveerd in een fermentatietank, om het doel in grote hoeveelheden te produceren. Het resulterende eiwit wordt van de gastcellen gescheiden, gezuiverd en meestal gedroogd om een poeder te vormen, die als zoetstof kan dienen, een ingrediënt van op zuivel gebaseerd ijs, of collageen, bijvoorbeeld.

Evenzo wordt precisiefermentatie gebruikt in de productie van plantaardige bestanddelen, zoals sojahemoglobine. In dit geval wordt het DNA uit een sojaplant onttrokken en via genetische engineering in een gist geïntroduceerd. Na de fermentatie kan de sojahemoglobine, die vergelijkbaar is met dierlijke hemoglobine, in vleesanalogen worden gebruikt om ze een rode of rozige kleur te geven, en een vleesachtige textuur en smaak.

Wat zijn de uitdagingen?

Om een capaciteit op industriële schaal en gelijke prijzen voor cellulaire landbouwproducten te behalen, moeten een paar specifieke hordes worden genomen.

Voor weefselengineering omvat dit:

• materiaalkosten verlagen door: precisiefermentatie te gebruiken om bestanddelen van kweekmedia (zoals peptiden) te produceren, media recyclen en minder veeleisende cellijnen gebruiken 
• efficiëntie van de productie verhogen door: doelgerichte bioreactoren te ontwerpen die groot en schaalbaar zijn en toch de celschade minimaliseren

Voor precisiefermentatie omvat dit:

• productiviteit en efficiëntie van de gastheer verbeteren
• steriliteitsvereisten verlagen om productiekosten te verlagen
• metabole warmte recyclen en CO2 vangen om te hergebruiken en de energie-efficiëntie te verhogen en GHG-emissies te minimaliseren

Hoe kunnen we er het meeste uit halen?

Het zal tientallen jaren duren voordat we het volledige potentieel van de cellulaire landbouw kunnen benutten, maar er zijn wel stappen die we kunnen nemen om op gang te komen. Een daarvan is het lager hangende fruit plukken, door bijvoorbeeld in de processen van precisiefermentatie aan te vangen met vooraf goedgekeurde giststammen. Een andere omvat hybride producten, waarin celgebaseerde bestanddelen worden gecombineerd met plantaardige voedingsmiddelen, om de smaak, textuur en voedingswaarde van deze voedingsmiddelen te verbeteren. Schimmels en plantaardige scaffolds kunnen ook als ondersteuning worden gebruikt om spiercellen te kweken en zo de productiekosten te verlagen.

Op macroniveau zouden regelgevende instanties moeten bespreken wat er nodig is om nieuw voedsel op de markt te brengen, voordat er aanvragen worden gedaan. Hier zouden alle belanghebbenden baat bij hebben en het zou de efficiëntie en snelheid waarmee producten op de markt worden gebracht verbeteren. Een andere duidelijke en belangrijke factor omvat grotere investeringen in startende ondernemingen en bedrijven die zich richten op de cellulaire landbouw, om de R&D te bespoedigen en de productie op te schalen, en natuurlijk zorgen dat hernieuwbare energie in het gehele proces wordt gebruikt.

Tot slot is het opbouwen van het consumentenvertrouwen van doorslaggevend belang om deze producten tractie te geven. Dit vereist een transparante en regelmatige communicatie over hoe deze producten worden gemaakt en hoe ze verband houden met de voedingsmiddelen en medicijnen die mensen al gebruiken en waar ze dagelijks van afhankelijk zijn, of het nu kaas of insuline is.

Volgens een voorspelling van McKinsey & Co zal de prijs van kweekvlees tegen 2030, bijvoorbeeld, op gelijke voet staan met die van conventioneel geproduceerd vlees. Dat wil zeggen dat nu het ideale moment is om deze gesprekken te voeren.