Algenextract: de veelzijdige grondstof uit water
Stel je voor dat je sinaasappelsap perst: je haalt het bruikbare, waardevolle deel uit de vrucht en laat de rest achter. Algenextract werkt in principe hetzelfde, maar dan met algen als grondstof. Algen zijn simpele organismen die in water leven en, net als planten, zonlicht gebruiken om te groeien. Ze variëren van microscopisch kleine eencellige soorten (microalgen) tot het zeewier dat je op het strand tegenkomt (macroalgen). Uit deze algen kunnen fabrikanten specifieke stoffen isoleren, zoals vetzuren, eiwitten of kleurpigmenten, en die geconcentreerde stof noemen we algenextract.
Een bekend voorbeeld: op steeds meer flesjes omega-3-supplementen staat tegenwoordig "algenolie" in plaats van visolie. Dat is geen marketingtrucje maar chemie. Vissen maken zelf geen omega-3-vetzuren aan; ze krijgen die binnen door algen te eten, of door vis te eten die op zijn beurt algen at. Door direct bij de algen te beginnen, sla je een paar stappen in de voedselketen over. Dat principe, stoffen die van oudsher uit dieren of uit aardolie kwamen nu rechtstreeks uit algen halen, ligt aan de basis van veel onderzoek en industrie rond algenextract.
Wat is het precies?
Er zijn twee hoofdgroepen algen die voor extracten worden gebruikt. Microalgen zijn eencellige organismen die in gesloten kweeksystemen (fotobioreactoren, doorzichtige buizen of zakken met water) of in open vijvers worden gekweekt, met licht, kooldioxide (CO2) en voedingsstoffen als groeimiddelen. Macroalgen, oftewel zeewier, worden vaak in zee gekweekt aan lijnen of touwen, of geoogst in het wild.
Het maken van een extract verloopt in grote lijnen in drie stappen. Eerst moeten de algen worden geoogst: bij microalgen is dat lastiger dan het klinkt, omdat de cellen piepklein zijn en tussen heel veel water zweven. Dat gebeurt meestal met centrifuges of fijne filters. Daarna moet de celwand worden opengebroken, want die is vaak stevig gebouwd om de cel te beschermen. Dat gebeurt mechanisch (bijvoorbeeld met kleine glaskraaltjes die de cellen kapot slaan, of met hoge druk) of met chemische hulpmiddelen.
Ten slotte volgt de eigenlijke extractie: het scheiden van de gewenste stof (een vetzuur, een pigment, een eiwit) van de rest van de celinhoud. Dat kan met een oplosmiddel zoals hexaan of ethanol, dat nadien weer wordt verwijderd, of met superkritische CO2-extractie. Bij die laatste methode wordt kooldioxide onder hoge druk en temperatuur gebracht tot een toestand tussen vloeistof en gas in, waarin het als een soort schoon oplosmiddel werkt zonder chemische restanten achter te laten. Deze methode geldt als milieuvriendelijker, maar is ook duurder in apparatuur.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste drijfveer achter algenextracten is duurzaamheid. Algen groeien snel, hebben geen landbouwgrond nodig en kunnen soms zelfs op afvalwater of zeewater gedijen. Tijdens het groeien nemen ze CO2 op, wat de kweek in theorie een gunstig klimaatplaatje geeft, al hangt dat sterk af van hoeveel energie de kweek en verwerking zelf kosten.
Concreet wil men met algenextract onder meer: visolie vervangen zonder de druk op overbeviste zeeën te vergroten, dierlijke eiwitten vervangen door een plantaardig (of eigenlijk algen-) alternatief, natuurlijke kleurstoffen en antioxidanten leveren voor cosmetica en voeding als alternatief voor synthetische chemie, en op langere termijn mogelijk een grondstof leveren voor biobrandstof of bioplastic. Niet al deze doelen zijn even ver gevorderd, zoals hieronder blijkt.
Voorbeelden uit de praktijk
Veramaris, een samenwerking tussen de bedrijven DSM en Evonik, opende in 2019 een fabriek in Blair, Nebraska (VS) die omega-3-olie (de vetzuren EPA en DHA) uit natuurlijke, niet-genetisch gemodificeerde algen haalt. Het product is vooral bedoeld als visvoeder in de kweekvisindustrie, zodat er minder wilde vis hoeft te worden gevangen om tot visvoedermeel te worden verwerkt.
Corbion, een Nederlands bedrijf, produceert al langer algen-gebaseerde omega-3-ingrediënten voor onder meer voedingssupplementen en babyvoeding, als alternatief voor visolie.
Cyanotech op Hawaï is een van de oudere spelers in de sector en produceert al sinds de jaren tachtig het blauwgroene algenpoeder Spirulina, en later ook natuurlijke astaxanthine, een sterk rood-oranje pigment uit de microalg Haematococcus pluvialis dat als antioxidant in supplementen en cosmetica wordt verkocht.
Wageningen University & Research onderhoudt AlgaePARC, een onderzoeksfaciliteit die verschillende manieren van microalgenteelt met elkaar vergelijkt om te bepalen welke het meest efficiënt en schaalbaar is.
Minder succesvol was de zoektocht naar algenbiobrandstof: het Amerikaanse bedrijf Sapphire Energy ontwikkelde jarenlang "groene ruwe olie" uit algen, maar kwam rond 2017 in financiële problemen en stopte de activiteiten. Ook grote spelers als ExxonMobil, die samen met onderzoekspartners jarenlang naar algenbrandstof zocht, meldden later dat commerciële opschaling nog veraf ligt.
Hoe ver is de techniek?
Het beeld is gemengd en verschilt sterk per toepassing. Voor pigmenten zoals astaxanthine en voor Spirulina-poeder is de technologie volwassen: die producten worden al decennia op industriële schaal gemaakt en verkocht.
Voor omega-3-olie uit algen is de techniek werkend en opschalend, zoals de fabriek van Veramaris laat zien, maar het product is doorgaans nog duurder dan traditionele visolie. Het wordt vooral ingezet waar duurzaamheid zwaar weegt, zoals in viskwekerijen die aan certificeringseisen moeten voldoen.
Eiwit uit algen voor menselijke voeding staat nog vroeger in de ontwikkeling. Smaak, textuur en productiekosten zijn nog obstakels, en de meeste initiatieven bevinden zich op pilotschaal in plaats van grootschalige productie.
Algenbiobrandstof, ooit een grote belofte, is het minst ver gevorderd. De energie die nodig is om algen te kweken, te oogsten en te verwerken, is vaak groter dan de energie die de uiteindelijke brandstof oplevert, tenzij goedkope restwarmte, CO2 of licht beschikbaar is. Verschillende bedrijven hebben hun biobrandstofplannen daarom afgeschaald of gestaakt. Kortom: de techniek werkt, maar is voor veel toepassingen nog te duur om zonder subsidie of nichemarkt te concurreren met bestaande alternatieven.
Wie werken eraan?
Op bedrijfsniveau zijn onder meer DSM (tegenwoordig onderdeel van DSM-Firmenich) met partner Evonik via Veramaris, en het Nederlandse Corbion actief in algen-omega-3. Cyanotech (VS) is een gevestigde naam in pigmenten en Spirulina. Daarnaast zijn er tal van kleinere start-ups wereldwijd die zich richten op algeneiwit voor voeding of op specifieke pigmenten en polysachariden voor cosmetica.
Op onderzoeksgebied speelt Wageningen University & Research in Nederland een prominente rol, mede dankzij faciliteiten als AlgaePARC. Ook andere Europese universiteiten en onderzoeksinstituten werken aan algenteelt en -verwerking, vaak met steun van Europese onderzoeksprogramma's. De sector heeft daarnaast eigen brancheorganisaties die kennis bundelen en beleid beïnvloeden.
Geografisch is de activiteit verspreid: Nederland en de rest van Noordwest-Europa vanwege sterke landbouw- en voedingskennis, de Verenigde Staten (onder meer Hawaï en het Midwesten) vanwege klimaat en industriële schaal, en Israël en andere landen met veel zonuren, wat gunstig is voor het kweken van lichtafhankelijke microalgen.