Cellulaire landbouw begrijpen: Vlees produceren zonder traditionele veeteelt

De wereldwijde vraag naar vlees neemt toe, gedreven door bevolkingsgroei en stijgende inkomens, met name in ontwikkelingslanden. De traditionele veeteelt staat echter voor aanzienlijke uitdagingen, waaronder de impact op het milieu, zorgen over dierenwelzijn en beperkte middelen. Cellulaire landbouw, en met name kweekvlees (of "laboratoriumvlees"), biedt een mogelijke oplossing door vlees rechtstreeks uit dierlijke cellen te produceren, zonder dat het nodig is om dieren te fokken en te slachten.

Wat is cellulaire landbouw en kweekvlees?

Cellulaire landbouw omvat de productie van landbouwproducten, zoals vlees, zuivel en zeevruchten, rechtstreeks uit celculturen in plaats van via traditionele landbouwmethoden. Kweekvlees, ook wel laboratoriumvlees, gekweekt vlees of celgebaseerd vlees genoemd, valt hieronder. Dit proces houdt in dat een klein monster van dierlijke cellen wordt genomen en wordt opgekweekt in een gecontroleerde omgeving, waarbij het natuurlijke groeiproces wordt nagebootst.

Het productieproces van kweekvlees

De productie van kweekvlees omvat doorgaans deze belangrijke stappen:

• Celwinning: Het verkrijgen van een klein celmonster (bijv. spiercellen) van een levend dier door middel van een pijnloze biopsie. Deze cellen kunnen worden ingevroren (cryopreservatie) voor langdurige opslag en replicatie. Sommige bedrijven onderzoeken ook het gebruik van geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC's), die kunnen differentiëren naar verschillende celtypen.
• Celproliferatie: De cellen worden in een bioreactor geplaatst, een gecontroleerde omgeving die de nodige voedingsstoffen, groeifactoren en een 'steiger' (scaffolding) biedt om celgroei en vermenigvuldiging te stimuleren. Dit proces bootst de omstandigheden in het lichaam van een dier na.
• Differentiatie: De cellen worden gestimuleerd om te differentiëren tot specifieke soorten spier- en vetcellen, wat het vlees zijn kenmerkende textuur en smaak geeft.
• Oogsten en verwerken: De volgroeide cellen worden geoogst en verwerkt tot verschillende vleesproducten, zoals gehakt, worsten of steaks. Hierbij kunnen andere ingrediënten worden toegevoegd, zoals plantaardige eiwitten en vetten, om de smaak en het voedingsprofiel van het product te verbeteren.

Belangrijke componenten en technologieën

Verschillende belangrijke componenten en technologieën zijn cruciaal voor een succesvolle productie van kweekvlees:

• Cellijnen: Het identificeren en ontwikkelen van cellijnen die efficiënt, stabiel en in staat zijn tot snelle groei. De bron van deze cellen en hun genetische eigenschappen hebben een aanzienlijke invloed op de kwaliteit en schaalbaarheid van het proces.
• Groeimedium: Het formuleren van een voedingsrijk groeimedium dat de cellen voorziet van de nodige aminozuren, vitaminen, mineralen en groeifactoren om te gedijen. Het verminderen van de kosten en de afhankelijkheid van dierlijke componenten in het groeimedium is een grote uitdaging.
• Bioreactoren: Het ontwerpen en optimaliseren van bioreactoren die celgroei en -differentiatie efficiënt op grote schaal kunnen ondersteunen. Bioreactoren moeten precieze controle bieden over omgevingsfactoren zoals temperatuur, pH, zuurstofniveaus en de toevoer van voedingsstoffen.
• Scaffolding (steigers): Het ontwikkelen van eetbare steigermaterialen die een structuur bieden voor de cellen om te groeien en zich te organiseren tot driedimensionale weefsels. Deze steigers kunnen worden gemaakt van diverse plantaardige of microbiële bronnen.

De potentiële voordelen van kweekvlees

Kweekvlees biedt een reeks potentiële voordelen in vergelijking met traditionele veeteelt:

• Ecologische duurzaamheid: Kweekvlees heeft het potentieel om de uitstoot van broeikasgassen, het landgebruik en het waterverbruik die gepaard gaan met traditionele veeteelt aanzienlijk te verminderen. Studies suggereren dat de productie van kweekvlees de uitstoot van broeikasgassen met tot wel 92% kan verminderen, het landgebruik met tot wel 95% en het waterverbruik met tot wel 78%.
• Dierenwelzijn: Kweekvlees elimineert de noodzaak om dieren te fokken en te slachten voor voedsel, waarmee ethische bezwaren met betrekking tot dierenwelzijn worden weggenomen.
• Voedselzekerheid: Kweekvlees kan de voedselzekerheid vergroten door een duurzamere en veerkrachtigere bron van eiwitten te bieden, waardoor de afhankelijkheid van traditionele landbouwsystemen die kwetsbaar zijn voor klimaatverandering, ziekte-uitbraken en andere verstoringen, wordt verminderd.
• Volksgezondheid: Kweekvlees kan in een steriele omgeving worden geproduceerd, waardoor het risico op door voedsel overgedragen ziekten en antibioticaresistentie, die geassocieerd worden met traditionele vleesproductie, wordt verlaagd. Het maakt ook een betere controle over de voedingswaarde van vlees mogelijk, waardoor potentieel het gehalte aan verzadigd vet en cholesterol kan worden verlaagd en nuttige voedingsstoffen kunnen worden toegevoegd.
• Economische kansen: De kweekvleesindustrie heeft het potentieel om nieuwe banen en economische kansen te creëren in de biotechnologie, voedingswetenschappen en engineering.

Voorbeelden van milieuvoordelen

Het fokken van vee voor de productie van rundvlees is bijvoorbeeld een belangrijke oorzaak van ontbossing, met name in het Amazone-regenwoud. Kweekvlees zou de vraag naar land voor begrazing en de productie van veevoer aanzienlijk kunnen verminderen, wat helpt om bossen en biodiversiteit te beschermen. Op dezelfde manier kan het intensieve watergebruik dat gepaard gaat met veeteelt de watervoorraden in droge en semi-aride gebieden onder druk zetten. De productie van kweekvlees biedt een waterefficiënter alternatief.

Uitdagingen en overwegingen

Ondanks zijn potentieel staat kweekvlees voor verschillende uitdagingen en overwegingen:

• Kosten: Het verlagen van de productiekosten is een grote horde. De aanvankelijke productiekosten van kweekvlees waren extreem hoog, maar door technologische vooruitgang en schaalvoordelen dalen de kosten. Kweekvlees moet echter nog steeds concurrerend worden met conventioneel geproduceerd vlees.
• Schaalbaarheid: Het opschalen van de productie om aan de wereldwijde vraag te voldoen is een andere belangrijke uitdaging. Dit vereist de ontwikkeling van grootschalige bioreactoren en het optimaliseren van productieprocessen om een consistente kwaliteit en efficiëntie te waarborgen.
• Regelgevende goedkeuring: Kweekvlees vereist goedkeuring van voedselveiligheidsinstanties in verschillende landen. Regelgevers moeten de veiligheid en de voedingswaarde van kweekvleesproducten beoordelen voordat ze aan consumenten kunnen worden verkocht. Verschillende landen, waaronder Singapore en de Verenigde Staten, hebben de verkoop van kweekvleesproducten al goedgekeurd.
• Consumentenacceptatie: De acceptatie door de consument is cruciaal voor het succes van kweekvlees. Sommige consumenten zijn mogelijk terughoudend om vlees te proberen dat in een laboratorium is geproduceerd, terwijl anderen zich zorgen maken over de veiligheid of voedingswaarde. Publieksvoorlichting en transparantie zijn essentieel om vertrouwen op te bouwen en de zorgen van consumenten aan te pakken.
• Ethische overwegingen: Hoewel kweekvlees veel zorgen over dierenwelzijn wegneemt, blijven er enkele ethische kwesties bestaan, zoals de herkomst van de cellen en de mogelijke impact op traditionele boerengemeenschappen.
• Energieverbruik: De energiebehoefte van de kweekvleesproductie moet zorgvuldig worden overwogen om ervoor te zorgen dat deze echt duurzamer is dan de traditionele vleesproductie. Het gebruik van hernieuwbare energiebronnen kan helpen de ecologische voetafdruk van kweekvlees te minimaliseren.

Voorbeelden van regelgevingslandschappen

Singapore was in 2020 het eerste land dat de verkoop van kweekvlees goedkeurde, waardoor de gekweekte kipnuggets van Eat Just in restaurants verkocht mochten worden. Deze stap betekende een belangrijke vooruitgang voor de industrie en maakte de weg vrij voor andere landen om dit voorbeeld te volgen.

In de Verenigde Staten heeft de FDA een "no questions"-brief uitgegeven aan Upside Foods en GOOD Meat, wat betekent dat de instantie geen verdere vragen heeft over hun veiligheidsbeoordelingen van hun gekweekte kipproducten. Dit maakt de weg vrij voor de USDA om de faciliteiten te inspecteren en de nodige goedkeuringen voor commerciële verkoop te verlenen.

De regelgeving van de Europese Unie is nog in ontwikkeling, waarbij bedrijven een rigoureus goedkeuringsproces verwachten onder de Verordening betreffende nieuwe voedingsmiddelen (Novel Foods Regulation).

De toekomst van cellulaire landbouw

De toekomst van cellulaire landbouw is veelbelovend, met voortdurend onderzoek en ontwikkeling gericht op het aanpakken van de uitdagingen en het ontsluiten van het volledige potentieel van deze technologie. Belangrijke aandachtsgebieden zijn:

• De kosten van het groeimedium verlagen: Het ontwikkelen van goedkopere en duurzamere groeimedia is essentieel om kweekvlees betaalbaarder te maken. Onderzoekers verkennen het gebruik van plantaardige en microbiële bronnen van voedingsstoffen en groeifactoren.
• Cellijnen verbeteren: Het ontwikkelen van efficiëntere en stabielere cellijnen die minder groeimedium nodig hebben en in hogere dichtheden kunnen groeien.
• Productie opschalen: Het ontwerpen en optimaliseren van grootschalige bioreactoren die celgroei en -differentiatie efficiënt kunnen ondersteunen.
• Nieuwe producten ontwikkelen: Het uitbreiden van het assortiment kweekvleesproducten, naast gehakt en worsten, naar complexere stukken vlees, zoals steaks en hele spierproducten.
• Textuur en smaak verbeteren: Het verbeteren van de textuur en smaak van kweekvlees om het aantrekkelijker te maken voor consumenten.
• Andere toepassingen verkennen: Het onderzoeken van andere toepassingen van cellulaire landbouw, zoals de productie van gekweekte zeevruchten, zuivel en andere landbouwproducten.

Wereldwijde perspectieven en voorbeelden

De ontwikkeling van cellulaire landbouw is een wereldwijde inspanning, waarbij bedrijven en onderzoeksinstellingen over de hele wereld werken aan de vooruitgang van de technologie. Bijvoorbeeld:

• In Israël ontwikkelt Aleph Farms gekweekte steaks met behulp van een gepatenteerde 3D-bioprinttechnologie.
• In Nederland richt Mosa Meat, mede opgericht door Mark Post, de wetenschapper die de eerste kweekhamburger creëerde, zich op het opschalen van de productie van gekweekt rundvlees.
• In Japan werkt IntegriCulture Inc. aan een "CulNet-systeem" voor de productie van kweekvlees met behulp van een co-cultuurmethode.

Conclusie

Cellulaire landbouw en kweekvlees hebben het potentieel om de manier waarop we voedsel produceren te revolutioneren, en bieden een duurzamer, ethischer en zekerder alternatief voor de traditionele veeteelt. Hoewel er uitdagingen blijven bestaan, banen voortdurend onderzoek en ontwikkeling de weg voor een toekomst waarin kweekvlees een belangrijke rol speelt in het voeden van de groeiende wereldbevolking. Naarmate de technologie vordert en regelgevingskaders evolueren, staat kweekvlees op het punt de voedingsindustrie te transformeren en bij te dragen aan een duurzamer en veerkrachtiger voedselsysteem voor iedereen.

Uiteindelijk zal het succes van kweekvlees afhangen van een combinatie van factoren, waaronder technologische vooruitgang, wettelijke goedkeuringen, consumentenacceptatie en voortdurende inspanningen om ethische en milieuoverwegingen aan te pakken. Door innovatie en samenwerking te omarmen, kunnen we het volledige potentieel van cellulaire landbouw ontsluiten en een duurzamere en rechtvaardigere voedseltoekomst creëren.