Je leest:

Producten uit de algenfabriek

Producten uit de algenfabriek

Auteur: | 10 oktober 2013

Algen worden vooral vaak genoemd als potentiële bron van biobrandstof, maar er zijn nog veel meer producten uit te halen. Een overzicht.

Algen komen overal ter wereld voor; er is bijna geen ‘natte niche’ te vinden die niet door algen wordt bevolkt. Die grote verscheidenheid van natuurlijke habitats (leefomgevingen) heeft in honderden miljoenen jaren van evolutie geleid tot een enorme diversiteit in soorten en eigenschappen. Die diversiteit zie je nu ook terug in de vele potentiële toepassingen van (micro)algen. De producten lopen uiteen van intacte cellen voor dierlijke voeding, via olie voor biobrandstoffen tot geraffineerde chemicaliën uit de cellen. Ook kunnen algen diensten leveren als afvalwaterzuivering, doordat ze vervuilende stoffen als nitraat, ammonium en fosfaat ‘opeten’.

In de tabel hieronder staan veel producten en toepassingen van algen beschreven. Op dit moment is maar een klein deel daarvan daadwerkelijk commercieel toepasbaar. De meeste producten of diensten zijn simpelweg nog niet rendabel. Vanwege de hoge kosten voor de productie van algen leveren op dit moment alleen nog de hoogwaardige toepassingen voldoende op om uit de kosten te komen.

Large
Overzicht van de huidige toepassingen van microalgen (exclusief toepassingen in waterzuivering en de mestindustrie).

Toepassingen van complete algencellen

Complete microalgen worden momenteel gebruikt als diervoeder, als meststoffen en als werkzame bestanddelen van cosmetica en gezondheidsvoeding. Daarnaast worden intacte, al dan niet voorbehandelde microalgen onderzocht op hun geschiktheid als grondstof voor de productie van energiedragers. Via thermochemische processen (een soort gecontroleerde verbranding) of anaerobe vergisting (biologische omzetting door microorganismen onder zuurstofloze omstandigheden) wordt ook geprobeerd complete cellen om te zetten in grondstoffen voor de chemische industrie.

Voer voor vissen

Algen zouden een deel van de oplossing kunnen zijn voor de problemen van de visserij, of beter gezegd: de visteelt. De visserij staat onder extreme druk. Veel soorten vis zijn zo sterk in aantal afgenomen dat de vangst moet worden beperkt. Bovendien vraagt visserij veel energie in de vorm van brandstof voor de schepen. Tegelijk neemt de wereldbevolking toe en is er dus ook meer vraag naar vis. Deze problemen zorgen ervoor dat er steeds meer vis wordt gekweekt in plaats van gevangen. De visteeltsector groeit op dit moment wereldwijd met ongeveer 5 à 6 procent per jaar.

Voor een duurzame ontwikkeling van de visteelt is het belangrijk een goede voedselketen op te zetten om van vislarven tot volwassen consumptievis te komen. Voor een goede kweek van vissen is het belangrijk dat ze voldoende meervoudig onverzadigde vetzuren binnenkrijgen. Dat kan uiteraard alleen maar via het dieet. De cruciale meervoudig onverzadigde vetzuren zijn in dit geval: eicosapentaeenzuur (EPA) en docosahexaeenzuur (DHA). Beide zijn zogenoemde omega-3 vetzuren. Hoewel vissen deze vetzuren zelf vanuit andere opgenomen omega-3 vetzuren kunnen maken, halen ze toch het grootste deel direct uit de voeding.

In de viskwekerij worden EPA en DHA nu nog aan visvoer toegevoegd, voornamelijk in de vorm van visolie. Die wordt gewonnen uit de bijvangst: vis die onbedoeld gevangen wordt tijdens het vissen op andere soorten. Die ‘per ongeluk gevangen vissen’ hebben het grootste deel van de EPA en DHA ook uit de voeding verkregen: uit algen!

Small
In de viskwekerij valt nog veel te winnen op het gebied van duurzaamheid, bijvoorbeeld door het gebruik van algen in de voeding.

Veel mariene microalgen kunnen deze complexe vetzuren aanmaken. Een aantal soorten is zelfs erg rijk aan EPA en DHA. Dat maakt ze tot interessante algen voor eventuele commerciële exploitatie. Levende microalgen leveren omega-3 vetzuren van een uitzonderlijke kwaliteit vergeleken bij de traditionele visolie. Dit komt omdat levende algen van nature antioxidanten bevatten, die voorkómen dat vetzuren oxideren. Ook zijn de vetzuren in een alg beter beschermd tegen oxidatie doordat ze ingepakt zitten in een cel.

Bovendien komen er in de visoliën uit wilde vis steeds meer vervuilende stoffen voor. Naast de betere kwaliteit is ook de kwantiteit een voordeel voor de alg: het natuurlijke visbestand neemt immers nog altijd af! Om deze redenen zijn EPA- en DHA-rijke algen nu al een belangrijke voedselbron voor de visteelt. Ze kunnen direct als levende voeding aan vislarven worden gegeven, of indirect als voeding voor jonge vissen via zoöplankton, garnalen en kreeftjes.

Algen worden ook gebruikt in de visteelt vanwege hun specifieke pigmenten. Op die manier kunnen ze vissen verschillende tinten meegeven, van geel tot rood. Dat ‘kleuren met algen’ gebeurt in de vrije natuur ook. Zalm bijvoorbeeld dankt de roze kleur aan de kleurstof astaxantine uit garnalen en kreeftjes, die het op hun beurt weer uit zoöplankton en microalgen hebben.

Humane voeding

Aan microalgen worden veel gezondheidsbevorderende eigenschappen toegeschreven. Daarom hebben ze ook hun weg gevonden naar de gezondheidsvoeding en cosmetica. Veel microalgen bevatten hoge concentraties antioxidanten en essentiële aminozuren, terwijl een groot aantal soorten mariene microalgen dus EPA en DHA produceren. De antioxidanten in microalgen zijn voornamelijk carotenoïden (herkenbaar aan de gele of rode kleur), tocoferolen (zoals vitamine E) en fenolen (waaronder derivaten van benzoëzuur en kaneelzuur). Deze stoffen worden door sommigen geassocieerd met vermindering van de kans op een aantal kankersoorten en met voorkoming van bepaalde oogaandoeningen, aderverkalking en hartfalen.

EPA zou hartfalen, hoge bloeddruk en ontstekingen kunnen voorkomen. DHA is een belangrijk vetzuur in de ontwikkeling van hersen- en oogweefsel in menselijke embryo’s en pasgeboren baby’s. Koeienmelk bevat geen DHA en daarom wordt de stof ook wel toegevoegd aan babyvoeding. Daarnaast zou ook DHA de kans op hart- en vaatziekten verkleinen.

Veel van deze gezondheidsclaims worden niet of op zijn minst niet helemaal ondersteund door uitgebreid en gedetailleerd onderzoek op mensen. Toch wordt van antioxidanten en meervoudig onverzadigde vetzuren algemeen gesteld dat ze een positief effect hebben op de gezondheid. Dat vertaalt zich in een groeiend aandeel van microalgen in de markt voor gezondheidsvoeding.

Specifieke producten uit de algencel

Excretieproducten

Alle microalgen scheiden stoffen uit, bijvoorbeeld voor hun onderlinge communicatie of voor ‘biologische oorlogsvoering’. Het voordeel van dit soort uitgescheiden stoffen is dat je ze niet meer uit de cel hoeft te halen en je ze dus makkelijk kunt zuiveren. Het nadeel is dat de algen er (meestal) niet veel van produceren. Typische voorbeelden van ‘excretieproducten’ zijn toxines. Aan sommige van die toxines worden antikankereigenschappen toegeschreven. Andere zouden een antibacteriële werking hebben. Op dit moment bevindt het werk met deze producten zich nog in de onderzoeksfase. De belangrijkste vraag: hoe verhoog je de opbrengst?

Er zijn ook algen die wél grote hoeveelheden product uitscheiden. Een voorbeeld hiervan is de microalg Porphyridium cruentum. Die produceert zoveel lange koolhydraatketens (polysacchariden) dat de vloeistof waar deze alg in wordt gekweekt er helemaal stroperig van wordt. Het ligt dan ook voor de hand om deze alg in te zetten als producent van verdikkings- of geleermiddelen, stabilisatoren of emulgatoren. Algenkwekers in Frankrijk en Israël werken op dit moment aan een commerciële productieketen voor deze polysacchariden.

Een tweede voorbeeld is de microalg Botryococcus braunii. Die maakt lange ketens van koolwaterstoffen die als grondstof zouden kunnen dienen voor brandstoffen en plastics. De alg maakt relatief grote hoeveelheden van deze stoffen: tot wel 80% van de totale hoeveelheid geproduceerde biomassa. De commerciële exploitatie van deze bijzondere eigenschap wordt echter gehinderd door de zeer lage groeisnelheid van deze microalg. Op dit moment zijn er dan ook nog geen rendabele productieprocessen ontwikkeld en richt het onderzoek zich op het verbeteren van de groeisnelheid.

Naast deze twee voorbeelden is er slechts een handvol andere microalgen bekend met noemenswaardige hoeveelheden van uitscheidingsproducten. De meeste producten moeten daarom vooral binnen in de cel worden gezocht.

Beautybehandeling
Algen hebben ook hun weg gevonden naar de beautysalons.
iStock

Intracellulaire producten

Algen zijn feitelijk ééncellige plantjes. Hun cellen bestaan uit allerlei verschillende (groepen van) moleculen die, nadat ze van elkaar zijn gescheiden, als afzonderlijke producten vermarkt zouden kunnen worden. De biochemische samenstelling van microalgen verschilt per soort en is ook afhankelijk van de kweekomstandigheden. Toch bestaan er ook een aantal algemene kenmerken.

De cellen van bijna alle microalgen bestaan uit drie grote fracties: eiwitten, koolhydraten en vetten of lipiden. Samen vormen deze fracties ongeveer 70-90% van de totale biomassa (drogestof, of drooggewicht). Onder optimale groeiomstandigheden beslaat de eiwitfractie ongeveer de helft van de biomassa bij de meeste microalgen. Deze fractie wordt aanzienlijk kleiner wanneer de cellen geen toegang meer hebben tot een geschikte bron van stikstof, één van de essentiële elementen waaruit eiwitten zijn opgebouwd. Onder stikstofarme omstandigheden schakelen de meeste algen over op productie en opslag van koolhydraten en lipiden, die beide geen stikstof bevatten.

Eiwitten

De wereldwijde vraag naar eiwitten voor toepassing in levensmiddelen, diervoeding en bulkchemicaliën neemt hard toe. In Europa is de sojaboon met een jaarlijkse hoeveelheid van 7,5 miljoen ton, ofwel 3 miljoen ton puur eiwit, de voornaamste bron van geïmporteerde eiwitten. Soja-eiwit wordt voornamelijk gebruikt in de diervoeding. De productie van soja gaat evenwel gepaard met ontbossing in landen als Indonesië, Brazilië en Paraguay. Om aan de toenemende vraag naar eiwit te voldoen is dan ook een alternatieve bron nodig. Algen zouden dat alternatief kunnen zijn.

Microalgen bestaan voor ongeveer de helft uit eiwitten. Wanneer een jaarlijkse microalgenproductie van 50 ton drooggewicht per hectare mogelijk zou zijn – wat een conservatieve schatting is – zou voor de complete vervanging van de huidige Europese import van soja ‘slechts’ 120.000 hectare nodig zijn. Dit staat gelijk aan niet meer dan 0,25% van het totale landoppervlakte van Spanje. Beschikbaar areaal lijkt daarmee dus geen obstakel.

De huidige kostprijs van biomassa uit microalgen is wél een obstakel. Op dit moment kost een kilo algeneiwit nog tien keer meer dan een kilo soja-eiwit. Het verlagen van de kosten voor de productie van microalgen is daarom één van de belangrijkste activiteiten van het onderzoek aan algen bij universiteiten en bedrijven. Het benutten van de rest van de biomassa, dat wil zeggen de andere helft naast het eiwit, is minstens zo belangrijk. De afzetmarkt voor deze ‘restproducten’ zou in grootte vergelijkbaar moeten worden met de eiwitmarkt. Alleen op die manier kun je voorkomen dat de productie van eiwit uit algen beperkt wordt door, zeg, de nu nog beperkte vraag naar kleurstoffen uit algen.

Een vaak geopperde mogelijkheid is de gecombineerde productie van eiwitten en (eetbare) olie. Olie is echter een relatief laagwaardig product. Bovendien gaat ophoping van olie binnen de cel gepaard met een verlaging van de productie van eiwit. Bij de ontwikkeling van een dergelijk gecombineerd productieproces zul je er dus voor moeten waken dat de extra inkomsten niet teniet worden gedaan door bijkomende kosten.

Small
Voor sojateelt worden wereldwijd bossen gekapt. Eiwitproductie met algen kan een stuk duurzamer zijn.

De oplossing zou ook kunnen komen uit een verbeterde eiwitkwaliteit van algen in vergelijking met soja. Soja bevat alle essentiële aminozuren voor dieren, al zijn de verhoudingen van deze aminozuren niet optimaal voor ieder type voeding.

Om soja toch geschikt te maken worden dure opgezuiverde essentiële aminozuren toegevoegd. De diverse soorten microalgen verschillen onderling in hun samenstelling van essentiële aminozuren. Het is dus denkbaar dat je een beter gebalanceerd diervoeder kunt maken door ‘maatwerk’ van verschillende microalgen te nemen in plaats van de ‘confectie-eiwitten’ uit soja.

Een laatste optie om de eiwitten uit algen op te waarderen is scheiding van waardevolle functionele eiwitten, bijvoorbeeld eiwitten die als emulgator of geleermiddel in levensmiddelen kunnen dienen, van de overige eiwitten. Ook dat zal de netto inkomsten ten goede komen.

Koolhydraten

Afhankelijk van de soort bestaat 20-80% van de biomassa van algen uit koolhydraten. De meest voorkomende koolhydraten zijn de zogenoemde glucanen als glycogeen, zetmeel, cellulose, laminarine en chrysolaminarine. De meeste van deze glucanen spelen een belangrijke rol in de opslag van energie. De moleculen worden zowel bij optimale groeiomstandigheden gedurende de dag geproduceerd, zodat ze als brandstof kunnen dienen gedurende de nacht, als ook bij suboptimale omstandigheden, zoals een te hoge lichtintensiteit of een stikstoftekort. In dat geval dienen ze als een soort noodopslag, in afwachting van betere tijden. Cellulose bevindt zich in de celwanden van veel microalgen. Het heeft daar een vooral een structurele, verstevigende functie.

Vanwege de hoge niveaus van koolhydraten in sommige microalgen – tot wel 80% van het totale drooggewicht – worden deze soorten gezien als ideale grondstof voor de productie van ethanol (alcohol voor biobrandstof) via vergisting. Bijkomend voordeel is dat de celwand van microalgen geen lignine of hemicellulose bevat. Die afwezigheid van ‘houtige’ componenten maakt het vrijmaken van glucose uit de biomassa aanzienlijk eenvoudiger dan bijvoorbeeld uit afval van landbouw, tuinen, parken of bermen.

Large
Aminozuursamenstelling van soja en drie verschillende microalgensoorten.

Koolhydraten vinden ook toepassingen in diervoeding, als geleermiddelen in humane voeding, als meststoffen, als binders van zware metalen in de levensmiddelenindustrie en de waterzuivering en als bouwstenen voor de productie van bioplastics.

Lipiden

Veel microalgen bevatten de nodige lipiden. Dat maakt ze potentieel geschikte als leverancier voor grondstof voor de productie van ‘biodiesel’. Helaas blijken niet alle lipiden even geschikt voor de productie van brandstof.

‘Lipiden’ is een vrij algemene term voor een breed scala van moleculen die makkelijker oplossen in organische oplosmiddelen zoals hexaan dan in water. Voorbeelden zijn sterolen, bepaalde vitamines, vrije vetzuren, triglyceriden, diglyceriden en de meeste pigmenten. Niet al deze lipiden kunnen gemakkelijk omgezet worden in biobrandstoffen.

De ware biobrandstofbelofte van microalgen huist in de triglyceriden. Triglyceriden bestaan uit een glycerolmolecuul waaraan drie vetzuren zijn gekoppeld. De vetzuursamenstelling van triglyceriden in microalgen is vergelijkbaar met die van plantaardige oliën. Ze zijn zodoende geschikt voor humane voeding en ook voor omzetting in biobrandstoffen voor gebruik in dieselmotoren. Daarnaast zijn triglyceriden ook geschikte grondstoffen voor de productie van bioplastics.

Veel microalgen hebben de mogelijkheid om triglyceriden te produceren, maar ze doen dat alleen onder kweekomstandigheden die nadelig zijn voor gewone groei. Als microalgen bijvoorbeeld worden blootgesteld aan een stikstoftekort gaan ze als reservevoeding triglyceriden ophopen. Daarbij kan de concentratie triglyceriden in de cel oplopen tot wel 45% van het totale drooggewicht. Dit komt omdat tijdens zo’n stikstoftekort de productie van normale, functionele biomassa niet mogelijk is. De fotosyntheseprocessen blijven aanvankelijk echter onverminderd doorlopen. Een deel van de vrijkomende energie wordt door de cel gebruikt om triglyceriden te produceren. Deze stoffen fungeren als opslag van energie en koolstof, maar ook ter bescherming van de cel, omdat ze een deel van het schadelijke overschot aan elektronen uit de fotosynthese gebruiken en dus onschadelijk maken.

Pigmenten

In de overige biomassa van algen zitten nog pigmenten, antioxidanten, sterolen, glycerol en toxines. Deze stoffen zijn meestal in zeer lage hoeveelheden aanwezig. Het komt slechts zelden voor dat een individuele component meer dan 10% van het totale drooggewicht beslaat. Een typische uitzondering hierop zijn de pigmenten van sommige microalgen. Pigmentproductie is momenteel één van de weinige commercieel levensvatbare productieprocessen voor celcomponenten van microalgen, vanwege de hoge waarde van deze pigmenten.

Pigmenten van microalgen worden ingedeeld in de chlorofielen (groen), phycobili-eiwitten (rood, blauw, paars en geel) en carotenoïden (geel tot rood). De concentraties van deze pigmenten in de cel zijn vaak te laag voor commerciële exploitatie. Uitzonderingen zijn phycocyanine (blauw) in Arthrospira platensis (ook – foutief – aangeduid met de oude naam Spirulina platensis), β-caroteen (oranje-rood) in Dunaliella salina en astaxantine (rood) in de alg Haematococcus pluvialis.

Small
Op deze luchtfoto van meren in Californië is te zien dat algen veel verschillende pigmenten bevatten.

Phycocyanine is eigenlijk een complex van eiwitten en blauwe pigmentmoleculen. Het draagt in de cel bij aan het opvangen en transporteren van energie uit zonlicht. Het wordt toegepast als kleurstof voor levensmiddelen, als functioneel ingrediënt van gezondheidsvoeding en als een zogenoemd fluorofoor voor het kleuren van biologisch materiaal in microscopisch onderzoek. In Arthrospira platensis vormt phycocyanine ongeveer 15% van het totale drooggewicht.

Phycocyanobiline, het werkelijke pigmentmolecuul van dit pigment-eiwitcomplex vormt slechts 0,7% van de biomassa. Commerciële winning van deze stof is desondanks mogelijk dankzij de hoge marktprijzen van zowel phycocyanine als phycocyanobiline. Daarnaast is het oogsten van Arthrospira platensis door spontane klontering van de spiraalvormige cellen relatief goedkoop vergeleken met andere microalgen. Voor andere soorten zijn vaak dure centrifuges nodig om de biomassa van het kweekmedium te scheiden. Bovendien gedijt Arthrospira platensis goed bij hoge pH. Daardoor is het kweken van deze microalg in relatief goedkope open kweeksystemen mogelijk. Het risico op besmetting met of predatie door andere algen of organismen is niet groot omdat die niet tegen de hoge pH kunnen die Arthrospira platensis wél kan verdragen.

Carotenoïden vormen één van de meest wijd verspreide groepen van natuurlijk voorkomende pigmenten. De meeste carotenoïden zijn xanthofielen, die uit veertig koolstofatomen, en één of meer zuurstofatomen bestaan. Carotenen bevatten geen zuurstof en vormen minder dan 10% van alle carotenoïden. Tot op heden zijn meer dan 700 verschillende carotenoïden beschreven. Ze komen voor in alle fotosynthetische en enkele niet-fotosynthetische organismen. Die laatste produceren de carotenoïden niet zelf, maar nemen deze tot zich via hun dieet. De kleuren van deze pigmenten lopen van geel tot rood. Enkele bekende voorbeelden zijn lycopeen in bijvoorbeeld tomaten, zeaxantine uit maïs, β-caroteen uit penen en de alg Dunaliella salina en astaxantine uit bijvoorbeeld zalm en uit de alg Haematococcus pluvialis.

In fotosynthetische organismen helpen carotenoïden bij het vangen en transporteren van energie uit zonlicht. Ze geven structuur aan de ‘fotosystemen’ in de cel en zorgen voor eventuele afvoer van een overschot aan geabsorbeerde energie. Ook werken ze als antioxidant: ze ruimen reactieve zuurstofdeeltjes op. Deze eigenschap, in combinatie met hun kleur, heeft ervoor gezorgd dat carotenoïden tegenwoordig veel toepassingen vinden in de industrie. In levensmiddelen, diervoeding en cosmetica worden carotenoïden zoals β-caroteen toegepast als kleurstof. Daarnaast hebben de – al dan niet vermeende – gezondheidseffecten gezorgd voor toepassingen in gezondheidsvoeding. Let wel: er is ook onderzoek dat geen, of op zijn best onder specifieke omstandigheden effecten op de gezondheid aantoont. Ondanks deze voortdurende discussie blijken carotenoïden commercieel interessante moleculen, die onder andere met behulp van microalgen worden geproduceerd.

Voorbeelden van rendabele carotenoïdenproductie zijn op dit moment β-caroteenproductie met Dunaliella salina en astaxantineproductie met Haematococcus pluvialis. Dunaliella salina is extreem zouttolerant en wordt daarom in open systemen gekweekt bij twee tot tien maal de zoutconcentratie van normaal zeewater, om zo de kans op besmetting en predatie van de cultuur te verkleinen.

Haematococcus pluvialis is een zogenoemde mixotroof en wordt zowel gekweekt op organische koolstofbronnen als op zonlicht en CO2 in gesloten kweeksystemen. De carotenoïden worden als opgezuiverde stoffen en als componenten van gedroogde algenbiomassa verkocht.

Pigmenten zijn in relatief lage concentraties (minder dan 1% van het totale drooggewicht) aanwezig wanneer de cellen onder optimale groeicondities worden gekweekt. De microalgen gaan echter over tot ophoping van deze moleculen, tot wel 14% van het totale drooggewicht, wanneer ze worden blootgesteld aan suboptimale groeicondities, zoals een zeer hoge lichtintensiteit, een tekort aan stikstof of suboptimale temperaturen. De opgehoopte pigmenten functioneren vervolgens als een soort zonnescherm om de fotomachinerie tegen overbelichting te beschermen. Bovendien dient de productie van deze componenten, net als bij de triglyceriden, ook ter bescherming van de cel door een deel van het schadelijke overschot aan fotosynthetisch gegenereerde elektronen te gebruiken.

Omdat zowel β-caroteen als astaxantine pas worden opgehoopt onder omstandigheden die nadelig zijn voor de groei van de cellen, worden meestal ‘twee-staps’ productieprocessen toegepast. Eerst wordt een grote hoeveelheid biomassa geproduceerd onder optimale groeicondities. Vervolgens worden de microalgen aan stress blootgesteld om zo ophoping van de carotenoïden te stimuleren. In de praktijk betekent die stress meestal: stikstoftekort. In de groeifase van de algen is dat vrij eenvoudig te realiseren, doordat de groeiende algen de aanwezige stikstof zelf opmaken. Meestal wordt dit gecombineerd met verdunning van de cultuur, om zo de gemiddelde lichtintensiteit in de cultuur te verhogen.

Een voorbeeld van een carotenoïde dat nog niet commercieel geproduceerd wordt is luteïne. Maar dat zou de komende jaren wel eens kunnen veranderen. Luteïne is een xanthofiel waarvoor steeds meer aandacht is vanwege de mogelijke effecten op preventie van hartfalen en leeftijdsgerelateerde achteruitgang van het gezichtsvermogen. Het is het enige carotenoïde dat na inname geabsorbeerd wordt in de bloedbaan en zich vervolgens ophoopt in het netvlies. Het beschermende effect van luteïne zit hem waarschijnlijk in de capaciteit om blauw licht te filteren en in de antioxidantwerking waarmee schadelijke reactieve zuurstofdeeltjes geïnactiveerd kunnen worden. Luteïne wordt gebruikt als kleurstof voor levensmiddelen en wordt nu nog gewonnen uit de bloemblaadjes van afrikaantjes.

Small
Luteïne komt uit afrikaantjes … of uit algen.

Om luteïne te oogsten moeten de bloemen regelmatig worden geplukt. Als de bloemblaadjes van de rest van de bloem zijn gescheiden kan luteïne worden geëxtraheerd. De luteïneconcentratie in de bloemblaadjes varieert rond de 0,03% van het totale drooggewicht. Dat maakt de productie van luteïne uit afrikaantjes een arbeidsintensief proces dat ook nog eens veel landbouwareaal vergt. Het is nu dan ook alleen rendabel in ontwikkelende economieën.

Luteïne is ook synthetisch geproduceerd, maar de kostprijs hiervan kon niet op tegen de productie van afrikaantjes. Hier lijkt dus een kans te liggen voor een efficiënt en duurzaam productieproces op basis van microalgen. Recent is een nieuwe algensoort ontdekt die zeer veel luteïne bevat, Scenedesmus almeriensis. De productie van deze microalg wordt nu dan ook opgeschaald.

Zuivering van rookgas en andere afvalstromen

De productie van microalgen zal duurzamer en kostenefficiënter worden wanneer dit gecombineerd wordt met afvalwaterzuivering of rookgasbehandeling. Industriële rookgassen bevatten 10 tot 20% CO2 en vormen daarmee een zeer geschikte koolstofbron voor algenkweek. In rookgassen zitten echter ook giftige stoffen zoals zwavel- en stikstofoxides. Er zijn al veel microalgen ontdekt die toch goed groeien in cultures die belucht worden met rookgassen. De grootste beperking is momenteel dat niet op alle locaties waar rookgassen in grote hoeveelheden worden geproduceerd worden voldoende ruimte is voor grootschalige algenkweek op zonlicht.

Afvalwater uit steden, de landbouw of de industrie, waarin organische en anorganische bronnen van stikstof en fosfor voorkomen, kunnen door microalgen worden gezuiverd. Een mogelijk probleem is de aanwezigheid van zware metalen, medicijnen of ziekteverwekkers in het afvalwater. Wanneer de algen deze componenten in hun biomassa opnemen worden ze ongeschikt om ze te gebruiken als meststof, laat staan als levensmiddel.

Microalgen hebben dus een heel scala aan mogelijke toepassingen. Op dit moment is maar een beperkt deel een commerciële realiteit. Dit komt voornamelijk door de nu nog hoge kosten van productie. De belangrijke vraag is op welke punten de productieketen verbeterd kan worden.

Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij.
© Stichting Biowetenschappen en Maatschappij, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 10 oktober 2013

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.