Thema

Duurzaamheid vergroten

Het is één van de grootste vraagstukken van de eeuw: hoe kunnen we met steeds meer mensen leven, zonder dat het milieu eraan stuk gaat? De wereldbevolking telt nu ongeveer 7,5 miljard mensen. In 2050 zijn dat er naar alle waarschijnlijkheid bijna 9 miljard. En voor al die mensen moet er voedsel zijn, een manier om zich te vervoeren, onderdak en een manier om het afval dat al die mensen produceren weer netjes op te ruimen, zonder dat we nóg meer fossiele grondstoffen gebruiken.

Auteur: René Rector
Copyright, www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23647970

Je hoeft de kranten er maar op na te slaan en je ziet het op wekelijkse basis wel terug. De ene keer gaat het over het opdoeken van een klimaatakkoord, de andere keer over plastic soep, dan weer over het verdwijnen van natuur door de toenemende noodzaak aan landbouwgrond, of over de zin of onzin van het gescheiden inzamelen van plastic. Duurzaamheid is een belangrijk issue.

Biobased economy

Biotechnologie kan een hoop bijdragen aan duurzaamheid, en dat is niet zo gek. Klimaatverandering wordt volgens een overweldigende meerderheid van wetenschappers veroorzaakt doordat we te veel fossiele grondstoffen verbruiken. Van baby-olie tot plastic, tot brandstof waar auto’s op kunnen rijden, het wordt allemaal van aardolie gemaakt.

Maar veel van wat je van aardolie kunt maken, kun je ook van planten en dieren maken. Levende organismen dus, als alternatief voor fossiele brandstoffen. En levende organismen worden ook ingezet om ons afval op te ruimen. Bacteriën zuiveren het water, eten vuilnis op en worden al voor tal van producten gebruikt als alternatief voor aardolie.

Het idee is dat we met behulp van biotechnologie de levende wereld om ons heen zo kunnen aanpassen, dat we veel minder afhankelijk worden van fossiele brandstoffen, met als ultieme toekomstdroom dat we ze helemaal niet meer nodig hebben.

En levende organismen kunnen we ook inzetten om de rommel op te ruimen. Bacteriën kun je genetisch zo aanpassen, dat ze zich voeden met andere bronnen dan wat ze gewend zijn. Zo zou je afvalwater met een specifieke verontreiniging, toch weer schoon kunnen krijgen. Ook kunnen bacteriën op die manier plastic leren eten. Op zulke terreinen worden voorzichtig successen geboekt.

De termen die voor dat idee vaak gebruikt worden zijn de biobased economy of de circulaire economie: we halen volgens dat idee vrijwel alles uit de natuur, en zorgen dat het er op een milieuvriendelijke manier weer naar terugvloeit.

Het klinkt rooskleurig: weg met aardolie, welkom aan de eencelligen. Toch is er nog wel de nodige discussie rond biotechnologie. Die vindt hoofdzakelijk plaats tussen beleidsmakers, bedrijven en wetenschappers. Maatschappelijk lijkt er maar weinig interesse te zijn voor de manier waarop levende organismen worden ingezet om grondstoffen te produceren. Er zijn binnen de discussie drie belangrijke twistpunten: ruimte, geld en regels.

Bio-ethanolfabriek van maïsresten
Bio-ethanolfabriek van maïsresten.

Ruimte

Toen biobrandstoffen hun intrede deden, ontstond er discussie tussen onderzoekers en belangenorganisaties over de vraag of het verbouwen van gewassen voor biobrandstoffen niet tegelijkertijd gewassen voor voedsel weg concurreerden. Bovendien waarschuwden sceptici dat het op z’n best alleen maar zou leiden tot het ontginnen van nieuwe landbouwgrond. Voorstanders brachten daar tegenin, dat dat niet zou hoeven, als het huidige landbouwareaal maar efficiënter gebruikt zou worden.

Die discussie duurt nog steeds voort, en verhardt ook. Aan het ene uiterste vertrekken biologen die vinden dat natuurbeheer en landbouw zouden moeten samengaan. Ruimte beschikbaar maken voor landbouw is vanuit dit perspectief niet zo erg, als er op die landbouwgrond ook maar ruimte is voor natuur.

Ecomodernisten vertrekken vanuit het startpunt dat je beter zo efficiënt mogelijk en zoveel mogelijk voedsel op één plek kunt produceren, waardoor je minder landbouwgrond nodig hebt en je dus wat nu inefficiënt gebruikt wordt, kunt teruggeven aan de natuur. Megastallen en andere vormen van intensieve veehouderij zijn vanuit dat gezichtspunt prima, zolang het maar op een klein oppervlak gebeurt. Ook kernenergie als oplossing voor het energievraagstuk komt daarbij weer als serieuze optie terug in de discussie.

PET-flessen
Voor PET-flessen zijn inmiddels goede biobased alternatieven in de vorm van PEF - een stof die verwant is aan PET. Maar om uit biologisch materiaal op een rendabele manier PET te maken, blijkt nog niet zo eenvoudig.

Geld

Een biobased economy klinkt mooi, maar kent ook wat haken en ogen. Een biobased alternatief voor aardolie moet aan een belangrijke, maar lastige voorwaarde voldoen: het moet goedkoper of net zo duur te verwerken zijn als aardolie. Dat is een lastige uitdaging, want aardolie is niet alleen een relatief goedkope grondstof, tal van industriële processen zijn helemaal ingericht op aardolie als grondstof.

Polyethyleentereftalaat (PET) – van de welbekende plastic frisdrankflessen – bijvoorbeeld, is een van aardolie gemaakt plastic. PET uit plantaardig materiaal maken kan wel, maar het proces was zo omslachtig dat er inmiddels een biobased alternatief op de markt is: polyethylenfuranoaat (PEF). Pas dit jaar is er een onderzoeksconsortium dat plantaardig PET uit het lab heeft gehaald en ermee experimenteert in een proefopstelling. Vooral om te kijken of het proces dat is uitgedacht ook op grotere schaal zou kunnen werken.

Zo gaat het ook met biobrandstoffen: gewassen als koolzaad zijn goed te verbouwen om er bioethanol (een alternatief voor benzine) uit te winnen, maar waar koolzaad verbouwd wordt, kun je geen voedselgewassen verbouwen. Op grote schaal toegepast leidt dat dus tot de eerder genoemde ruimtediscussie. Biobrandstoffen en chemicaliën moeten dus idealiter gewonnen worden uit de oneetbare resten van voedselgewassen. Maar hier geldt hetzelfde als met bio-PET: vaak pakt het proces te duur uit om succesvol op te kunnen schalen.

Regels

De ontwikkeling van compleet nieuwe (micro)organismen en het aanpassen van bestaande gaat langzamer dan technisch gezien zou kunnen. Micro-organismen zijn zelden optimaal geschikt om in te zetten voor de productie van stoffen die nodig zijn. Ze moeten altijd aangepast.

Tot voor kort was dat een tijdrovende onderneming. Door genome editing wordt dat een stuk eenvoudiger: de gewenste eigenschap wordt vrij eenvoudig ingebouwd. Daar waar dat bij mensen nog een belofte voor de toekomst is, is genome editing voor bacteriën en gisten nu al goed mogelijk.

Bedrijven en onderzoekers die zich met dit soort ontwikkelingen bezighouden, pleiten voor versoepeling van de regelgeving. Deze is nu nog erg tijdrovend en werkt erg remmend op verdere ontwikkelingen, terwijl volgens de voorstanders niemand eigenlijk meer moeilijk doet over het modificeren van bacteriën. Maar gemodificeerde organismen kunnen per ongeluk in de natuur terechtkomen. En zoals met elke nieuwe potente techniek is er het risico dat ook deze misbruikt zou kunnen worden voor minder goede doelen.

Het aanpassen van koloniën bacteriën is volautomatisch lopendbandwerk. Ze maken vanalles: van biobrandstof tot medicijnen tot plastic.

Keuzes: wat vind je belangrijk

De discussie over biotechnologie voor het vergroten van duurzaamheid kent dus verschillende aspecten en op elk van die aspecten kun je van mening verschillen. Bij het ruimte-aspect wordt duidelijk dat het vergroten van duurzaamheid ook technologische ontwikkeling vereist, bij het geld-aspect is wordt biotechnologie ingezet om de keuze tussen “vervuilend, maar goedkoop” en “duurzaam, maar duur” te vergemakkelijken door het “duurzaam, maar goedkoop”-alternatief aan te bieden en bij regels is de vraag welke risico’s we in welke mate willen lopen.