De consumptie van vlees in voedsel is onethisch voor dieren en leidt tot een aanzienlijke toename van schadelijke emissies in de atmosfeer, die de wereldwijde klimaatverandering beïnvloeden. Kan deze situatie worden gewijzigd? Het is onwaarschijnlijk dat alle mensen op aarde veganisten worden, maar vlees kan kunstmatig worden gekweekt uit dierlijke stamcellen. Dus de uitweg is gevonden? Ja, zeggen wetenschappers. Niet echt, zeggen ecologen en technologen. De productie van kunstvlees is economisch nog steeds te duur - en laat, vreemd genoeg, een grotere ecologische voetafdruk achter dan het verbouwen van conventioneel vlees. Toch verliezen aanhangers van het nieuwe product de hoop niet om het op industriële schaal op de markt te brengen.
In september maakten Russische producenten bekend dat ze meededen aan de wereldwijde trend van "gekweekt vlees". Volgens de ideologen van dit bedrijf kunnen in plaats van het doden van dieren voor vlees, spiervezels in een bioreactor worden gekweekt uit stamcellen in een speciaal voedingsmedium.
Dit product wordt ook wel "reageerbuisvlees" en "schoon vlees" genoemd. De laatste term houdt in dat uw pasteitjes ethisch en milieuvriendelijk zijn.
Vasten en zijn vlees
Het idee om vlees te produceren in een reageerbuis (of beter gezegd, in een petrischaal) kwam uit de biogeneeskunde: vooruitgang in stamcelteelt en 3D-printen van door organen geïnspireerde levensmiddelentechnici. Inderdaad, als weefsel kan worden gekweekt in het laboratorium voor transplantatie, waarom zou u het dan niet als voedsel laten groeien?
Het principe van het verbouwen van vlees in een vereenvoudigde vorm herhaalt het principe van het laten groeien van elk weefsel: stamcellen worden geïsoleerd uit een monster van dierlijke spieren, die vervolgens worden vermenigvuldigd in een speciaal voedingsmedium dat hormonen en groeifactoren bevat, en gedwongen worden om te differentiëren tot spiervezels.
Het proces van het koken van kunstvlees in het laboratorium van de fabriek voor voedselingrediënten in Ochakovo.
Promotie video:
Monsters van kunstmatige vleescellen in het laboratorium van de Ochakovo Food Ingredients Plant.
Vergelijkbare experimenten met als doel een eetbaar product te verkrijgen, worden sinds de jaren negentig in laboratoria uitgevoerd, maar de popularisering van het idee is grotendeels te danken aan de verdienste van de wetenschapper Mark Post van de Universiteit van Maastricht (Nederland). In 2013 presenteerde hij aan verslaggevers de eerste burger met een kotelet gemaakt van in zijn laboratorium gekweekte koespiercellen.
Bij de presentatie werd de kotelet bereid door de chef en ceremonieel gegeten door culinaire critici. Te oordelen naar de recensies, leek het product in alle opzichten op "traditioneel" vlees, behalve dat het niet zo sappig was. In 2015 richtte Post Mosa Meat op, een bedrijf dat zich toelegt op het optimaliseren van de productie van vlees in het laboratorium, om het tegen 2021 op de markt te brengen.
De eerste kotelet werd binnen drie maanden gekweekt en kostte de makers driehonderdduizend dollar. De presentatie wekte echter de interesse van bedrijven en investeerders in "schoon vlees", wat leidde tot de opkomst van veel startups die het proces wilden stroomlijnen. Al in 2017 bedroegen de kosten van spiervezels uit het laboratorium 5 duizend dollar per kilogram, en vandaag zijn ze nog een aantal keer gedaald.
Volgens Forbes ontwikkelen momenteel minstens 26 bedrijven "schoon vlees" in de wereld, met als doel een product beschikbaar te maken voor de massaconsument.
Hoeveel kost het om te cultiveren
Laten we ons voorstellen dat we een stuk van dergelijk vlees helemaal opnieuw willen laten groeien. Eerst moeten we het laboratorium uitrusten: centrifuges kopen, een microscoop, een laminaire stroomkast voor steriel werk, een autoclaaf, een CO2-incubator om de vereiste concentratie van kooldioxide in de startcultuur te behouden en verschillende bioreactoren van verschillende volumes om biomassa te laten groeien in verschillende stadia van "rijpheid".
Dan heb je stamcellen nodig waaruit de cultuur zal worden gekweekt. Ze kunnen het beste worden geïsoleerd uit een spiermonster van een jong dier (bijvoorbeeld een pasgeboren kalf) met behulp van een speciale technologie die weefsellysis en celselectie omvat.
Wetenschappers die zich bezighouden met de optimalisatie van de technologie discussiëren over de oprichting van een biobank van stamcellen waaruit het monster kan worden genomen dat nodig is voor de productie - dit zou de kosten van het proces enigszins moeten verlagen.
Verder moet de celkweek worden gekweekt in een kweekfles en vervolgens achtereenvolgens worden gekweekt in verschillende bioreactoren onder roeren en beluchten in een voedingsmedium (als we echt veel cellen willen laten groeien). Daarna moeten de cellen uit de bioreactor worden verwijderd en op een eetbare steiger worden gezaaid (bijvoorbeeld van collageen), waardoor het product het uiterlijk krijgt van een stuk vlees.
Het hele proces duurt ongeveer 40 dagen, gedurende welke tijd de steriliteit van het proces moet worden bewaakt.
Schema van het voorgestelde technologische proces om vlees in het laboratorium te laten groeien.
De kosten van het voedingsmedium vormen het leeuwendeel van de uiteindelijke kosten van het eindproduct; bij de productie zal het in honderden liters worden geconsumeerd. Analisten schatten dat de kosten van "schoon vlees" vergelijkbaar zullen zijn met de kosten van traditioneel vlees, wanneer de prijs van één liter medium niet veel hoger zal zijn dan één dollar.
Inmiddels kost het in de goedkoopste versie meer dan driehonderd dollar per liter.
Hoe u uw omgeving kunt optimaliseren
Het medium heeft een complexe samenstelling en moet de benodigde eiwitten, lipiden, zouten, aminozuren, vitamines en hormonen bevatten. De ontwikkelaars stelden zich ten eerste de taak om zich te ontdoen van bronnen van dierlijke oorsprong (bijvoorbeeld foetaal kalfsserum, dat vaak aan het medium wordt toegevoegd om de gewenste samenstelling te geven), en ten tweede om het medium zo goedkoop mogelijk te maken.
Om dit te doen, proberen wetenschappers het aantal componenten te minimaliseren, media te verzamelen van recombinante eiwitten (dat wil zeggen die geproduceerd in micro-organismen zoals E. coli en gist) en op zoek te gaan naar geschikte plantcomponenten.
Volgens de berekeningen van experts van The Good Food Institute kan het kweekmedium nog eens 10-1000 keer in prijs worden verlaagd als we de productie van recombinante groeifactoren optimaliseren - de duurste componenten van het medium, zonder welke stamcellen gewoon niet zullen groeien en differentiëren.
De lijst met componenten van het medium met de aangegeven kosten voor 20 duizend liter.
De Ochakiv Food Ingredients Plant, die aan het begin van het artikel werd besproken, meldde dat het eerste stuk "vlees" van 40 gram hen 900 duizend roebel kostte. Dit bedrag was exclusief laboratoriumapparatuur, waarvoor nog eens 9 miljoen roebel werd uitgegeven.
De directeur van de onderneming, Alexander Savkov, bevestigde dat de belangrijkste kosten voor het kweken van cellen op het groeimedium vielen. Toegegeven, in zijn laboratorium gebruikten ze een geïmporteerde, in Zwitserland gemaakte omgeving die in de biogeneeskunde wordt gebruikt. De belangrijkste inspanningen van de technologen van de onderneming, net als hun buitenlandse collega's, zullen gericht zijn op het creëren van een goedkope analoog.
Technologen staan voor heel moeilijke taken, omdat 'schoon vlees' op grote schaal zal moeten worden verbouwd - veel groter dan de industrie, worden nu zoogdiercellen gekweekt, die bijvoorbeeld worden gebruikt om antilichamen te produceren.
Wat is er mis met koeien
Naast het voor de hand liggende ethische aspect (het doden van dieren), waardoor veel mensen gedwongen worden vegetariër te worden, veroorzaakt veehouderij aanzienlijke milieuschade. Veeteelt draagt 14,5 procent bij van de totale uitstoot van broeikasgassen in de atmosfeer, terwijl weilanden en voedergewassen 80 procent van de landbouwgrond uitmaken.
Tegelijkertijd levert de veeteelt slechts 37 procent van de voedingseiwitten. De dominante broeikasgassen van vee zijn methaan van vee. In termen van versnelde opwarming van de aarde is het 28 keer gevaarlijker dan kooldioxide.
De grootste bijdrage aan de uitstoot wordt echter niet geleverd door het vee zelf, maar door onderhoudswerkzaamheden - mestverwijdering, kunstmestproductie, ploegen van land en voederproductie. Volgens de prognoses van de Voedsel- en Landbouworganisatie van de VN zal in 2050 de vraag naar dierlijke producten met 70 procent toenemen. Het lijkt erop dat deze branche echt optimalisatie nodig heeft.
Deze feiten worden gebruikt door de ontwikkelaars van "schoon vlees" wanneer ze zich tot investeerders wenden voor financiering. Ze beloven dat als het lukt, het aandeel van "traditioneel" vlees op de markt in de komende 20 jaar zal dalen tot 40 procent, en het aantal runderen zal worden teruggebracht van anderhalf miljard tot enkele tienduizenden.
Met name Mosa Meat beweert dat de productie van zijn product 99 procent minder land en 96 procent minder water nodig heeft dan conventionele veehouderijomstandigheden, en dat de uitstoot van broeikasgassen met 96 procent zal worden verminderd.
Wiens spoor is erger
Wetenschappers twijfelen echter al aan de onvoorwaardelijke milieuvriendelijkheid van vlees uit een reageerbuis. Onderzoekers uit Oxford hebben berekend welke koolstofvoetafdruk de productie van "schoon vlees" in een bioreactor op een voedingsmedium met cyanobacterieel extract en groeifactoren geproduceerd in E. coli-cellen achterlaat.
De berekeningen omvatten niet alleen factoren zoals de productie van meststoffen voor het kweken van cyanobacteriën, maar zelfs de elektriciteit die wordt besteed aan het steriliseren van de componenten van het medium. Het model is opgesteld voor drie locaties met verschillende "koolstofkosten" voor elektriciteitsopwekking - Thailand, Spanje en Californië.
Afhankelijk van de productietechnologie varieerden de resultaten van 1,7 tot 25 kilogram kooldioxide-equivalenten per kilogram product. Tegelijkertijd hebben wetenschappers de spreiding van de CO2-voetafdruk voor de productie van een kilo rundvlees geschat op 28-43 kilo CO2-equivalenten.
Vergelijking van de impact op de opwarming van de aarde van traditionele rundvleesproductie (Zweden, Brazilië, VS) en gekweekt vlees volgens verschillende scenario's (gekweekt) op de lange termijn. Het diagram gaat ervan uit dat kweekvlees rundvlees zal vervangen.
Hoewel kweekvlees op het eerste gezicht inderdaad een ecologisch voordeel heeft ten opzichte van rundvlees, herinneren de auteurs van het werk eraan dat de belangrijkste bijdrage aan de koolstofwaarde van rundvlees afkomstig is van methaan. Zijn levensduur in de atmosfeer is 12 jaar, terwijl koolstofdioxide van daaruit nergens heen gaat. Op de lange termijn kan gekweekt vlees dus zelfs nog gevaarlijker zijn voor de opwarming van de aarde vanwege de “pure” koolstofbijdrage.
Alexei Kokorin, directeur van het Klimaat- en Energieprogramma van het Wereld Natuur Fonds (WWF), is echter van mening dat methaan, dat voornamelijk door melkkoeien wordt geproduceerd, op korte termijn niet mag worden verdisconteerd. “De energie van de afbraak van methaan hoopt zich uiteindelijk op in de bovenste lagen van de oceaan. Het resultaat hiervan is onder andere een toename in de frequentie van extreme natuurlijke verschijnselen, bijvoorbeeld orkaanwinden - wat we nu zien,”merkt de klimatoloog op.
Het is ook de moeite waard om te bedenken dat de productie van rundvlees het duurst is in vergelijking met andere soorten vlees. Het produceren van een kilo kip kost ons ongeveer vijf kilo CO2-equivalenten, wat al redelijk vergelijkbaar is met de productie van 'schoon vlees', waarvan de carbon footprint niet afhangt van het vlees dat in de bioreactor wordt verbouwd.
De kosten van een kilo landbouwproducten in koolstofequivalent. De minimumwaarden zijn voor wortelgewassen en de maximumwaarden voor rundvlees en lam.
Wat is vlees
Schoon vlees moet nog op de markt komen, maar traditionele vleesproducenten nemen al maatregelen om hun producten te beschermen tegen concurrenten. Vorig jaar diende de Amerikaanse Cattleman's Association een verzoekschrift in bij de State Agricultural Inspectorate (FSIS) om alle voedingsmiddelen, behalve die welke rechtstreeks van dieren afkomstig zijn, te verbieden dat de naam vlees wordt genoemd.
Veehouders houden zich niet alleen bezig met spiergroei in het laboratorium, maar ook met een verscheidenheid aan veganistische plantaardige eiwitproducten die op de markt worden gebracht als vleesvervangers. In tegenstelling tot kweekvlees zijn hun producten al verkrijgbaar in winkels en restaurants.
Impossible Foods, opgericht door Stanford biochemieprofessor Patrick Brown, heeft veel onderzoek gedaan om een product te maken dat in alle opzichten op vlees lijkt. De onderzoekers realiseerden zich dat hemoglobine (een heem-bevattend eiwit in het bloed) veel eigenschappen aan vlees geeft, en verving het door leghemoglobine, geïsoleerd uit de wortelknolletjes van sojabonen.
Voor de massaproductie van "plantaardig vlees" heeft het bedrijf de productie van recombinant leghemoglobine in gistcellen opgezet. De Amerikaanse Food and Drug Administration heeft gekookte hemoglobine in de benen al erkend als veilig voedsel, en de Impossible Burger, die zogenaamd niet van rundvlees te onderscheiden is, is nu verkrijgbaar bij verschillende restaurantketens in de VS, waaronder de populaire Burger King-keten.
Beyond Meat, opgericht in 2009, verkoopt wereldwijd plantaardige imitaties van kipnuggets, runderburgers en varkensworsten. Hun productontwikkeling werd ook gesponsord door Bill Gates en Tyson Foods Corporation. De burgerpasteitjes zijn gebaseerd op erwtenproteïne-extract, evenals op rijsteiwit, kokosolie, zetmeel, lecithine en andere niet-dierlijke componenten.
Hoewel dergelijke producten nog steeds gericht zijn op veganisten, wordt "schoon vlees" gepositioneerd als een complete vervanging voor gewoon vlees. Desalniettemin zijn potentiële consumenten, te oordelen naar de onderzoeken, ongeveer gelijk verdeeld in twee kampen: sommigen zijn enthousiast over het idee en willen zelfs teveel betalen, terwijl anderen verklaren dat ze niets zullen eten dat in het laboratorium wordt verbouwd.
Technologen zijn natuurlijk een beetje sluw: in tegenstelling tot een traditioneel stuk vlees, dat vet en andere componenten bevat, waarvoor veel mensen dol zijn op de smaak van barbecue, is kweekvlees een "droge" spier.
Regelgevende autoriteiten staan ook nog steeds wantrouwend tegenover het nieuwe product: volgens deskundigen kan "schoon vlees" als gevolg van productietechnologie buitensporige hoeveelheden hormonen of groeifactoren bevatten, en een plantaardig voedingsmedium kan allergieën veroorzaken bij de consument.
Moet minder eten
Gezien de technologische moeilijkheden die hierboven zijn beschreven en de noodzaak om de certificeringsprocedures voor het product te doorlopen, is het onwaarschijnlijk dat we in de nabije toekomst "schoon vlees" zullen proberen. Terwijl op planten gebaseerde vleessimulatoren de groeiende Aziatische markt betreden, bevestigen wetenschappers dat plantaardige diëten inderdaad het meest duurzaam zijn.
“Het meest recente IPCC-rapport schat dat de uitstoot van broeikasgassen door al het voedsel op aarde ongeveer 30 procent van de totale uitstoot uitmaakt. Tegelijkertijd, als de mensheid volledig overschakelt op een veganistisch dieet, kan het aandeel van voedselemissies met 15-20 procent worden verminderd. Zelfs als je overstapt op een mediterraan dieet dat voldoende vlees en vis bevat, zal de uitstoot merkbaar worden verminderd”, zegt Aleksey Kokorin.
Het proces van het koken van kunstvlees in het laboratorium van de fabriek voor voedselingrediënten in Ochakovo.
Door afstand te nemen van traditionele vlees- en zuivelproducten, wordt het landbouwareaal met 75 procent gekapt, terwijl er toch genoeg voedsel is voor iedereen, volgens een recente studie gepubliceerd in Science.
Voor degenen die nog niet klaar zijn om dierlijke producten helemaal te dumpen en over te schakelen op soja-eiwit, beveelt Nature een nog steeds zeer duurzaam flexitarisch dieet aan met wat kip, vis en eieren.
Statistieken tonen echter aan dat in ontwikkelde landen ten minste een derde van het voedsel wordt weggegooid en dat de bevolking snel aankomt, dus de eerste stap in de strijd tegen klimaatverandering kan een simpele regel zijn: "eet minder" - wat er ook gebeurt.
Daria Spasskaya
