Groenafval en andere organische zijstromen kunnen gevaloriseerd worden als energie, compost, meststof, veevoeder en ingrediënten voor hoogwaardige chemicaliën. Door hun sterk uiteenlopende eigenschappen behoeven de nevenstromen echter een aanpak op maat. Met insectenlarven als tussenstap verdwijnt dit probleem, wat een raffinageproces met maar één instroom mogelijk maakt. VITO onderzoekt binnen dit proces de fractionering van de verschillende larvencomponenten.
Insecten krijgen steeds meer aandacht als alternatieve bron van biomassa, voedingstoffen (vooral eiwitten) en andere nuttige substanties. Het grote voordeel is dat insecten doorgaans sterk en gemakkelijk groeien, zonder dat ze veel ruimte innemen. Bovendien zijn de meeste soorten op het vlak van voeding weinig kieskeurig. Dat biedt perspectief voor de valorisatie van zeer uiteenlopende organische nevenstromen zoals gras, groenten- en fruitafval waarvan de rechtstreekse verwerking normaliter sterk afhangt van intrinsieke eigenschappen en deze bovendien seizoensgebonden is.
Fractionering
Door de inzet van insecten kunnen verschillende nevenstromen worden samengebracht en samen verwerkt in één bioraffinaderij – wat het economische plaatje van de valorisatie natuurlijk veel interessanter maakt. Deze aanpak vormde de basis van het Europese Horizon 2020-project InDIRECT, dat liep van eind 2016 tot eind 2019 en waarin het potentieel werd onderzocht van (larven van) de zwarte wapenvlieg en de meelworm gevoederd met verschillende nevenstromen. VITO bracht hiervoor een consortium samen van negen partners.
Insectenlarven bestaan uit vetten, eiwitten en chitine: drie (vanuit menselijke perspectief) nuttige stoffen die voor ze kunnen worden gebruikt eerst van elkaar moeten worden gescheiden en opgezuiverd – oftewel ‘gefractioneerd’. VITO was hiervoor binnen het InDIRECT-project verantwoordelijk. ‘Op het vlak van het scheiden en opzuiveren van componenten hebben we veel ervaring, onder andere door ons onderzoek naar microalgen’, zegt Leen Bastiaens van VITO. Voor de fractionering van de larvenbiomassa bouwde VITO een eigen installatie op haar site, de zogenoemde fractionation pilot plant (die deel uitmaakt van de Insect Pilot Plant). Binnen InDIRECT werden de larven aangeleverd door twee industriële insectenkwekerijen: Protifarm en Circular Organics. Het toepassingsgerichte onderzoek van de door VITO gefractioneerde componenten werd gedaan door VITO in samenwerking met de bedrijven Nutrition Sciences,Chemstream en het Innovatiesteunpunt.
Uniek procédé
De fractionering bij VITO gebeurt in verschillende stappen. Eerst worden via een mechanisch proces – eigenlijk door persing – de harde skeletstructuren van de larven afgescheiden. Deze bestaan voornamelijk uit chitine, na cellulose het meest voorkomende biopolymeer op aarde. De chitine kan vervolgens afgebroken worden tot korte suikerketens, wat uitzicht geeft op een breed scala van toepassingen. Het procédé waarmee VITO de chitine afscheidt en verwerkt is vrijwel uniek. ‘Chitine wordt zelden op deze schaal gefractioneerd en gekarakteriseerd’, zegt Bastiaens ‘Tijdens de drie jaar dat het project heeft geduurd, hebben we meer dan een ton larven verwerkt. Daarmee hebben we definitief de stap gezet van labo- naar pilootschaal.’
De opschaling is belangrijk, ook al bevindt de technologie zich nog voornamelijk in een verkennende onderzoeksfase. ‘Voor het huidige toepassingsonderzoek zijn soms al ettelijke kilo’s van een bepaald ingrediënt nodig’, vervolgt Bastiaens. ‘Dan helpt het wel als je al met redelijke volumes kunt werken. Bovendien komen we zo dichterbij realistische omstandigheden.’ Behalve opschaling is ook fractionering op maat (tailoring) belangrijk. ‘Als we bijvoorbeeld voeder voor kuikens willen maken, mogen er niet te veel zouten of specifieke smaken in het eindproduct zitten. Dit kunnen we onder andere vermijden door het voedsel van de larven – de nevenstromen dus – aan te passen of door wijzigingen in de bioraffinage te voorzien. De precieze invloed van de samenstelling van de stromen op de larvengroei en de samenstelling van de larven werd in detail onderzocht.’ Volgens Bastiaens kan verder onderzoek naar de metabole eigenschappen van de larven leiden tot een doorgedreven optimalisatie van de groei en de tailoring.
Aangepaste wetgeving
Kan de tussenstap via de larvengroei – vandaar de projectnaam ‘InDIRECT’ – de valorisatie van organische nevenstromen economisch rendabel maken? Om zo een duurzaam alternatief te vormen voor bijvoorbeeld geïmporteerde soja uit Brazilië of fossiele basischemicaliën? ‘Op dit moment nog niet’, geeft Bastiaens toe. ‘Daarvoor moeten er nog te veel stappen geautomatiseerd worden.’
Maar ook de wetgever kan een handje helpen. Bijvoorbeeld door het gebruik van larven in veevoeder toe te laten. Vooralsnog mag dit niet altijd, omdat insecten momenteel nog onder de strenge dierenwetgeving vallen – en voor het gebruik van dierlijke producten in de landbouw en voedingssector gelden sinds de gekkekoeienziekte in de jaren 90 zeer strikte regels. Bastiaens verwacht wel dat dit op Europees niveau binnenkort zal veranderen. ‘Insecten als grondstof voor veevoeder zullen eerst worden toegelaten voor vleeskippen en varkens – voor legkippen en aquacultuur is dit trouwens al toegestaan. Voor runderen ligt het wellicht nog te gevoelig.’
Ook een ruimer uitzicht op toepassingen kan helpen. Zo kon voor verschillende componenten uit larvenbiomassa aangetoond worden dat ze een antimicrobiële en prebiotische werking bezitten. Dat is interessant voor de productie van hoogwaardig veevoeder. Daarnaast zijn ettelijke componenten bruikbaar in farmaceutische producten en cosmetica.
Intussen staat VITO klaar om bedrijven die geïnteresseerd zijn in de valorisatie van nevenstromen via larvengroei, te ondersteunen via contractonderzoek. ‘We merken dat de interesse vanuit de industrie toeneemt. Dat is natuurlijk ook de bedoeling van onze VITO-activiteiten. Door te investeren in deze onderzoeksinfrastructuur zoals de fractionation pilot plant willen we bedrijven warm maken om op hun beurt hierrond te gaan werken’, aldus Bastiaens.
