Productie kweekvlees
- Hoe wordt kweekvlees geproduceerd?
- Hoe zit het met het gebruik van dierlijk serum voor de productie van kweekvlees?
- Hoe lang duurt het om een stuk vlees te kweken?
- Wat zijn de grootste uitdagingen bij de productie van kweekvlees?
- Wat kost kweekvlees?
Hoe wordt kweekvlees geproduceerd?
De productie van kweekvlees begint bij stamcellen. Dat zijn cellen die zich kunnen ontwikkelen tot elke soort cel. Deze cellen komen van een levend dier, of in sommige gevallen van een bevrucht ei of vogelveer, en worden afgenomen via een biopt. De beste cellen uit het biopt worden geselecteerd om te gebruiken voor het vervolg van het proces. De cellen die het meest geschikt zijn, zijn cellen die zichzelf kunnen delen en differentiëren (ontwikkelen tot verschillende typen cellen) in een omgeving waar dierlijke componenten niet aanwezig zijn.
De geselecteerde cellen worden vervolgens in een bioreactor geplaatst in een zuurstofrijk vloeibaar mengsel van aminozuren, suikers, vitamines, groeifactoren en andere voedingsstoffen. Dit heet het groeimedium. Dit medium bevat dezelfde voedingsstoffen die cellen in een lichaam nodig hebben om te groeien en te overleven. In sommige gevallen wordt foetaal runderserum (uit het bloed van ongeboren kalveren) of ander dierlijk serum gebruikt in het medium.
De groeifactoren en voedingsstoffen die op de markt beschikbaar zijn en gebruikt worden voor kweekvlees, zijn meestal van onderzoekskwaliteit of bedoeld voor toepassingen voor geneesmiddelen. De kosten voor de voedingsstoffen en groeifactoren zijn daarom hoog.
Voor vlees zijn zowel vet- als spiercellen nodig. Die worden over het algemeen apart van elkaar gekweekt. De eerste fase is de zogenoemde proliferatie. Hierin vermenigvuldigen de cellen zich. De oorspronkelijke stamcellen delen zich. Vervolgens vindt differentiatie plaats. Hierbij worden de cellen gestimuleerd om zich tot gewenste cellen, bijvoorbeeld spiercellen of vetcellen, te differentiëren. Dit gebeurt onder invloed van groeifactoren.
De cellen moeten daarna weefsels gaan vormen. Hiervoor hebben de cellen een soort steigers of geraamtes (scaffolds in het Engels) nodig waar de cellen zich aan kunnen binden. In het gunstigste geval zijn deze ‘steigers’ eetbaar zodat ze kunnen worden verwerkt in het eindproduct. Wanneer dit niet het geval is, moet het weefsel gescheiden worden van de steigers. Daarna is het een kwestie van het weefsel ‘oogsten’. De cellen worden gescheiden van het groeimedium en verwerkt tot een (hybride) vleesproduct.
Hoe zit het met het gebruik van dierlijk serum voor de productie van kweekvlees?
Foetaal runderserum (het dierlijk serum), dat gehaald wordt uit bloed van ongeboren kalveren, is een bron van groeifactoren en voedingsstoffen voor de cellen. Omdat deze stof duur is, vaak geen constante kwaliteit heeft en er ethische kwesties verbonden zijn aan het gebruik, is er een sterke wens om het runderserum niet meer nodig te hebben voor de productie van kweekvlees. Het serum wordt gebruikt in het het groeimedium, over het algemeen in een percentage van ongeveer 10-20% in de delingsfase en 0,5%-2% in de differentiatiefase.
Kweekvleesbedrijven ontwikkelen alternatieven voor het runderserum. Zo verwijderde het Nederlandse Mosa Meat het runderserum uit zijn groeimedium in 2020, wat leidde tot een forse kostenverlaging. Het Nederlandse bedrijf Meatable stelt geen foetaal runderserum te gebruiken. Het Amerikaanse Upside Foods gebruikt het runderserum ‘in kleine hoeveelheden’ nog wel in de cellijn- en ontwikkelingsfase, maar niet in de fase van commerciële kweekvleesproductie. Het bedrijf heeft als doel om het gebruik van de stof helemaal te elimineren. GOOD Meat kreeg begin 2023 goedkeuring van de Singaporese voedselveiligheidsinstantie om serum-vrij groeimedium te gebruiken voor de productie van kweekvlees. Dat betekent dat het kweekvlees dat daarvoor op de markt was in ieder geval foetaal runderserum bevatte.
Is de productie van kweekvlees duurzamer dan gewoon vlees?
Algemeen wordt aangenomen dat kweekvlees een duurzaam alternatief kan zijn voor traditioneel vlees. Er zijn echter nog geen grondige analyses gebaseerd op het toekomstige, grootschalige productieproces. Een zogenoemde levenscyclusanalyse (LCA) is nog lastig uit te voeren, aangezien er nog veel technische uitdagingen en aannames zijn die van grote invloed zijn op de uitkomst van de LCA.
Er zijn wel verschillende studies uitgevoerd. Bijvoorbeeld door onderzoekers van CE Delft in 2021, waarin primaire gegevens van verschillende kweekvleesbedrijven werden gebruikt. De conclusie was dat kweekvlees in theorie minder milieu-impact kan hebben dan verschillende traditioneel geproduceerde vleessoorten. Onder andere op het gebied van landgebruik zou er minder impact zijn dan alle traditionele vleessoorten en ook de uitstoot van stikstof en andere luchtvervuilende stoffen zou lager zijn. Bij het gebruik van kraanwater scoort kweekvlees slechter dan kip, varkensvlees en rundvlees afkomstig van melkkoeien wanneer al 75% van het water gerecycled wordt. Meer waterrecycling is mogelijk om het watergebruik naar beneden te brengen.
Op dit moment is de productie van kweekvlees zeer energie-intensief. De meeste energie wordt gebruikt voor het op temperatuur houden van de bioreactoren waarin de cellen groeien en voor de productie van de ingrediënten voor het groeimedium. Door het hoge energieverbruik is ook de CO2-footprint relatief groot. De CO2-footprint zou omlaag kunnen wanneer hernieuwbare energie in plaats van fossiele energie wordt gebruikt. Als duurzame energie wordt gebruikt, is de CO2-afdruk ongeveer gelijk aan kip en lager dan die van rund- en varkensvlees.
In 2023 kwam er een non-peer reviewed (niet door vakgenoten beoordeelde) studie naar buiten, waaruit zou blijken dat kweekvlees een vele malen hogere CO2-uitstoot heeft dan traditioneel vlees. De studie werd groots in (vak)media gebracht, maar kreeg ook kritiek op het feit dat het uitgangspunt een groeimedium was dat bestond uit ingrediënten afkomstig uit de farmaceutische industrie die veel energie kosten om te maken. Volgens critici zal dit groeimedium niet het uitgangspunt blijven in de industrie. Bedrijven zijn druk bezig om hier alternatieven voor te vinden. Iets dat ook kostentechnisch nodig is om kweekvlees betaalbaar te maken.
Hoe lang duurt het om een stuk vlees te kweken?
De duur van het maken van een stuk kweekvlees is afhankelijk van verschillende factoren. Zo verschilt het per vleessoort, maar ook per techniek die gebruikt wordt. Ieder kweekvleesbedrijf heeft een eigen techniek om kweekvlees te produceren. Over het algemeen duurt het zo’n twee tot acht weken om van een cel naar een eindproduct te komen. Bedrijven hebben echter als doel het proces te versnellen om zo kosten te verlagen. Zo zegt Meatable het voor elkaar te hebben gekregen om kweekvlees te kunnen maken in 8 dagen. Binnen die tijd groeit een cel uit tot een varkensworstje. De cellen die Meatable gebruikt, zogenoemde pluripotente stamcellen, hebben de eigenschap om zich snel te vermenigvuldigen. Ze hebben een verdubbelingstijd van 24 uur. Daarnaast heeft het bedrijf een proces waarbij er in een continue cyclus cellen gekweekt worden en continu vlees uit de reactoren geoogst kan worden. Dat verhoogt de productiviteit en maakt het proces makkelijker schaalbaar.
Wat zijn de grootste uitdagingen bij de productie van kweekvlees?
De grootste uitdagingen bij de productie van kweekvlees zijn opschaling en het verlagen van de kosten. Wil kweekvlees een levensvatbaar alternatief worden voor traditioneel vlees, dan moeten deze uitdagingen overwonnen worden. De kosten omlaag brengen kan onder andere door het verbeteren van de groeimedium-conversie ratio, vergelijkbaar met de voederconversie ratio bij de productie van traditioneel vlees. Het betekent dat er zo veel mogelijk vleesweefsel met zo min mogelijk input gemaakt moet worden.
Daarnaast is het opschalen van de celproductie belangrijk om kosten-efficiëntie te bereiken. Dat brengt technische uitdagingen met zich mee. Er zijn bijvoorbeeld grotere of meer bioreactoren nodig waarin meer productie plaatsvindt. Het handhaven van een steriele productie op grotere schaal is daarbij belangrijk. De modellen bioreactoren die vanaf het begin worden gebruikt, zijn niet per se geoptimaliseerd voor de productie van kweekvlees. Producenten van kweekvlees proberen het proces te optimaliseren voor het maken van vlees op grotere schaal.
Ook het naar beneden brengen van de kosten van de groeimedia is een uitdaging. De voedingsstoffen en groeifactoren in de groeimedia zijn van farmaceutische oorsprong. Omdat het farmaceutische ingrediënten zijn die normaal gesproken voor hoogwaardige producten worden gebruikt, zijn ze duur. Voor het omlaag brengen van de kosten zoeken kweekvleesbedrijven samenwerking met andere bedrijven. Zo kreeg Meatable het voor elkaar om dankzij een gezamenlijk onderzoeksproject met DSM de kosten voor media te verlagen met 100 keer.
Ook Mosa Meat doet onderzoek naar het gebruik van andere voedingsstoffen. Zo bekijkt het of (lokale) gewassen zo bewerkt kunnen worden dat de voedingsstoffen eruit gebruikt kunnen worden voor de productie van kweekvlees. Daarnaast heeft Mosa Meat een overeenkomst met Nutreco voor het verlagen van de kosten van celvoeding. Mosa Meat kwam erachter dat de celvoeding geformuleerd met ignrediënten van voedingskwaliteit even goed presteert als ingrediënten van farmaceutische kwaliteit.
Ook de grote internationale agrifoodhandelshuizen zijn hier mee bezig. Zo werkt ADM samen met Eat Just en Believer Meats aan de optimalisatie van de voedingsstoffen die nodig zijn voor kweekvleesproductie. Een ander voorbeeld is de samenwerking tussen diervoedings- en aquafeedbedrijf Nutreco en BlueNalu dat celgekweekte vis ontwikkelt. Samen werken ze aan de opschaling van de toeleveringsketen en het verlagen van de kosten voor celvoeding.
Wat kost kweekvlees?
De kosten om kweekvlees te maken zijn nog relatief hoog. Dat komt onder andere door de hoge kosten voor de voedingsstoffen in het groeimedium. Wil kweekvlees concurreren met de kosten van traditioneel vlees, dan moet de prijs van kweekmedium drastisch worden verlaagd, aangezien dat nu 55%-95% bijdraagt aan de uiteindelijke kosten van het product.
Bedrijven die de (onderdelen voor) groeimediums verkopen, bedienen voornamelijk de farmaceutische industrie, waar relatief kleine hoeveelheden cellen gebruikt worden voor producten met een hele hoge waarde. Bij kweekvlees is dat anders. Daar zijn honderden liters groeimedium nodig om een kilogram vlees te produceren, wat de productie van het vlees op dit moment erg duur maakt.
Het Chinese CELX zegt dat zijn productiekosten zo’n $100 per pound (450 gram) zijn, maar dat de prijs 10 keer lager kan wanneer het kweekvlees commercieel geproduceerd wordt over een jaar of twee, drie. Het opende in augustus 2023 een fabriek in Shanghai waar per jaar een paar ton geproduceerd kan worden.
De kweekvleesproducten die momenteel te koop zijn in Singapore zijn echter niet veel duurder dan traditioneel vlees. Bij Huber’s Butchery in Singapore is een kleine maaltijd met kweekvlees te koop voor omgerekend zo’n €13. Josh Tetrick, CEO van GOOD Meat diede producten in Singapore verkoopt, zei in 2023 in een interview met Bloomberg dat het bedrijf verlies maakt op elk stuk vlees dat het daar aan de man brengt.
Schrijf je in voor de nieuwsbrief
"*" indicates required fields
