05 - 12 - 2019

Minuscule krachtpatsers

Microben: de biotechbelofte van DSM Delft
 

Woestijnzand omvormen tot vruchtbare grond, voedsel langer houdbaar maken, zeeën redden van de plastic-epidemie, mensen verdedigen tegen enge ziektes: microben hebben het allemaal in zich. DSM Delft staat voor 150 jaar biotechnologische innovatie. En de microscopisch kleine wezens zouden DSM weleens kunnen helpen het Google van de biotech te worden, stelde topman Feike Sijbesma recent.

Tekst: Klaartje Jaspers

DSM Delft viert 150 jaar biotechnologische innovatie met de tijdelijke tentoonstelling 'Klein leven, grote impact: microben bepalen onze wereld', i.s.m. Artis Micropia.
Foto: Artis Micropia

 

150 jaar nadat Jacques van Marken in 1869 de Nederlandsche Gist- en Spiritusfabriek in Delft neerzette (zie kader), helpt DSM er de Biotech Campus Delft uit te breiden tot een hub voor open innovatie op het gebied van biotechnologie. Met hun activiteiten lijken toenmalig topman Jacques van Marken en de huidige topman Feike Sijbesma nog altijd dezelfde principes te eren: ze zetten in op innovatie voor een betere wereld, en maken daarbij gebruik van de wereld der microben. Een wereld waar de meesten van ons zich nauwelijks van bewust zijn, maar waar we ons bestaan aan te danken hebben. Zonder de ongeziene bacteriën, gisten, schimmels en algen waarmee we ons elke dag omringen, hadden we geen zuurstof, geen eten en geen lichaam.

In 1998 nam DSM Gist-Brocades over, een van de grootste penicillinefabrikanten ter wereld. De overstap van bulkchemie naar kunststoffen en fijnchemie zag het met vertrouwen tegemoet; de overstap van kool naar gas had DSM al eerder door een transformatie heen gedwongen. Het voormalig staatsbedrijf verkocht zijn petrochemische activiteiten aan het Saoedische SABIC en legde zich toe op de biotechnologie.

Inmiddels komt 20 procent van DSM’s omzet uit biotech-activiteiten. Daarmee is het al het grootste industriële biotechbedrijf in Nederland, en staat het in de top-3 wereldwijd. Om ook een leidende biotech-hub te worden, biedt de Biotech Campus Delft plaats aan educatie, onderzoek, innovatie en ondernemerschap. Incubator PlanetB.io moet voorkomen dat innovatieve technologie blijft steken op opschaling en commercialisering. DSM, de TU Delft, de gemeente Delft, de provincie Zuid-Holland en het InnovationQuarter helpen er startende biotechbedrijven met kennis, financiering, huisvesting, patentaanvragen en opschaling. Door innovatie en kennisuitwisseling aan te jagen, moet Delft een soort Silicon Valley voor de biotech worden.
 

Kiezelwier 

Foto: Artis Micropia

 

Overzees

Ondertussen breidt DSM zijn biotech-activiteiten ook in de rest van de wereld uit. Twee van die activiteiten vinden plaats in de Amerikaanse maisgordel, waar boeren aan het eind van de oogst vaak veel plantaardig materiaal overhebben. Samen met het Amerikaanse bedrijf POET bouwde DSM in Emmetsburg, Iowa, een fabriek voor biobrandstof. De fabriek maakt gebruik van triljarden medewerkers, grotendeels onder te verdelen in dertig enzymen en een bijzondere gistsoort die plantenresten in ethanol omzet. Ze werken 24/7 aan een hoogwaardig product, en vragen daarvoor nauwelijks meer dan wat van South Dakota’s overtollige maisstengels en -bladeren.

Om de huidige lineaire economie te transformeren naar een duurzame, circulaire economie, zullen we al die microscopisch kleine medewerkers hard nodig hebben, verwachten de biotechnologen: tussen al die schimmels, gisten, (micro)algen, bacteriën, archaea en virussen leven talloze soorten die ons veel te bieden hebben, als we ze maar leren kennen. Amerikaanse onderzoekers schatten dat deze planeet alleen al duizend miljard eencellige soorten kent, waarvan we nog geen 0,001 procent ontdekt hebben. DSM gebruikt ze onder meer voor de productie van gezondere smaakmakers en ingrediënten voor voeding, andere bedrijven gebruiken ze om bodemverbeteraars, straatverlichting of zelfgroeiende ‘bak’stenen mee te maken.

 

Door innovatie en kennisuitwisseling aan te jagen wil Biotech Campus Delft een Silicon Valley voor de biotech worden.

Foto’s DSM

 

Zalmvoer

3 uur rijden verderop, in Blair, Nebraska, opende Veramaris afgelopen juli zijn eerste zero waste productiefabriek voor EPA & DHA omega-3-algenolie. Net als de fabriek voor biobrandstof, maakt de nieuwe fabriek dankbaar gebruik van de naburige maisproductie. Het gewas levert de dextrose die met hulp van Schizochytrium sp. wordt gefermenteerd tot visvoer en een vloeibaar bijproduct dat gebruikt kan worden als eiwitrijk veevoer of biogas.

Het kantoor van Veramaris, een joint venture tussen DSM en de Duitse multinational Evonik, staat op de Biotech Campus Delft. Het bedrijf is een van de vier eerste ondernemingen bij PlanetB.io, het kersverse centrum voor open innovatie en industriële biotechnologie. Zijn bijdrage aan een betere wereld: minder overbevissing, meer biodiversiteit, betere zalm. Mede mogelijk gemaakt door de Schizochytrium sp., een alg die omega-3-vetzuren maakt.

In 2016 werd 16 miljoen ton wilde vis gevangen om kweekvis te kunnen voeren, becijfert Veramaris. Dat kun je voorkomen door elke 60 ton wildgevangen vis te vervangen door 1 ton visvoer op basis van algen, verwacht de start-up. Daarmee stel je kwekers in staat meer vis te produceren dan ze verbruiken, zodat de rest kan blijven zwemmen. Bovendien moet de algenolie van de Schizochytrium sp. de afnemende EPA & DHA omega-3-niveaus in de kweekzalm weer helpen verhogen.

Veramaris, een joint venture tussen DSM en Evonik, produceert visvoer op basis van algen.
Foto: Veramaris

 

Composteerbaar plastic

Behalve algen, gebruikt DSM ook bacteriën om de zee te redden. Om te voorkomen dat ons plastic zwerfafval de resterende zeewezens het leven kost, of ons eigen drinkwater ondrinkbaar maakt, moet de mens niet alleen zijn gedrag aanpassen, maar ook op zoek naar nieuwe plasticsoorten. In 2030 wil DSM voor al zijn kunststof producten een alternatief aanbieden op basis van planten of gerecycled plastic.

Melkzuurbacteriën helpen daarbij, bijvoorbeeld in de CO2-neutrale productie van composteerbaar bioplastic. De bacteriën zetten suikers uit plantenresten als houtsnippers en stro om in melkzuren als D- of L-lactaat. Die worden vervolgens gecondenseerd tot verschillende lactiden, waarmee vervolgens verschillende soorten polylactic acid (PLA) worden gemaakt. Wie ooit een gecompliceerde botbreuk had, kent dat wellicht al: het wordt onder andere gebruikt in lichaamsvriendelijke botschroeven van biochemiebedrijf Corbion.
 

Het eencellig organisme Eugenia komt voor in zoet water en kan in verontreinigde wateren algenbloei veroorzaken.

Foto: DSM
 

Duurzame biomassa

Hoe mooi hun beloftes ook mogen klinken, direct of indirect eten al die microwezens biomassa. Wie problemen niet van A naar B wil verschuiven, moet ervoor zorgen dat ook die biomassa duurzaam is. Dat hangt af van uiteenlopende factoren. Wie bijvoorbeeld een oud bos zou omhakken om een plantaardige biefstuk in een composteerbare verpakking te kunnen stoppen, doet al snel meer kwaad dan goed: zo’n bos is niet alleen een producent van biomassa, maar ook een schatkist aan deels onontdekte soorten, een langetermijn-opslagplek voor CO2 en een historisch archief. Zelfs maisresten hebben vele functies: je kunt er manden mee maken, irrigatie mee beperken of algen mee voeren. Wat vroeger gold als ‘afval’, is in een circulaire economie al snel een felbevochten grondstof. Duurzame biomassa dreigt daarmee steeds schaarser te worden.

 

Zonnepaneel

Gelukkig lijken de kleine wezens daar zelf al oplossingen voor te hebben. Een aangepaste M. thermoacetica produceert nanodeeltjes waarmee je energie uit zonlicht kunt oogsten, de communicatie tussen ordinaire darmbacteriën blijkt een aftapbare bron van elektriciteit,  Cyanobacteria doen aan fotosynthese. En die ongewenste E.coli in je boterhambeleg? Je kan haar aanpassen en op je zonnepaneel smeren, dan werkt die zelfs in mistig weer.
 


Imperium op bakkersgist
In 1869 richtte Jacques van Marken in Delft de Nederlandsche Gist- en Spiritusfabriek op. Hij bouwde zijn imperium op bakkersgist, de Saccharomyces Cerevisiae, een eencellig organisme dat zichzelf elke 80 minuten kan vermenigvuldigen. Het duurde dan ook niet lang of Van Marken werd een van de eerste Nederlanders met een auto, de eerste met een telefoon, en de eerste die een Nederlandse filmopname maakte. Hij stak zijn geld in de bouw van een parkachtige fabriekskolonie, waar hij zelf ook ging wonen.

Terwijl veel 19e-eeuwse arbeiders nog in armoede leefden, bood Van Marken zijn medewerkers een ziekenfonds, een ongevallenverzekering, een oudedagsvoorziening, een spaarkas, een soort winstuitkering, een ondernemingsraad en verschillende feest- en ontspanningsavonden. Die aanpak leek vruchten af te werpen. Onder zijn medewerkers waren microbiologen Martinus Beijerinck en Albert Jan Kluyver. Mede dankzij hun onderzoek lukte het een schimmelkweek op te zetten die de productie van penicilline uiteindelijk zou vervijfduizendvoudigen. Gist-Brocades – opvolger van de Gist- en Spiritusfabriek ­– groeide uit tot een van de grootste penicillinefabrikanten ter wereld.

 

Agneta en Jacques van Marken stonden aan de basis van het huidige DSM Delft.

 


ARTIS-MICROPIA EXPERIENCE
DSM Delft viert 150 jaar otechnologische innovatie met de ARTIS-Micropia experience ‘Klein leven, grote impact: Microben bepalen onze  wereld’. De tentoonstelling duurt nog t/m 15 december en is atis te bezoeken.

Meer info: www.150jaargist.nl
 


Beloftevolle microben
De meeste microben zijn ons nog onbekend, maar een paar hebben zich al voorgesteld.
Witte tanden? Neem een hapje kiezelwier
Triceratium sp.
Met zijn harde glazen pantser en zijn fraaie symmetrische vormen, lijkt het kiezelwier vooral een beauty queen. De alg is een van de grootste zuurstofproducenten op aarde, maar houdt ook je tanden en je aanrecht schoon: het wordt gebruikt als slijp-, polijst- en schuurmiddel in schoonmaakproducten en tandpasta, maar ook als filter in bierbrouwerijen.

 

Nanozonnepaneeltjes uit zon, en azijnzuur uit CO2
Moorella thermoacetica
Wellicht wat minder fraai, maar zeker zo beloftevol: de Moorella thermoacetica, voorheen bekend als de Clostridium thermoaceticum. Na enige aanpassing bleek deze bacterie in staat azijnzuur te produceren uit CO2, ontdekten onderzoekers van het Berkeley Lab. De cyborg produceert nanozonnepaneeltjes, oogst licht en vermenigvuldigt zichzelf.

 

Antwoord op antibioticaresistentie?
Bacteriofagen
De antibiotica, ons allen bekend, lijken een opvolger te hebben: de bacteriofagen. Deze virussen doden specifieke bacteriën, waarmee ze een antwoord lijken te bieden op de toenemende antibioticaresistentie. Welke bacteriofaag gebruikt kan worden tegen welke bacterie wordt nog uitgezocht. Ondertussen hebben verschillende landen faagtherapie erkend, en is ook in Nederland de eerste patiënt (experimenteel) behandeld.

 

Zwam eet plastic, mens eet zwam
Pleurotus ostreatus en Schizophyllum commune
Hoewel veel mensen hem eten, weten maar weinigen dat de Pleurotus ostreatus, ons beter bekend als de oesterzwam, zelf graag plastic eet! In Afrika, Azië en Midden-Amerika doet de Schizophyllum commune, ‘het waaiertje’, hetzelfde.


Lees meer over dit onderwerp via de tag(s):
Innovatie

Onderdeel van dossier(s):