Als stro voedsel wordt

Een boer kweekt voor elke ton graan (de korenaar) ook drie ton stro (de halm).
Ooit was er een molenaarsdochter die stro tot goud kon spinnen – met de hulp van Repelsteeltje. De wetenschap doet beter: stro tot zetmeel, met de hulp van enzymen.
Percival Zhang, professor aan de Virginia Tech-universiteit, publiceert in de Early Edition van de hoog aangeschreven Proceedings of the National Academy of Sciences een techniek om cellulose – zeg maar plantaardig afval – om te zetten in zetmeel – zeg maar voedsel. Hij gebruikt daarvoor een cocktail van enzymen die hij vond in aardappelen, bodemschimmels en bacteriën met namen als Bacillus subtilis, Trichoderma en Clostridium phytofermentans. Intussen kan hij ze allemaal laten maken door de bekende laboratoriumbacterie E. coli. Samen zetten de enzymen de cellulose in drie stappen om tot zetmeel. Zetmeel is het hoofdbestanddeel in brood, friet en bier. Wat wil een Belg nog meer?

Als je cellulose kunt omzetten in voedsel, verandert de landbouw: in de plaats van zetmeelrijke planten, zoals aardappels en granen, ga je dan snelgroeiende planten telen (zoals riet) en planten die op slechte gronden nog groeien (zoals populieren). Nu kweekt een boer voor elke ton graan (de korenaar) ook drie ton stro (de halm). Dat wordt heel anders wanneer dat stro eveneens eetbaar wordt – net als haksel en zaagmeel trouwens. Want alle plantaardig afval heeft één ding gemeen: het zit stikvol cellulose.

Cellulose en zetmeel zijn allebei reuzenmoleculen, waarin vele duizenden moleculen glucose (druivensuiker) aan elkaar geklonken zijn. Alleen gebeurt dat bij cellulose met een bèta-binding, waar de menselijke spijsvertering geen weg mee weet, en bij zetmeel met een alfa-binding, die we wel kunnen openen om de suikers als voedsel te gebruiken.

Het procedé van Zhang zet de cellulose om in amylose, het zetmeeltype dat opduikt in voedingsvezels en dikkingsmiddelen (type maïzena). Maar hij heeft ook nog een procedé achter de hand om dat op zijn beurt om te zetten in amylopectine, de beter verteerbare zetmeelvariant. Zijn huidige enzymencocktail zet – in milde chemische omstandigheden en bij lage temperatuur en druk – 30 procent van de cellulose om in zetmeel, en de rest in glucose. Die glucose is bruikbaar in de voedingsindustrie, of je kunt ze vergisten tot alcohol om er auto’s mee te laten rijden.

Waterstof

Zetmeel is niet alleen bruikbaar als voedsel. Je kunt er ook een biologisch afbreekbare doorzichtige verpakkingsfilm voor voedsel mee maken. Maar wat belangrijker is: Zhang had eerder al een cocktail van dertien enzymen ontwikkeld die zetmeel kan omzetten in waterstof, volgens veel specialisten dé energiedrager van de toekomst. De enzymen kwamen uit bacte*riën, gist, konijnenmagen, archaea (eencellige microben) en spinazie. Hij was met dat onderzoek gestopt omdat het niet netjes is om voedsel om te zetten in brandstof, maar dat verandert nu hij het zetmeel uit plantenafval kan halen.

De onderzoekslabs van alle autofabrikanten staan klaar met elektrische wagens die hun energie niet meer uit lompe batterijen moeten halen, maar uit brandstofcellen op waterstof. Dat die wagens nog niet rijden, komt enkel doordat niemand weet hoe je dat brandbare en explosieve waterstofgas veilig opslaat.

Ook daar heeft Zhang de oplossing klaar: vul je tank niet met waterstof, maar met plantenpoeder; de juiste Zhang-cocktail van enzymen bij het poeder en hop, het waterstof borrelt op.

Duur

Voorlopig is de doorbraak vooral fundamenteel. Het maken van de enzymen is nog duur, zodat het vandaag een miljoen dollar kost om 200 kilogram cellulose om te zetten in 20 kilogram zetmeel, genoeg om een mens 80 dagen van koolhydraten te voorzien. Terwijl je voor 20 kilogram maïzena *(maïs-zetmeel) in de winkel pakweg 100 euro betaalt. Maar de prijs voor zijn enzym-zetmeel moet het komende decennium kunnen zakken tot 40 euro voor 20 kilogram, denkt Zhang.

De prijs zal niet de enige hobbel zijn op de weg naar een schitterende toekomst. Er valt altijd een hoop technische detailproblemen op te lossen eer een principiële vondst praktisch bruikbaar wordt. Bijvoorbeeld: hoe leg je een eenmaal gestarte reactie soepel stil zodra je de voet van het gaspedaal haalt? Borrelt er geen kleverige zetmeelpap mee omhoog met het gas, klaar om tere ventielen te verstoppen? Versteent het mengsel niet als de auto ’s nachts afkoelt? Gaat het poeder niet klonteren en kun je het vlot doseren? Is de reactie krachtig genoeg om een koude start aan te kunnen, of moet je veel langer voorverwarmen dan het menselijk geduld verdragen wil? Hoe lang gaan de enzymen mee?

Zhang laat het niet aan zijn hart komen. Voor alles is een oplossing, en als het niets wordt in uw tank, dan wel op uw bord. Of zoals hij het formuleerde in een mail aan de redactie: ‘Koolhydraten zijn de nieuwe benzine, biomassa is de nieuwe rijst.’

Bron: http://www.standaard.be/artikel/det...130425_00556274
Datum: 26/04/2013

Mening:
Deze ontdekking binnen de wetenschap is volgens mij echt een grote doorbraak. Doordat men nu van stro zetmeel kan maken, hebben we twee nieuwe voordelen: we kunnen gemakkelijker veel voedsel oogsten (wat ook de hongersnood in de wereld misschien vooruit zou kunnen helpen, in de verre toekomst dan waarschijnlijk), en een deel van het zetmeel kan ook nog eens gebruikt worden om waterstof van de maken, wat een belangrijke energiedrager zal worden in de toekomst. Op dit moment is het nog erg duur en er zijn nog enkele mogelijke problemen, maar volgens de onderzoeker zelf zullen deze problemen in de toekomst worden opgelost, en mij lijkt dit ook wel mogelijk te zijn. Misschien duurt het nog een tijdje, maar ik geloof dat dit uiteindelijk zal worden toegepast.