Van PET-afval naar astronautenkoekje: microben geven kunststof een nieuwe bestemming (video)

Kunststofafval als grondstof voor voedsel. Het klinkt als sciencefiction, maar onderzoekers van Southern Illinois University Carbondale (SIU) werken aan precies zo’n technologie. Met behulp van genetisch aangepaste micro-organismen wordt PET afgebroken en vervolgens omgezet in bestanddelen voor een eetbaar, 3D-geprint koekje. De technologie is ontwikkeld met langdurige ruimtemissies in gedachten, maar kan uiteindelijk ook op aarde interessant zijn.

Een PET-fles als grondstof voor een koekje: het is waarschijnlijk niet het eerste voorbeeld van circulair materiaalgebruik waar de kunststofindustrie aan denkt. Toch is dat in essentie wat de Amerikaanse onderzoekers proberen te realiseren. Hun zogenoemde µBites zijn 3D-geprinte voedingsmiddelen waarin koolstof uit afgedankt kunststof wordt benut als grondstof voor nieuwe, eetbare verbindingen.

Het project maakt deel uit van de NASA Deep Space Food Challenge, waarin wordt gezocht naar technologieën die astronauten tijdens langdurige ruimtemissies van voedsel kunnen voorzien.

PET als koolstofbron

De onderzoekers richten zich onder meer op polyethyleentereftalaat (PET), dat grotendeels uit koolstofhoudende moleculen bestaat. Die koolstof kan na afbraak opnieuw als chemische grondstof worden gebruikt.

Daarmee verschuift het perspectief van recycling: het kunststofmateriaal hoeft niet noodzakelijk opnieuw een kunststofproduct te worden. Het kan ook dienen als feedstock voor een biologisch productieproces.

Om dat mogelijk te maken wordt PET eerst onder hoge temperatuur en druk, met water en zuurstof, afgebroken tot kleinere moleculaire componenten. Deze tussenproducten kunnen vervolgens door micro-organismen worden benut.

Micro-organismen als celfabriek

Daar ligt de belangrijkste technologische innovatie. De onderzoekers gebruiken genetisch aangepaste gisten die de beschikbare koolstofstromen kunnen omzetten in stoffen die bruikbaar zijn voor voeding.

Het principe lijkt op dat van andere biotechnologische productieprocessen. Micro-organismen functioneren daarbij als kleine biologische fabrieken: met genetische modificatie worden metabole routes aangepast, zodat een cel niet alleen groeit, maar ook gericht bepaalde producten maakt.

In het µBites-project worden onder meer eiwitten, vitaminen en smaakstoffen geproduceerd. Naast PET gebruiken de onderzoekers ook landbouwreststromen, zoals maïsstengels en -bladeren. Vervolgens worden onder andere vezels, zetmeel en zoetstoffen toegevoegd en wordt het materiaal met een 3D-printer tot koekjes verwerkt.

Nog geen koekje uit de supermarkt

De µBites bevinden zich nog in de onderzoeksfase. Volgens de onderzoekers wijzen de beschikbare gegevens erop dat de geproduceerde koekjes veilig zouden kunnen zijn voor consumptie, maar voor grootschalige smaakproeven zijn nog officiële goedkeuringen nodig. De onderzoekers hebben daarnaast geprobeerd de aantrekkelijkheid van het product te vergroten. Zo werd met behulp van gist vanilline geproduceerd voor een vanillesmaak en werd beta-caroteen geproduceerd uit een PET-gerelateerde grondstof. Het lichaam kan beta-caroteen vervolgens omzetten in vitamine A.