Onderzoek Gustavo Gomes De Sousa

Abstract

De wereldbevolking zal toenemen tot 9 miljard mensen in 2050. De wereldwijde vleesconsumptie zal in deze periode naar verwachting verdubbelen. Het aandeel van aquacultuur voor eiwitproductie neemt gestaag toe. Deze aquacultuurproductie vertegenwoordigt 50% van deze markt. Een derde van de deze markt gebruikte eiwitbronnen afkomstig is van bijproducten van de visserij, terwijl de rest afkomstig is van gewassen. De prijs van vismeel stijgt terwijl het aanbod afneemt. Een groot deel van dit vismeel is afkomstig van wilde vis wat een negatief effect heeft op de biodiversiteit. Daarnaast zijn gewassen verantwoordelijk voor 30% van het ijsvrijland gebruik, 70% van het zoetwatergebruik en 30% van de globale broeikasgasemissies. Intensivering van deze producten draagt bij tot klimaatverandering. De zoektocht naar alternatieve duurzame eiwitbronnen is daarom van essentieel belang voor de samenleving. Microben hebben een groot potentieel om voedselstress te verminderen. Naast een hoge voedingskwaliteit heeft het verschillende voordelen ten opzichte van traditionele eiwitbronnen: A) ze vereisen geen landbouwgrond, B) hebben bijna geen water nodig, C) zijn 100% nutriënten efficiënt. Deze microben zouden dus een deel van de eiwitbronnen kunnen vervangen die in voederproducten worden gebruikt. In vergelijking met andere micro-organismen hebben aerobe heterotrofe bacteriën (AHB) een opmerkelijk voordeel. Ze kunnen namelijk gekweekt worden op effluenten. Bijgevolg kunnen water en voedingsstoffen worden gerecycleerd om milieuvervuiling te voorkomen. Conventionele afvalwaterzuiveringsinstallatie (i.e. actief slib) maakt de AHB-kweek op huishoudelijk of industrieel afvalwater mogelijk. In de jaren 80 toonden wetenschappers reeds het potentieel van AHB als voedselingrediënt aan. De voedingskwaliteit is namelijk vergelijkbaar met soja- en vismeel. AHB-biomassa uit huishoudelijk en industrieel afvalwater werd toegediend aan verschillende organismen (e.g. varkens, kip) met positieve resultaten. In het merendeel van deze studies werd AHB-biomassa geproduceerd op huishoudelijk afvalwater wat fecale verontreiniging en zware metalen bevat. Beide verontreinigingen kunnen vermeden worden door het gebruik van effluenten van de voedingsindustrie. In Vlaanderen zijn brouwerijen één van de belangrijkste industrieën in de voedingssector. Om deze reden wordt afvalwater van brouwerijen gezien als potentieel substraat voor AHB-productie. Conventioneel actief slib is ontworpen om de lozingslimieten te bereiken en de operationele kosten te verlagen. Onder deze omstandigheden wordt een lage biomassaproductie verkregen. Voor een levensvatbare technologie moet de productiviteit en kwaliteit van biomassa worden gemaximaliseerd. Ons onderzoeksteam is gericht op de ontwikkeling van een technologie (hoogwaardig actief slib) die de productie en kwaliteit van AHB kan maximaliseren. AHB-biomassa kan in grote hoeveelheden en met een optimale kwaliteit geproduceerd worden. Desalniettemin is het nog steeds noodzakelijk om te bewijzen dat AHB gebruikt kan worden als voeder ingrediënt. Om deze reden wordt in dit project een voederproef opgezet om het effect van AHB-biomassa op vissen (regenboogforel) te testen. Deze test is van fundamenteel belang om te bewijzen dat AHB kan dienst doen als voeder ingrediënt. De resultaten zijn essentieel om het bewustzijn onder belanghebbenden (i.e. wetenschappelijke gemeenschap, brouwerijen, wetgevers, milieu- en voedselagentschappen, consumenten, enz.) te vergroten en de aanvaardbaarheid ervan te verbeteren. Het succes van dit onderzoek kan leiden tot de voortzetting van dit onderzoek dat, zodra het op industriële schaal is bereikt, zou kunnen helpen de voedselketen- en omgevingsstress te verminderen die wordt veroorzaakt door conventionele eiwitproductie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Gomes De Sousa Gustavo

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame Energie- en Lucht- en Watertechnologie (DuEL)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In 2050 zal de wereldwijde vraag naar voedzaam eiwit met ongeveer 50% stijgen. Op dit moment overschrijdt de traditionele meststof-voeder-voedsel keten en de vismeel-gebaseerde aquacultuur weliswaar ernstig de ecologische draagkracht. Herwinning en hergebruik van lokale hernieuwbare grondstoffen afkomstig van afvalstromen is één van de belangrijkste stappen om de impact op het milieu te beperken, en dit doorbreekt bovendien de afhankelijkheid van import (e.g. soja). De productie van 'Single Cell Protein' (SCP) sluit naadloos aan op deze maatschappelijke behoefte, omdat microbiële technologie waarschijnlijk de meest hulpbronnenefficiënte wijze is om voedzaam eiwit te produceren. Afvalwater van de voedselindustrie, zoals brouwerijwater, is een ideale stroom om te valoriseren. Het BrewPro-project ambieert voor het eerst een proces te ontwikkelen dat toelaat de kwantiteit en kwaliteit van de productie van aerobe heterofe bacteriën te sturen. Het is de bedoeling een kosteneffectieve oogst en nabehandeling te bekomen, en een nutritioneel aantrekkelijk ingrediënt om in diervoeder te verwerken. Het concept is gebaseerd op een meertraps anaerobe/aerobe bioreactor. Op deze wijze wenst BrewPro bij te dragen tot een duurzame voedselketen door het slim inzetten van secundaire grondstoffen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vlaeminck Siegfried
• Mandaathouder: Gomes De Sousa Gustavo

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame Energie- en Lucht- en Watertechnologie (DuEL)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In 2050 zal de wereldwijde vraag naar voedzaam eiwit met ongeveer 50% stijgen. Op dit moment overschrijdt de traditionele meststof-voeder-voedsel keten en de vismeel-gebaseerde aquacultuur weliswaar al ernstig de ecologische draagkracht. Over de hele wereld gaan onderzoekers dan ook de zoektocht naar nieuwe en duurzame bronnen van eiwitrijk voedsel aan. Herwinning en hergebruik van hernieuwbare grondstoffen afkomstig van afvalstromen is één van de belangrijkste stappen om de impact op het milieu te beperken. De productie van 'Single Cell Protein' (SCP) sluit naadloos aan op deze maatschappelijke behoeftes, omdat microbiële technologie waarschijnlijk de meest hulpbronnenefficiënte wijze is om voedzaam eiwit te produceren. In dit nieuwe tijdperk van (meta)transcriptomics en (meta)proteomics wordt steeds meer duidelijk dat de mogelijkheden om biologische functies te sturen dusver sterk onderschat worden. Dit zorgt voor een sterke drijfveer om SCP voor het eerst fundamenteel en mechanistisch gedreven te benaderen. Hierbij is het bovendien interessant naast het potentieel van een individuele microbiële cel ook de genetische pool van een microbiële gemeenschap ten volle te benutten. Purper niet-zwavel bacteriën (PNSB) zijn vanuit nutritioneel oogpunt één van de meest aantrekkelijke types SCP, en zijn bovendien metabolisch gezien de meest veelzijdige organismen op aarde. Elk type van (sub)metabolisme staat voor verschillende (meta)proteomen, en dus nutritionele eigenschappen zoals het profiel aan essentiële aminozuren, de gastro-intestinale verteerbaarheid en het gehalte aan nucleïnezuren. Daarenboven is de stuurbaarheid van autotroof gekweekte PNSB op biotechnologisch vlak volkomen onontgonnen. PurpleMENU maakt de brug van milieubiotechnologie naar duurzame chemie en voedingwetenschappen. Hierbij worden belangrijke inzichten ontrafeld die de basis leggen voor nieuwe bioprocessen, en misschien wel voor globale voedselzekerheid en duurzaamheid.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vlaeminck Siegfried
• Mandaathouder: Gomes De Sousa Gustavo

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame Energie- en Lucht- en Watertechnologie (DuEL)

Project type(s)

• Onderzoeksproject