Algenkweek heeft toekomst
Lgem levert wereldwijd productiesystemen voor algenkweek
Biotechnologiebedrijf en scale-up Lgem in Den Kwakel levert grote systemen, waarmee klanten algen kunnen kweken voor de productie van onder meer omega-3-vetzuren, een essentieel voedingsbestanddeel voor mensen en dieren. Vooral de productie van omega-3-vetzuren heeft toekomst, omdat vis nu de enige bron hiervan is. Met algenproductie op het land kunnen die vetzuren onbeperkt worden geproduceerd.
Omega-3-vetzuren
“De aarde telt 8 miljard mensen die allemaal omega-3-vetzuren nodig hebben. We leunen nu op vette vis, met name ansjovis als natuurlijke bron van vetzuren. Maar door overbevissing neemt de populatie daarvan snel af”, zegt Sander Hazewinkel, oprichter van Lgem en belast met de wereldwijde ontwikkeling van de business van het bedrijf. “Mensen kunnen omega-3-vetzuren zelf niet maken, maar krijgen ze binnen door vette vis te eten of die vetzuren uit vissen te isoleren. Ook de vissen kunnen de vetzuren niet zelf maken, maar halen ze op hun beurt uit algen. Met behulp van algenkweek kunnen we die omega-3-vetzuren en andere nuttige stoffen rechtstreeks produceren.”
Lgem is bijna twintig jaar geleden begonnen met het ontwikkelen van de algenproductie en maakt nu een sterke groei door. Het bedrijf met een jaaromzet van € 6 miljoen telt inmiddels twintig mensen. Die omzet zal binnen drie jaar stijgen tot € 30 miljoen, zo verwacht Hazewinkel.
In 2005 werkten de vader van Hazewinkel en René Wijffels, tegenwoordig hoogleraar aan de Wageningen Universiteit, in een Europees project aan een proces om met biotechnologie waterstof te maken. Ze kwamen al snel tot de conclusie dat dit niet haalbaar is, maar dat hun technologie mogelijk wel geschikt zou zijn om algen mee te kweken. Na een aantal geslaagde experimenten richtten ze Lgem op om de technologie verder te ontwikkelen. Rond die tijd besloot zoon Sander zijn ‘toga aan de wilgen te hangen’ en zich aan te sluiten bij het project van zijn vader.
"Door de met CO2 verrijkte lucht tweemaal zo snel in dezelfde richting als het water te bewegen, wordt algenaanslag voorkomen tegen een veel lagere energiekost"
Algenaanslag voorkomen
Eerst werkten ze met vlakke platen en verdeelden ze het zonlicht daarover gelijkmatig met Fresnel-lenzen. Maar die aanpak bleek veel te duur. Wetenschapper Eugene Roebroeck had zich inmiddels bij hen aangesloten en samen besloten ze voort te borduren op een systeem van een tuinder uit Made die algen kweekte in polyetheen buizen, met als voordeel dat het zonlicht de algen veel makkelijker kon bereiken. Ze verbeterden de hygiëne van het systeem, maar moesten nog meer problemen oplossen. Zo kregen ze te maken met algenaanslag op de wanden van de buizen. Dit had te maken met de laminaire stroming in de buizen waarbij de stroming vlak langs de wanden traag verloopt, waardoor algen de kans krijgen zich aan de buiswand te hechten.
Hazewinkel: “Algen produceren ook zuurstof met behulp van fotosynthese. Aanvankelijk was de concentratie daarvan te hoog en dat blokkeerde de groei van de algen. Ook namen de algen alle CO2 uit het water op, waardoor de pH steeg. De traditionele oplossing voor dit probleem is om het systeem niet te lang te maken en het medium snel rond te pompen. Dit zorgt voor de nodige turbulentie die algenaanslag voorkomt en zorgt voor een tijdige transport van zuurstof naar de gaswasser en een tijdige aanvoer van CO2.”
Energieverbruik verlaagd
“Dat vergt echter zoveel energie, dat je met deze methode algen niet economisch op grote schaal kunt kweken”, vervolgt hij. “We zochten naar een andere methode en kwamen uit op een tweefasensysteem van water en lucht, waarbij de lucht verrijkt is met CO2 en net als het water in dezelfde richting beweegt, maar dan twee keer zo snel. Hierdoor wordt de zuurstof effectief afgevoerd. Ook is er overal voldoende CO2 beschikbaar, waardoor de pH overal vrijwel constant is. Een bijkomend voordeel is, dat de snellere luchtstroming zorgt voor golven en turbulentie in het water, wat de aangroei van algen voorkomt. En de luchtstroom zorgt ervoor dat het water gaat stromen.”
Al met al kost dit veel minder energie, ongeveer 150 watt per 1000 liter. Een traditioneel systeem met een krachtige pomp, een gaswasser voor het verwijderen van zuurstof en een pompje voor de CO2-toevoer vergt ongeveer 2 kilowatt per liter, dat is 13 keer zoveel. De temperatuur en de pH zijn de belangrijkste parameters om tijdens het proces te controleren en daarnaast de concentratie voedingsstoffen in het water.
Voedselwetgeving: Verenigde Staten vs. Europa
In 2011 zat echter nog niemand op het systeem van Lgem te wachten. Iedereen had zo zijn eigen ideeën over het kweken van algen. “Als we weten hoe je algen het beste kunt kweken”, dachten we, “waarom doen we dat dan zelf niet en verkopen we ze? We zijn toen zoutwateralgen van de soort Nannochloropsis gaan kweken die rijk zijn aan het omega-3-vetzuur EPA, zeg maar visolie. Die verkochten we in de Verenigde Staten. De mensen waren daar ook op zoek naar rijke eiwitbronnen en daarin kunnen algen, die voor de helft uit eiwit bestaan, prima voorzien. Dat wordt daar verkocht als superfood”, aldus Hazewinkel.
In Europa daarentegen geldt een strikte voedselwetgeving die uitgaat van het voorzorgsprincipe. Hierbij moet de producent met testen aantonen dat praktisch elk denkbaar risico uitgesloten is. “Dit vormt een enorme drempel voor het invoeren van producten uit algen, maar ook voor het introduceren van insecteneiwit, eendenkroos en kweekvlees. Er is ook geen raamwerk voor standaardtesten die, als ze goed zijn doorlopen, uitzicht bieden op toelating. Het komt nu neer op schieten op een bewegend doel. Dat leidt tot onderzoekskosten vanaf € 2 à 3 miljoen en dan heb je nog alleen een toelating gekregen voor een beperkte toepassing. Voor startende innovatieve bedrijven zijn die kosten niet op te brengen”, stelt Hazewinkel.
In de Verenigde Staten is de regelgeving veel praktischer. Producenten moeten met tests aantonen dat bepaalde stoffen niet in hun product voorkomen. Als dat zo is, mogen ze ermee de markt op. Mocht blijken, dat het product toch problemen veroorzaakt, dan wordt de toelating weer ingetrokken.
De verkoop in Amerika legde Lgem geen windeieren. De algen leverden € 500 per kilo gedroogd poeder op. Ook deed het bedrijf meer ervaring op met de productie, op grond waarvan het diverse verbeteringen aanbracht. Eén daarvan is bijvoorbeeld de Medusa, een kop waarop de buizen van de installatie via slangen in cirkelvorm zijn aangesloten. Dat resulteert in een veel gelijkmatiger flow in de diverse buizen dan bij een verdeling via lange vorken.
"Algen kunnen kleurstoffen leveren voor voedingsmiddelen, zoals het rode astaxanthine dat € 10.000 per kilo opbrengt"
Extra kapitaal via nieuwe partners
In 2021 fuseerde Lgem met Synalgae, een ander bedrijf met ambities op het gebied van algen in De Kwakel. Eén van hun partners was kassenbouwer Bosman van Zaal, die ook materialen voor algenkweeksystemen kon leveren. “Dat leverde ons extra productiecapaciteit op, waardoor we aan de groeiende vraag naar onze installaties konden voldoen en meegroeien met de markt”, verklaart Hazewinkel.
Twee nieuwe partners brachten extra kapitaal in. In 2023 trad Navus Ventures toe als partner, een investeringsvehikel van de familie die eigenaar is van Lely, een bedrijf dat installaties voor de veeteelt levert. Dit jaar is ROM InWest, de regionale ontwikkelingsmaatschappij van Noord-Holland, ingestapt. De oorspronkelijke compagnons hebben nu nog iets minder dan 30% van de aandelen in handen.
Wereldwijd installaties
Vandaag de dag levert Lgem over de hele wereld installaties met een volume oplopend tot circa 45.000 liter per stuk. Het duurt ongeveer een maand om hierin algen op te kweken tot ze het hele systeem vullen. Daarna kan elke dag 30% van het medium worden geoogst, dat rond de 5 gram aan droge stof per liter bevat. Na ontwateren in een trilmembraan blijft afhankelijk van het soort algen een pasta over met ongeveer 30% omega-3-vetzuren, waarvan een derde EPA (eicosapentaeenzuur), dan wel een pasta met 7% pigment.
Kweken kan met zonlicht in de openlucht bij niet al te hoge temperaturen, maar dat levert in de regel minder op dan gecontroleerde productie in huis met led-licht, hoewel dat laatste weer veel elektriciteit kost. De algen circuleren in buizen met een lengte van 300 tot 500 kilometer per hectare. Beide systemen leveren globaal tussen de 20 tot 100 ton droge stof per hectare per jaar op.
Aanvankelijk werkte Lgem met polyetheen buizen, later met pvc-buizen, maar uiteindelijk met glazen buizen, omdat die wel 70 jaar meegaan. “Kunststof buizen zijn goedkoper in aanschaf, maar gaan veel korter mee en vergen veel meer arbeid om in elkaar te zetten en om te repareren. Bij glas werk je met flexibele koppelingen en kun je een beschadigde buis gemakkelijk vervangen”, aldus Hazewinkel.
Toepassingen van algen
Algen, waarvan er vele soorten zijn, kunnen verschillende stoffen leveren. Omega-3-vetzuren vinden toepassing in voedingssupplementen of al voedingsingrediënt, maar ook in de aquacultuur als voedingsingrediënt voor prooidiertjes die dienen als voedsel voor vis, garnalen of schelpdieren in de eerste levensfase. Ook kunnen algen kleurstoffen leveren voor voedingsmiddelen, zoals het blauwe phycocyanine en het rode astaxanthine dat ook een krachtig antioxidant is. De laatstgenoemde stof brengt € 10.000 per kilo op.
Verder vinden de eiwitten van algen toepassing in drankjes voor een snel herstel van mensen na operaties. En dan is er nog een klant van Lgem in Australië die met algen het rode pigment phycoerythrine maakt om plantaardige burgers rood te kunnen kleuren. Net als bloed verkleurt het bij het braden en is de smaak vergelijkbaar. “Dit is nog maar het begin, er is nog heel veel onontdekt potentieel op het gebied van algen”, schat Hazewinkel in.
Jaren geleden waren er hoge verwachtingen van de productie van biobrandstoffen uit algen. Hazewinkel: “Als je ziet hoe weinig energie er van een hectare afkomt, dan werkt dat niet, ook niet met koolzaad. Met algen praat je over de productie van 15.000 liter olie, wat nog geen diesel is, per hectare per jaar en bij koolzaad over 7.000 liter. Laat een boer er bij wijze van spreken 1 euro per liter voor krijgen, dan levert dit 7.000 euro omzet. Daar kan niemand een gezonde business mee opbouwen”, aldus Hazewinkel.
Groot potentieel
Voor de duurdere stoffen is de 'algenwereld' volgens hem groot in potentie maar nog klein in omvang. “Er zijn nog weinig grote algensystemen in de wereld in gebruik, waar mensen kunnen gaan kijken of waar data uitkomen om te verifiëren of hun eigen businessplan kans van slagen heeft. Dat maakt het moeilijk om financiering voor hun plannen te krijgen.
Daarom hebben we hier in De Kwakel het testcentrum AlgaeHUB opgezet, waar potentiële klanten kunnen kijken of hun proces met hun algen, dat ze in hun laboratorium hebben uitgedokterd, werkt. Zo ja, dan kunnen ze hier ook onderzoeken wat de optimale procescondities zijn onder begeleiding van ingenieurs, biologen en operators. Ze kunnen een volledige dataset krijgen, waarmee ze kunnen voorspellen hoe hun proces gaat uitpakken op 1 à 2 hectare grond. Ook de energieprijs is een belangrijk gegeven, die bepaalt mede de keuze van het systeem”, legt Hazewinkel uit.
De interesse voor algenkweek is intussen sterk toegenomen. Lgem heeft voor ongeveer € 100 miljoen aan potentiële orders. “Die gaan nooit allemaal vallen, maar het geeft wel een idee van de wereldwijde belangstelling voor onze technologie. De projectgrootte neemt ook steeds verder toe. De kans is zelfs aanwezig, dat we met één groot project een enorme sprong maken”, aldus Hazewinkel.
