Microbiomen maken een duurzame bio-economie mogelijk

“Microbiomen spelen een cruciale rol in de overgang naar duurzame en circulaire voedselsystemen. Met innovatieve toepassingen van microbiomen kunnen we duurzame en hoogwaardige alternatieven creëren voor conventionele benaderingen van gezondheid en voedselbeheer. Tegelijkertijd kunnen we de verontreiniging van bodem en water verminderen en de uitstoot van broeikasgassen terugdringen”, zegt Angela Sessitsch, hoofd van de competentie-eenheid Bioresources van het Center for Health & Bioresources van het Oostenrijkse Instituut voor Technologie AIT.

En er is meer. Een toegenomen toepassing van microbiomen kan de ontwikkeling van een volwassen bio-economie kunnen ondersteunen – en de klimaatbeschermingsdoelstellingen dichterbij brengen.

Duurzame waardeketen

Sessitsch coördineert het consortium van het door de EU gefinancierde onderzoeksproject MicrobiomeSupport, dat tot oktober loopt. Doel is te zorgen voor een duurzame waardeketen voor levensmiddelen en diervoeders op de lange termijn. De onderzoekers hebben de belangrijkste hinderpalen voor het onderzoek naar en de commercialisering van microbioomtoepassingen in kaart gebracht en onderzocht. Thema’s die naar voren kwamen waren onvoldoende financiering voor microbioomonderzoek, een gebrek aan afstemming van onderzoeksmethoden en belemmeringen van regelgevende aard.

Last but not least, moet de kennis van de consument over het microbioom worden vergroot. Pas als zij begrijpen welke voordelen deze producten kunnen opleveren, zijn zij bereid ze te gebruiken.

Potentieel van microbiomen

In het kader van het project heeft Sessitsch, samen met Tanja Kostic, eveneens van de Competence Unit Bioresources en acht internationale onderzoekspartners, een aanbeveling gepubliceerd in Nature Microbiology, getiteld “Microbiome innovations for a sustainable future“. Daarin leggen de onderzoekers uit hoe het potentieel van microbiomen kan worden gebruikt op weg naar een duurzame toekomst.

Microbiomen zijn nog niet voldoende onderzocht. Niettemin kunnen complexe interacties en ketens van effecten worden verondersteld. De onderzoekers noemen de zuivelindustrie als voorbeeld. Voer en de dierlijke genetica zijn van invloed zijn op het microbioom van de dieren. Bijgevolg dus ook op de kwaliteit van rauwe melk, de melkproducten en op het klimaat.

In het geval van zuivel kan productieafval, zoals wei die bij kaasbereiding overblijft, worden gebruikt voor de productie van biobrandstoffen en in diervoeder. Daardoor wordt een duurzame bio-economie wordt bevorderd.

Lees ook: Joost van Schie laat zien hoe je in stikstofcrisis door kan met koeien en kaas

Gewasbeschermingsmiddelen en meststoffen

Om een duurzame waardeketen voor levensmiddelen en diervoeders te waarborgen, moeten gewasbeschermingsmiddelen en meststoffen het uitgangspunt vormen. Micro-organismen interageren op complexe manieren met planten en bodems en kunnen een belangrijke bijdrage leveren aan de gezondheid van planten. Stikstof fixerende microben – Bradyrhizobium en Azospirillum – kunnen chemische meststoffen vervangen. In Brazilië worden ze al steeds meer gebruikt op sojaplantages. Dat heeft geleid tot een aanzienlijke vermindering van de uitstoot van broeikasgassen. Bovendien was er een positief neveneffect. Ook de productiekosten daalden.

De laatste jaren is de kennis van en de belangstelling voor microbiomen snel toegenomen. Maar ze worden in het dagelijks leven nog nauwelijks gebruikt, zegt Kostic. In de eerste plaats is dit te wijten aan het gebrek aan coördinatie van de onderzoeksmethoden. De reden hiervoor is dat de onderzoekmethoden de laatste tijd een snelle ontwikkeling hebben doorgemaakt. Er zijn dus geen normen.

Bij microbioomonderzoek wordt vooral gebruik gemaakt van sequentiemethoden (genomica), maar ook van andere -omicatechnologieën, zoals proteomica of metabolomica. Een gemeenschappelijk kenmerk zijn experimentele benaderingen, waarbij grote hoeveelheden gegevens worden gegenereerd.

Voorts is nooit een consensus bereikt over de vraag welke begeleidende gegevens (de zogenaamde metagegevens) moeten worden verzameld en opgeslagen. Dit maakte het vergelijken van verschillende datasets en de herbruikbaarheid van oudere datasets uiterst moeilijk en in sommige gevallen onmogelijk. Samen met externe deskundigen heeft het MicrobiomeSupport-consortium aanbevelingen uitgewerkt om dit soort problemen in de toekomst te voorkomen.

Politieke randvoorwaarden

Sessitsch beklemtoont hoe belangrijk het is dat bij de politieke besluitvorming rekening wordt gehouden met de functies van het microbioom. Willen microbiomen werkelijk een significante bijdrage leveren aan het bereiken van diverse doelstellingen, dan moeten ook de randvoorwaarden goed zijn. Daartoe is het belangrijk dat de beleidsmakers zowel het potentieel van microbioomonderzoek als de lacunes en behoeften begrijpen.

“Zoals het voorbeeld van de melkveehouderij aantoont, vereisen onderzoeksprojecten een holistische systeembenadering”, voegt Kostic eraan toe. “Om het microbioomonderzoek vooruit te helpen, is het nodig interacties en onderlinge verbindingen tussen verschillende systemen te onderzoeken. Systemen zoals bodem – planten – dieren – voedsel – mensen. Idealiter zouden deskundigen uit verschillende onderzoeksdisciplines moeten samenwerken en zouden ook industriële partners moeten worden betrokken. Dergelijke projecten bestaan al, maar ze zijn helaas nog in de minderheid,” zegt Kostic. Anderzijds moet het merendeel van de onderzoeksprojecten het stellen met een budget van minder dan 250.000 euro. Dat laat nauwelijks de aanstelling van een doctorandus toe.

Zoals uit het voorbeeld van de melkveehouderij blijkt, vereisen onderzoeksprojecten een holistische systeembenadering. Om het microbioomonderzoek vooruit te helpen, is het nodig interacties en onderlinge verbindingen tussen verschillende systemen te onderzoeken. Systemen zoals bodem – planten – dieren – voedsel – mensen.

Idealiter zouden deskundigen uit verschillende onderzoeksdisciplines moeten samenwerken en zouden ook industriële partners moeten worden betrokken. Dergelijke projecten bestaan al, maar ze zijn helaas nog in de minderheid,” zegt Kostic. Anderzijds moet het merendeel van de onderzoeksprojecten het stellen met een budget van minder dan 250.000 euro. Dat laat nauwelijks de aanstelling van een doctorandus toe.

Hindernissen

Momenteel kan het tot tien jaar duren voordat een nieuw biologisch bestrijdingsmiddel op de markt komt. De reden is gelegen in wettelijke belemmeringen. Fabrikanten van biologische middelen voor bestrijdingsmiddelen moeten momenteel dezelfde regelgevingsprocedure doorlopen als fabrikanten van chemische beschermingsmiddelen.

“Dit proces is al zeer complex voor producten die slechts één micro-organisme bevatten. Maar het is nog veel ingewikkelder voor producten die meerdere micro-organismen bevatten”, legt Kostic uit. Bovendien vergen deze regelgevingshindernissen veel tijd en financiële middelen, die kleinere ondernemingen zich nauwelijks kunnen veroorloven. Het ontbreken van specifieke regelgeving verhindert dat het volledige potentieel van biologische bestrijding wordt gerealiseerd, aldus de consensus onder de onderzoekers.

Een ander aspect van de hindernissen op het gebied van de regelgeving zijn de verschillende in de regels per land.

Goedkeuringsprocedure versnellen

Het probleem is reeds op EU-niveau onderkend. Nu moet een nieuwe uitgave van de bestaande verordeningen de vergunningsprocedure versnellen. De nieuwe voorschriften zijn gebaseerd op de huidige wetenschappelijke ontwikkelingen en de specifieke eigenschappen van de afzonderlijke micro-organismen. Als het Europees Parlement en de Raad van de EU geen bezwaar aantekenen, treden de wetgevingsbesluiten in november 2022 in werking.

Jennifer Lewis, uitvoerend directeur van de International Biocontrol Manufacturers Association (IBMA), juichte de aanpassing van de verordening aan Euraktiv toe. Tegelijkertijd wees zij erop dat het “weinig wezenlijks” zou veranderen aan de bestaande eisen voor microbiële gegevens. Daarom is dit “een teleurstelling en een gemiste kans” om het beleid van de EU-Commissie in overeenstemming te brengen met de doelstellingen van “Farm to Fork“.

Lees ook: En de boer, hij ploegde voort… maar dan onder de zonnepanelen