2021-01 MIRA Ceti sprak met... Timothy Lefeber en Lucie Beckers
Sinds een aantal enthousiaste ondernemers zich ook met ruimtevaart zijn beginnen bezig houden, is er ongetwijfeld een nieuw elan te merken in verband met reizen in de ruimte en het koloniseren van de Maan en van Mars. Mogelijk komen een aantal verre dromen dichterbij. Zo zullen er misschien sneller dan gedacht mensen op Mars rondlopen, zeker als de ambitieuze plannen van Elon Musk realiteit worden.
En dan is het natuurlijk interessant dat die pioniers tijdens hun verblijf op onze buurplaneet ook iets te eten hebben. In die context situeert zich het project SpaceBakery: een samenwerking van zeven partners met het oog op het maken van brood op de planeet Mars.
MIRA Ceti sprak met Timothy Lefeber van Flanders' FOOD en met Lucie Beckers van het bedrijf Puratos om meer te weten te komen over dit fascinerende project.
Copyright: Lucie Beckers & Timothy Lefeber
Dag Lucie en Timothy, fijn dat we dit gesprek kunnen hebben. Timothy, jij werkt voor Flanders’ FOOD, kan jij je even voorstellen en uitleggen wat het doel is van jullie organisatie?
Timothy: Ik ben Timothy Lefeber, 37 jaar oud en bio-ingenieur voeding van opleiding. Ik heb gedoctoreerd aan de Vrije Universiteit Brussel en ben in 2014 bij Flanders’ FOOD gestart. Ik ben vandaag research manager, dat wil zeggen dat ik mij toeleg op het maken van innovatieve projecten om te komen tot een meer competitieve, vernieuwende en duurzame agrovoedingsindustrie. Als research manager ben ik dan ook verantwoordelijk voor het zogenaamde ‘roadmappen’, het opstellen van een meerjarenplan en het voorbereiden van een langetermijnstrategie om projecten te kunnen doen slagen.
Samen met mijn collega’s laten we vervolgens bedrijven en kennisinstellingen samen aan gelijkaardige projectideeën werken, en dit stroomlijnen we dan in allerlei projectaanvragen waar de voedingsbedrijven en kennisinstellingen subsidies voor ontvangen. Uiteraard ben ik ook nauw betrokken bij de uitvoering van deze projecten.
Flanders’ FOOD is ontstaan vanuit de vraag van de Vlaamse voedingsindustrie om in direct contact te komen met specialisten aan onze universiteiten, onderzoeksinstellingen, hogescholen en onze landbouwinstituten. Onze organisatie probeert bedrijven en kennisinstellingen die gelijkaardige visies en ideeën hebben aan elkaar te linken om projectmatig met elkaar aan de slag te gaan en kennis over voeding en zijn verwerking te genereren. En dat doen we nu al vijftien jaar lang.
Flanders’ FOOD is er zowel voor vele kleinere bedrijven die vaak minder onderzoeksintensief kunnen zijn, als voor de grotere bedrijven die zelf met Research & Development bezig zijn. Met de onderzoeksintensievere bedrijven kunnen we meer een ambitieus parcours uitwerken, waarbij het de bedoeling is via projecten zelf nieuwe kennis te genereren en te excelleren. En zo is SpaceBakery een mooi voorbeeld waar je echt een public private partnership hebt voor een ambitieuze doelstelling.
We proberen voor zo’n projecten altijd subsidies te vinden. VLAIO, het Vlaams Agentschap Innoveren & Ondernemen, waar Flanders’ FOOD ook onder ressorteert als speerpuntcluster, heeft een gereserveerd projectbudget beschikbaar om dergelijke initiatieven van Flanders’ FOOD te steunen.
Lucie, jij werkt voor Puratos. Kan jij je even voorstellen en iets meer vertellen over jullie bedrijf?
Lucie: Mijn naam is Lucie Beckers, 27 jaar, en ik ben Research Manager Agronomy bij Puratos. Ik ben ook bio-ingenieur landbouwkunde van opleiding. Na mijn studies aan de KU Leuven ben ik eerst in de consulting voor de landbouw gegaan, maar na een tijdje stelde ik vast dat ik me terug meer op Research & Development wilde toeleggen, en zo ben ik dan bij Puratos terecht gekomen.
Puratos is een Belgisch familiebedrijf dat ingrediënten en innovatieve oplossingen voor de bakkerij-, banket- en chocoladesector ontwikkelt en produceert, en wereldwijd aanwezig is in meer dan honderd landen.
Binnen Puratos ben ik mede verantwoordelijk voor het R&D-luik, gerelateerd aan ons ‘Mission to Mars' programma. Binnen dit programma wordt de planeet Mars als referentiekader genomen voor het ontwikkelen van nieuwe technologieën die toegepast kunnen worden binnen de ruimtevaart maar, meer nog, met directe relevantie voor ons hier op Aarde. En SpaceBakery is één project dat binnen ons ‘Mission to Mars’ programma kadert.
Het onderzoek dat we hierin uitvoeren spitst zich toe op duurzaamheid en circulariteit van tarweproductie en het ontwikkelen van nutritionele broodproducten.
Daarbij ben ik ook verantwoordelijk voor het coördineren van het luik R&D bij Puratos. En voorts ben ik binnen ons bedrijf ook nog bezig met allerhande projecten die meer met het landbouwkundige te maken hebben, zoals kijken naar nieuwe variëteiten van tarwe of fruitsoorten voor fruitvullingen en dergelijke. Hierbij staan duurzaamheid en samenwerking met de landbouwers zelf steeds centraal.
Voor de SpaceBakery werken jullie samen met een aantal interessante partners.
Lucie: Dat klopt, het SpaceBakery-project is een consortium van zeven partners, waarbij drie onderzoeksinstellingen en drie ondernemingen samen met Flanders’ FOOD als coördinerende instantie onderzoeken hoe een gesloten ecologisch plantproductiesysteem te ontwikkelen met bakkerij, waarin de volledige cyclus - van het zaaien en telen van gewassen tot het vermalen van de granen en bakken van broden - plaatsvindt. Zodoende zouden we voedsel kunnen voorzien voor een lang verblijf op Mars, en we kijken meteen ook of dit systeem kan gebruikt worden op onze eigen planeet.
De onderzoekpartners zijn de U Gent, departement plantecologie van professor Kathy Steppe, de U Hasselt, departement omgevingswetenschappen, en het SCK*CEN met hun expertengroep voor interdisciplinaire biowetenschappen.
De onderzoekers uit Gent focussen op het ontwikkelen van een functioneel en structureel plantmodel voor tarwe, zodat op basis van alle betrokken inputparameters de groei en de kwaliteit van deze planten voorspeld kan worden. En wellicht kan dit ook van nut zijn voor het kweken van een reeks andere planten.
Het centrum in Hasselt onderzoekt hoe de reststromen van de tarweplant om te zetten tot een biochar (meststof) om van de gesloten biosfeer een circulair systeem te maken waarbij het organisch materiaal kan hergebruikt worden.
De microbiologie- en de Biosfeer Impact Studies-onderzoeksgroepen van het SCK*CEN onderzoeken samen met de universiteit van Hasselt de groeimogelijkheden op basis van een substraat van lava en/of biochar, alsook de micro-organismen binnen het gesloten systeem. Daarnaast gaan ze na wat de effecten van straling uit de ruimte zijn op de zaadkwaliteit en op de plantengroei.
De drie bedrijven uit ons consortium zijn ten eerste Magics Instruments, een technologiebedrijf dat gespecialiseerd is in de ontwikkeling van semiconductor chips en slimme sensoren op basis van artificiële intelligentie, en die ook functioneren in de extreme omstandigheden van de ruimte. Zij zullen zich richten op de automatisering van bestuiving en zullen samenwerken met Urban Crop Solutions om te onderzoeken hoe artificiële intelligentie de groei van gewassen kan optimaliseren.
Urban Crop Solutions is een bedrijf dat gespecialiseerd is in het ontwikkelen en produceren van gesloten installaties voor verticale landbouw. Zij ontwerpen voor onze SpaceBakery de infrastructuur waarop de planten moeten groeien, en daarnaast ontwikkelen zij een hermetisch afgesloten gebouw waarin verschillende klimatologische omstandigheden gesimuleerd kunnen worden om de groei van een gevarieerde reeks gewassen te ondersteunen, dit in combinatie met menselijke bewoning. Samen met Magics Instruments zijn ze bezig met een algoritme op basis van artificiële intelligentie om de groei van de gewassen te optimaliseren en de input van grondstoffen tot een minimum te beperken.
En dan hebben we natuurlijk ook Puratos, waarbij wij ons naast de productie van tarwe in onze biosfeer voornamelijk toeleggen op de ontwikkeling van eindapplicaties, dus het maken van brood uit de tarwe die geteeld wordt in die gecontroleerde omstandigheden. Onze expertise op het gebied van broodbereiding en innovatie zal van cruciaal belang zijn, omdat voedsel dat op Mars of op Aarde geconsumeerd wordt, voedzaam en zeker ook smakelijk moet zijn. Hiervoor combineren we onze expertise op vlak van zuurdesem en gezondheid en welzijn om tot nutritionele en lekkere producten te komen. Puratos is initiatiefnemer voor dit project en coördineert in overleg met Flanders’ FOOD het consortium.
Zijn jullie zelf ook geïnteresseerd in sterrenkunde en ruimtevaart los van dit project, of is er door bezig te zijn met de SpaceBakery sprake van een verhoogde belangstelling voor astronomie bij jullie?
Timothy: Als jonge kerel was ik zeker al gefascineerd door het heelal, de planeten, het kijken door een telescoop en dergelijke.
Als je kijkt naar het consortium, hebben die allemaal op een of andere manier wel een sterke link met ruimtevaart, hetzij in een ambitie die ze stellen, hetzij dat het echt hun werkgebied is. Magics Instruments maken specifiek chips die tegen de straling uit de ruimte moeten kunnen en die van op grote afstand moeten kunnen werken voor hun specifieke toepassingen. Op het SCK*CEN met Natalie Leys en Nele Horemans zijn ze sowieso met ruimtevaart bezig, dat is eigen aan hun onderzoeksopdracht, maar ook bij de universiteit van Hasselt ligt dat in diezelfde lijn, want beide instellingen werken heel nauw samen. En bij Urban Crop Solutions ontwerpen ze ‘vertical farms’. Uiteraard is dat in eerste instantie gericht op installaties op Aarde, want de afzetmarkt voor extraplanetaire vertical farms is momenteel wel heel klein :-) Maar op zich, dat concept van het maken van een close loop life support system voor op Mars sluit nauw aan bij het maken van een vertical farm.
Waarom Flanders’ FOOD vindt dat dit een visionair project is, heeft niet alleen te maken met het gegeven dat het zich situeert in het stappenplan van graan tot brood waarop wij in een aardse context werken, maar omdat we dit consortium zien als een gedurfd en toekomstgericht concept. Als we radicaal kennis willen genereren en fundamenteel willen innoveren, dan is de ruimte op zich een goede setting om een projectidee van meerdere jaren te definiëren.
Lucie: Dat is correct. De SpaceBakery neemt Mars als referentiekader, waarbij het de bedoeling is dat we een infrastructuur en technologieën ontwikkelen waarmee we in staat zijn om tarwe te cultiveren en brood te maken in de extreme condities die we op Mars vinden. Een leven op Mars zou op zijn beurt weer een volgende stap kunnen zijn naar verdere interplanetaire ruimtereizen. Maar het is evenzeer de bedoeling duurzame toepassingen te bekomen die eveneens toepasbaar zijn hier op Aarde.
Mijn persoonlijke interesse voor sterrenkunde is er ook al sinds de kinderjaren. In de familie maakte men sterrenkijkers, en zo kreeg ik er ook één voor mijn communie. Hiermee keek ik vaak naar het landschap van de Maan en zocht naar verschillende sterren aan de hemel.
Timothy: Voor het realiseren van een performante SpaceBakery zitten we met heel strikte voorwaarden, wat maakt dat het nodig is technologie of kennisinput te genereren die disruptief is ten opzichte van wat we vandaag eigenlijk doen.
Ik vergelijk het graag met wat de Formule 1 betekent voor de auto-industrie. Er wordt enorm geïnvesteerd in die racewagens om technologische vooruitgang te maken. Je rijdt als chauffeur tegen 300 km per uur, maar dan moet je plots op een heel korte afstand veilig kunnen remmen. Daarom wordt er gewerkt aan een innovatief remsysteem dat finaal ook in onze normale auto’s terecht komt.
Zo zien wij ook het SpaceBakery project: een kennisinput die radicaal anders is dan wat we gewoonlijk doen, maar na verloop van tijd zie je wel toepassingen die ook los van de SpaceBakery bruikbaar zijn. Vertical farming is bijvoorbeeld een interessant concept, maar vandaag alleen nog maar bruikbaar voor bladgewassen. Het zou een belangrijke doorbraak zijn als men er in slaagt dit ook te realiseren voor basisgewassen als tarwe, aardappelen en nog andere gewassen of zelfs voor struiken. Dan zitten we in een nieuw gebied te werken. De technologie die we gebruiken om met behulp van enorm veel sensoren de groei van zo’n plant te bestuderen, of het nu in een close loop systeem is of in een open systeem, gaat ons enorm veel kennis brengen over hoe we landbouw gaan doen in de toekomst.
De SpaceBakery is als een referentieproject voor ons, en we zijn ervan overtuigd dat in de komende jaren nog projecten als de SpaceBakery in het Vlaamse landschap zullen te zien zijn.
Zo zijn we in de zomer van 2020 in een Europees initiatief gestapt, dat wel nog formeel goedgekeurd moet worden. Waar het de bedoeling is om een aantal commerciële ruimtevaartbedrijven te gaan matchen met bedrijven uit de cosmeticasector en de voedingsindustrie om binnen x aantal jaren met resultaten tevoorschijn te komen op een commerciële ruimtevlucht.
Zoals je weet heeft Natalie Leys van het SCK*CEN al meerdere keren een bioreactor meegegeven voor onderzoek in de ruimte, onder andere om de nadelige invloed van straling uit de ruimte op de groei van micro-organismen te bestuderen.
De grote multinationals zijn daar ook al volop mee bezig. Zo is er bijvoorbeeld een programma van AB InBev rond het mouten van gerst en het brouwen van bier in de ruimte.
Hebben jullie zicht op wat er in dit verband wereldwijd gaande is? En mogen we ervan uitgaan dat Vlaanderen die boot niet aan het missen is?
Timothy: Er is al wel wat gaande, hoor. Aan de universiteit van Wageningen is Wieger Wamelink al enkele jaren bezig met zijn onderzoek naar het kweken van voedsel op Mars. Eventueel moet je maar eens zijn filmpje bekijken op YouTube over hoe het eten op Mars zou kunnen smaken. Ook bijvoorbeeld in Japan en een aantal andere Aziatische landen zijn er gelijkaardige initiatieven lopende.
We zien intussen hoe de eerste commerciële ruimtevluchten succesvol verlopen. En als iemand als Elon Musk zegt dat we binnen die bepaalde termijn met een bemanning gaan landen op Mars, klinkt dat zeker voldoende geloofwaardig om in het stappenplan daarnaartoe ook initiatieven rond voeding te ontwikkelen. Als je AB InBev even niet meer zou beschouwen als een Belgisch bedrijf, zijn Puratos, Magics Instruments en Urban Crop Solutions zeker de eerste bedrijven in Vlaanderen die met een project in verband met voeding op Mars bezig zijn. Maar ongetwijfeld zal dit project anderen ook inspireren, bij Flanders’ FOOD kijken we in ieder geval vol belangstelling uit naar nieuwe initiatieven.
Lucie: En het unieke van ons ‘Mission to Mars' programma is volgens mij dat de bedrijven die in het consortium zitten erg complementair zijn. Je hebt al die verschillende schakels ook allemaal nodig om uiteindelijk tot een productiesysteem te komen dat het juiste afgewerkt product oplevert.
Bovendien beogen wij tot een resultaat te komen waar het niet enkel gaat om kleinere bladgewassen te telen, maar wel om de basis voedselproducten, de zogenaamde 'staple foods', te produceren waarmee een hele populatie kan gevoed worden.
We zijn ten tijde van dit interview eind 2020, het project loopt ondertussen ongeveer een jaar?
Lucie: Inderdaad, we zijn er in januari 2020 mee begonnen. Initieel was voorzien dat het project 2,5 jaar zou duren, maar door corona zijn er hier en daar wel vertragingen opgelopen, dus het zal iets langer duren. Ook met het gegeven dat we onderzoek doen in gesloten containers is corona geen helpende factor. Maar desondanks hebben we al meerdere productiecycli van tarwe in onze biosfeer kunnen opzetten en met de oogst zijn al de eerste zuurdesems geproduceerd. Ook bij de partners lopen de experimenten momenteel corona-proof verder volgens planning.
Zijn er al eerste bevindingen?
Lucie: Het is nog heel vroeg om concrete resultaten uit de doeken te doen, momenteel zijn we voornamelijk bezig met de het verzamelen van data over de groei van tarwe op hydrocultuur en relatie met de opbrengst en kwaliteit van de bloem. Die gegevens geven ons inzicht in de condities die nodig zijn om op een efficiënte wijze tot hoge producties kwalitatief graan te komen. De bodem van Mars in helemaal anders dan de grond die we op Aarde aantreffen, daarom kijken we bijvoorbeeld naar lavagesteente als substraat om planten op te telen.
Timothy: Uit voorstudies was al gebleken dat het idee om tarwe niet in de grond te zetten, maar op een gefabriceerd substraat wel tot positieve resultaten kon leiden, en dus is het aan ons project om dat systeem te optimaliseren zodat de tarwe zo goed mogelijk kan groeien in de opstelling die wij voor ogen hebben. Daarbij gaan we dat proces heel gecontroleerd sturen waarbij met alle parameters geëxperimenteerd wordt tot we de beste resultaten krijgen. Zo kunnen we bijvoorbeeld de hoeveelheid licht gebruiken om het groeiproces proberen te versnellen. Of trachten we de nutritionele waarde van onze plantjes te verhogen. En dit dan met een zo beperkt mogelijk aantal externe ressources. Je ziet: we zijn ambitieus, maar de eerste resultaten zijn relatief hoopvol, zodat we echt wel de hoop mogen koesteren om forse vooruitgang te boeken.
Jullie hebben jullie inspiratie niet gehaald uit de toch wel degelijke film ‘The Martian’? Want de patatjes groeiden daar toch echt wel goed, niet?
Lucie: Inderdaad, gelukkig voor Matt Damon groeiden zijn aardappelen op Mars goed. Ons concept is iets verschillend in die zin dat er niet geteeld wordt in de grond zelf maar op hydrocultuur, een soort van waterbedden waarop planten groeien in een gekozen substraat. In de bodem op Mars zijn immers heel wat toxische stoffen aanwezig, denk maar aan de perchloraten. Daarom hebben we besloten een systeem met lavasteen als substraat te gebruiken dat losstaat van de bodem die op Mars standaard aanwezig is. Het is geweten dat er lava tunnels aanwezig zijn op Mars, hierin zouden mensen zich kunnen vestigen om zo beschermd te zijn van zandstormen die frequent en langdurig voorkomen op Mars en zou het substraat (lavasteen) gewonnen kunnen worden om gewassen op te telen.
Timothy: Om te gaan leven op Mars heb je een plan en een visie nodig, gebaseerd op kennis die door wetenschappers aangeleverd wordt, maar je hebt ook ingenieurs, uitvinders en visionairs nodig om er een leefbaar totaalpakket van te maken.
In ‘The Martian’ zie je hoe er planten geteeld worden in een soort afgesloten miniserre, voor de SpaceBakery werkt men ook met een close loop systeem, waar we de strohalmen en andere restmaterialen van de tarwe proberen in ons substraat te re-integreren zodat we voor de teelt afhankelijk zijn van slechts een beperkt aantal grondstoffen. De medewerkers van de universiteit van Hasselt zijn aan het onderzoeken hoe we het plantaardig afval als biochar via pyrolyse weer in organisch materiaal kunnen omzetten dat opnieuw in een nieuwe generatie planten kan geïntegreerd worden. Dus dat concept van circulair te werken is toch wel essentieel.
Waarom wordt er geopteerd voor zuurdesem?
Lucie: Als we kijken naar wat Mars te bieden heeft, stellen we vast dat daar geen gewone gist ter beschikking zal zijn voor de productie van gerezen brood. En zuurdesem is eigenlijk een consortium van gisten en bacteriën die gemakkelijk toegevoegd kunnen worden om het deeg te doen fermenteren en rijzen. Zuurdesem heeft als bijkomend voordeel dat het ook bijdraagt aan het verbeteren van nutritionele eigenschappen en sensorische aspecten van volkorenbrood. Bijgevolg ligt de keuze voor zuurdesem voor de hand voor alle bakkerijtoepassingen op Mars.
Timothy: Zuurdesem is eeuwenlang gebruikt om brood te maken, het is zeg maar het oude principe van brood maken. Pas met de industriële revolutie in de late 19de eeuw heeft men bakkersgist geïntroduceerd, dit om dat proces van het rijzen van het brood te versnellen. Waar bijvoorbeeld een brood met gist één of twee uur moet rijzen, heb je bij een zuurdesembrood een stuk meer tijd nodig. Zuurdesem is dus een trager proces, maar is altijd wel blijven bestaan. En Puratos is ’s werelds grootste zuurdesemproducent in allerlei vormen: levend, droog, als smaakadditief.
In de context van de SpaceBakery combineer je eigenlijk eeuwenoude technieken met hi-tech van vandaag. Zo krijg je uiteindelijk dankzij de nodige technologie-input dat de huidige zuurdesemproductie evolueert tot nog betere zuurdesems. En bijgevolg zullen niet alleen Marsbewoners nutriëntrijkere broodproducten kunnen eten, maar heel de wereld, of toch minstens diegenen voor wie brood een essentieel onderdeel is van hun dieet.
Op Mars zal een malse biefstuk niet gauw op het menu staan, aangezien het daar zal gaan om voedsel op basis van plantaardige producten. Hoe zien jullie voeding de komende decennia evolueren op onze eigen planeet? Zal minder of geen vlees hier ook de stelregel worden, ook onder andere met het oog op de klimaatopwarming en de verminderde uitstoot van CO2?
Lucie: Je merkt de evolutie naar voeding voornamelijk op basis van planten. Binnen de SpaceBakery gaat het natuurlijk om broodtoepassingen, maar het is ook de bedoeling de voedingswaarde daarvan te vergroten door inmenging van diverse gewassen met verschillende nutritionele profielen. Door het combineren van verschillende gewassen kunnen we een soort eindproduct maken dat zodanig gebalanceerd is dat het aansluit bij wat een mens nodig heeft om zich gezond te voeden. En zo kan dit project zeker een serieuze meerwaarde betekenen voor al diegenen die tegenwoordig voeding gebaseerd op plantaardige producten verkiezen om toch alle noodzakelijke nutriënten binnen te krijgen zonder afhankelijk te zijn van dierlijke bronnen.
Timothy: Er verschijnen geregeld gedetailleerde impactstudies over voedsel en voedselpatronen, en dit voor specifieke bevolkingsgroepen maar ook voor de hele wereldbevolking. Op basis van waar je je op Aarde bevindt, gaat je dieet meer dierlijk of meer plantaardig zijn. Maar er is mondiaal toch een trend die wijst op een bekommernis voor een meer duurzame productie voor zowel dierlijk als plantaardig voedsel, alsook om de hele wereldbevolking van voedsel te kunnen voorzien.
En eigenlijk is ons project ook in die context heel relevant. Stel: je hebt een bevolkingsgroep ergens in de woestijn, hoe kan je die van voedsel voorzien? Vandaag zijn dat nomadische volkeren die rondtrekken met hun vee. Maar stel dat zij er door het veranderende klimaat niet meer in slagen om hun veestapel in stand te houden? Hoe kan je dan technologisch een systeem bedenken om hen toch van voedsel te voorzien? Dan zou een vertical farming systeem waar je in een closed loop te werk gaat op basis van slechts beperkte resources die kunnen geregenereerd worden een goede mogelijkheid zijn.
Er zijn momenteel een aantal maatschappelijke trends aan de gang, en die zijn niet te stoppen. De voedingsindustrie in zijn geheel volgt en evolueert mee volgens die trends. Op weg naar een duurzamere wereld.
Hartelijke dank voor dit gesprek, en wij volgen uiteraard met veel belangstelling de verdere ontwikkelingen in verband met de SpaceBakery.
Bijlage: SpaceBakery persbericht
Tekst: Francis Meeus, december 2020