Maximale voedingswaarde uit biomassa door schimmels

Schimmels maken stro tot goed verteerbaar veevoer

Wat als je van taaie graanstengels goed verteerbaar diervoer kunt maken? John Cone en Anton Sonnenberg, onderzoekers bij Animal Nutrition en Plant Breeding van Wageningen University & Research, hebben een baanbrekende methode ontwikkeld om lignine af te breken. Lignine is het houtige deel in het gewas. Door dit af te breken kan bijvoorbeeld stro maximaal benut worden als diervoer. Beter voor het milieu én ook economisch zeer interessant. Laagwaardige biomassa is bovendien in nagenoeg onbeperkte hoeveelheden beschikbaar.

Schimmel sterker dan lignine

Jaarlijks wordt wereldwijd 2.000 miljoen ton stro geproduceerd. Stro bevat veel lignine. Daardoor is het beperkt geschikt als voeding voor herkauwers. Want hoe meer lignine, hoe moeilijker de koolhydraten benut kunnen worden die nodig zijn om voedsel in de pens te verteren.
De natuur biedt uitkomst. Bepaalde schimmels, zoals de oesterzwam en shiitake, zijn in staat om lignine af te breken. Die schimmels koloniseren eerst hun substraat met een netwerk van schimmeldraden (mycelium) om het zo geschikt te maken voor een hele snelle groei van de paddenstoelen. Zo ontsluiten de schimmels de biomassa en kunnen ze heel snel de nutriënten uit het substraat opnemen. Ze doen dat heel selectief: vooral lignine wordt afgebroken. De waardevolle koolhydraten blijven vooralsnog gespaard. Door het proces te stoppen vlak voor dat de paddenstoelen verschijnen, wordt plantaardig materiaal verkregen dat veel beter te verteren is door herkauwers.

Schimmels maken stro tot goed verteerbaar veevoer

Onderzoek laat bij tarwestro een verhoging van de verteerbaarheid met 50 procent zien en bij houtsnippers zelfs 150 procent. Dat maakt laagwaardige biomassa tot bruikbare diervoeding en een economisch interessant product.

Zoeken naar de perfect match

In het onderzoek wordt nauw samen gewerkt tussen de onderzoeksgroepen Animal Nutrition en Plant Breeding van WUR. Vanuit Plant Breeding is een onderzoeksgroep betrokken die aan (eetbare) paddenstoelen werkt en over de juiste schimmels beschikt. Experimenten met diverse schimmels en diverse soorten biomassa leiden tot effectieve combinaties om organisch afval met een hoog ligninegehalte op te waarderen tot veevoer. Daarnaast zijn er mogelijkheden om de schimmels verder te veredelen en zo de afbraak van lignine nog verder te optimaliseren.

Om de lignine af te breken is niet alleen de juiste schimmel nodig is, maar ook een complex van enzymen in aanwezigheid van zuurstof. Het is de kunst om de juiste schimmel te koppelen aan het juiste substraat, zodat waardevolle voedingsstoffen worden ontsloten. Ook moet het proces op tijd worden gestopt, dus voordat de schimmels paddenstoelen gaan vormen en de koolhydraten verbruikt worden. Nadat de schimmels hun werk hebben gedaan kan het product lange tijd bewaard worden. De schimmels produceren namelijk zuren die het product conserveren. Door het product goed in te drukken en af te dekken kan er geen zuurstof meer bij de schimmels komen en wordt het afbraakproces stilgelegd. Dit is vergelijkbaar met inkuilen van veevoer door boeren.

Met schimmels lignine in stro afbreken

Schimmels op gehakseld stro breken lignine af. Zo wordt stro beter verteerbaar voor herkauwers.

Onderzoek met breed perspectief

Er wordt verder onderzoek gedaan nodig naar de specifieke voederwaarde voor herkauwers (koe, geit, buffel, schaap). Zo kan een oesterzwam-schimmel bijvoorbeeld zorgen dat een koe twee keer zo veel energie uit rijstestro haalt. Daarnaast onderzoekt WUR methoden die deze vorm van biomassa-verwaarding zo breed mogelijk toepasbaar maken. Wanneer overgebleven biomassa niet alleen bruikbaar is als brandstof maar ook als veevoer, kunnen meer dieren gevoed worden. En daarmee ook meer mensen.

In veel ontwikkelingslanden worden de dieren nu gevoerd met bij- en restproducten die vaak slecht verteerbaar zijn. Behandeling van deze producten met schimmels kan ze tot waardevol veevoer maken. Daarmee levert het onderzoek een belangrijke bijdrage aan duurzame oplossingen voor het voedsel- en hongerprobleem in de wereld. Onze schimmeltechniek kan ook gebruikt worden om bio-energie (methaan, ethanol) efficiënter te produceren uit beschikbare biomassa. Bovendien kunnen de koolhydraten in de ontsloten celwanden gebruikt worden als basis voor bepaalde chemische industrieën.

Binnenkort vinden in Indonesië de eerste proeven op semi-commerciële schaal plaats. Vanuit Iran en Thailand is ook belangstelling getoond.

Mede dankzij filantropische giften

Het onderzoek naar de afbraak van lignine door schimmels is indertijd mede dankzij filantropische giften tot stand gekomen. Dit project is tot stand gekomen via het Universiteitsfonds Wageningen en had niet plaatsgevonden zonder de financiering van drie filantropische partners. Het is een voorbeeld van potentieel baanbrekend onderzoek waarvoor via de reguliere kanalen zeer moeilijk financiering kan worden gevonden. Juist dit type ‘risicovol’ onderzoek, innovatief, op het grensvlak van vakgebieden en buiten de gebaande paden, kan tot cruciale doorbraken leiden, zoals het onderzoek naar afbraak van lignine laat zien.

Neem voor meer informatie over het afbreken van lignine contact op met: