Op naar een revolutie in het gebruik van hulpbronnen?

Longread

Op naar een revolutie in het gebruik van hulpbronnen?

Leestijd: 19 minuten

Resource Use Efficiency staat voor het duurzaam gebruiken van hulpbronnen zoals water, energie, brandstoffen en bodem. Hoewel deze term misschien nieuw en ingewikkeld klinkt, werken onderzoekers van Wageningen University & Research (WUR) al jaren aan dit thema. Ze zoeken naar mogelijkheden om hernieuwbare en groene grondstoffen te gebruiken bij de productie van food en non-food, naar nieuwe en bestaande gewassen en technologieën die hiervoor geschikt zijn, naar haalbare veranderingen in de keten om duurzamer te produceren. Onder het motto: niet alleen recyclen, maar upcyclen.
In deze longread lees je hoe WUR probeert een revolutie in het (her)gebruik van hulpbronnen op gang te brengen. Zodat we langer toe kunnen met onze hulpbronnen.

Dit is een lang verhaal over hoe WUR werkt aan duurzamer (her)gebruik van hulpstoffen. In dit stuk komt het volgende aan bod:

- Wat bedoelen we met Resource Use Efficiency?
- Naar een circulaire en biobased economie
- Kringlopen (m.n. over fosfaat) sluitend maken
- Zuinig met water als hulpbron
- Gewassen voor een biobased economie (bijv. algen en paardenbloemen)
- Verspilling vermijden door computertechnologie (o.a. precisielandbouw)
- Veranderingen in de voedselindustrie

Kies de onderdelen die voor u interessant zijn om te lezen.

Wat is Resource Use Efficiency?

Hulpbronnen steeds schaarser
Er gaat geen dag voorbij dat we er niet aan worden herinnerd; we zijn met steeds meer mensen op deze aardbol. In 2023 gaan we de 8 miljard mensen halen volgens de voorspellingen van de Verenigde Naties. En de wereldbevolking blijft groeien. Met z’n allen consumeren we steeds meer. Niet alleen voedsel, maar ook andere producten. Voor de productie hiervan zijn hulpbronnen nodig: water, bodem, energie, fossiele en niet-fossiele brandstoffen. Als je met een groeiend aantal mensen gebruik maakt van deze hulpbronnen, worden deze steeds schaarser.
Klimaatverandering en verstedelijking putten onze lokale hulpbronnen ook nog eens uit. Bij droogte en overstromingen, die door klimaatverandering vaker voorkomen, komt de voedselproductie in gevaar door een gebrek aan water respectievelijk een goede bodem. In welvarende, dichtbevolkte, stedelijke gebieden zijn steeds meer voedingsstoffen nodig en nemen de rest- en afvalstoffen toe. Al deze ontwikkelingen maken het noodzakelijk om te zoeken naar manieren om duurzamer en efficiënter met onze hulpbronnen om te gaan.

Niet recyclen maar upcyclen
Wageningen University & Research vindt dit onderwerp zo urgent dat zij Resource Use Efficiency heeft benoemd tot een investeringsthema. “Effectief zou een betere term zijn dan efficiëntie. Je kunt heel efficiënt omgaan met je hulpbronnen, als je ze maar heel beperkt beschikbaar hebt, maar dan produceer je ook niet veel. Wij willen toe naar een effectief gebruik; niet alleen recyclen maar meer dan dat, namelijk upcyclen. Een voorbeeld? Als je de bodem na de oogst in een betere toestand achterlaat dan toen je begon, voorkom je uitputting en bereid je je goed voor op de toekomst”, aldus Remko Boom, hoogleraar levensmiddelenproceskunde en trekker van het thema Resource Use Efficiency binnen WUR.

Revolutie
Volgens Boom doet WUR al heel lang, heel veel goeds op het gebied van hergebruik van hulpbronnen. “Het is onze core business; plantenonderzoekers laten planten zo efficiënt mogelijk produceren, terwijl verwerkingstechnologen kijken hoe je met bestaande gewassen zo efficiënt mogelijk producten kan maken.”

Kennis van planten en verwerking met elkaar integreren, de productieketen als geheel bekijken en zo komen tot grote stappen in de vermindering van grondstoffengebruik.
Remko Boom, hoogleraar levensmiddelenproceskunde

Deze kennis kunnen we volgens Boom nu prima combineren om samen de hele keten onder de loep te nemen. “We waren vooral bezig met ‘end-of-pipe’ oplossingen; in bestaande processen zoveel mogelijk zien te winnen. De volgende stap is, in plaats van alleen afvalverwerking, toewerken naar een volledig gebruik van alle hoogwaardige stoffen in een proces. Door nauwere samenwerking kan je kennis van planten en verwerking met elkaar integreren, de productieketen als geheel bekijken en zo komen tot grote stappen in de vermindering van grondstoffengebruik. En onze wens is natuurlijk dat die veranderingen niet te langzaam gaan, maar dat er werkelijk sprake is van een revolutie.”

Gebruik grondstoffen beperken
Hoe maak je duurzaam, efficiënt en het liefst effectief gebruik van hulpbronnen? Reduce, Re-use, Recycle is een bekende drie-eenheid in duurzaamheidsland. Het zijn manieren om minder afval te produceren. Maar volgens Boom zouden we nog een stapje verder moeten gaan. “Eigenlijk hoort hier nog het de term Avoid voor. Je moet voorkomen dat je grondstoffen nodig hebt en voorkómen dat je afval produceert. Maar dat vraagt in vele gevallen om andere systemen.”

Korte termijn
Waar kunnen we beginnen? Een paar voorbeelden hoe je bewust kan omgaan met hulpbronnen op de korte termijn:

  • Avoid (vermijden); Door gewassen te ontwikkelen die minder water of minder fosfaat nodig hebben, voorkom je grote druk op steeds schaarser wordende hulpbronnen als water en fosfaat.
    Het voorkomen en terugdringen van voedselverspilling bespaart grondstoffen.
    Door de inzet van data sciences tijdens de teelt kan je preciezer produceren. Hierdoor heb je minder grondstoffen nodig. Bijkomend voordeel: Betere kwaliteit planten, dus je hoeft minder geteeld product weg te gooien En daardoor verspil je ook minder grondstoffen.
  • Reduce (verminderen); Dit is mogelijk door nieuwe gewassen te ontwikkelen die grondstoffen produceren. De rubberpaardenbloem blijkt zowel grondstoffen voor bioplastics als natuurrubber te kunnen leveren.
  • Re-use (hergebruik); We kunnen hulpbronnen hergebruiken door grondstoffen terug te winnen uit water, reststromen of afval; zo is het al mogelijk om mineralen terug te winnen uit mest of reststromen van suikerbiet te verwerken tot andere producten.
  • Recycle (recirculeren); Zo het mogelijk om suikers uit oud brood te verwaarden en die suikers opnieuw te gebruiken in koek en koekjes.

Van brood naar koek

Ongeveer 15 procent van het brood in de Nederlandse winkels wordt niet verkocht en eindigt als veevoer of biogas. Het blijkt dat dit ‘retourbrood’ weer een grondstof kan zijn voor smaakvolle voedingsmiddelen. Wageningen Food & Biobased Research heeft drie producten ontwikkeld uit retourbrood: broodpap, ontbijtkoek en suikerstroop. De suikerstroop vervangt de suiker in koekjes. De ontbijtkoek en koekjes van retourbrood scoren goed op smaak en mondgevoel, wijst consumentenonderzoek uit. Daarnaast waarderen consumenten producten waarvan ze weten dat er retourbrood in verwerkt is.

Lange termijn
Boom: “Op de korte termijn kunnen we dus al veel op het gebied van recyclen en dat moeten we ook zeker (blijven) doen. Daarbij gaat het vooral om afvalstoffen opnieuw waarde geven. Op de lange termijn moeten we afval zien te voorkómen. Alleen op die manier laten we de aarde robuuster (minder kwetsbaar) achter dan hij nu is. We moeten vooral nadenken over methoden om land en hulpbronnen robuuster te maken. Naar mijn idee kunnen we dat alleen doen door vanuit meerdere disciplines te kijken naar de hele keten. Op die manier kan je met hoogwaardige grondstoffen, producten met superieure eigenschappen maken. Zo blijk je zetmeel uit bonen en zaden te kunnen winnen door ze droog te vermalen. Vervolgens blijk je zetmeel en eiwitten simpelweg te kunnen scheiden door uit elkaar te blazen met lucht. We kunnen dadn veel meer van de grondstof nuttig gebruiken, hebben geen water meer nodig en geen energie om weer te drogen. De eiwitten blijven droog en zijn daarom van betere kwaliteit dan wanneer ze worden opgelost in water, zoals bij de nu toegepaste methode. De fracties zijn ook nog eens gezonder, omdat ze meer vezels blijven bevatten. Stel je voor dat we zaden en bonen hiervoor gaan optimaliseren? En dat we deze methode integreren met het kweken van insecten op de plantenvezels die overblijven?
Ik denk dat er maar één instituut in de wereld is die dat kan. Bij WUR hebben we alle kennis en technologieën hiervoor onder één dak, zodat we ook nog eens de gewassen voor dit soort nieuwe behandelingen kunnen optimaliseren. We hebben niet alleen de fundamentele kennis uit de wetenschappelijk hoek, maar ook de toegepaste kennis en goede contacten met het bedrijfsleven bij de onderzoeksinstituten. Hierdoor kunnen we snel reageren en dingen verwezenlijken die ingewikkelder zijn dan alleen één dingetje optimaliseren.”

Naar een circulaire en biobased economie

WUR wil graag bijdragen aan een biobased economie; een economie die niet meer drijft op fossiele brandstoffen, maar die gebruik maakt van hernieuwbare of groene grondstoffen uit gewassen. Daarbij moet je geen gewassen of grond onttrekken aan de voedselproductie, anders gaat het een ten koste van het andere.

Biomassa
Er zijn vele manieren om producten te maken uit niet-fossiele grondstoffen, ook wel biomassa genoemd. Je kunt biomassa omzetten in voedsel, energie, chemicaliën, geneesmiddelen en (biobased) materialen, zoals bioplastics voor verpakkingen, behuizing van consumentenelektronica, textiel en onderdelen voor de auto-industrie. De overblijvende biomassa kun je verbranden of vergisten, dus omzetten in bio-energie. Gewassen als koolzaad en suikerriet zijn van nature rijk aan olie of vet en inzetbaar als leverancier van grondstoffen, maar ook gewassen als zeewier en algen zijn interessant vanwege hun inhoudsstoffen. Om te bepalen of een gewas echt interessant is als grondstofproducent, kijken onderzoekers niet alleen naar de teelt en de oogst, maar ook naar aspecten als beleid, economie en duurzaamheid.

Reststromen
Bij het verwerken van grondstoffen uit de land- en tuinbouw tot voedsel komen vaak reststromen vrij. Met de huidige technologie kunnen we steeds meer stoffen uit die reststromen winnen. Neem de suikerbiet. Het bietenpulp werd tot voor kort verwerkt tot veevoer, alcohol en biogas. Maar uit de reststromen van suikerbiet blijk je ook hoogwaardige producten zoals cement, boorvloeistoffen, ingrediënten voor verf en schoonmaakmiddelen, plastic en zelfs voedingsvezels te kunnen maken.

- Helaas, uw cookie-instellingen zijn zodanig dat de Video niet getoond kan worden - pas uw permissie voor cookies aan

In sommige gevallen zijn de reststromen uit de food-industrie de grondstofbronnen voor de non-food industrie. Een stapje richting een circulaire economie; een economie waarin materiaal- en energiekringlopen gesloten zijn, met slimme verbindingen tussen diverse sectoren. Volgens de bank ABN Amro kan Nederland een voortrekkersrol vervullen in de wereld bij de circulaire economie.

Voedsel en duurzame verpakkingen uit reststromen
“Afval bestaat niet”, stelt Toine Timmermans, programmamanager duurzame voedselketens bij WUR.

- Helaas, uw cookie-instellingen zijn zodanig dat de Video niet getoond kan worden - pas uw permissie voor cookies aan


“Als het aan ons ligt, wordt in 2030 minstens de helft van alle agrifood-reststromen hoogwaardig verwerkt tot voedingsmiddel, veevoeder en/of biobased materialen. Dit betekent dat grondstoffen veel efficiënter gebruikt worden. Bestaande bedrijven genereren meer omzet en nieuwe bedrijven brengen innovatie en extra werkgelegenheid. Deze droom kan uitkomen als iedere partner in de keten, van boer tot retailer, zijn steentje bijdraagt en beseft dat een circulaire economie creëren iets is wat je samen doet. Wij doen er alles aan om bedrijven en overheden hierin te ondersteunen en mooie initiatieven op elkaar af te stemmen.”

Verpakkingsmaterialen zoals papier en karton maar ook bioplastics kunnen gemaakt worden uit groene grondstoffen in plaats van uit fossiele grondstoffen. Denk bij groene grondstoffen aan bomen, planten en (resten van) landbouwgewassen. Als je op die manier duurzame grondstoffen wint, wordt de productieketen van duurzame verpakkingen gesloten.

Voedsel en duurzame verpakkingen uit reststromen

Er zijn al diverse biobased plastics met allemaal andere eigenschappen dan hun fossiele broertje. Soms presteren ze zelfs beter dan traditionele verpakkingsplastics op het vlak van houdbaarheid of hittebestendigheid. Met deze bioplastics, de juiste toevoegingen en het juiste productieproces worden recyclebare folieverpakkingen gemaakt. Maar ook flessen, doppen en kratten. Niet alleen plastics, maar ook karton, papier en schuim gemaakt van biomassa, worden gebruikt voor duurzame verpakkingen. Een greep uit de mogelijkheden die WUR mee ontwikkeld heeft: de fles uit suikerbietenpulp; de ronde Rondeel eierdoos; een campagnekoeler voor champagneproducent Veuve Clicquot van geschuimd materiaal PaperFoam; tomatenverpakkingen van gewasmateriaal als bladeren en stengels.

Kringlopen sluitend maken

Als we kringlopen sluiten, hebben we minder hulpbronnen nodig. Je brengt de stoffen die je teveel hebt weer terug in de kringloop. Dat kan ook op een gerichte en duurzame manier. Een concreet voorbeeld? Met kringlooplandbouw kan op de huidige beschikbare landbouwgrond 70 procent meer voedsel worden geproduceerd voor de groeiende wereldbevolking. Dat kan door het slim aan elkaar knopen van plantaardige en dierlijke productie tot een integraal landbouwsysteem. Maar...hoe duurzaam en efficiënt de afzonderlijke productieketens van de Nederlandse landbouw ook zijn, als je naar het geheel kijkt, zie je nog steeds veel verspilling. Van de gewasopbrengsten belandt uiteindelijk nog niet eens de helft op ons bord.

Bij kringlooplandbouw zijn er geen afvalstromen meer. Vee speelt daarbij een cruciale rol. Landbouwhuisdieren kunnen op een efficiënte manier reststromen omzetten naar hoogwaardige eiwitrijke voedingsmiddelen: melk, eieren, vlees. Walter Gerrits doet onderzoek naar de verterings- en stofwisselingsprocessen bij dieren om dit nog beter inzichtelijk te krijgen.
Nu nog is de zogeheten food-feed-competitie een probleem: dieren eten gewassen die ook voor menselijke consumptie geschikt zijn. En landbouwgrond waarop voedsel voor mensen kan worden geteeld, wordt ingezet voor diervoerproductie.

Kringlooplandbouw betekent dat diervoer wordt gemaakt van delen van voedsel- gewassen die die ongeschikt zijn voor humane voeding. De mogelijkheden daartoe zijn enorm. Denk aan het eiwitrijke blad van suikerbieten. Maar ook restanten die we nu nog als onbruikbaar beschouwen, zoals stro en loof, zijn met behulp van insecten, wormen of paddenstoelen om te zetten in voedingsrijke grondstoffen voor diervoer. Als er bovendien kringloopvriendelijke regelgeving komt, kunnen we ons vee veel meer dan nu voeren met reststromen uit de voedingsmiddelenindustrie. En - last but not least - kunnen runderen en schapen grazen op land dat ongeschikt is voor het telen van voedselgewassen, zoals in Nederland de veenweidegebieden.

De leerstoelgroep Animal Production Systems doet onder leiding van prof. Imke de Boer onderzoek naar de rol van vee in een duurzame voedselvoorziening. Onderzoeker Hannah van Zanten uit die groep berekende in haar proefschrift ‘Feed sources for livestock: recycling towards a green planet’ uit 2016 dat de veehouderijsector op basis van reststromen een hoeveelheid eiwit kan produceren, die kan voorzien in eenderde van onze dagelijkse behoefte. Zo leveren dieren een aanzienlijke bijdrage aan voedselzekerheid en duurzaamheid. In Wageningen World stelt Hannah van Zanten: "We moeten ons vee voeren met restproducten."

Volgens Martin Scholten, algemeen directeur Animal Sciences Group, is kringlooplandbouw dè weg naar een duurzame, klimaatslimme voedselproductie. “De basis daarbij is een vruchtbare gezonde bodem, die een hoge productiviteit van akkerbouwgewassen oplevert, waarvan we de restanten benutten voor diervoer, en waarbij we de mest, die dieren produceren, weer gebruiken we om die bodem vruchtbaar te laten blijven.”

- Helaas, uw cookie-instellingen zijn zodanig dat de Video niet getoond kan worden - pas uw permissie voor cookies aan


Ook mest uit de landbouw vormt een belangrijke grondstof in de kringloop
. Mest is rijk aan mineralen (fosfaten, stikstof, kalium), maar ook aan eiwitten, vetzuren en andere bijzondere organische stoffen. Als je onbewerkte mest op het land uitrijdt, gaan veel van die stoffen verloren. De stoffen die niet worden opgenomen door het gewas spoelen grotendeels uit naar het grondwater. Door de mest voor het uitrijden te bewerken kun je mineralen en stoffen die niet nodig zijn op het land, uit de mest winnen en op ander manieren weer hergebruiken. Om alle nutriëntenstromen in kaart te brengen op een bedrijf is er gewerkt aan een Kringloopwijzer.

Oscar Schoumans, coördinator meerwaarde mest en mineralen bij Wageningen Environmental Research, heeft samen met collega’s in het laboratorium onderzocht hoe fosfaten het beste uit dierlijke mest teruggewonnen kunnen worden. “Door slimme mechanische en chemische scheidingstechnieken zijn we in staat om op een effectieve en relatief goedkope manier grote delen van het fosfaat uit mest te verwijderen, zodat die als secundaire grondstof gebruikt kan worden door de industrie, bijvoorbeeld de kunstmestindustrie. Wat rest is een mestproduct dat beter aansluit bij de behoefte van de gewassen (betere stikstof-fosfaatverhouding met nog steeds een hoog organische stofgehalte) waar lokaal en regionaal behoefte aan is.”

Groene mineralencentrales

In juni 2017 is een groot internationaal demonstratieproject (SYSTEMIC) gestart met een zogenaamde Groene Mineralen Centrale bij Groot Zevert Vergisting in de Achterhoek. Deze ‘mestcentrale’ gaat varkensmest verwerken tot stikstof-, fosfaat- en kaliummeststoffen, schoon water en een nutriënt-arme organische stof. Traditioneel wordt bij de productie van stikstof- en fosfaatkunstmest schaarse fossiele bronnen gebruikt, respectievelijk fossiele energie en fosfaaterts. In de mestcentrale worden nutriënten teruggewonnen uit mest en weer bewerkt tot meststof of secondaire grondstof voor de kunstmestindustrie. Een mooi voorbeeld van hergebruik, dat tegelijkertijd een positieve bijdrage levert aan een betere benutting van nutriënten en daardoor aan de verbetering van de milieukwaliteit.

Fosfaatkringloop
Ook van fosfaat is wereldwijd steeds minder beschikbaar, terwijl ook de vraag hiernaar groeit. Fosfaatmijnen raken uitgeput en door erosie spoelt veel fosfaat in zee. Voor energie zijn alternatieve bronnen, maar voor fosfaat niet. Wereldwijd dreigt er dus een fosfaattekort, terwijl in Europa juist veel fosfaat wordt gebruikt in de landbouw. Om zuinig met fosfaat om te springen moeten we de fosfaatkringloop sluiten. Hoe? Door de aanvoer van fosfaat (in veevoer en mest) te verminderen. Sinds 2015 mag er in Europa niet méér fosfaat op het land gebracht worden dan er door de planten wordt opgenomen. Fosfaat is dus steeds minder makkelijk beschikbaar voor planten. Dat kan weer leiden minder gewasgroei en minder productie. “Wij zoeken naar manieren om opname van fosfaat uit de bodem door gewassen te verbeteren en om in de gewasbehoefte te voorzien door kleine fosfaatgiften. Daarmee doen we pot- en veldproeven,” vertelt Frank de Ruijter, onderzoeker Agrosysteemkunde. “Ook onderzoeken we recycling van fosfaat en andere nutriënten uit (afval)reststromen om een efficiënt gebruik van grondstoffen te verhogen en de circulaire economie te versterken. Hierbij kijken we niet alleen naar Nederland en Europa, maar ook naar ontwikkelingslanden, omdat de kansen en mogelijkheden voor hergebruik van nutriënten daar anders zijn.” Onderzoekers kijken ook naar de effecten op de economie en het milieu op boerderijniveau en op regionaal niveau.

Veredelen op minder fosfaatbehoefte

Om efficiënt met de fosfaatvoorraad in de bodem om te gaan zou het mooi zijn als gewassen minder fosfaat nodig hebben voor hun groei. Dat klinkt als toekomstmuziek, maar er wordt al hard gewerkt aan veredeling van rassen die met minder fosfaat toe kunnen. Bijvoorbeeld bij het gewas ui. Na tomaat is ui het belangrijkste groentegewas in de wereld en een belangrijk exportproduct van Nederland. Uien hebben een relatief slecht wortelstelsel en nauwelijks wortelharen, waardoor ze moeilijk fosfaat opnemen. Uienplanten kunnen door interactie met de in de bodem voorkomende mycorrhizaschimmels toch aan voldoende fosfaat komen. Olga Scholten, werkzaam bij WUR Plant Breeding, onderzocht met collega’s het mechanisme achter de fosfaatopname bij verschillende uiensoorten. “Met die kennis kunnen veredelaars robuuste consumptie-uien kweken, die ook goed groeien met een lage fosfaatgift.”

Zuinig op water als hulpbron

De hoeveelheid beschikbaar zoet water is beperkt: slechts 2,5% van de totale hoeveelheid water op onze planeet bestaat uit zoet water, waarvan niet meer dan 1% goed toegankelijk is voor menselijk gebruik. We moeten dus zuinig omgaan met ons zoete water, dat water schoon houden of vervuild water reinigen om het te kunnen hergebruiken. Zeker in de toekomst zal de waterstress toenemen: de beschikbaarheid van schoon water komt meer en meer onder druk te staan. Dit heeft te maken met een groeiende wereldbevolking en daarmee een groeiende vraag naar schoon water, terwijl aan de andere kant de beschikbaarheid van schoon drinkwater op veel plaatsen afneemt, bijvoorbeeld door klimaatverandering en een toenemende vervuiling van rivieren, meren, en grondwater.

Zilt, droog of nat
In steeds meer landbouwgebieden is er gebrek aan water en jaar na jaar zit er meer zout in de bodem. Bij bemesting en na verdamping blijven namelijk zouten achter. WUR zoekt op diverse manieren naar oplossingen in een groot onderzoeksprogramma met vele partners; WaterNexus.
FOURCE is een techniek waarmee we brak water iets zoeter kunnen maken,” zegt onderzoeker waterdynamica Lodewijk Stuyt. “Niet helemaal zoet, maar wel iets zoeter. Een beetje zout is voor de meeste landbouwgewassen geen probleem, dus ‘deze techniek kan in sommige gebieden het verschil zijn tussen wel of geen voedselproductie.”
Voor droge gebieden is een geautomatiseerd, anticiperend drainage/subirrigatie-systeem ontwikkeld (iDrain) dat helpt bij het handhaven van een optimale grondwaterstand. Dat zorgt voor onderdrukking van de verzilting en voor opslag van zoetwater in de ondergrond. Hierdoor worden percelen minder kwetsbaar voor de steeds grilliger verlopende periodes met (te) nat en (te) droog weer.

Schoon oppervlaktewater
De kwaliteit van oppervlaktewater staat wereldwijd onder druk. Er zijn veel vervuilende stoffen die problemen veroorzaken: nutriënten, zware metalen, pathogenen, plastic, en medicijnresten zijn slechts enkele voorbeelden. Ook chemische onkruidbestrijding heeft gevolgen voor de kwaliteit van het oppervlaktewater. Het niet opgenomen onkruidbestrijdingsmiddel spoelt uit naar het grondwater en belandt uiteindelijk in het oppervlaktewater. Daarom is in Nederland sinds 31 maart 2016 het professioneel gebruik van chemische onkruidbestrijdingsmiddelen op asfalt en gesloten bestratingen verboden. Dit geldt (nog) niet voor particulieren, die nog vaak het bekende middel Round-up gebruiken met het bestrijdingsmiddel glyfosaat.
Wageningse onderzoekers hebben een methode voor Duurzaam Onkruid Beheer ontwikkeld om effectief onkruid te bestrijden op verhardingen tegen een redelijke kostprijs. Het is een combinatie van mechanische, thermische, chemische en biologische onkruidbestrijdingsmethoden, waardoor er minder schadelijke stoffen uitspoelen naar het oppervlaktewater. Duurzaam Onkruid Bestrijden is gemeengoed geworden: vele gemeenten, industriële bedrijven, havens en vliegvelden gebruiken deze methode al.

Hoogwaardige stoffen oogsten uit afvalwater
Veel bedrijven zien afvalwater als een last, maar door een efficiënt zuiveringsproces kan afvalwater ook een bron van schoonwater en hernieuwde grondstoffen zijn. WUR heeft een lange historie in het ontwikkelen van afvalwaterzuiveringssystemen. In 1977 ontwikkelde Gatze Lettinga een toentertijd unieke methode om organische stoffen en stikstofverbindingen uit afvalwater te halen. WUR heeft bijgedragen aan de THIOPAQ-scrubber die het giftige waterstofsulfide (H2S) uit afvalwater haalt en aan het ontwikkelen van gescheiden reinigingssystemen in huishoudens voor zwart water (van toiletten) en grijs water (minder vervuild huishoudelijk afvalwater), waardoor afvalwater hergebruikt kan worden. Recent heeft een groep onderzoekers een zogenaamde Aquafarm ontwikkeld. Zij speken niet meer van water zuiveren, maar van oogsten. Onderzoekers maken gebruik van het zelfreinigend vermogen van de natuur. Het vuile water wordt in optimale condities langs allerlei organismen geleid, zoals algen, wormpjes, mosselen, planten en vissen. Van de afvalstoffen groeien die organismen. De oogst? Biomassa en gezuiverd water waar geen luchtje meer aan zit.

- Helaas, uw cookie-instellingen zijn zodanig dat de Video niet getoond kan worden - pas uw permissie voor cookies aan

Aardappels en rijst telen met minder water

Bij droogte worden droogtetolerante rassen en gewassen interessant. Onze aardappel is juist een droogtegevoelig gewas dat water efficiënt omzet in koolhydraten, maar dat alléén kan bij voldoende water. Nederlandse bedrijven (telers en veredelaars) kijken dan ook reikhalzend uit naar droogtetolerante aardappelrassen voor de teelt in Nederland en voor de export naar droge regio's. Denk aan de mediterrane landen, Afrika, India en delen van China.

Rijst telen met minder water kan bijdragen aan een oplossing voor de toenemende droogte. Gerard van der Linden: “De gangbare teelt van één kilo rijst vraagt 2000 tot 5000 liter water. Wij willen weten waarin rijst precies verschilt van tarwe. Waarom moet rijst in water groeien? Met die kennis kunnen wij op zoek naar rijst die met veel minder water toch hoge opbrengsten geeft. Dat onderzoeken we in het lab en op het veld met een internationaal team uit Wageningen, India, China en de Filipijnen. Daarbij kijken we ook naar de sociale en economische effecten van een verandering in teeltwijze.”

Gewassen voor een biobased economie

Het is interessant om de verwerking van bestaande gewassen aan te passen of nieuwe gewassen op te sporen die chemische stoffen kunnen leveren. Deze stoffen, bijvoorbeeld industriële suikers of organische zuren en aminozuren, kunnen dienen als grondstof voor de productie van hoogwaardige chemicaliën. Dus chemicaliën uit biomassa in plaats van uit aardolie. Planten moeten deze grondstoffen dan wel produceren naast het doel waarvoor ze in eerste instantie werden geteeld. Pas dan kan je spreken van het opwaarderen van plantenreststromen.

Bestaande gewassen
Voorbeelden van bestaande gewassen die in Nederland op grote schaal worden geteeld en waar we meer uit kunnen halen dan we nu doen, zijn de eerder genoemde suikerbiet en de aardappel. Ook wordt er op dit moment onderzoek gedaan naar de mogelijkheden van de (bulk)gewassen mais, lupine, soya, quinoa en miscanthus en aanpassingen van het bijbehorende verwerkingsproces.

Chemicaliën uit de zetmeelaardappel
De chemische industrie maakt naast aardolie al gebruik van groene grondstoffen door bijvoorbeeld zetmeel uit aardappels chemisch om te zetten in suikers. Daarmee worden biobased polymeren en materialen gemaakt door micro-organismen via fermentatie. WUR heeft een zetmeelaardappel ontwikkeld die zelf groene chemicaliën maakt, zonder dat daar eerst de omzetting naar suiker voor nodig is.

Nieuwe gewassen
Als je nieuwe gewassen kunt telen die kunnen dienen als grondstoffen voor de industrie, dan heb je een mogelijkheid om volledig onafhankelijk te worden van de bestaande fossiele brandstoffen. Hiermee sta je aan het begin van het verwerkingsproces en kan je het gewas al tijdens de veredeling aanpassen aan het productieproces. Dit vraagt om een systeeminnovatie, maar als dit lukt, levert dat voor de toekomst veel op. Namelijk een ideaal productieproces met minder afval en een kwalitatief goed product.

Algen
Een voorbeeld van een nieuw gewas dat van grote betekenis kan zijn voor de ‘revolutie’ in groene grondstoffen zijn algen. Er wordt aan WUR al meer dan tien jaar onderzoek gedaan naar de mogelijkheden van algen als leverancier voor groene grondstoffen. Ze vormen een veelbelovende bron voor eiwit en olieachtige stoffen, geschikt voor gebruik in voedsel, veevoer, brandstof en chemicaliën als verf en plastics. Algen zetten stikstof en fosfaten met behulp van zon efficiënter om dan landbouwgewassen. Een voordeel van algen is dat ze op onvruchtbare grond kunnen groeien, met een hogere opbrengst per grondoppervlak dan landbouwgewassen. Bovendien kunnen veel algensoorten groeien op zeewater. Dus er is geen zoetwater nodig voor de teelt.
Vanwege de perspectieven voor algenteelt is er op Wageningen Campus in 2010 de unieke onderzoeksfaciliteit AlgaePARC aangelegd, waar in diverse reactoren verschillende microalgen worden onderzocht om te komen tot een rendabele teelt van algen. In januari van 2017 is besloten om op het eiland Bonaire een, in eerste instantie kleinschalige, algenpilot te bouwen als businesscase. De algenproductie kan de economie op Bonaire minder afhankelijk maken van het toerisme. Door de gunstige teeltomstandigheden (veel zonlicht) is Bonaire ideaal.

- Helaas, uw cookie-instellingen zijn zodanig dat de Video niet getoond kan worden - pas uw permissie voor cookies aan


Rubberpaardenbloem

De Russische rubberpaardenbloem (Taraxacum kok-saghyz) is ook een voorbeeld van een nieuwe groene grondstof. Deze plant is uniek omdat de wortels inuline én hoogkwalitatieve natuurrubber maken. Natuurrubber is een duurzaam materiaal dat gebruikt wordt in meer dan 50.000 producten, voor onder andere de bouw (lijmen, kitten), geneeskunde (handschoenen, slangen) en transport (matten, banden). Vanwege de hoge kwaliteit van natuurrubber kan het in veel producten niet volledig vervangen worden door synthetische rubber. Natuurrubber wordt nu uit de rubberboom gehaald en rubberboomplantages zijn gevoelig voor ziekteverwekkers. Bovendien moet tropisch regenwoud worden gekapt voor huidige teelt met rubberbomen. De verwachting is dat de wereldwijde vraag naar natuurrubber de komende tijd aanzienlijk zal toenemen. Een nieuw gewas voor de productie van natuurrubber is dus een uitkomst. De inuline uit de wortels van de Russische paardenbloem is ook een grondstof voor de biobased economy. Inuline kan in de vorm van fructose dienen als grondstof voor bijvoorbeeld bioplastics.
Het EU project Drive4EU, waar dit rubberonderzoek wordt uitgevoerd, heeft onlangs het eerste prototype van een racefietsband van natuurrubber uit de wortels van de Russische paardenbloem opgeleverd.

Verspilling vermijden door computertechnologie

Niet alleen tijdens de verwerking van gewas tot product kan je verspilling tegengaan door reststromen opnieuw te gebruiken, maar ook eerder in de keten kun je verspilling vermijden. Denk aan ‘Avoid’ uit het rijtje Avoid, Reduce, Re-use, Recycle. Als de teelt nauwkeurig kan worden uitgevoerd, heb je minder hulpbronnen nodig om tot een zelfde of zelfs een kwalitatief beter product te komen. Is de kwaliteit beter, dan hoef je ook minder weg te gooien. Met de inzet van computers tijdens de teelt is het mogelijk geworden om gewasgegevens te verzamelen (en zo op mest te besparen), ziektes te detecteren (en tijdig te bestrijden, zodat minder planten uitvallen) of kwaliteit te monitoren (waardoor minder gewas kwalitatief onder de maat is).

Robotica
Computers, robots en drones spelen in de landbouw, veeteelt, natuurbeheer en de levensmiddelenindustrie een steeds grotere rol. Ze werken objectief en nauwkeurig. Daardoor zijn minder energie en grondstoffen nodig en de opbrengsten zijn hoger en van betere kwaliteit. Diverse onderdelen binnen Wageningen University & Research werken aan de ontwikkeling van agrofood robotica. Daarbij wordt uitgegaan van de behoefte van de sector en gekeken of robots daarbij kunnen helpen. Dus niet bestaande robots aanpassen, maar de robotica gebruiken als toolbox voor de oplossing van problemen.

- Helaas, uw cookie-instellingen zijn zodanig dat de Video niet getoond kan worden - pas uw permissie voor cookies aan

In deze infographic is aangeven in welke fase in de keten mogelijkheden liggen voor het inzetten van robots en wat er al mogelijk is in de praktijk. Maak een virtuele tour langs de mogelijkheden met de video Agro Food Robotics Lab Parcours.

Met precisielandbouw duurzamer telen of boeren
Door (computer)technologie toe te passen in de landbouw is precisielandbouw mogelijk geworden. Tijdens het poten/zaaien, de verzorging, de oogst en de opslag kun je slimme apparaten inzetten die de verschillen in gewas of de bodem detecteren, die beslissen of actie nodig is en die het vervolgens ook nog (geautomatiseerd) plaatsspecifiek uitvoeren en evalueren. Een mooie bijkomstigheid van precisielandbouw is dat de negatieve milieueffecten van de landbouw afnemen. Voorbeelden van toepassingen van precisielandbouw zijn beeldanalyse voor de detectie van ziekten in aardappel, sensorgestuurde gras- en maïsteelt, vermindering van gewasbeschermingsmiddelen met behulp van spuitcomputers of een app (AkkerGPS) voor het opsporen van ziekten, nesten en onkruiden in het veld. Ook is er een systeem ontwikkeld waarmee de stikstofgift wordt afgestemd op de actuele gewasbehoefte. Met dit systeem wordt gemiddeld 10% stikstof bespaard – soms zelfs 20% - zonder dat de opbrengst minder is. Hiervoor hebben akkerbouwers een gewasreflectiesensor nodig en moeten ze de verzamelde data verwerken. Er wordt nu gewerkt aan gewasreflectiemeting met een drone (UAV = unmanned airial vehicle) en de verwerking van die dronedata tot een stikstof-bemestingsadvies. De teler kan het advies dan via Akkerweb downloaden als opdracht (taak) voor zijn kunstmeststrooier.
Bekijk de animatie (van ZLTO) over Precisielandbouw.

Met precisielandbouw duurzamer telen of boeren

Phenomics
Een andere manier om teelt en productie te verduurzamen en te optimaliseren is het monitoren van het fenotype (de uiterlijke verschijningsvorm) van planten of dieren. WUR heeft een platform opgericht met publiek private samenwerkingen om kennis, expertise en faciliteiten op het gebied van het meten van fenotypes (phenomics) te bundelen en om samen te werken met buitenlandse partijen. Onderzoekers kijken op diverse manieren en in diverse fases naar fenotypes om te zien of te voorspellen hoe planten en dieren reageren op milieu-invloeden en koppelen dat weer aan de genetische informatie en vise versa. Hoe reageren planten op stress? Hoe meet je de variatie in een gewas op een manier waarbij je de planten of producten intact laat (non-destructief)? Hoe stel je in een heel vroeg stadium vast waar ziektes ontstaan om daar snel op te kunnen anticiperen? Hoe meet je kwaliteit op het veld? Hoe voorspel je aan de hand van data de groei en de oogst onder diverse teeltomstandigheden? Hoe monitor je de kwaliteit van het eindproduct om jaarrond een kwalitatief goed product te kunnen leveren?
De diverse technieken zijn weergegeven in de infographic Phenomics.

Sustainable Food Initiative

Tot slot terug naar de trekker van het thema Resource Efficiëncy Remko Boom. Hij geeft in 2018 het stokje als trekker door aan zijn collega Carolien Kroeze, leerstoelhouder Water Systems and Global Change bij departement Omgevingswetenschappen van WUR. “Niet omdat ik mijn belangstelling voor dit onderwerp verloren heb. Integendeel. Al mijn tijd wordt nu opgeslokt door een concrete uitwerking van dit onderwerp op het gebied van voeding; het Sustainable Food Initiative. Dit is een omvangrijk initiatief met o.a. universiteiten, voedingsbedrijven en start-ups om samen te werken aan veranderingen in onze voedingsindustrie.

Niet alles ‘overraffineren’, maar sommige stoffen in hun natuurlijke vorm laten bestaan en daar het eindproduct mee maken. Dat vraagt om aangepaste productieprocessen, maar kost ook minder grondstoffen, minder water en minder energie.
Remko Boom, hoogleraar levensmiddelenproceskunde

We willen hier niet zozeer een samenwerking opzetten, maar vooral een gemeenschap creëren, van academici, technici, industriëlen, start-ups, ondernemers en studenten, die gezamenlijk werken aan hetzelfde doel. We willen gezamenlijk een verschil maken door fundamenteel onderzoek te verweven met snelle innovatie. We willen daarvoor naar de hele keten kijken. En niet alles ‘over-raffineren’, maar sommige stoffen in hun natuurlijke vorm laten bestaan en daar het eindproduct mee maken. Dat vraagt om aangepaste productieprocessen, maar kost ook minder grondstoffen, minder water en minder energie.”
Het voornemen van dit initiatief is om in 2025 de technologie ontwikkeld te hebben om de complete uitstoot van CO2, broeikasgassen en energiegebruik in de voedingsindustrie met 50% terug te brengen. Dit is in lijn met het regeringsvoornemen en met de maatschappelijk opinie. Volgens Boom is de tijd er rijp voor en willen bedrijven hierop voorsorteren. “Hoewel onze voeding nog nooit zo goed geweest is als nu, kan de consument zich steeds minder vinden in het aangeboden voedsel en in de industrialisering daarvan. Daar moeten wij goed naar kijken, en ervoor zorgen dat de voedingsindustrie en consument elkaar weer vertrouwen.”

Samen optrekken naar duurzaamheid
In Nederland moet dat lukken volgens hem. Veel grote Nederlandse bedrijven zijn, in tegenstelling tot buitenlandse bedrijven, coöperaties. Ze zijn eigendom van de boeren die ook de bieten en de aardappels kweken. Hierdoor is het voor alle partijen interessant om in de plant én in het productieproces te investeren. “Deze coöperaties, maar ook andere Nederlandse bedrijven, kennen een overlegstructuur en ze kiezen ook bewust voor duurzaamheid. Door die overlegstructuur gaat het afstemmen makkelijker. In het buitenland switchen bedrijven gemakkelijker van grondstoffenleverancier als ze de oorspronkelijke grondstoffen niet meer kunnen krijgen. Hier beslissen de leveranciers mee over nieuwe ontwikkelingen. Hier ziet iedereen de lange termijn voordelen van duurzamer produceren; ze zijn geïnteresseerd mee te doen met dit soort initiatieven om er gezamenlijk aan te werken. Hopelijk is dit initiatief een voorbeeld voor anderen.“