Pionieren met microalgen op Bonaire

Zo’n tien kilometer ten noorden van de Bonairiaanse hoofdstad Kralendijk bevindt zich de populaire snorkellocatie 1000 Steps. Ga je hier links de steile trap af – die gevoelsmatig wel duizend treden telt – dan loop je zo de Caribische Zee in. Rond het prachtige koraalrif kun je met een beetje geluk zeeschildpadden en octopussen tegenkomen. 

Terwijl de toeristen kopje onder gaan, wordt op een steenworp afstand hard gewerkt aan een mysterieuze installatie. De Wageningse promovenda Rocca Chin-On en haar studenten buigen zich over het apparaat, dat bestaat uit twee panelen die in een V-vorm met elkaar zijn verbonden. Uit de installatie steken aan alle kanten groene, gele, rode en oranje draden. Pvc-buizen en tie-wraps houden de boel bij elkaar. 

Microalgen als duurzame grondstoffen

Het apparaat is een zogeheten fotobioreactor, ontworpen door Chin-On zelf. In het apparaat worden microalgen opgekweekt, waterplantjes die meestal niet groter zijn dan één enkele rode bloedcel. Dankzij de V-vormige opstelling maakt het apparaat optimaal gebruik van de tropische zon. Na bijna twee jaar experimenteren kan Chin-On trots concluderen dat de algen in haar fotobioreactor bijzonder snel groeien. ‘De dagelijkse opbrengst is gemiddeld zo’n dertig gram per vierkante meter,’ zegt ze in het kleine laboratorium vlak naast de reactor. ‘Vergelijkbare projecten komen meestal niet verder dan twintig gram.’

Maar hoe komt Wageningen University & Research (WUR) op het idee om microalgen te kweken, en dan ook nog specifiek op Bonaire? Daarvoor moet je weten dat algen veelbelovende duurzame grondstoffen zijn voor de biobased economy. Algen zijn namelijk een goede bron van vetten of eiwitten, en daardoor in theorie geschikt voor allerlei toepassingen: van visvoer tot vleesvervangers of zelfs biobrandstof. Dankzij een bijdrage uit het NWO-Caribenprogramma kon de WUR twee promovenda aannemen om de algenproductie verder te bestuderen, onder wie dus Chin-On.

Bonaire is een ideale locatie vanwege het hoge aantal zonuren, een belangrijke voorwaarde voor gestage fotosynthese. Bovendien kan Bonaire veel baat hebben bij de algenproductie, denkt Chin-On, die zelf op het eiland is opgegroeid. ‘Er is op Bonaire nog een wereld te winnen op het gebied van duurzame ontwikkeling. Sinds kort is er een afvalzuiveringsinstallatie en wordt er groene stroom opgewekt, maar op andere vlakken loopt het eiland achter de feiten aan. Zo wordt bijvoorbeeld bijna alles geïmporteerd, van voedsel tot elektronica tot brandstof. Duurzame biomassa kan het eiland meer zelfvoorzienend maken.’
 

Gezocht: geschikte microalg

Voor het testen van haar bioreactor had Chin-On natuurlijk eerst een geschikte microalg nodig. Die alg werd geselecteerd door haar collega Robin Barten, die ook op dit NWO-project werkt. Na lang onderzoek kwam uiteindelijk Picochlorum sp. als winnaar uit de bus. Die microalg komt rond Bonaire in het wild voor. Zo voorkom je dat je exotische organismen in de kwetsbare natuur introduceert. 

Daarnaast is Picochlorum sp. goed bestand tegen hoge temperaturen. Dat is op het tropische Bonaire geen overbodige luxe. Dankzij zorgvuldige selectie en veredeling kan de microalg overleven tot 47,5 graden Celsius, al is een temperatuur tussen 35 en 40 graden Celsius optimaal. Overigens heeft het V-vormige systeem het extra voordeel dat deze ook in een bak met water kan drijven, waardoor de temperatuur lager blijft. Op die manier kun je ook Hollandse algensoorten – die minder hittebestendig zijn – in het systeem kweken.

Opschaling als volgende stap

Hoewel de promovendi veel successen boeken, wil dit nog niet zeggen dat we binnen korte tijd een Bonairiaanse algenburger eten of op biobrandstof naar het tropische eiland vliegen. Want de algenproductie is weliswaar hoger dan ooit tevoren, het gaat nog steeds om kleine hoeveelheden. De huidige fotobioreactor is een halve vierkante meter groot, waardoor de opbrengst slechts 15 gram per dag is. Ter vergelijking: dat is ongeveer het gewicht van een balpen.

‘De volgende stap is dus opschaling,’ zegt Chin-On, terwijl haar studenten de gekweekte algen onder de microscoop bestuderen. ‘Dat kun je bijvoorbeeld doen door meerdere fotobioreactors naast en achter elkaar te zetten, ongeveer zoals je ook een veld met zonnepanelen inricht.’ Voor het zover is, zou je Picochlorum sp. misschien wel kunnen gebruiken als natuurlijke kleurstof in voedsel of cosmetica, denken de onderzoekers. Voor zulke ‘hoogwaardige toepassingen’ is een kleine hoeveelheid microalgen al voldoende.

Chin-On is in ieder geval dankbaar dat zij dit promotieonderzoek heeft kunnen doen. Het stelde haar in staat om haar wetenschappelijke passie na te jagen op haar eigen eiland. ‘Dit is de plek waar mijn ouders wonen. Ik hou van het weer en het buitenleven, de kleinschaligheid en de natuur. Ik wilde na mijn studie graag terugkeren, maar wist lang niet hoe. Met deze promotieplek viel alles op zijn plaats.’

Zie hieronder een vertaling van dit artikel in het Papiamento.

Het project ‘Stand-alone production of algal products on Bonaire for food, feed, chemicals and fuels’ van projectleider prof. dr. ir. René Wijffels (WUR) loopt van 2018-2022, werkt samen met CIEE Bonaire en heeft een budget van 564.000 euro.