Hoe maak je wetenschappelijke kennis bruikbaar voor vraagstukken die in de praktijk ontstaan? Binnen Fieldlab Circulair verdienen met insecten in de Peel werken we aan nieuwe circulaire ketens. Daarbij komen voortdurend vragen naar boven waarvoor het antwoord niet zomaar op de plank ligt. Soms vraagt dat om een praktijkproef, soms om technische ontwikkeling en soms is het eerst nodig om te weten wat de wetenschap al over een onderwerp kan vertellen.
Daarom werkt het Fieldlab regelmatig samen met studenten van Wageningen University & Research. Eerder gingen studententeams voor ons al aan de slag met vraagstukken rond het hoogwaardiger benutten van reststromen en antinutritionele factoren. Dit voorjaar kregen drie nieuwe internationale teams ieder een ander vraagstuk mee. Op 1 juli presenteerden zij hun resultaten aan vertegenwoordigers van het Fieldlab.
De drie onderzoeken verschillen behoorlijk van elkaar. Het ene team verdiepte zich in frass, het tweede in de toepassing van insecten in voer voor jonge dieren en het derde in de mogelijkheden om nutriënten uit moeilijker bruikbare organische reststromen opnieuw te benutten. Toch hebben ze iets belangrijks gemeen: ze raken allemaal aan vragen die ontstaan wanneer je circulaire ketens niet alleen op papier wilt bedenken, maar daadwerkelijk probeert te ontwikkelen.
Van praktijkvraag naar wetenschappelijke verdieping
De onderzoeken zijn uitgevoerd binnen Academic Consultancy Training (ACT) van Wageningen University & Research. Binnen ACT werken multidisciplinaire groepen masterstudenten gedurende acht weken aan een actuele, complexe vraag van een externe opdrachtgever. De studenten worden daarbij begeleid door een coach en academisch adviseur.
Voor het Fieldlab is vooral de combinatie van verschillende wetenschappelijke achtergronden interessant. De vraagstukken waar we aan werken laten zich namelijk zelden vanuit één vakgebied oplossen. Een reststroom kan vanuit technisch perspectief interessant zijn, maar daarmee is nog niet gezegd dat deze veilig kan worden toegepast. Een ingrediënt kan een interessante voedingswaarde hebben, terwijl verwerking of wetgeving toepassing ingewikkeld maakt. En een restproduct kan waardevolle stoffen bevatten, zonder dat al duidelijk is hoe die waarde in de praktijk kan worden benut.
ACT geeft ons de mogelijkheid om bij zulke vragen eerst een stap terug te doen. Wat is er al onderzocht? Welke kennis uit verschillende vakgebieden kan bij elkaar worden gebracht? Waar spreken onderzoeken elkaar tegen? En misschien nog belangrijker: wat weten we nog níet?
Dat laatste is minstens zo waardevol als een antwoord.
Meer kijken naar wat er in frass zit
Een van de studententeams onderzocht de mogelijkheden om meer waarde te halen uit frass. Frass ontstaat bij het kweken van insecten en bestaat onder andere uit uitwerpselen van de insecten, resten van het substraat en delen van exoskeletten. Het bevat onder meer nutriënten en chitine en wordt nu vooral toegepast als meststof.
De vraag van de studenten was daarom niet simpelweg óf frass bruikbaar is. Ze onderzochten welke eigenschappen frass heeft en of die aanleiding geven om verder te kijken dan de bestaande toepassing als relatief laagwaardig bulkproduct.
Daarbij brachten ze verschillende mogelijke toepassingen in kaart en beoordeelden deze vanuit economische, sociale en milieutechnische invalshoeken. Onder andere langzaam vrijkomende pellets en een consumentenconcept waarin frass met andere materialen wordt gecombineerd, kwamen in hun analyse aan bod.
Interessant is vooral dat de studenten niet alleen naar de hoeveelheid nutriënten keken. Ook andere bestanddelen van frass kunnen relevant zijn. Daardoor ontstaat een bredere onderzoeksvraag: kijken we bij het beoordelen van frass voldoende naar alle eigenschappen van het materiaal?
Tegelijkertijd laat het onderzoek zien hoeveel nog onbekend is. De samenstelling van frass is niet altijd hetzelfde. Die hangt onder andere samen met het insect, het gebruikte substraat en het productieproces. Ook is voor verschillende gewassen, bodems en toepassingen nog onvoldoende praktijkonderzoek beschikbaar.
De studenten adviseren daarom nadrukkelijk om verder te onderzoeken hoe frass zich onder verschillende omstandigheden gedraagt. Daarbij noemen ze onder meer veldproeven met verschillende hoeveelheden frass, gewassen en bodemtypen en onderzoek naar effecten op plantengroei en uitspoeling van nutriënten.
Daarmee levert het onderzoek geen eindantwoord op. Het brengt vooral scherper in beeld welke eigenschappen interessant zijn, welke toepassingsrichtingen denkbaar zijn en welke kennis nog nodig is voordat daar stevige conclusies aan kunnen worden verbonden.
Kunnen insecten iets betekenen voor jonge dieren?
Een tweede studententeam onderzocht een heel ander vraagstuk: de mogelijke toepassing van insecten in voer voor jonge dieren.
De periode waarin jonge dieren overschakelen van moedermelk naar vaste voeding is een kwetsbare periode. Jonge dieren schakelen in korte tijd over van moedermelk naar vast voer, terwijl ook hun leefomgeving verandert. Hun spijsverteringsstelsel en immuunsysteem zijn dan nog in ontwikkeling. Een verminderde voeropname en problemen met de darmgezondheid kunnen in deze periode optreden.
De studenten onderzochten wat wetenschappelijk bekend is over Black Soldier Fly-larven en meelwormen als voederingrediënt. Daarbij keken ze niet alleen naar eiwitten en vetten, maar ook naar componenten zoals chitine, antimicrobiële peptiden en laurinezuur. In de wetenschappelijke literatuur worden aan verschillende van deze stoffen mogelijke functionele eigenschappen gekoppeld.
Een belangrijk onderdeel van hun opdracht was bovendien de vorm waarin het voer wordt aangeboden. Veel insecten worden voor toepassing in veevoer gedroogd en verwerkt tot insectenmeel. Het team onderzocht juist wat bekend is over een minder ver verwerkte, semi-moist toepassing.
Dat klinkt misschien als een detail, maar verwerking kan invloed hebben op eigenschappen van een ingrediënt én de milieu impact. Tegelijkertijd kan een vochtiger voer qua structuur dichter liggen bij het vloeibare voer waaraan een jong dier gewend is.
De studenten vonden in de literatuur verschillende aanwijzingen dat insecten als ingrediënt interessant kunnen zijn voor jonge dieren. Onderzoek naar insectenmeel laat bijvoorbeeld zien dat conventionele eiwitbronnen gedeeltelijk kunnen worden vervangen zonder dat dit automatisch ten koste gaat van technische prestaties.
Maar juist bij de combinatie met semi-moist voer wordt het bewijs dunner.
Er is nog relatief weinig specifiek onderzoek gedaan naar semi-moist insectenvoer bij jonge dieren. Een deel van de beschikbare kennis is daarom afgeleid van onderzoek naar vloeibare voeders of andere voervormen. Bovendien varieert de samenstelling van insecten afhankelijk van onder meer substraat, kweekomstandigheden en verwerking. Dat maakt het lastiger om resultaten uit verschillende onderzoeken rechtstreeks met elkaar te vergelijken.
Die nuance is belangrijk. Het onderzoek laat interessante mogelijkheden zien, maar maakt tegelijkertijd zichtbaar waar aannames nog in de praktijk getoetst moeten worden.
Wat als een reststroom niet zomaar gebruikt kan worden?
De derde groep begon nog een stap eerder in de keten.
Een belangrijk uitgangspunt van een circulaire economie is dat nutriënten en grondstoffen zo lang mogelijk bruikbaar blijven. In de praktijk is dat ingewikkeld. Organische reststromen kunnen ongewenste stoffen bevatten, waardoor ze niet zonder meer opnieuw in voedsel- of voederketens kunnen worden ingezet.
De studenten onderzochten daarom hoe verschillende biologische verwerkingsroutes zich tot elkaar verhouden. Hun doel was een besliskader te ontwikkelen waarmee verschillende organische reststromen en mogelijke verwerkingsroutes naast elkaar kunnen worden gezet.
Daarbij werd gekeken naar verschillende soorten verontreinigingen en naar de manier waarop nutriënten gedurende verwerking kunnen worden teruggewonnen. Dat maakt het vraagstuk aanzienlijk ingewikkelder dan de gedachte dat één organisme of proces een vervuilde stroom eenvoudigweg kan “schoonmaken”.
Sommige stoffen kunnen worden afgebroken, andere kunnen achterblijven of zich juist ophopen. Bij insecten speelt bovendien mee dat de samenstelling van de larven mede afhankelijk is van het substraat waarop ze groeien. Ook kunnen bepaalde verontreinigingen uiteindelijk beperkingen opleveren voor de toepassing van de geproduceerde biomassa.
Het team bracht daarom verschillende routes en beslismomenten bij elkaar. Welke route mogelijk interessant is, hangt volgens hun analyse onder meer af van de samenstelling van de reststroom, het type verontreiniging en de gewenste toepassing van de producten die uit het proces komen.
Ook hier blijkt de beschikbare wetenschappelijke kennis nog niet voldoende om rechtstreeks naar grootschalige praktijktoepassing te springen. De studenten wijzen onder andere op het belang van beter inzicht in wat er gedurende verschillende processtappen precies met nutriënten én ongewenste stoffen gebeurt. Daarvoor zijn modellen, analyses en praktijkvalidatie nodig.
Het interessante van deze opdracht zit daarom misschien juist in de complexiteit die zichtbaar wordt. Een reststroom opnieuw benutten gaat niet alleen over de vraag of een organisme deze kan verwerken. Het gaat ook over veiligheid, kwaliteit van de eindproducten, regelgeving en de bestemming die daarna nog mogelijk is.
Drie onderzoeken, verschillende plekken in de keten
Op 1 juli kwamen de drie lijnen bij elkaar tijdens de eindpresentaties.
Op het eerste gezicht liepen de onderwerpen behoorlijk uiteen. Frass als waardevolle grondstof, insecten als ingrediënt voor jonge dieren en biologische routes voor het terugwinnen van nutriënten uit moeilijk bruikbare reststromen lijken drie afzonderlijke onderzoeksvelden.
Binnen een circulaire keten raken ze elkaar echter voortdurend.
Wat aan het begin van een keten als reststroom binnenkomt, bepaalt mede wat een insect of ander organisme ervan kan maken. Het gebruikte substraat heeft invloed op de samenstelling van het insect en de frass die overblijft. Vervolgens bepalen verwerking, veiligheid en eigenschappen welke toepassingen voor die producten mogelijk zijn. En na toepassing ontstaan opnieuw stromen waarvan we moeten bepalen hoe we de aanwezige nutriënten zo goed mogelijk kunnen behouden.
Juist daarom werken we binnen Fieldlab Circulair verdienen met insecten in de Peel niet alleen aan afzonderlijke technieken. We proberen te begrijpen wat er gebeurt wanneer verschillende schakels met elkaar worden verbonden.
De drie studententeams hebben daar ieder vanuit hun eigen opdracht en wetenschappelijke achtergronden naar gekeken.
Weten wat je nog niet weet
Misschien is dat uiteindelijk de belangrijkste opbrengst van dit soort samenwerking.
Wetenschappelijk onderzoek wordt soms voorgesteld als een route naar een helder antwoord. Bij de vraagstukken waarmee we binnen het Fieldlab werken, blijkt het minstens zo belangrijk om scherp te krijgen waar het bewijs ophoudt.
Een interessant effect uit een wetenschappelijke publicatie is nog geen bewezen werking onder praktijkomstandigheden in De Peel. Een technisch mogelijke verwerking betekent nog niet automatisch dat een product veilig of wettelijk toepasbaar is. En een veelbelovende toepassing is nog geen werkende circulaire keten.
De ACT-teams helpen om dat onderscheid te maken.
Ze brengen in korte tijd veel bestaande wetenschappelijke kennis rond een concrete vraag bijeen, bekijken die vanuit verschillende disciplines en laten zien waar resultaten voldoende onderbouwd zijn en waar nog onzekerheden zitten. Dat past bij de manier waarop we binnen het Fieldlab willen werken: niet eerst een oplossing kiezen en daar vervolgens argumenten bij zoeken, maar vanuit praktijkvragen onderzoeken welke oplossingen daadwerkelijk perspectief bieden.
Daarmee eindigt het werk niet bij de presentatie van 1 juli. De rapporten van de studenten vormen nieuwe kennis binnen het Fieldlab. Niet als blauwdruk voor wat er nu moet gebeuren, maar als onderbouwing om volgende vragen beter te kunnen stellen.
Want bij het ontwikkelen van nieuwe circulaire ketens is weten welke vraag je vervolgens moet onderzoeken én hoe je de uitkomsten praktisch maakt soms net zo waardevol als het antwoord waarmee je begon.
