Maak kennis met de industriële biotechnologie

In 2004 zal een nieuwe vorm van biotechnologie ingang vinden bij het grotere publiek. Zelfs de groenen zouden deze biotech met open armen moeten ontvangen.

De auteur is redacteur wetenschappen bij The Economist.

Op dit moment heeft biotechnologie een dubbel imago. Het medische type (nieuwe geneesmiddelen) is algemeen aanvaard. Aan de landbouwsoort (genetisch gemodificeerde gewassen) heeft het gros van de mensen een gloeiende hekel. En als biotechnologen het lef hebben om zich aan het klonen van mensen te wagen, gaan de poppen helemaal aan het dansen. Uiteindelijk zal echter een heel andere soort van biotechnologie wellicht belangrijker blijken te zijn dan diegene die geneesmiddelen, gewassen en klonen produceren. De industriële biotechnologie streeft ernaar om dingen die van olie gemaakt worden te vervangen door gemodificeerde bacteriën en planten. Dat zou een biljoenenbusiness kunnen worden.

De industriële biotechnologie begint nu net van de grond te komen in de kunststoffenindustrie. Twee Amerikaanse bedrijven, DuPont en Cargill-Dow, vervaardigen biotechnologische vezels die in stoffen kunnen worden geweven. Chemisch gezien zijn de vezels polymeren, ketens van kleine moleculen die monomeren worden genoemd. De monomeren uit deze vezels worden niet geproduceerd door via de traditionele chemie moleculen uit olie te modificeren, maar door glucose te modificeren via genetisch gemanipuleerde bacteriën.

Biochemie in vingergras

Om dit te kunnen doen, moest de wereld van de bacteriën worden uitgekamd om geschikte stukjes van biochemische ‘paden’ te vinden. Er mag dan misschien geen natuurlijk organisme zijn dat a (de grondstof glucose) omzet in d (het eindproduct), maar als je een bacterie vindt die a wel in b kan omzetten en een andere die b in c kan omzetten en nog een derde die c in d omzet, dan kan je aan de slag. De genen voor deze paden kunnen worden geëxtraheerd uit hun oorspronkelijke gastheren en in een nieuwe bacterie worden gezet waar ze, met een beetje trekken en draaien, precies zullen doen wat je van ze verlangt.

DuPont en Cargill-Dow maken nog steeds gebruik van de traditionele chemie om hun biotechnologische monomeren aan elkaar te linken. Maar een derde Amerikaanse firma, Metabolix, wiens producten in 2004 op de markt zullen komen, heeft bacteriën die niet alleen de monomeren maken, maar ze ook met elkaar verbinden tot polymeren. Dit zijn zonder meer echte biokunststoffen. De volgende stap (die in het laboratorium al wordt toegepast) bestaat erin de nieuwe biochemische paden in snelgroeiende planten te stoppen, zoals vingergras, en die te bewerken. Dan hoef je niet te beginnen met glucose, wat geld kost. Fotosynthese klaart de klus gratis.

Biotechnologen hebben tevens hun oog laten vallen op de markt van de motorbrandstof. Benzine vervangen door ethanol is een makkelijke verandering (veel auto’s in Brazilië en sommige in Amerika rijden op een mix van de twee). Maar momenteel wordt ethanol, net als kunststoffen, uit glucose vervaardigd. En dat is een veel te duur procédé om echt economisch te zijn.

Daarin zal de biotechnologie eveneens verandering brengen. Omdat zij de meedogenloze logica van Darwins evolutietheorie volgen, verbeteren biotechnologische firma’s natuurlijke katalysatoren (enzymen) door hun DNA-blauwdrukken door elkaar te schudden, de nieuwe enzymen die dat oplevert te testen, daaruit de beste te selecteren en ze vervolgens opnieuw te schudden. Het resultaat: enzymen die veel sneller en onder veel moeilijker omstandigheden werken dan natuurlijke enzymen. Dit betekent dat het mogelijk wordt om glucose te vervaardigen uit cellulose – het taaie vezelachtige materiaal dat als onderdeel van het ‘skelet’ van een plant functioneert. Cellulose is een polymeer met glucosemoleculen als monomeren. Een heleboel cellulose in plantenstengels, die bij het oogsten achterblijven, wordt weggegooid. Binnenkort zullen die stelen in plaats daarvan in bioreactoren belanden. Daar zullen de gekweekte enzymen de cellulose in glucose omzetten.

Het dilemma van de milieubeschermer

Dit alles zal milieubeschermers voor een dilemma plaatsen. Enerzijds is er genetische manipulatie mee gemoeid, waar velen van hen niet achterstaan. Anderzijds zouden kunst- en brandstoffen, die momenteel uit niet-recycleerbare aardolie worden vervaardigd, in plaats daarvan uit recycleerbare levende dingen worden gemaakt. En recycleerbaarheid is niet het enige milieuvoordeel. Planten halen hun koolstof uit de atmosfeer en dus zullen biotechnologische kunst- en brandstoffen deel gaan uitmaken van de natuurlijke koolstofcyclus. De koolstofdioxide die ontstaat door hun verbranding of rotting zal geen nettotoename van de broeikasgassen in de hand werken en kan dus niet bijdragen tot de opwarming van de aarde.

Biokunststoffen zouden ook nog om een andere reden aantrekkelijk moeten zijn voor de groenen. Ze zijn echt biologisch afbreekbaar, omdat ze vervaardigd worden uit chemicaliën die bacteriële enzymen kunnen herkennen en opeten. Als je ze op een stortplaats loost, zullen ze binnen een paar weken vergaan. Uiteraard is hun biologische afbreekbaarheid een van die aspecten die worden aangehaald om ze aan de man te brengen. Door er een ‘groen label’ op te kleven, hopen fabrikanten ze rendabeler te maken.

Industriële biotechnologie kan landbouwers in rijke landen, die nu afhankelijk zijn van subsidies, eveneens van pas komen. Een nieuwe generatie van genetisch gemodificeerde planten zou kunnen uitgroeien tot hoogwaardige oogsten die zichzelf echt terugverdienen. Vanwege hun volume zullen ze in het begin waarschijnlijk plaatselijk bewerkt moeten worden en dat zou industrie naar het platteland trekken. En zo wordt het platteland wellicht weer economisch leefbaar. Hoe groen zal mijn vallei zijn? Misschien wel groen genoeg voor iedereen, behalve dan voor de meest doorgewinterde milieuactivisten.

Geoffrey Carr