Patrick Marx
Na vlees slagen de wetenschappers van de Universiteit Maastricht erin om ook leer te kweken. Het milieuvriendelijke alternatief maakt het gebruik van runderhuiden in de toekomst wellicht overbodig.
‘Ik had me nooit gerealiseerd dat er behoefte aan gekweekt leer zou zijn’, zegt kweekvleesspecialist en hoogleraar vasculaire fysiologie aan de Universiteit Maastricht Mark Post. ‘We hebben immers kunstleer als alternatief voor echt leer, dus waarom zouden we moeite doen om uit huidcellen leer te kweken?’ Post kwam er al snel achter dat de leerindustrie een heel andere mening heeft.
‘Kunstleer geeft de gebruiker niet de luxeperceptie van echt leer en bovendien is het nog nooit iemand gelukt om alle eigenschappen van leer in kunstleer te vangen. Leer ademt en laat vocht door, kunststof niet’, zegt Rutger Ploem, voormalig leerlooier en leerspecialist. Hij bezocht Post met de vraag leer te kweken. Samen met Stef Kranendijk, voormalig bestuursvoorzitter van De Groene Zaak, en samen met de universiteit, richtten de mannen in 2015 Qorium op. Het bedrijf fabriceerde onlangs zijn eerste stukje gekweekt leer ter grootte van een twee euro munt.
Leer bestaat uit de eiwitten van de huid van bijvoorbeeld een rund. Een leerlooierij ontdoet deze huid via een mechanisch en chemisch proces van vleesresten, bloedvaten, vet en haren. Wat vervolgens overblijft is de eiwitmatrix van de huid, die voornamelijk bestaat uit het eiwit collageen. Om bederf door micro-organismen te voorkomen wordt het leer gelooid met chroomsulfaat, waarbij chroomatomen een binding aangaan met de eiwitmatrix.
Bij de productie van kweekleer is de mechanische en chemische bewerking grotendeels overbodig. Het proces begint met een combinatie van cel- en weefselkweek. Post en zijn collega’s kweken cellen van de huid van een rund, meer specifiek bindweefselcellen (fibroblasten), in een bioreactor. In zijn lab wijst Post op een 1 liter-bioreactor: ‘We streven naar een dichtheid van 50 miljoen cellen per milliliter zodat we zoveel mogelijk van de voedingsstoffen omzetten in, uiteindelijk, collageen waardoor kweekleer in prijs kan concurreren met dierlijk leer.’
Kweekreactor van Qorium
Zodra Post genoeg cellen heeft, start de weefselkweek waarbij de cellen in een vlak groeien en collageen produceren. Hierbij ontstaan spontane verbindingen tussen de collageenvezels, zogenoemde crosslinks, waardoor er één geheel ontstaat. Post: ‘We gebruiken twee methoden. Bij de eerste groeien we cellaag op cellaag waarbij de collageenvezels crosslinks vormen met de onderliggende laag. Bij de tweede methode groeien de cellen in een biologisch afbreekbare groeimal, een zogenoemde scaffold, waardoor ze gedwongen tot een bepaalde dikte groeien. Tijdens de kweek vervangen cellen het materiaal van de scaffold.’ Meer details over de aard van deze scaffold wil Post nog niet kwijt.
Om leer van voldoende sterkte te kweken, moeten de fibroblasten een (globale) groeirichting hebben; een homogene groeirichting waarbij alle gekweekte cellen keurig in het gelid liggen, geeft zwakker leer. Post: ‘In dat geval krijgt het leer een enorme treksterkte in de groeirichting maar geen enkele treksterkte in de andere richting. We sturen de groeirichting de goede kant op met patronen in de onderlaag of de scaffold waarop de cellen groeien.’
De kweek van huidcellen en leer blijkt eenvoudiger dan de kweek van vlees, vindt Post: ‘Fibroblasten groeien makkelijker dan spiercellen. Bovendien hoeven we bij de kweek van leer niet te voldoen aan strenge regels over de voedselveiligheid. We zullen wel moeten aantonen dat ons leer geen allergische reacties veroorzaakt.’
Een eerste stukje kweekleer is klaar; aan een tweede stuk van 10 x 10 x 0,15 cm wordt gewerkt. Hiermee wil Qorium de leerindustrie overtuigen en financiers binnenhalen voor een pilotplant. Uiteindelijk streeft het bedrijf naar de kweek van ‘kamerbreed’ leer ofwel lappen met een oppervlak van meerdere vierkante meters. Post: ‘De biologie hebben we grotendeels onder controle. We kunnen meer cellen maken door grotere bioreactoren te gebruiken. Echter, meters grote vlakke, verwarmde en steriele systemen voor de weefselkweek bestaan niet. Het is een flinke technische uitdaging om deze te ontwikkelen.’
Rechthoekige formaten leer geven het kweekleer een extra voordeel. Post: ‘Een dierlijke huid heeft een onhandige vorm waardoor bij de verwerking tot rechthoekige lappen leer, voor bijvoorbeeld stoelen, veel snijverlies ontstaat.’ Kranendijk: ‘Soms gooit de meubelindustrie de helft van het leer weg, ook omdat er onvolkomenheden zoals littekens in zitten. Op maat gekweekt leer heeft deze nadelen niet meer.’
Uiteindelijk wordt ook het gekweekte leer gelooid, maar daarvoor zijn geen chroomzouten nodig. Kranendijk: ‘We streven naar een proces met een zo klein mogelijke milieubelasting en kijken daarom naar plantaardige looistoffen.’ Gekweekt leer heeft volgens Kranendijk meer milieuvoordelen: ‘Voor de productie van 1 kg rundleer is, gedurende het leven van het rund en de verwerking daarna, tenminste 300.000 l water nodig. We verwachten dat ons proces tenminste 90 % minder water nodig heeft.’ Bij deze berekening gaat Kranendijk er echter van uit dat een rund enkel voor zijn leer wordt gebruikt, volgens hem de gangbare wijze voor dergelijke berekeningen. Post vult aan: ‘Het kweekproces is een geïndustrialiseerd proces waardoor de recycling van water uit verbruikte kweekmedia mogelijk is.’
De milieuvoordelen van kweekleer moeten de toekomstige klanten overhalen het materiaal te kopen. Volgens Kranendijk hoeft het niet moeilijk te zijn om een stuk uit de jaarlijks en wereldwijd € 70 miljard grote leermarkt te snoepen ‘We zien dat steeds meer bedrijven die leer gebruiken, zoals autofabrikant BMW, behoefte hebben aan duurzaam geproduceerd leer dat een veel minder grote belasting op het milieu heeft. Ons product kan een grote impact op de wereldwijde leermarkt hebben.’
Qorium is, voor zover bekend, het enige bedrijf in de wereld dat werkt aan de kweek van echt leer met behulp van huidcellen. Twee andere bedrijven werken wel aan de productie van collageenvezels met behulp van genetisch gemodificeerd gist.
Het Amerikaanse Modern Meadow produceert collageenvezels in een, volgens hun website, ‘geheime saus’. De collageenvezels ontstaan spontaan tijdens de kweek van de gist. De gistcellen scheiden het collageen uit. Het eiwit vormt hierbij een drievoudige helix die weer de bouwsteen is voor een grotere 3d-structuur: collageen fibrillen. De fibrillen op hun beurt pakken samen tot collageenvezels.
Door de saus met de vezels uit te gieten op een glad oppervlak, ontstaat een dun op leer lijkend biomateriaal. Ook kan deze saus als coating worden aangebracht op bijvoorbeeld textiel. Modern Meadow brengt dit materiaal op de markt onder de naam Zoa.
Het eveneens Amerikaanse Geltor produceert ook collageen uit genetisch gemodificeerde gist, maar voor een heel ander doel dan het vervangen van leer. Geltor hydrolyseert (voegt in essentie water toe aan) het collageen. Hierdoor ontstaat er gelatine. Traditioneel wordt gelatine gemaakt uit de huiden en botten van vooral varkens. Dat is een probleem voor vegetariërs en veganisten, maar ook voor mensen die halal en koosjer eten. Volgens Geltor is haar gelatine voor iedereen geschikt.
Steeds zichtbaarder in vooral de markt voor duurzame kleding zijn alternatieven voor leer op plantaardige basis. In Rotterdam bijvoorbeeld, werkt Fruitleather aan de productie van biomateriaal uit de gekookte en geperste pulp van mango’s. Dit materiaal vergt nog veel ontwikkelwerk voordat het sterk genoeg is voor de productie van kleding en schoenen. Heel wat verder is het Filipijnse bedrijf Pinatex dat een alternatief voor leer maakt van de vezels uit het blad van de ananasplant. Schoenen van ananasvezels zijn inmiddels in Europa te koop.
