De koffie van de toekomst heeft geen bonen meer nodig

Met een fijne crema, een scheutje melk of diepzwart – koffie is populair. Als luxeartikel en brandstof voor het dagelijks leven drinkt elke Zwitser gemiddeld meer dan 1000 kopjes per jaar. Slechts in een paar landen ligt de consumptie per hoofd van de bevolking hoger, waaronder Duitsland en Noorwegen.

Dit plezier wordt steeds duurder, doordat het slechte weer in de teeltgebieden de prijs van groene koffie opdrijft, die vervolgens aan de klanten wordt doorberekend. Sommigen hebben ook last van een schuldgevoel: koffieteelt vereist vaak ontbossing, irrigatie en het gebruik van pesticiden, en boeren verdienen er weinig aan. Langeafstandstransport schaadt ook het klimaat. Er is weinig verbetering in zicht, aangezien de wereldwijde vraag naar koffie stijgt, vooral in Azië. Tegelijkertijd worden grote teeltgebieden bedreigd met verdwijning door klimaatverandering, wat slechts gedeeltelijk door andere regio's kan worden gecompenseerd.

Een duurzaam alternatief zou koffie uit een bioreactor kunnen zijn. Ongevoelig voor weersinvloeden rijpt de grondstof in roestvrijstalen tanks, zoals gebruikelijk is bij het brouwen van bier. Het hoeft niet langer de halve wereld over te worden getransporteerd; het wordt in plaats daarvan dicht bij de klant geproduceerd. Of het door hen geaccepteerd zal worden, is een andere vraag. Het zal onder andere qua smaak en prijs in ieder geval vergelijkbaar zijn met natuurlijke koffie.

Dat is nog niet het geval, maar onderzoekers in laboratoria werken eraan om de achterstand zo snel mogelijk in te halen. Een van hen is Heiko Rischer van het VTT Technical Research Centre in Finland. Hij en zijn collega's beschreven in 2023 in het "Journal of Agricultural and Food Chemistry" wat er nodig is voor zogenaamde celgebaseerde koffie. De drank is afkomstig van plantencellen die worden gekweekt en verwerkt.

"Om de typische koffiesmaak te bereiken, zijn bepaalde smaakstoffen of hun voorlopers nodig, die zich vervolgens verder ontwikkelen – bijvoorbeeld door branden", legt Rischer uit. Deze stoffen worden gevormd in de koffiebessen, waaruit traditioneel de zaden, of beter gezegd de bonen, worden gewonnen. Ze zijn echter ook gedeeltelijk aanwezig in bladcellen. Als geschikte cellen kunnen worden geïdentificeerd, kunnen ook deze worden afgestemd om de gewenste moleculen te produceren, die de koffie vervolgens een nootachtige of chocoladeachtige smaak, bitterheid of zuurheid geven.

Dat is precies wat de VTT-experts doen. Als het chemische profiel van de cellen veelbelovend is, isoleren ze ze en plaatsen ze in een voedingsoplossing. Deze oplossing bevat naast water voornamelijk suiker, als energiebron, en zouten en groeiregulatoren, die planten ook van nature produceren. Deze zorgen ervoor dat de cellen zich blijven delen en vermenigvuldigen.

Dit heeft weinig gemeen met de groei en ontwikkeling van een Zuid-Amerikaans regenwoud. De cellen drijven in donkere stalen tanks, worden verhit en geroerd volgens een strikt schema, en zodra ze zich goed vermenigvuldigen, worden ze naar de volgende, grotere tank gepompt. Het personeel draagt ​​hygiënische kleding om besmetting te voorkomen.

De biotechnologen kunnen beïnvloeden welke ingrediënten de cellen bij voorkeur produceren om later van koffie te kunnen genieten. Dit gebeurt deels met behulp van groeiregulatoren, die ook de stofwisseling reguleren. Rischer en zijn team variëren ook de omgevingsomstandigheden in de stalen tank, zoals temperatuur en pH. Ze voegen ook stoffen toe die afweermechanismen activeren, vergelijkbaar met die welke een plant zou gebruiken tegen plagen. Experts noemen dit "elicitatie"; deze methode kan bijvoorbeeld worden gebruikt om het cafeïnegehalte te verhogen.

Ten slotte wordt de natte celmassa gefilterd, gedroogd en geroosterd. De geur in het lab doet denken aan het natuurlijke model. Het resultaat is een donker poeder, vergelijkbaar met gemalen conventionele koffie. Vervolgens volgen chemische analyses; het poeder wordt zoals gebruikelijk gezet en gepresenteerd aan getrainde smaaktesters. Zij kennen de oorsprong van het monster niet en beoordelen de smaak, bitterheid, kleur en het aroma volgens vastgestelde criteria.

De kleur is goed en de smaak is in ieder geval vergelijkbaar met je gebruikelijke koffie, zegt Rischer. "Het is nog geen geoptimaliseerd product zoals je in de supermarkt vindt, maar eerder een startpunt voor de ontwikkeling." Sommige parameters gaan de goede kant op, maar met andere valt er nog veel te winnen.

Chahan Yeretzian van de Hogeschool Zürich (ZHAW) in Wädenswil komt tot vergelijkbare conclusies. De chemicus doet al tientallen jaren onderzoek naar koffie en heeft met zijn team onder andere voor diverse startups gewerkt aan celgebaseerde cacao en koffie. "Wat we in het lab produceren, komt qua smaak al dicht in de buurt van natuurlijke koffie, maar ik ben er nog niet helemaal tevreden mee", zegt hij. Iets te bitter, iets te weinig zuur, te veel wrangheid, wat resulteert in een wazig gevoel op de tong.

De wetenschapper denkt dat dit oplosbaar is, omdat het proces verder verbeterd kan worden. "En we hebben geleerd dat roosteren een grote impact heeft, meer dan we eerder dachten." Daarom richt hij zich nu meer op onderzoek naar roosteren. Naast het doel om de gewenste aromatische verbindingen te produceren, gaat het ook om energiezuinig werken en daarmee kostenbesparing. "Een optie is om het poeder tot boonachtige pellets te persen, zodat commerciële branders het materiaal goed kunnen verwerken en geen nieuwe machines hoeven aan te schaffen."

Economie speelt een cruciale rol, zegt Yeretzian. "Koffie op basis van cellen moet kunnen concurreren op de massamarkt." Hij schat dat het over vier jaar tegen de huidige prijzen aangeboden zou kunnen worden. Hij verwacht dat de eerste producten over slechts twee jaar op de markt zullen zijn.

Verschillende bedrijven werken hieraan, maar nog geen enkel bedrijf heeft goedkeuring gekregen. De autoriteiten willen garanderen dat nieuwe voedingsmiddelen zoals koffie op basis van cellen geen gezondheidsrisico vormen en vereisen daarom uitgebreide tests. Zelfs smaaktests in laboratoria vereisen goedkeuring. De kosten voor goedkeuring lopen in de miljoenen en vormen een extra obstakel voor startups.

Yeretzian is van mening dat Food Brewer zeker het verst gevorderd is wat betreft de smaak, prijs en wettelijke goedkeuring van het eindproduct. De Zwitserse startup uit Horgen heeft al een proces voor cacao ontwikkeld waarbij cellen van de cacaoboon in bioreactoren worden gekweekt. Het resultaat is een bruine pasta, die wordt gedroogd en vermalen tot chocolade of smeersel. Ook hier is het doel een duurzaam en grondstofefficiënt consumentenproduct te creëren.

Of koffiedrinkers producten van bioreactoren zouden kopen, is een andere vraag. Volgens enquêtes zouden jonge, technisch onderlegde Scandinaviërs zich dat wel kunnen voorstellen, meldt Rischer. Representatieve studies ontbreken echter. Het Finse onderzoekscentrum wil dit probleem aanpakken en verschillende celgebaseerde biotechproducten produceren om de acceptatie te testen. "Hoeveel mensen dergelijke voedingsproducten proberen, is één ding", zegt Rischer. "De doorslaggevende factor is hoeveel mensen overtuigd zullen raken en het opnieuw zullen kopen."

Het centrale argument van de bedrijven is duurzaamheid: koffie uit cellen moet de natuurlijke hulpbronnen en het klimaat beschermen. Volgens Rischer ontbreken ook hier analyses over. "Een model van de Universiteit van Helsinki suggereert echter dat de energiebalans vergelijkbaar is met die van microalgenculturen en daarom vrij gunstig is." Vooral transport per schip, aangedreven door fossiele brandstoffen, en de uitstoot van kunstmestproductie maken groene koffie tot een klimaatzondaar. Als de bioreactoren worden aangedreven door _CO2- arme elektriciteit, verbetert de balans snel.

Critici waarschuwen dat biotechkoffie de bestaansmiddelen van koffieboeren zou vernietigen. Rischer noemt het argument "hypocriet". "Velen lopen al het risico hun bestaansmiddelen te verliezen en bijna niets te verdienen, maar de verkoop van Fair Trade-producten blijft grotendeels laag – het kan mensen duidelijk niets schelen." De druk neemt toe omdat klimaatverandering de teelt in veel gebieden moeilijk of onmogelijk maakt.

"Ik zie koffie op basis van cellen vooral op de massamarkt, ook om oogstverliezen te compenseren", zegt ZHAW-onderzoeker Yeretzian. In het premiumsegment zal traditionele koffie nog steeds gewild zijn. Daarnaast bestaan ​​er al meer dan 100 jaar koffieachtige alternatieven van gerst, rogge en andere planten. "De internationale markt groeit, mede dankzij China en Rusland", zegt de onderzoeker. "Er zal voldoende ruimte zijn voor alle soorten koffie."

Een artikel uit de « NZZ am Sonntag »