Stel je voor: je hebt net een flinke work-out achter de rug in de sportschool en je kunt wel wat eiwitten en koolhydraten gebruiken. Je smartphone heeft op basis van je persoonlijke data al uitgerekend hoeveel precies. In de kantine toets je de voor jou ideale voedingswaarden in op het scherm van een apparaat dat nog wel het meeste lijkt op de ouderwetse snoepautomaat. Smaakje? Je hebt wel zin in iets zoets, en kiest aardbei. Textuur? Doe maar een lekkere bite. Binnen enkele minuten rolt er een op maat gemaakte post-work-out reep de machine uit. Klinkt dat futuristisch? Volgens levensmiddelentechnoloog Martijn Noort is het over een paar jaar realiteit.
Er zit geen peuterformaat bakker in die machine die jouw bestelling gaat maken, maar een 3D-printer. Een technologie waarover het in de media tot enkele weken geleden behoorlijk stil was. Misschien herinner je nog het nieuws over een 3D-geprinte pizza op Lowlands, jaren geleden, of misschien heb je hem toen zelfs geproefd. Of dat nieuwtje over een 3D-geprint pistool – inclusief munitie! – wat de rechter in ons land gelukkig strafbaar heeft gesteld. En vorig jaar zette Eindhoven ons kleine landje op de kaart met de eerste 3D-geprinte huizen ter wereld.
Met 3D-printen lijk je de meest uiteenlopende dingen te kunnen maken – ook voedsel. We hoorden er lange tijd niet zo heel veel over, tot begin deze maand, toen het nieuws naar buiten kwam dat het Israëlisch bedrijf Redefine Meat een wereldprimeur te pakken heeft: een 3D-geprinte veganistische steak. Een volwaardig alternatief voor de dierlijke variant, aldus de CEO, dat qua malsheid, uiterlijk, smaak, vetverdeling en sappigheid nauwelijks te onderscheiden is van een echt stukje vlees. De heilige graal op het vlak van 3D-printtechnologie, als we de makers mogen geloven, dat radicale veranderingen in ons voedselsysteem moet bewerkstelligen.
Zo’n radiostilte is dan eigenlijk een goed teken, want vaak is het het stilst op de plekken waar het hardst wordt gewerkt. ‘De ontwikkeling van de technologie kost gewoon heel veel tijd’, zegt Martijn Noort. ‘Het zijn vooral de aansprekende voorbeelden van grote merken en bekende producten die nieuwswaarde genereren.’ Noort is van oorsprong levensmiddelentechnoloog, en kwam na een aanstelling van bijna twintig jaar bij TNO Voeding terecht bij Wageningen Food & Biobased Research als projectleider 3D-printen. Samen met zijn team werkt hij al zo’n tien jaar aan het onderzoeken wat je allemaal met voedsel en 3D-printen kan. En dat is heel wat.
Chocoladepoeder in een gewone 3D-printer
Maar eerst een stapje terug in de tijd, naar dat ene moment waarmee het voor Noort begon. Het is 2010. Een onderzoeker van TNO Industrie in Eindhoven stopt het chocoladepoeder van het jaarlijkse kerstpakket in een non-food 3D-printer om te kijken wat er zou gebeuren. Het resultaat is niet verkeerd, en een collega die hobbybakker is, raakt geïnspireerd.
Hij vraagt zijn collega’s bij TNO Voeding, de afdeling waar Martijn Noort aan verbonden is, om eens te onderzoeken wat de mogelijkheden binnen voedsel zijn.
‘We zijn begonnen met allerlei soorten ingrediënten, voor allerlei soorten producttoepassingen’, vertelt Noort. ‘Daarnaast onderzochten we met welke bestaande printtechnologieën vanuit non-food we wat konden. Een aantal van die technologieën hebben we niet eens getest, omdat ze niet veilig of relevant waren. Uiteindelijk zijn we bij vier grote technologieën uitgekomen, waarvan er twee over zijn gebleven waar we echt veel onderzoek naar doen omdat ze veelbelovend zijn.’
Een gedigitaliseerde spuitzak
Die twee technologieën zijn extrusie-gebaseerd printen en poeder-gebaseerd printen. Extrusie-gebaseerd printen ligt vrij dicht bij de processen die al gebruikt worden in de levensmiddelenindustrie, vertelt Noort. ‘Mijn collega zegt weleens, het is een gedigitaliseerde spuitzak die een bakker gebruikt om z’n slagroom te spuiten. Dat verpompen van materiaal doen wij alleen op een preciezere en gedigitaliseerde manier.’ Het materiaal dat in die digitaal aangestuurde spuitzak gaat, moet logischerwijs wel verpompbaar zijn.
Deze technologie leent zich goed voor deegmengsels, pasta’s of chocolade. Je kan er heel direct een product van maken, zonder nabehandeling zoals verhitten.
Een relatief simpele technologie, waarmee in samenwerking met de Italiaanse pastafabrikant Barilla al snel honderden experimenten werden uitgevoerd. Met succes, want inmiddels worden er op commerciële schaal hoogwaardige Italiaanse pastaproducten geproduceerd voor sterrenrestaurants en foodies.
Poeder-gebaseerd printen was daarentegen een niet-bestaand proces in de levensmiddelenindustrie. Het begint met, je raadt het al, een poeder. ‘De printer bindt een laag poeder op bepaalde plekken vast door middel van een vloeistof, bijvoorbeeld suikerwater of een zoutoplossing. Vervolgens kun je die laag stevig maken, bijvoorbeeld door het te verhitten met een infraroodlaser. Vervolgens gaat daar weer een laag poeder overheen met eenzelfde behandeling. Op die manier bouw je laag voor laag een product. Aan het eind heb je een doos vol poeder met daarin een 3D-product.’ Bij dit proces hoef je niet eerst ingrediënten te mengen of deeg te maken. Al die stappen worden overgeslagen.
Kauw- en slikproblemen
Even terug naar die snoepautomaat. Het blijkt slechts één van de talloze mogelijkheden van 3D-printen, genaamd personalized nutrition. In de volksmond ook wel: voeding op maat. ‘Het betekent dat je een product afstemt op degene die het gaat consumeren. Van nutritionele waarden tot de structuur, alles is te beïnvloeden.’ En dat biedt een heleboel mogelijkheden. Bijvoorbeeld in de sportwereld, maar ook in de medische sector.
Een dame op leeftijd met kauw- en slikproblemen die niet langer babyhapjes hoeft te eten, maar een 3D-geprint broccoliroosje voorgeschoteld krijgt met een structuur die voor haar wel slikbaar is. Dat verrijkt haar kwaliteit van leven.
Voeding met een aantrekkelijke vorm en structuur, en de juiste inhoud, afgestemd op de patiënt.
Wat kan Noort nog meer uit zijn hoge hoed toveren? ‘We zijn naast personalized nutrition bezig met een aantal andere grote ontwikkelingen.’ Met ‘we’ bedoelt Noort het Digital Food Processing Initiative (DFPI), een samenwerkingsverband dat in 2018 werd opgericht en bestaat uit vier grote organisaties die diverse onderzoeksprojecten op het gebied van digitalisering en voedsel uitvoeren. Een deel daarvan is toegepast onderzoek in samenwerking met bedrijven. En dat is erg belangrijk – enerzijds omdat de nieuwe, deels nog te ontwikkelen technologie afgestemd moet worden op de praktijk, en anderzijds omdat onderzoek gewoonweg niet gratis is.
Die grote waarden die DFPI toekent aan 3D printen helpen bij het overtuigen van bedrijven om met de onderzoekers aan de slag te gaan. ‘Het zijn de toegevoegde waarden die 3D-printtechnologie kan bieden. Voor een topsporter of een ziekenhuis is dit dus bijvoorbeeld personalized nutrition. Voor een restaurant is dit bijvoorbeeld het kunnen printen in aantrekkelijke vormpjes of het reduceren van voedselverspilling omdat er niet meer voedsel wordt geprint dan nodig is. Voor voedselfabrikanten is dit bijvoorbeeld vleesvervangers produceren op basis van plantaardige eiwitten, waarvan de structuur nog dichter bij echt vlees komt dan met de huidige technieken mogelijk is.’
Het Nederlandse leger als proeftuin
3D-printen heeft mogelijkheden op het gebied van beleving, gezondheid, duurzaamheid maar ook logistiek. Al deze mogelijkheden onderzoekt Noort op dit moment bij het Nederlandse leger op missie. Bedenk wat er nodig is voor het regelen en verplaatsen van de duizenden kilo’s rantsoen en voorraden van lang houdbare producten naar een afgelegen plek ergens ter wereld, en je snapt waarom. Het leger is bij uitstek de plek voor onderzoek naar de opschaalbaarheid van 3D-printen in combinatie met het zero waste principe. ‘Als je in twee jaar je noodvoorraad niet gebruikt, moet je ’m alsnog weggooien en een nieuwe voorraad neerzetten voor het geval de oorlog uitbreekt.’
Het Nederlandse leger is een soort mini-maatschappij, waar je zowel vrachtwagenchauffeurs met een buikje vindt als de G.I. Joes van de luchtmobiele brigade. De een heeft genoeg aan drie maaltijden per dag, de ander kan de calorieën die hij dagelijks verbrandt er amper bijeten. ‘We kijken hier niet naar het vervangen van complete maaltijden of producten, maar richten ons op de tussendoortjes die kunnen bijdragen aan volledige voedselkeuzes.’ Bijvoorbeeld een reep die precies de hoeveelheid eiwitten en koolhydraten bevat die een commando na een dag buffelen nodig heeft. Of voor die vrachtwagenchauffeur juist een tussendoortje met wat minder calorieën, maar dat wel zijn favoriete smaak heeft én goed vult. Noort verwacht dat dit niet lang toekomstmuziek blijft. ‘Binnen een paar jaar verwacht ik die vending machine waar je je persoonlijke data invoert en er een reep op maat voor je uitrolt.’
Geen geprinte aardbei
Het klinkt ingenieus. De verschillende verwerkingsstappen overslaan en binnen aanzienbare tijd een kant-en-klaar product. Een mini-fabriekje dat waar dan ook ter wereld on-demand voedsel voor je kan printen. En toch gaat mijn maag niet direct knorren van het idee. Pasta uit een gedigitaliseerde spuitzak? Een pizza of koekje van poeder? Waarom zouden we dat willen als we ook het ‘echte’ werk in de supermarkt of bij de Italiaan of de bakker om de hoek kunnen halen?
Bepaalde producten moet je ook niet willen printen, stelt Noort. Een lekker zuurdesembrood waar een rijstijd van 24 uur aan voorafgaat bijvoorbeeld. Of hele maaltijden. Een verse aardbei zal wat hem betreft ook nooit uit een printer rollen.
Het is niet onze ambitie om de voedselproductie te vervangen door 3D-printen. We focussen ons vooral op producten waar we door middel van 3D-printen meerwaarde aan kunnen geven.
Die meerwaarde verschilt per situatie en eindgebruiker, maar de mogelijkheden zijn aanzienlijk. Denk aan het overslaan van diverse verwerkingsstappen, het simpele en flexibele proces waarmee je een voedzaam product kunt maken, korte logistieke lijnen (want je hebt slechts één type inputmateriaal nodig, dat dan wel alle ingrediënten en nutriënten bevat), minder voedselverspilling (want je print alleen wat je nodig hebt) en voeding op maat.
Door hypes uit het verleden heeft 3D-printen van voedsel een gimmick gehalte gekregen. Onterecht, want de ideeën, mogelijkheden en toegevoegde waarde van 3D-printen lijken eindeloos. Toch staat er pas in enkele ziekenhuizen een 3D-foodprinter en zijn er maar een handjevol (veelal) start-ups die ermee werken, waardoor het voorlopig nog een nichemarkt blijft. Op het moment van schrijven zitten we middenin de coronacrisis, wat heeft gezorgd voor het sluiten van grenzen en het stilvallen van logistieke stromen. In een land als Nederland, de op een na grootste landbouwexporteur ter wereld, is on-demand voedselproductie wellicht minder nijpend. Maar wanneer je de meerwaarde van 3D-printen afzet tegen de situatie van een land als Japan, dat juist afhankelijk is van de import van voedsel, dan zie je de kansen. Noort:
Met name in de lokale en flexibele on-demand productie van voedsel zit een heel grote belofte.
Veerle werkt sinds 2014 bij Het Portaal en schrijft al vanaf 2017 regelmatig voor Nederland Voedselland. Als lid van de gastredactie weet zij altijd de kern van een stuk te vatten, zonder complexe vragen uit de weg te gaan.
