Gebruik eens een algoritme in de plaats van antibiotica of pesticides

De dozen zijn amper uitgepakt en naar de koffiemachine is het nog even zoeken. Startende ondernemers Ruben Props (30), Frederiek-Maarten Kerckhof (32) en Nico Boon (46) zijn met Kytos een van de eerste nieuwe bewoners van Capture in Zwijnaarde, een onderzoekscentrum dat focust op het circulaire gebruik van CO₂, plastic en water. Met op twee verdiepingen ook plaats voor start-ups zoals Kytos.

Props en Kerckhof doctoreerden allebei bij Nico Boon, professor microbiële ecologie aan de UGent. ‘We doen al 15 jaar onderzoek naar manieren om de gezondheid van een microbieel systeem te analyseren.’ Elke natuurlijke omgeving - denk aan ons lichaam, een plant, een plas water of een glas kombucha - bevat een ecosysteem van micro-organismen, zoals bacteriën, schimmels, virussen en gisten. Die houden elkaar normaal in evenwicht. Behalve bij ziektes of besmettingen, dan veranderen de verhoudingen in dat ecosysteem. ‘Als we die veranderingen kunnen monitoren, net zoals een thermometer koorts meet, kunnen we inschatten of er een probleem dreigt’, legt Boon uit.

Dat wordt almaar belangrijker. Zeker nu we minder pesticides en antibiotica in onze voeding willen, maar tegelijk veel belang hechten aan voedselveiligheid. ‘Alles moet duurzamer’, zegt Kerckhof. ‘Het continu toedienen van bewaarmiddelen wordt niet meer getolereerd. Dat leidt wel tot meer microbiële uitgroei. Dat hoeft niet slecht te zijn, maar je moet het managen.’

Maar het gaat ruimer. ‘Hoe vaak wassen we onze kleren nog op 90 graden?’, zegt Boon. ‘Het moet 30 graden zijn, want dat is ecologischer. Maar 30 graden is ook de ideale temperatuur voor bacteriën. Daardoor ontstaan geurproblemen in wasmachines.’

Javel

‘Europa pusht ook in die richting’, zegt Props. ‘Tegen 2030 moet de verkoop van antibacteriële middelen halveren. Daar staat wel iets tegenover. Van chemicaliën weet je dat ze elk risico uitsluiten. In fabrieken zie je soms de kraan met javel openstaan om het proceswater te ontsmetten. Als je dat niet meer toelaat, moet het op een andere manier gebeuren.’

Dat heet microbieel management. In de plaats van de schadelijke bacteriën te bombarderen met ontsmetters en medicijnen, proberen we gerichter in te grijpen indien nodig en proactief op te treden waar het kan. Het liefst ook door zo veel mogelijk de goede micro-organismen te stimuleren zodat het ecosysteem het werk zelf doet. ‘Maar dat is niet evident’, zegt Props. ‘Want dat is complex en grote industriële bedrijven willen zekerheid.’

Op basis van 15 jaar onderzoek, een eigen wiskundig model en machinelearning springt Kytos in dat gat. ‘We zijn begonnen met het analyseren van flessenwater. Om te zien of we het verschil konden meten tussen Evian en Spa’, zegt Boon. ‘Dat lukte. Intussen staan we veel verder en kunnen we met ons systeem een vingerafdruk van bijna elke vloeistof maken.’

De uitdaging is de enorme hoeveelheid aan informatie die geanalyseerd moet worden. ‘Een druppeltje water bevat tot 100 miljoen cellen’, zegt Props. ‘En elke plek is uniek. Een vijver hier of op een andere plek bevat andere bacteriën, algen of virussen. Om dat heel precies in kaart te brengen zijn duizenden analyses nodig, het liefst in realtime. Dan is het niet realistisch te werken met stalen waarvan je liters nodig hebt en die weken in het labo blijven.’

Kytos ontwikkelde een technologie waarmee het in stalen van amper 1 milliliter 5.000 cellen per seconde kan screenen. Met een plafond van 600 stalen per dag. Dat gebeurt via flowcytometrie, een techniek waarbij cellen met een kleurstof gemarkeerd worden, waarna een laser door de vloeistof gaat. Die herkent bepaalde eigenschappen en zoekt naar merkers.

‘In enkele minuten hebben we de resultaten en dan begint de magie’, zegt Kerckhof. ‘Het unieke is niet zozeer de hardware of de machinelearning. Wel de database vol unieke microbiële informatie, die we via onze algoritmes kunnen linken. Met elke analyse wordt het systeem slimmer.’ Props pikt in. ‘In de toekomst willen we onze flowcytometrie ook combineren met andere technologie. Beelden bijvoorbeeld. Alles wat helpt om het hele ecosysteem zo goed mogelijk te begrijpen.’

De eerste toepassing wordt aquacultuur. ‘Daar kunnen we snel een verschil maken’, zegt Props. ‘Aquacultuur is een mondiale en snelgroeiende business. In Europa wordt er almaar meer in geïnvesteerd. Maar er is een groot probleem: door ziektes en besmettingen zijn er enorme verliezen.’

‘In de garnalenkweek gaat jaarlijks naar schatting de helft verloren, wat de sector wereldwijd 6 miljard dollar kost.’ Zeeluis kost zalmboerderijen 1 miljard per jaar. ‘De heilige graal is tonijn, waar bijna alle kleine vissen sterven door problemen in het water.’

De aanpak verloopt stapsgewijs. ‘Eerst moeten we de specifieke dynamiek van een project kennen. Dat is een stevige klus als je bedenkt dat garnalenkwekerijen in Egypte hectares groot zijn. Daar kunnen enorme verschillen op zitten. Als je dat niet capteert, heeft het geen zin.’

Op basis daarvan wordt een model gekalibreerd. Dan begint de monitoring. ‘Uit onze analyses blijkt dat we tot een maand op voorhand een dreigend probleem kunnen signaleren. De belangrijke volgende stap is een remedie vinden’, zegt Props.

Daarvoor staat een belangrijk project op stapel. Kytos onderhandelt met een grote Belgische speler - namen kunnen nog niet genoemd worden - om na de zomer in Azië een test op te zetten en op basis van de analyses adviezen te geven over hoeveel ontsmetting of probioticum toegediend moet worden. ‘Tegen december willen we daar de resultaten van. Het is cruciaal dat we het potentieel kunnen bewijzen.’

Intussen wordt al verder gekeken. Naar drinkwater en industrieel water bijvoorbeeld. ‘Door het monitoren van de waterkwaliteit kunnen we koelwater en drinkwater beter opvolgen’, zegt Boon. ‘Wat belangrijk is voor het hergebruik van afvalwater.’ Er lopen tests bij acht drinkwaterbedrijven.

Kytos kijkt ook naar hydroponics (de grondloze teelt van planten) en aquaponics (de combinatie van hydroponics en viskweek), twee opkomende technieken in de agrosector. ‘We hebben een project lopen bij de tomatenteler Tomato Masters in Deinze.’

Bier

‘We kunnen alles opvolgen wat vloeibaar is en waarin bacteriën zitten’, zegt Kerckhof. Zelfs een van zijn dada’s: bier. ‘We hebben daar al onderzoek naar gedaan. Alles wat met gist en fermentatie te maken heeft, is interessant. Gist wordt bijvoorbeeld gebruikt in bio-ethanolproductie.’ Hij grinnikt. ‘Maar bier is niet meteen een prioriteit.’

Het commerciële contract voor garnalenkweek in Azië moet verder onderzoek financieren. ‘We werken met een startkapitaal van 600.000 euro’, zegt Props. ‘Eigen inbreng en innovatiesubsidies van het Vlaio (Vlaams Agentschap Innoveren en Ondernemen).’ Naast de drie oprichters is ook Marc Indigne, de vroegere CEO van INVE Aquacultuur, aandeelhouder.

‘Grote spelers uit de aquacultuur - we spreken dan over miljardenbedrijven in Ecuador of Azië - stellen soms de vraag of we financieel wel kunnen volgen. Maar de investering voor de machines en het personeel zal vooral bij de klant zitten. Uiteraard gaan we kapitaal nodig hebben voor groei. Maar dat zal vooral zijn om ons commercieel uit te bouwen.’