Insektfrass bliver føde for proteinrige mikroalger

Efterhånden som efterspørgslen efter proteinrig mad stiger med befolkningsvækst og stigende bevidsthed om ernæring og sundhed, lægger traditionelle dyre- og plantebaserede proteinkilder, der kræver dyrkbar jord eller ferskvand, et betydeligt pres på jord og ressourcer. Derfor er der et stort behov for nye, mere bæredygtige proteinkilder.

Forskergruppen i Marine Bioteknologi hos NORCE har i flere år arbejdet på at udvikle og opskalere fotosyntetiske mikroalger som et bæredygtigt råmateriale til fødevarer, foder og andre produkter. Mikroalger er en type små "planteceller", der findes i saltvand og ferskvand og er en lovende kilde til proteiner af flere grunde:

• Mange mikroalger har et højt proteinindhold og en aminosyreprofil, der opfylder kravene til fødevare- og foderproduktion. Dette er tilfældet for Chlorella vulgaris, brugt i vores undersøgelse.
• Mikroalger har høj produktionseffektivitet og kan dyrkes på ikke-agerjord med lavt vandbehov.
• Affald og reststrømme fra forskellige industrier kan bruges til dyrkning af mikroalger, hvilket tilbyder et mere bæredygtigt alternativ til kemisk gødning.

Insektproduktion er en anden ny proteinkilde, der i øjeblikket udforskes i Europa og Norge. Som alle former for produktion vil en insektfabrik også generere affald, såsom insektekskrementer. I tekniske termer kaldes dette frass, en blanding af afføring, hud og skeletter fra opdrættede insekter og deres føde.

I en cirkulær økonomi skal vi udnytte affaldet bedre. Sammen med Oliver Müller fra Universitetet i Bergen og NORCE-kollegerne Hanna Böpple og Dorinde Kleinegris har Pia Steinrücken undersøgt, om mikroalger kan gives frass som alternativ til konventionel gødskning.

"I ProFuture-projektet brugte vi insektfrass som en potentiel kilde til næringsstoffer til at dyrke mikroalgen Chlorella vulgaris, hvilket kunne gøre mikroalgeproduktionen mere miljøvenlig og omkostningseffektiv," siger Steinrücken.

Forskerne undersøgte, om disse mikroalger indeholdt samme mængde protein som dem, der blev givet almindelig handelsgødning. Resultaterne viste, at når mikroalgerne blev dyrket på næringsstoffer fra frass, voksede de lige så godt og gav et højt proteinindhold på 40 % af tørvægten. Undersøgelsen er offentliggjort i Bioresource Technology Reports .

"Insektfrassen kommer fra Larveriet på Voss, som producerer melormelarver fodret med organisk affald. Den leveres i pulverform, som vi blander med vand for at frigive næringsstofferne," forklarer NORCE-forskeren. "Derefter centrifugerer vi ikke-vandopløselige partikler væk i vandet. Væsken steriliseres derefter for at minimere risikoen for bakteriel infektion og forurening af algerne."

Cirkulære processer

For at alger kan vokse, har de brug for næringsstoffer som nitrogen og fosfor. Affaldsstrømme fra industri og landbrug indeholder ofte store mængder af disse stoffer, hvilket gør dem interessante som en potentiel næringskilde til algeproduktion. Dette kan føre til reducerede omkostninger og gavnlig udnyttelse af affald. Men mikroalger kan ikke forbruge enhver kilde til nitrogen og fosfor, og der kan også være andre komponenter, der har en negativ indflydelse på algevæksten.

Derfor skal hver affaldsstrøm testes for dens egnethed til mikroalgeproduktion. Kvælstoffet i vækstmediet baseret på insektfrass bestod hovedsageligt af organiske forbindelser, og mikroalgerne udnyttede mellem 71%-78% af dette nitrogen.

Potentiale for opskalering

På trods af lovende forsøg er der stadig udfordringer med at introducere mikroalgeproteiner i fødevarer og foderprodukter. Den nuværende produktion er dyr og udføres i lille skala. Det er nødvendigt at opskalere og investere i miljøvenlige produktionsteknologier i stor skala, for at dette kan realiseres som en ny og bæredygtig proteinkilde.

"Undersøgelsen viser, at frass kan være velegnet som vækstmedium til dyrkning af mikroalger i lille skala. Ny forskning skal undersøge mulighederne for at bruge frass som næringstilskud under større og kontinuerlige dyrkningsforhold og vurdere effekterne på bæredygtighedsmål og økonomi. af mikroalgeproduktionen.

"Det er også vigtigt at understrege, at selvom vi bruger affald som ressource, hvilket vil reducere udgifterne til kemiske vækstmedier, så genererer denne proces også restaffald. Den våde masse, der bliver tilbage, efter at næringsstofferne er udvundet, er affald, der skal bortskaffes eller anvendes alternativt, for eksempel som plantegødning," slutter Steinrücken.

I udviklingen af ​​nye biobaserede værdikæder er det afgørende at undersøge, hvordan forskellige produktioner kan samarbejde om at udveksle og minimere spild i overensstemmelse med cirkulære økonomiske principper. Såkaldte industrielle symbioser og bioparker kan være en interessant tilgang. Disse kan tjene som en sandkasse til at udforske ressourceudnyttelse med nye teknologier.

Flere oplysninger: Pia Steinrücken et al., Insektfrass som gødning til dyrkning af proteinrig Chlorella vulgaris, Bioresource Technology Reports (2023). DOI:10.1016/j.biteb.2023.101686

Leveret af NORCE