Avfall fra insektproduksjon blir mat for proteinrike mikroalger

Etterspørselen etter proteinrik mat stiger i takt med befolkningsvekst og økt bevissthet om ernæring og helse. Tradisjonelle animalske og plantebaserte proteinkilder som krever dyrkbar mark eller ferskvann legger stort press på arealer og ressurser, og behovet er stort for nye og mer bærekraftige proteinkilder.

En lovende kilde til proteiner

Forskergruppa Marin bioteknologi i NORCE har gjennom flere år jobbet med utvikling og oppskalering av fotosyntetiske mikroalger til et bærekraftig råstoff for mat, fôr, og andre produkter. Mikroalger er en slags små “planteceller” som finnes i saltvann og ferskvann, og er av flere årsaker en lovende kilde til proteiner:

• Mange av mikroalgene har et høyt proteininnhold og et aminosyreprofil som oppfyller kravene til mat og fôrproduksjon. Dette gjelder for eksempel Chlorella vulgaris, som ble brukt i vår studie.
• Mikroalger har en høy produksjonseffektivitet og kan dyrkes på ikke-dyrkbar mark med lavt vannbehov
• Avfall og reststrømmer fra ulike næringer kan brukes i dyrkingen av mikroalger, og kan være et mer bærekraftig alternativ til kjemisk gjødsel

Insektproduksjon er en annen ny kilde til protein som i dag utforskes i Europa og Norge. Som ved alle typer produksjon vil en insektfabrikk også generere avfall, slik som insektavføring. På fagspråket kalles dette frass, og er en blanding av bæsj, hud og skjelettet fra oppdrettede insekter og maten til insektene.

I en sirkulær økonomi må vi utnytte avfallet bedre. Sammen med Oliver Müller fra Universitetet i Bergen og NORCE-kollegaene Hanna Böpple og Dorinde Kleinegris har Pia Steinrücken undersøkt om mikroalger kan gis frass, som et alternativ til kjemisk gjødsling:

– I det EU-finansierte ProFuture-prosjektet har vi brukt frass som en potensiell kilde til næringsstoffer for dyrking av mikroalgen Chlorella vulgaris, noe som kan gjøre mikroalgeproduksjon mer miljøvennlig og kostnadseffektiv, sier Steinrücken.

Forskerne har studert om disse mikroalgene inneholdt samme mengde proteiner som de som ble gitt vanlig kommersiell gjødsel. Resultatene viste at når mikroalgen ble dyrket på næringsstoffer fra frass, vokste den like godt og ga et høyt proteininnhold på 40% av tørrvekten. Studien er publisert i en artikkel i Bioresource Technology Reports.

– Frassen kommer fra Larveriet på Voss som produserer melbillelarver fôret på økologisk avfall. Den leveres i pulverform, og vi blander den ut med vann for å frigjøre næringsstoffene, forklarer NORCE-forskeren. Deretter sentrifugerte vi bort ikke-vannløselige partikler i vannet. Væsken blir deretter sterilisert for i størst mulig grad unngå bakteriesmitte og kontaminering av algene.

Sirkulære prosesser

For at algene skal vokse behøver de blant annet nitrogen og fosfor. Avfallsstrømmer fra industrien og landbruket inneholder ofte store mengder av disse stoffene, og kan dermed egne seg godt til algeproduksjon. Dette kan føre til reduserte kostnader og nyttig bruk av avfall. Men mikroalger klarer ikke ta opp hver nitrogen- og fosforkilde, og det kan også være andre innholdsstoffer som påvirker algeveksten negativt. Så hver avfallsstrøm må testes for å avgjøre egnetheten for mikroalgedyrking. Nitrogenet i vekstmediet basert på frass bestod hovedsakelig av organiske forbindelser, og mikroalgene utnyttet mellom 71-78% av dette nitrogenet.

Potensiale for oppskalering

Til tross for lovende forsøk er det utfordringer knyttet til å innføre mikroalge-proteiner i mat- og fôrprodukter. Dagens produksjon er kostnadskrevende og det produseres i liten skala. En oppskalering og satsning på miljøvennlige storskala produksjonsteknologier er nødvendig for at dette skal kunne realiseres som en ny og bærekraftig proteinkilde.

– Studien viser at frass kan være egnet som et vekstmedium for dyrking av mikroalger i liten skala. Forskning bør se på mulighetene for å bruke frass som et næringsstofftilskudd under større og kontinuerlige dyrkningsforhold, og gjøre en vurdering av effektene på bærekraftsmål og økonomi i mikroalgeproduksjonen. Det er også viktig å understreke at selv om vi bruker avfall som en ressurs som vil redusere utgiftene til kjemiske vekstmiddel, så er dette også en produksjon som genererer restavfall. Den våte massen som gjenstår når næringsstoffene er trukket ut er avfall som må fjernes eller brukes på en annen måte, f. eks som plantegjødsel, avslutter Steinrücken.

I utviklingen av nye bio-baserte verdikjeder er det viktig å utforske hvordan ulike produksjoner kan samarbeide for å utveksle og minimere avfallet, i tråd med sirkulærøkonomiske prinsipper. Såkalte industrielle symbioser og bioparker kan være en interessant tilnærming. Disse kan fungere som en sandkasse for å utforske ressursutnyttelse med nye teknologier.