Fiskfoder från växtbiomassa

I Formas-projektet "Mikrobiell omvandling av hemicellulosa till fettsyror för produktion av biobränsle och djurfoder från växtbiomassa" arbetar SLU-forskaren Mats Sandgren och medarbetare för att få till en smartare använding och ökat förädlingsvärde av biomassa genom produktion av lipider, biodiesel och fiskfoder med hjälp av oljeproducerande jästsvampar.

Lignocellulosa i växtbiomassa är det i särklass vanligaste organiska materialet på jorden och utgör därmed den kvantitativt viktigaste förnybara råvaran. Energiutvinning ur biomassa från jord- och skogsbruk är en starkt bidragande orsak till att Sverige ligger i framkant med uppemot 50% av totala energin från förnyelsebara källor. Men för transporter kommer mer än 90% från fossila bränslen och de orsakar merparten av koldioxidutsläppen i Sverige. Därför är det angeläget att stimulera ökad produktion och användning av drivmedel från förnybara råvaror. Redan idag finns teknologi för att producera olika drivmedel från biomassa, såsom etanol, biogas och syngas. Problemet är dock att få produktionen konkurrenskraftig gentemot fossila bränslen. Det är här vår forskning kommer in. Vi vill kombinera produktion av drivmedel med förädlade mervärdesprodukter i syfte att effektivisera utnyttjandet av råvaran, bidra till ökad hållbarhet, och inte minst till förbättrad lönsamhetspotential.Växtbiomassa består mest av sockerpolymerer (cellulosa och hemicellulosa) och varierande mängd lignin (upp till 20-30% i ved), men är motståndkraftigt varför aggressiv temokemisk förbehandling brukar tillämpas för att luckra upp strukturen. Sockerpolymererna kan brytas ned med hjälp av aktiva proteiner, s.k. enzymer, från vednedbrytande svampar. Lösliga socker med sex kolatomer, sk hexoser (glukos och mannos), kan jäsas till etanol. Men det finns också en betydande mängd pentoser, (xylos, arabinose), som inte omvandlas av de vanliga jästsorterna. Vårt projekt avser att introducera oljeproducerande jästsvampar för omvandling av biomassa. De flesta arter kan utnyttja olika kolkällor inklusive både hexos- och pentos-socker. I oljeackumulerande jäst kan lipider utgöra mer än 50 % av biomassan. Dessutom kan jäst bilda lipider snabbare och är därmed effektivare än alla andra kända oljeackumulerande organismer (inklusive oljeväxter). Lipidackumulation i jäst sker när tillgången på kväve, svavel eller fosfor är begränsad, dvs. vid kolöverskott. Lignocellulosa karakteriseras av hög kol/kväve-kvot vilket gör det till ett idealiskt material i det avseendet. Lipider har högre energi-innehåll och ger effektivare drivmedel än etanol. Fettsyrorna i lipiderna har dessutom ytterligare användningspotential eftersom omättade fettsyror är värdefulla för både human och animal nutrition. Tanken är därför att de skall utvinnas för sådana ändamål, medan resten kan utnyttjas för produktion av biodiesel.Efter produktion av lipider och extraktion från jästcellerna erhålls ett näringsrikt restmaterial med avsevärt högre kväveinnehåll än den ursprungliga biomassan. Inom projektet vill vi särskilt exploatera möjligheter att använda materialet för fiskfoder. Fisk som livsmedel har ett högt ekonomisk värde. Men fiskodling förbrukar stora näringsresurser av livsmedelskvalitet, inklusive fiskmjöl, som produceras från vildfångad fisk. Därmed bidrar fiskodling indirekt till den kollaps som vi ser i dag av vilda fiskpopulationer. Fisk har en naturlig förmåga att utnyttja just mikrober och kan härigenom bli länken mellan andra naturresursflöden från bl.a. skogen till människans livsmedelsförsörjning.Vi kommer bla att undersöka olika oljeproducerande jästsvampars förmåga att omvandla olika fraktioner från processning av biomassa, utbyte och sammansättning av fettsyror, samt deras potential för fiskfoder. Vi kommer även att studera olika möjligheter att kombinera produktion av lipider med etanol och biogas, liksom restpodukter som kan användas till biogödsel. Ur ett hållbarhetsperspektiv är det ju essentiellt att näringen återförs till marken. Data från dessa undersökningar kommer att ligga till grund för system- och livscykelanalyser (LCA) för att utvärdera dels hur olika steg i processen kan kombineras för optimalt resursutnyttjande och dels miljökonsekvenserna utifrån olika scenarier. Vårt mål är att resultaten ska fungera som vägledning för implementering av fiskfoderproduktion från biomassa och val av strategier för integrering med andra biomassaprocesser. Detta leder både till effektivare utnyttjande och ökat förädlingsvärde av biomassan, vilket i sin tur kan påskynda den kommersiella utvecklingen av området.