Nytt SLU-projekt: Livsmedelsavfall till odlad fisk – utveckling av en unik mikrobiell tvåstegsprocess
Vid forskningsrådet Formas utlysning "Hållbar livsmedelsproduktion och -konsumtion" tidigare i år beviljades 9,7 miljoner kronor till projektet "Livsmedelsavfall till odlad fisk – utveckling av en unik mikrobiell tvåstegsprocess".
I projektet, som kallas Waste2Fish, utvärderas möjligheten att använda mikrober odlade på livsmedelsavfall som ett mijlövänligt alternativ till dagens fiskmjöl och soja i foder till fisk. Avfallet omvandlas initialt genom en syrefri mikrobiell process som involverar s.k. acetogena bakterier till huvudprodukten ättiksyra. Ättiksyran och kvarvarande näringsämnenanvänds sedan som substrat för syresatt jästodling. Jästen används sedan som ingrediens i fiskfodret. Det nya fodret kommer att utvärderas bde utifrån ett systemperspektiv med livscykelanalys (LCA) och utifrån ett biologiskt perspektiv i foderförsök till fisk.
Projektet leds av professor Anna Schnürer vid institutionen för mikrobiologi, SLU. Medverkar gör även institutionen för husdjurens utfodring och vård vid SLU, samt SP Bioscience (Göteborg). Projektet pågår till 2020.
Läs mer här nedan:
Svensk sammanfattning
Dagens produktion av animaliska livsmedel medför en betydande inverkan på miljön vad det gäller markanvändning (75 % av brukad jord), biodiversitet, vattenanvändning, övergödning och utsläpp av växthusgaser. Den globala inverkan av animaliska livsmedel kan minskas genom att gå över till mer hållbara foderkällor samt förbättra återanvändandet av näringsämnen för att minimera läckage av fixerat kväve, fosfor och spårmineraler.
Jästmassa är ett lovande alternativ till konventionella foderkällor med utmärkta näringsvärden och en potentiellt lägre miljöpåverkan. Dock begränsas storskalig produktion av hållbar foderjäst av tillgången på standardiserade odlingssubstrat. Livsmedelavfall utgör en rik källa till möjligt tillväxtsubstrat för odling av foderjäst men avfallets komplexitet och varierande sammansättning av kolhydrater, protein och fett gör att det inte kan användas direkt som ett generellt odlingssubstrat utan någon form av förbehandling.
Detta projekt har som mål att effektivisera resursanvändning och minska konsumtionens negativa påverkan på samhälle, miljö och klimat genom att återanvända livsmedelsavfall och producera djurfoder. Detta sker genom att utveckla en två-stegs process för produktion av foderjäst från livsmedelsavfall genom att först konvertera det obehandlade avfallet till ättiksyra med hjälp av anaerob hydrolys kopplat till bakteriell acetogenes. Ättiksyran och kvarvarande näringsämnen (kväve, fosfor, spårmineraler) används sedan som substrat för syresatt jästodling. Närings- och vattenläckage minimeras eftersom båda processtegen utförs i slutna behållare (bioreaktorer). Foderegenskaperna hos jästmassan utvärderas genom analys av dess sammansättning (aminosyror, fettsyror, vitaminer) och dess funktion som foder i olika akvakultursystem. Miljöpåverkan av det nya fodret kommer att utvärderas i ett systemperspektiv med livscykelanalys (LCA) och jämföras med ett konventionellt akvakultursystem. Den nya processen kommer också att evalueras miljömässigt jämfört med etablerade metoder för hantering av livsmedelsavfall (kompostering, biogasproduktion) för att avgöra möjliga miljömässiga vinster av att återanvända näringsämnen i den nya processen. Projektet siktar till att korta och därmed effektivisera steget mellan omhändertagande av avfallet till dess återinförande i livsmedelsproduktionen samtidigt som skarpa biologiska, kemiska och mekaniska barriärer skapas för att minska risken att recirkulera långlivade patogena element såsom prioner.
Populärvetenskaplig sammanfattning
Jordbrukets inverkan på vår miljö är betydande. En tredjedel av Jordens isfria landyta (ca 5 miljarder hektar) används för jordbruk och livsmedelsproduktion. Det globala jordbruket står för en tredjedel av mänsklighetens utsläpp av växthusgaser och över 90 % av mänsklighetens vattenanvändning. Jordbruket bidrar även till andra destruktiva effekter såsom skogsskövling och övergödning.
Den största delen av jordbrukets miljöpåverkan orsakas av mänsklighetens konsumtion av animaliska livsmedel såsom kött, mejeriprodukter och ägg. Totalt så används tre fjärdedelar av den brukade arealen (ca 3,7 miljarder hektar) till att producera animaliska livsmedel. Animaliska livsmedel kräver betydligt mer vatten och energi per vikt och kalori i jämförelse med vegetabiliska livsmedel, vilket medför att animaliska livsmedel har en förhållandevis mycket högre negativ miljöpåverkan per vikt och kalori. Ett mer hållbart system för livsmedelsproduktion skulle kunna åstadkommas om den totala konsumtionen av animaliska livsmedel minskade. Dessvärre är den globala trenden den omvända med ökande konsumtion av animaliska livsmedel pga stigande medelinkomster. I och med att Jordens befolkning även förväntas öka med ytterligare 2-5 miljarder inom detta sekel så kommer den nuvarande ohållbara produktionsmodellen för animaliska livsmedel leda till förödande konsekvenser för miljön.
En möjlig strategi för att minska miljöpåverkan av animaliska livsmedel är att utveckla mer hållbara foderalternativ än fodergrödor såsom majs och soja. Jästmassa utgör här ett potentiellt mer hållbart foderalternativ för bl.a. idisslare, fjäderfän och fisk eftersom jästsvampar kan odlas på olika typer av förnybara råvaror som inte kräver odlingsbar mark. Storskalig odling av foderjäst begränsas emellertid idag av tillgången på råvara eftersom varje specifik typ av jäst endast är lämpad för ett par specifika substrat. Avfall från livsmedelsproduktion och mat som slängs av restauranter, storkök och enskilda konsumenter utgör en omfattande källa av organiskt material som skulle kunna användas till att producera nytt foder. Dock kan inte jäst odlas på obehandlat livsmedelsavfall pga dess komplexitet och varierande sammansättning. Det organiska materialet måste först brytas ner från komplexa organiska föreningar (kolhydrater, protein och fetter) till enklare substanser (socker, aminosyror, fettsyror) innan jästen kan assimilera dem.
Detta projekt ämnar att effektivisera resursanvändning och minska konsumtionens negativa påverkan på samhälle, miljö och klimat genom att återanvända livsmedelsavfall och producera djurfoder. Detta sker genom att utveckla en mikrobiell process för att konvertera olika typer av obehandlat livsmedelsavfall till ett lämpligt substrat för odling av foderjäst. Processen kallas anaerob hydrolys och går ut på att använda speciella grupper av bakterier som kan bryta ner komplexa organiska föreningar under anaeroba (syrefria) förhållanden. Denna grupp av bakterier innefattar en specifik grupp som kallas acetogena bakterier, vilka omvandlar den organiska råvaran (livsmedelsavfallet) till ättiksyra. Ättiksyra kan i sin tur assimileras av de flesta jästsvampar.
Projektet är indelat i fyra delar. Den första delen går ut på att studera anaerob hydrolys av olika typer av livsmedelsavfall för att fastställa hur utbytet av ättiksyra från råvarornas totala kolinnehåll kan maximeras (dvs hur mycket av kolet i avfallet blir till ättiksyra). Den andra delen går ut på att studera hur olika typer av jästsvampar kan odlas på den framställda ättiksyran med högsta möjliga utbyte av kol, kväve, fosfor och andra näringsämnen. Den tredje delen går ut på att analysera foderegenskaperna hos foderjäst som framställs genom denna process dvs hur mycket protein och vitaminer innehåller de. Den fjärde och sista delen av projektet utgörs av en s.k. livscykelanalys (LCA) där miljöpåverkan av ett akvakultursystem med det nya fodret jämförs med ett system där foder av samma kvalitet (t.ex. soja) som har producerats med konventionella metoder används. Denna del av projektet ska också undersöka om den nya processen är ett bättre och effektivare sätt att återanvända näringsämnen än kompostering eller framställning av biogas.