Il gruppo di ricerca sulla biotecnologia marina del NORCE lavora da diversi anni allo sviluppo e all’ampliamento delle microalghe fotosintetiche come materia prima sostenibile per alimenti, mangimi e altri prodotti. Le microalghe sono un tipo di piccole "cellule vegetali" presenti nell'acqua salata e dolce e sono una promettente fonte di proteine ​​per diversi motivi:

• Molte microalghe hanno un alto contenuto proteico e un profilo aminoacidico che soddisfa i requisiti per la produzione di alimenti e mangimi. Questo è il caso della Chlorella vulgaris, utilizzata nel nostro studio.
• Le microalghe hanno un'elevata efficienza produttiva e possono essere coltivate su terreni non coltivabili con un basso fabbisogno idrico.
• I rifiuti e i flussi residui di varie industrie possono essere utilizzati nella coltivazione di microalghe, offrendo un'alternativa più sostenibile ai fertilizzanti chimici.

La produzione di insetti è un’altra nuova fonte proteica attualmente esplorata in Europa e Norvegia. Come tutti i tipi di produzione, anche una fabbrica di insetti genererà rifiuti, come gli escrementi degli insetti. In termini tecnici, questo si chiama escrementi, una miscela di feci, pelle e scheletri di insetti d'allevamento e del loro cibo.

In un’economia circolare, dobbiamo utilizzare meglio i rifiuti. Insieme a Oliver Müller dell'Università di Bergen e ai colleghi del NORCE Hanna Böpple e Dorinde Kleinegris, Pia Steinrücken ha studiato se è possibile dare alle microalghe escrementi come alternativa alla fertilizzazione convenzionale.

"Nel progetto ProFuture, abbiamo utilizzato gli escrementi degli insetti come potenziale fonte di nutrienti per la coltivazione della microalga Chlorella vulgaris, che potrebbe rendere la produzione di microalghe più rispettosa dell'ambiente ed economicamente vantaggiosa", afferma Steinrücken.

I ricercatori hanno studiato se queste microalghe contenevano la stessa quantità di proteine ​​di quelle a cui venivano somministrati i normali fertilizzanti commerciali. I risultati hanno mostrato che quando le microalghe venivano coltivate con sostanze nutritive provenienti dagli escrementi, crescevano altrettanto bene e fornivano un elevato contenuto proteico pari al 40% del peso secco. Lo studio è pubblicato in Bioresource Technology Reports .

"Gli escrementi degli insetti provengono dalla Larveriet di Voss, che produce larve di vermi della farina alimentati con rifiuti organici. Vengono consegnati sotto forma di polvere, che mescoliamo con acqua per rilasciare le sostanze nutritive", spiega il ricercatore NORCE. "Quindi centrifughiamo le particelle non solubili in acqua nell'acqua. Il liquido viene quindi sterilizzato per ridurre al minimo il rischio di infezione batterica e contaminazione delle alghe."

Processi circolari

Per crescere, le alghe hanno bisogno di sostanze nutritive come azoto e fosforo. I flussi di rifiuti provenienti dall’industria e dall’agricoltura spesso contengono grandi quantità di queste sostanze, rendendoli interessanti come potenziale fonte di nutrienti per la produzione di alghe. Ciò può portare a una riduzione dei costi e a un utilizzo vantaggioso dei rifiuti. Ma le microalghe non possono consumare ogni fonte di azoto e fosforo e possono esserci anche altri componenti che influenzano negativamente la crescita delle alghe.

Pertanto, ogni flusso di rifiuti deve essere testato per verificarne l’idoneità alla produzione di microalghe. L'azoto nel mezzo di crescita a base di escrementi di insetti era costituito principalmente da composti organici e le microalghe utilizzavano tra il 71% e il 78% di questo azoto.

Potenziale di espansione

Nonostante le sperimentazioni promettenti, permangono sfide nell’introduzione delle proteine ​​delle microalghe negli alimenti e nei mangimi. La produzione attuale è costosa e viene effettuata su piccola scala. Affinché questa possa diventare una fonte proteica nuova e sostenibile, sono necessari l'espansione e gli investimenti in tecnologie di produzione su larga scala rispettose dell'ambiente.

"Lo studio mostra che gli escrementi possono essere adatti come mezzo di crescita per la coltivazione di microalghe su piccola scala. Una nuova ricerca dovrebbe esplorare le possibilità di utilizzare gli escrementi come integratore nutritivo in condizioni di coltivazione più ampie e continue e valutare gli effetti sugli obiettivi di sostenibilità e sull'economia della produzione di microalghe.

"È anche importante sottolineare che, anche se utilizziamo i rifiuti come risorsa, riducendo così le spese per i terreni di crescita chimici, questo processo genera anche rifiuti residui. La massa umida che rimane dopo che i nutrienti sono stati estratti è un rifiuto che deve essere smaltito". smaltiti o utilizzati in alternativa, ad esempio come fertilizzante per le piante", conclude Steinrücken.

Nello sviluppo di nuove catene del valore a base biologica, è fondamentale esplorare come diverse produzioni possano collaborare per scambiare e ridurre al minimo i rifiuti, in linea con i principi dell’economia circolare. Le cosiddette simbiosi industriali e i bioparchi possono rappresentare un approccio interessante. Questi possono fungere da sandbox per esplorare l'utilizzo delle risorse con le nuove tecnologie.