Insektenkot wird zur Nahrung für proteinreiche Mikroalgen

Da die Nachfrage nach proteinreichen Lebensmitteln mit dem Bevölkerungswachstum und dem steigenden Bewusstsein für Ernährung und Gesundheit steigt, stellen traditionelle tierische und pflanzliche Proteinquellen, die Ackerland oder Süßwasser benötigen, einen erheblichen Druck auf Land und Ressourcen dar. Daher besteht ein großer Bedarf an neuen, nachhaltigeren Proteinquellen.

Die Forschungsgruppe Marine Biotechnology bei NORCE arbeitet seit mehreren Jahren an der Entwicklung und Skalierung photosynthetischer Mikroalgen als nachhaltiger Rohstoff für Lebensmittel, Futtermittel und andere Produkte. Mikroalgen sind eine Art kleiner „Pflanzenzellen“, die in Salz- und Süßwasser vorkommen und aus mehreren Gründen eine vielversprechende Proteinquelle sind:

Die Insektenproduktion ist eine weitere neue Proteinquelle, die derzeit in Europa und Norwegen erforscht wird. Wie bei allen Produktionsarten entsteht auch in einer Insektenfabrik Abfall, beispielsweise Insektenkot. In der Fachsprache nennt man das Frass, eine Mischung aus Kot, Haut und Skeletten von gezüchteten Insekten und ihrer Nahrung.

In einer Kreislaufwirtschaft müssen wir Abfälle besser verwerten. Gemeinsam mit Oliver Müller von der Universität Bergen und den NORCE-Kolleginnen Hanna Böpple und Dorinde Kleinegris hat Pia Steinrücken untersucht, ob man Mikroalgen als Alternative zum herkömmlichen Dünger Kot geben kann.

„Im Projekt ProFuture haben wir Insektenkot als potenzielle Nährstoffquelle für die Kultivierung der Mikroalge Chlorella vulgaris genutzt, was die Mikroalgenproduktion umweltfreundlicher und kostengünstiger machen könnte“, sagt Steinrücken.

Die Forscher untersuchten, ob diese Mikroalgen die gleiche Menge an Protein enthielten wie die, die mit herkömmlichen kommerziellen Düngemitteln gedüngt wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass die Mikroalgen, wenn sie mit Nährstoffen aus Frass kultiviert wurden, genauso gut wuchsen und einen hohen Proteingehalt von 40 % des Trockengewichts lieferten. Die Studie ist veröffentlicht in Berichte zur Bioressourcentechnologie.

„Der Insektenkot stammt von Larveriet in Voss, wo Mehlwurmlarven produziert werden, die sich von organischen Abfällen ernähren. Er wird in Pulverform geliefert, das wir mit Wasser mischen, um die Nährstoffe freizusetzen“, erklärt der NORCE-Forscher. „Anschließend zentrifugieren wir nicht wasserlösliche Partikel im Wasser weg. Die Flüssigkeit wird dann sterilisiert, um das Risiko einer bakteriellen Infektion und Kontamination der Algen zu minimieren.“

Zirkuläre Prozesse

Damit Algen wachsen können, benötigen sie Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor. Abfallströme aus Industrie und Landwirtschaft enthalten oft große Mengen dieser Stoffe und sind daher als potenzielle Nährstoffquelle für die Algenproduktion interessant. Dies kann zu Kosteneinsparungen und einer sinnvollen Abfallverwertung führen. Mikroalgen können jedoch nicht jede Stickstoff- und Phosphorquelle verwerten und es können auch andere Bestandteile vorhanden sein, die das Algenwachstum negativ beeinflussen.

Daher muss jeder Abfallstrom auf seine Eignung für die Mikroalgenproduktion geprüft werden. Der Stickstoff im Wachstumsmedium auf Basis von Insektenkot bestand hauptsächlich aus organischen Verbindungen, und die Mikroalgen nutzten zwischen 71 % und 78 % dieses Stickstoffs.

Potenzial zur Skalierung

Trotz vielversprechender Versuche bleibt die Einführung von Mikroalgenproteinen in Lebensmittel und Futtermittel weiterhin eine Herausforderung. Die derzeitige Produktion ist kostspielig und erfolgt in kleinem Maßstab. Um dies als neue und nachhaltige Proteinquelle zu realisieren, sind eine Ausweitung und Investitionen in umweltfreundliche Produktionstechnologien im großen Maßstab erforderlich.

„Die Studie zeigt, dass Frass als Wachstumsmedium für die Kultivierung von Mikroalgen im kleinen Maßstab geeignet sein kann. Neue Forschungsarbeiten sollen die Möglichkeiten der Verwendung von Frass als Nährstoffergänzung unter größeren und kontinuierlichen Kultivierungsbedingungen untersuchen und die Auswirkungen auf Nachhaltigkeitsziele und die Wirtschaftlichkeit der Mikroalgenproduktion bewerten.“

„Es ist auch wichtig zu betonen, dass wir zwar Abfälle als Ressource nutzen und dadurch die Kosten für chemische Wachstumsmedien reduzieren, aber bei diesem Prozess entsteht auch Restmüll. Die feuchte Masse, die nach der Extraktion der Nährstoffe übrig bleibt, ist Abfall, der entsorgt oder alternativ verwendet werden muss, zum Beispiel als Pflanzendünger“, so Steinrücken abschließend.

Bei der Entwicklung neuer biobasierter Wertschöpfungsketten ist es von entscheidender Bedeutung, zu untersuchen, wie verschiedene Produktionszweige zusammenarbeiten können, um Abfälle gemäß den Grundsätzen der Kreislaufwirtschaft auszutauschen und zu minimieren. Sogenannte Industriesymbiosen und Bioparks können ein interessanter Ansatz sein. Sie können als Testlabor für die Erforschung der Ressourcennutzung mit neuen Technologien dienen.