Mikroalge-biomasse som marint råstoff

Transkript

1 Mikroalge-biomasse som marint råstoff Protein og omega-3 fettsyrer-bruk av industrielt bioteknologi verktøy Kjell Inge Reitan NTNU Inst. Biologi & Inst. Bioteknologi i samarbeid med SINTEF Fiskeri og havbruk & SINTEF Materialer og kjemi

2 Hvorfor trengs mer marint råstoff Verdens befolkning vil øke, med en prognose på 9 milliarder i 2050 Landbruket alene klarer ikke å dekke matbehovet til den voksende befolkningen Økt andel må komme fra marine kilder Akvakultur vil få en økt betydning som matprodusent i framtida Verdiskapning basert på produktive hav i 2050 (Olafsen et al., 2012): Potensiale for en 5-dobling fram til 2050 EU ønsker også at en større andel av fisk skal produseres I Europa (mindre avhengig av import) Norge har en unik mulighet her!

3 Forventet økning i behov for fiskefôr og tilbud av fiskeolje "Føre var" rapport: Stabile volum av fiskemel og fiskeolje Økt behov for fiskefôr i nær framtid Akutt mangel på fiskeolje til bruk I fiskefôr allerede innen 5 år Ulike råstoffer for å fylle denne mangelen kan bli viktig Utfordring for laksenæringen

4 Utfordringer: Utfordringer / Rykte / Visjon Økt etterspørsel etter marint fett og tilgangen på DHA /EPA vil begrense veksten i fiskeoppdrett (spesielt laks) Ved vekst i volum og knapphet på menneskemat blir protein også en utfordring Rykte: Hvordan skal laks dyrkes? Skal den kun fôres i henhold til et minimums ernæringskrav? Hva ønsker forbrukeren seg for et slikt produkt? Skal fôret til laksen konkurrere med menneskemat? Visjon: Framtiden fiskefôr skal ikke inneholde råmaterialer som er ansett som menneskemat, eller konkurrer med det

5 Novel sources of EPA and DHA fatty acids ProAlge prosjektet: Category Source Potential References Pelagic Fish Less exploited fish species Represent 25% of global feed rawmaterial supply, and will continue to grow. Require industrial efforts on logistic Tuna, sardines, squid etc. Require industrial efforts on logistic and amended regulations Zooplankton Krill Large biomass, ecological impact of harvest is disputed. High price - currently not feasible for feed applications. Estimated production in 2017 is 5000 t krill oil Calanus Large biomass, challenging harvesting methods Uncertain potential and high price level - currently not feasible for feed applications Microalgae Photoautotrophic Primary producers, sustainable production using renewables, biological and technological improvements can lead to competitive price level. Gene modified organisms Heterotrophic GM fungi GM plants Microorganisms, mature technology, biological and technological improvements can lead to competitive price GM Yerrowia produces 55% EPA by fermentation (DuPont). Commercially used for salmon feed, approved by US FDA GM soybean produce 20-30% SDA in oil (Monsanto) Soymega commercialized, low productivity, not EPA/DHA GM Rapeseed produce 12% DHA in oil (CSIRO) Low productivity. Not commercial GM False flaxseed produce 20% EPA+DHA in oil (Rothamstead. Low productivity. Not commercial IFFO, 2013 FAO, 2011 Bostock, 2010 IFFO, 2013 Trimmings and Byproducts WO A1 Norsker, 2011 Draisma,2012 US US 89619A1 Eckert, 2006 Petrie, 2012 Sayanova,2012

6 Mikroalger som marint råstoff

7 ProAlge - prosjektet Industriell produksjon av marine mikroalger som kilde til EPA og DHA rikt råstoff for fiskefôr : Grunnlag, kunnskapsstatus og muligheter"

8 Visjon: Marint råstoff - Industriell bioteknologi Marint råstoff må bringes til veie uten at det er i konflikt med produksjon av menneskemat Fjerne begrensningene for produksjon av mer fôr-råstoff av høy kvalitet slik at vekstpotensial kan realiseres på en bærekraftig måte Dyrkede mikroorganismer representerer en bærekraftig ressurs som kan møte behovene til industrien (omega-3 oljer og andre komponenter) på både kort og lang sikt Bruk av industriell bioteknologi-verktøy er nødvendig for å øke produktivitet og utbytte av mikroorganismer

9 Mikroalger: Bioprosess-organisme for omforming av lys og CO 2 til organisk stoff Dyrkingsteknologi: Åpne dammer / Vertikale sylindre / Rør-fotobioreaktor / Flat-fotobioreaktor Produksjonsutbytte tonn TV hektar -1 år -1 Trenger kun lys energi, uorganisk næring (N&P) og CO 2 Høyt lipidinnhold (20-40% av TV) EPA og DHA innhold varierer: Arter og dyrkingsforhold Nannochloropsis sp. : Høyt innhold av EPA Phaeodactylum tricornutum: Høyt innhold av EPA Ischrysis T-Iso: Høyt innhold av DHA Behov for stamme-forbedring?

10 Verdikjede og strategier for å øke produktivitet av EPA og DHA i mikroalger Strategier: Biodiversitet Avl / Seleksjon GMO

11 DHA /EPA akkumulering i mikroalger

12 Øke utnyttelsen av lys ved dyrking av mikroalger

13 Valg av strategi for behandling / prosessering av råstoffet

14 Noen eksempler på prosjekter ved NTNU og SINTEF med mikroalger som kilde til marint råstoff Algafeed: Partial replacement of fish meal and fish oil with microalgae ProAlge: Industriell produksjon av marine mikroalger som kilde til EPA og DHA rikt råstoff for fiskefôr Novel microbes for high level production of the omega3-fatty acid DHA and astaxanthinfrom biomass feedstocks - ThraustoEng MIRA - Microbially produced raw materials for aquafeed: Forskningsråd prosjekt MicroFeed-Microbial raw materials as source for protein and EPA and DHA for use in aquafeed : ERA-Net prosjekt Two PhD students (NTNU) on lipid synthesis and photosynthesis in microalgae Post doc establishing CRISPR casfor algae (=gene editing)

15 Samarbeidspartnere: Inst. Biologi: Per Winge, Atle Bones, Elin Kjørsvik Inst. Bioteknologi: Olav Vadstein, Martin Hohmann Mariott, Trygve Brautaset, Helga Ertesvåg Fiskeri og havbruk: Matilde Chauton Materialer og kjemi: Inga M. Aasen, Kjell Josefsen Gerd M. Berge, Mette Sørensen, Bente Ruyter Hans R. Gislerød, Leiv Mortensen Anders Skrede, Margaret Øverland Financial supported by Hans Kleivdal Niels Henrik Norsker, Biotopic DK and AlgaePARC, The Netherlands Michael Sandmann, Janos Petrusan