Mikroalger i fiskefôr: - Status og muligheter

Transkript

1 Mikroalger i fiskefôr: - Status og muligheter Kjell Inge Reitan NTNU Institutt for biologi kjell.i.reitan@ntnu.no

2 Globale utviklings-trender 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 Økt andel fra fiske-fangst vil gå til direkte humant konsum Akvakultur vil få en økt betydning som matprodusent i framtida EU ønsker også at en større andel av fisk skal produseres I Europa (mindre avhengig av import) Norge har en unik mulighet her!

3 Olafsen et al., "Verdiskapning basert på produktive hav i 2050".

4 Tilgang til nye fôrråstoff - videre vekst i lakseproduksjonen Bruk av fiskemel og fiskeolje Annual global aquaculture production (million tons) compared to volumes of fishmeal and fish oil used in aquaculture.. Source: IFFO Positional Statement, Feb

5 Forventet økning i behov for fiskefôr og tilbud av fiskeolje Produksjon av laks og ørret I Norge(FHL 2010) t fisk produsert t fôr brukt Forventet økning I framtida "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

6 Protein er også en utfordring Den Europeiske Protein Mangelen" Plantebasert proteinkilder som brukes i dyrefôr og human ernæring: Soya, lupin, raps og erter brukes med hell direkte som menneskemat (kjøtt erstatning) Brukes i betydelig grad til fôr til alle dyr - inkludert fisk Situasjonen i Europa: EU kjøper 33 millioner tonn soyamel, men produserer bare 0,9 millioner tonn Protein mangel i Europa! Alternative kilder til protein (i Europa) Mikroalger / En-celle protein / makroalger / Insekter FAO, 2009: Mikroalger og insekter som proteinkilder har potensial til å lukke protein gapet 6

7 Utfordringer / Rykte / Visjon Utfordringer: I første omgang vil tilgangen på lipid og DHA /EPA begrense veksten 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 matproduksjon om begrensede ressurser (produktiv landbruksareal og ferskvann)

8 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

9

10 Mikroalger som råstoff i fiskefôr

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

12 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?

13

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

15 Valg av strategi for behandling / prosessering av råstoffet

16 Produksjonskostnad for industriell mikroalgeproduksjon - EPA og DHA ekvivalenter

17 Noen eksempler på prosjekter med bruk av mikroalger som lipidkilde i fiskefôr Algafeed: Forskningsråd prosjekt CO 2 to Bio: Utredning om mulig industriell algeproduksjon på Mongstad MIRACLES EU prosjekt: ledes av Univ. Wageningen 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 EU FP7 Microalgae product and value chain development

18 Algafeed: Potential of using microalgae to partially replace fish oil and fish meal in aquaculture fish feeds Prymnesiophyceae: Isochrysis T-Iso (Isochrysis T-Iso) Bacillariophyceae: Phaeodactylum tricornutum Estigmatophyceae: Nannochloropsis sp. 1. Innholdet av EPA og DHA varierer mellom algearter og dyrkingsbetingelser 2. Fordøybarhet av u-prosessert algeråstoff med bruk av mink som modellart: 1. Phaeodactylum tricornutum - Tilfredsstillende 2. Nannochloropsis sp. Dårligere 3. Isochrysis T-Iso Ikke tilfredsstillende 3. Bruk av Phaeodactylum tricornutum - fordøybarhet og vekst hos torsk og laks: 1. Laks - akseptabel fordøyelse og tarmmorfologi opp til 12% innblanding Noe redusert vekst fra 12% innblanding 2. Torsk - akseptabel fordøyelse og tarmmorfologi opp til 12% innblanding Noe bedret vekst ved 12 % innblanding Forbedret skinn pigmentering i algegruppene Phaeodactylum tricornutum Isochrysis T-Iso Nannochloropsis Foto: Elin Kjørsvik, occulata NTNU 18

19 19

20 Mikroalger til fiskefôr - Industriell bioteknologi Visjonen er å fjerne begrensningene for produksjon av mer fiskefôr av høy kvalitet, og la laksenæringen få realisere sitt vekstpotensial og øke den bærekraftige produksjonen med en faktor på fem innen 2050 Dyrkede mikroorganismer representerer en bærekraftig ressurs som kan møte behovene til industrien for langkjedede omega-3 oljer og andre komponenter på både kort og lang sikt

21 Takk til medarbeidere og samarbeidspartnere Tommy Eriksen, Elin Kjørsvik, Olav Vadstein Matilde Chauton, Inga M. Aasen, Trine F. Galloway Gerd M. Berge, Mette Sørensen, Bente Ruyter Anders Skrede, Margaret Øverland Hans Kleivdal Hans R. Gislerød, Leiv Mortensen Niels Henrik Norsker, Biotopic DK and AlgaePARC, The Netherlands Financial supported by made the diets