Mikroalge-biomasse som
marint råstoff
Protein og omega-3 fettsyrer-bruk av
industrielt bioteknologi verktøy
Kjell Inge Reitan
[email protected]
NTNU Inst. Biologi & Inst. Bioteknologi
i samarbeid med
SINTEF Fiskeri og havbruk
&
SINTEF Materialer og kjemi
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!
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
Utfordringer / Rykte / Visjon
Utfordringer:
• 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
ProAlge prosjektet:
Novel sources of EPA and DHA fatty acids
Category
Pelagic Fish
Zooplankton
Microalgae
Gene modified
organisms
Source
Trimmings and Byproducts
Less exploited fish
species
Potential
References
Represent 25% of global feed rawmaterial supply, and will
continue to grow. Require industrial efforts on logistic
IFFO, 2013
Tuna, sardines, squid etc. Require industrial efforts on
logistic and amended regulations
FAO, 2011
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
Bostock, 2010
IFFO, 2013
Calanus
Large biomass, challenging harvesting methods
Uncertain potential and high price level - currently not
feasible for feed applications
WO2010077152A1
Photoautotrophic
Primary producers, sustainable production using
renewables, biological and technological improvements
can lead to competitive price level.
Norsker, 2011
Draisma,2012
Heterotrophic
Microorganisms, mature technology, biological and
technological improvements can lead to competitive price
US 7732170
GM fungi
GM Yerrowia produces 55% EPA by fermentation (DuPont). US 89619A1
Commercially used for salmon feed, approved by US FDA
Eckert, 2006
GM soybean produce 20-30% SDA in oil (Monsanto)
Soymega commercialized, low productivity, not EPA/DHA
Petrie, 2012
GM Rapeseed produce 12% DHA in oil (CSIRO)
Low productivity. Not commercial
GM False flaxseed produce 20% EPA+DHA in oil
Sayanova,2012
(Rothamstead. Low productivity. Not commercial
GM plants
Mikroalger som marint råstoff
ProAlge - prosjektet
Industriell produksjon av
marine mikroalger som kilde til
EPA og DHA rikt råstoff for
fiskefôr :
Grunnlag, kunnskapsstatus
og muligheter"
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
Mikroalger: Bioprosess-organisme for
omforming av lys og CO2 til organisk stoff
Dyrkingsteknologi:
• Åpne dammer / Vertikale sylindre / Rør-fotobioreaktor /
Flat-fotobioreaktor
– Produksjonsutbytte 75 - 365 tonn TV hektar-1 år-1
• Trenger kun lys energi, uorganisk næring (N&P) og CO2
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?
Verdikjede og strategier for å øke produktivitet
av EPA og DHA i mikroalger
Strategier:
Biodiversitet
Avl / Seleksjon
GMO
DHA /EPA akkumulering i mikroalger
Øke utnyttelsen av lys ved dyrking av mikroalger
Valg av strategi for behandling / prosessering
av råstoffet
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 2014-2018
MicroFeed-Microbial raw materials as source
for protein and EPA and DHA for use in
aquafeed : ERA-Net prosjekt 2015-2017
Two PhD students (NTNU) on lipid synthesis and
photosynthesis in microalgae
Post doc establishing CRISPR casfor algae
(=gene editing)
Samarbeidspartnere:
Inst. Biologi: Per Winge, Atle Bones, Elin Kjørsvik
Inst. Bioteknologi: Olav Vadstein, Martin Hohmann
Mariott, Trygve Brautaset, Helga Ertesvåg
Gerd M. Berge, Mette Sørensen, Bente Ruyter
Fiskeri og havbruk: Matilde Chauton
Materialer og kjemi: Inga M. Aasen, Kjell Josefsen
Hans Kleivdal
Niels Henrik Norsker,
Biotopic DK and AlgaePARC, The Netherlands
Hans R. Gislerød,
Leiv Mortensen
Anders Skrede,
Margaret Øverland
Financial supported by
Michael Sandmann, Janos Petrusan