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
© Copyright 2024