Насекомые-разрушители производят ценные продукты из биоотходов
Европейские исследователи и промышленники используют насекомых для переработки отходов — от термитов, разрушающих деревянные постройки, до личинок, эффективно компостирующих органику. Упаковка, косметика, фармацевтика и корма для животных — лишь некоторые продукты, которые они помогают создавать.
Насекомые — удивительные организмы с различными стадиями жизненного цикла (яйцо, личинка, куколка, взрослая особь). Их способность к быстрому поеданию и воспроизводству делает некоторых из них блестящими переработчиками отходов.
Термиты: эксперты по переработке биоотходов
Проект Zelcor использовал способность термитов переваривать лигнин — прочный древесный материал в клеточных стенках растений, который сложно разлагать. Это свойство лигнина является проблемой для получения устойчивой энергии и ценных химических веществ из биоотходов.
Исследователи во главе с профессором Стефани Бомберже (AgroParisTech) кормили термитов лигнин-содержащими отходами (например, из лигноцеллюлозных биорефайнери и бумажных фабрик), чтобы преобразовать их в ценные промежуточные биопродукты.
Для этого была разработана инновационная установка для выращивания термитов с поддержанием оптимальных условий: температура 27°C и влажность 80%. Насекомых предварительно отбирали по продуктивности, а их рацион оптимизировали, поскольку термиты естественным образом предпочитают целлюлозу, а не богатые лигнином остатки.
Каскадное производство: от лигнина к косметике и упаковке
В результате переработки из термитов выделяют хитин и его производное хитозан. Этот процесс является частью каскадного преобразования лигноцеллюлозы, когда побочный поток одной стадии становится сырьем для следующей. Это позволяет биорефайнериям достичь нулевых отходов, интегрируя с биореактором на основе термитов.
Хитозан обладает ценными свойствами: он биоразлагаем, биосовместим, имеет низкую токсичность, а также антимикробные и антиоксидантные качества. Это открывает потенциал в медицине, косметике и производстве пищевой упаковки.
- В косметике (например, в кремах) хитозан образует каркас, который удерживает активные ингредиенты, обеспечивая длительный эффект.
- В пищевой упаковке слой хитозана может служить носителем антиоксидантных и антимикробных добавок, продлевая срок годности продуктов.
Продукты, извлеченные из лигнина на первых этапах каскада, также могут стать альтернативой синтетическим добавкам, таким как бисфенол А, который потенциально опасен для здоровья и морской среды.
Личинки как "привередливые" рециклеры природы
Проект InDIRECT использовал личинок черной львинки (Hermetia illucens) и малого мучного хрущака (Alphitobius diaperinus) для преобразования различных биоотходов (зелень, фрукты, овощи) в полезные продукты.
Рацион насекомых пришлось оптимизировать экспериментально. Например, личинки черной львинки любят фрукты, но не переносят кожуру банана из-за волокон.
В ходе проекта было произведено более одной тонны личинок на пилотных и промышленных фермах. Личинки концентрируют в себе белки и липиды, повышая их ценность.
- Хитин извлекается из экзоскелета личинок и преобразуется в различные полезные молекулы, включая хитозан. Исследования показали, что антимикробные свойства олигополимеров хитозана усиливаются с уменьшением длины молекулярной цепи.
- Обогащенные белковые и липидные фракции перспективны в качестве биоактивных ингредиентов для кормов. Белки насекомых также могут заменить фенол в смолах для фанеры, что снизит загрязнение водных путей.
Работа продолжается в проекте Petsect, где фокус сместился на производство кормов для домашних животных из личинок насекомых.
Заключение
Использование насекомых для переработки трудноразлагаемых отходов создает множество устойчивых продуктов. Эта работа повышает экономическую жизнеспособность био-based отраслей и способствует переходу от общества, зависимого от ископаемого топлива, к циркулярной экономике, где отходы рассматриваются как ценный ресурс.