Von Maja Berden Zrimec
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf Englisch veröffentlicht und automatisch mit KI-Software übersetzt.
Die alarmierende Rate der weltweiten Abfallproduktion und die steigende Nachfrage nach tierischen Proteinquellen haben zwei dringende Herausforderungen für die Umwelt und die Ernährungssicherheit geschaffen.
Überraschenderweise könnte die Lösung für beide Probleme in etwas so Winzigem wie Insektenlarven liegen. Die Biokonversion durch Insekten hat sich als nachhaltige, wirtschaftlich tragfähige und umweltfreundliche Lösung für die Bewirtschaftung von Vieh- und Geflügelmist erwiesen. Diese Larven sind in der Lage, verschiedene organische Abfallstoffe und Nebenprodukte effektiv zu verarbeiten und in wertvolle Produkte auf Insektenbasis umzuwandeln und organische Stoffe in das Nahrungsmittelsystem zurückzuführen.
Nahrhaftes Futter für Nutztiere
Insects in general are precious reservoirs of proteins, fatty acids, micronutrients and contain high amounts of energy. They have a good profile of amino acids, including the most-limiting essential ones like lysine, threonine, and methionine, often lacking in plant-based protein sources for non-ruminants (1). One of the most promising applications of processed insect larvae is thus in animal feed. The abundance of protein makes larvae a potential substitute for fishmeal and soy-based feeds in aquaculture, poultry, and swine farming. They can also be processed into a protein-rich flour, suitable for pet food or as a supplement in human diets, thereby contributing to a more circular economy in our food systems.
Eine Insektenart von hohem Interesse in diesem Bereich ist die schwarze Soldatenfliege (Hermitia illucens L.), eine kosmopolitische tropische Fliege aus der Familie der Stratiomyidae (Diptera). Das Trockengewicht der Larven der Schwarzen Soldatenfliege enthält bis zu 50 % Rohprotein und bis zu 35 % Lipide und weist ein Aminosäureprofil auf, das dem von Fischmehl ähnelt (1). Sie weisen ein gutes Profil an essenziellen Aminosäuren auf, wobei Leucin, Lysin, Valin und Histidin überwiegen (1,2). Ihr Gehalt an gesättigten Fettsäuren übersteigt den der ungesättigten Fettsäuren, und sie enthalten Vitamine wie B1 und B2. Mineralien wie Kalzium, Kalium, Phosphor, Natrium, Magnesium, Zink, Eisen, Mangan und Kupfer wurden in verschiedenen getesteten Larvenfuttermitteln in ausreichender Menge gefunden (2).
Biologische Umwandlung von organischen Abfällen
Die Larven der Schwarzen Soldatenfliege zeichnen sich durch den biologischen Prozess ihres unersättlichen Verzehrs von organischen Abfällen, einschließlich Obst- und Gemüseresten, Dung und sogar Brauereiabfällen aus. Während sie fressen, wachsen sie schnell und wandeln die Nährstoffe in den Abfällen in ihrem eigenen Körper in hochwertiges Protein um. Ihr Biokonversionsprozess trägt dazu bei, Nährstoffe zu recyceln, Geruchsbelästigungen zu reduzieren, Kohlendioxidemissionen zu verringern, krankheitserregende Bakterien zu eliminieren und den Bedarf an Antibiotika zu senken. So kann beispielsweise Geflügelabfall, eine wertvolle Ressource mit hohem Nährstoffgehalt, von den Larven der Schwarzen Soldatenfliege effektiv verarbeitet werden, um die Umweltverschmutzung zu verringern.
Schwarze Soldatenfliegen haben einen kurzen Lebenszyklus von etwa 40-50 Tagen und ein hohes Fortpflanzungspotenzial, wobei jedes Weibchen fast 500 Eier legen kann (3). Folglich können sie die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften von Dung verändern und die Anhäufung organischer Abfälle in kurzer Zeit (wenige Wochen) um bis zu 50 % reduzieren (3). Ihre Biomasse kann nicht nur als Futtermittel, sondern auch als Quelle von Fettsäuren für Biokraftstoffe, Mineralien, Chitin und Chitosan für die Herstellung verschiedener biobasierter Produkte dienen (3).
Mehrere Studien haben die Wirksamkeit von Larven der Schwarzen Soldatenfliege in Biokonversionsverfahren nachgewiesen. So führte beispielsweise die Behandlung von Biertreber mit Larven der Schwarzen Soldatenfliege zu einer signifikanten Steigerung der Larvenproduktion und zu einer 21%igen Erhöhung der Stickstoffrückhaltung im Frassdünger, wodurch eine 195%ige Steigerung der Biomasseumwandlungsrate im Vergleich zur Kontrolle erreicht wurde (4). Eine andere Studie zeigte, dass die Biokonversion von Sojabohnenabfällen durch Larven der Schwarzen Soldatenfliege mit Biokohle die Ammoniakemissionen um 18,0 % verringerte und den Stickstoffgehalt in der Frassmasse um 35,0 % erhöhte, was die Machbarkeit von Biokohle als Zusatzstoff für das auf Larven der Schwarzen Soldatenfliege basierende Biokonversionssystem bestätigte (4).
Können Unternehmen die Insekten-Biokonversionstechnologie nutzen?
Trotz ihres Potenzials steht die breite Einführung dieser Technologie vor mehreren Hindernissen. In vielen Teilen der Welt bestehen rechtliche Probleme in Bezug auf die Verwendung von Insekten als Futter- oder Lebensmittel sowie rechtliche Beschränkungen für die Verwendung organischer Abfälle in der Biomasseproduktion (5).
Die Integration der Umwandlung von Insektenlarven in die Betriebsabläufe eines Unternehmens stellt einen innovativen Ansatz für die Nachhaltigkeit dar, indem organische Abfälle in wertvolle Ressourcen umgewandelt werden. Dieser Prozess ist jedoch nicht unproblematisch. Unternehmen müssen sich mit rechtlichen Herausforderungen auseinandersetzen, da die rechtlichen Bestimmungen für den Einsatz von Insekten in der Abfallwirtschaft und ihre anschließende Verwendung in der Lebensmittel- oder Futtermittelkette von Land zu Land unterschiedlich sind und oft viel Zeit und Ressourcen für die Einhaltung der Vorschriften erfordern. Die Einrichtung eines solchen Systems erfordert eine spezielle Infrastruktur für die Aufzucht und Verarbeitung von Insekten im kommerziellen Maßstab sowie erhebliche Vorabinvestitionen. Das Personal muss geschult werden, um den ordnungsgemäßen Umgang mit den Insekten, die Wartung des Systems und das Management von Biosicherheitsrisiken zu gewährleisten, was den Betrieb zunächst verlangsamen und die Kosten in die Höhe treiben kann. Zwar können Insektenlarven ein beträchtliches Abfallvolumen verarbeiten, doch könnte die Skalierung dieses Prozesses auf industrielle Abfallmengen Herausforderungen mit sich bringen, die möglicherweise zusätzliche Abfallbewirtschaftungsstrategien erforderlich machen. Darüber hinaus hängt die wirtschaftliche Lebensfähigkeit dieses Vorhabens von einem tragfähigen Markt für die Endprodukte – proteinreiche Larven und organische Restdünger – ab, der je nach Region und Sektor unterschiedlich ist.
Die öffentliche Wahrnehmung der Verwendung von Insektenlarven für die Abfallverarbeitung spielt ebenfalls eine entscheidende Rolle, da negative Assoziationen die Kundenakzeptanz beeinträchtigen könnten. Und schließlich muss die Zusammensetzung des Abfallstroms, wenn er verwendet werden darf, konsistent und für die Larven geeignet sein, da nicht alle organischen Abfälle geeignet sind und einige sogar schädlich sein können. Unternehmen, die ein solches Vorhaben in Erwägung ziehen, sollten eine gründliche Machbarkeitsstudie durchführen, um die potenziellen Erträge, die gesetzlichen Auflagen, den Infrastrukturbedarf und die Marktaussichten zu verstehen. In vielen Fällen könnte eine Partnerschaft mit bestehenden Insektenverarbeitungsunternehmen als Teil einer umfassenderen Abfallbewirtschaftungsstrategie vorteilhafter sein als der Aufbau einer unabhängigen Infrastruktur.
Wertschöpfungsketten-Generator (VCG.ai)
VCG.ai kann Ihnen helfen, mit den richtigen Unternehmen in Kontakt zu treten. VCG.ai findet Technologielösungen und Modelle, um Ihre Kreislaufmöglichkeiten zum Leben zu erwecken. Auf der Grundlage von KI und Big Data verbindet diese Plattform Unternehmen mit Kreislauf-Wertschöpfungsketten, die auf ihren spezifischen Materialströmen basieren.
Referenzen
- Shumo, M., Osuga, I.M., Khamis, F.M., Tanga, C.M., Fiaboe, K.K.M., Subramanian, S., Ekesi, S., van Huis, A., Borgemeister, C. (2019): The nutritive value of black soldier fly larvae reared on common organic waste streams in Kenya. Scientific Reports 9:10110. https://doi.org/10.1038/s41598-019-46603-z
- Zulkifli, N.F.N.M., Seok-Kian, A.Y., Seng, L.L., Mustafa, S., Kim, Y.-S., Shapawi, R. (2022): Nutritional value of black soldier fly (Hermetia illucens) larvae processed by different methods. PLoS ONE 17(2):e0263924. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0263924
- Pushpalatha, M., Gadge, A.S., Bankar, D.R. (2023): Ein Schatz aus dem Müll – die Schwarze Soldatenfliege. Insect Environment Vol. 26 (1):57-64. Doi: 10.55278/QFAB1574
- Zhang, H., Zhang, X., Chen, M., Deng, X., Pei, Y., Zhang, J., Chen, H., Yang, S. (2023): Biochar Can Improve Absorption of Nitrogen in Chicken Manure by Black Soldier Fly. Life 13: 938. https://doi.org/10.3390/life13040938
- Fera Workshop (2023): Ist die Biokonversion von Insekten ein Weg zur Bereitstellung nachhaltiger und sicherer Produkte für die Tierfutterindustrie?
