Олкай Юнвер, Тесса Юнг, Гавриэль Орман и Кирил Христовски — 29 мая 2024 г.
Представьте себе мир, в котором отходы становятся оружием против пищевых отходов и голода, а крошечная муха выступает в качестве чемпиона по сохранению воды. Революция Black Soldier Fly (BSF) здесь как жизнеспособный инструмент для стран в борьбе с их проблемами управления отходами, поддержании продовольственной безопасности и создании более зеленого будущего — и все это с минимальным потреблением воды.
Дефицит воды становится растущей угрозой, затрагивающей сотни миллионов людей по всему миру. Ограниченная доступность воды для сельского хозяйства угрожает продовольственной безопасности. Регионы с дефицитом воды во многих случаях также сталкиваются с последствиями неадекватных методов управления отходами и ненадлежащей инфраструктуры отходов, которые еще больше истощают и без того ограниченные водные ресурсы.
Муха Черная львинка: водосберегающий воин природы
Появляется черная львинка — муха (рисунок 1), которая может изменить правила игры. В отличие от других видов мух, BSF не считаются переносчиками болезней или вредителями и обладают потенциалом отпугивать известных переносчиков, таких как комнатные мухи (Shumo et al., 2019). Личинки BSF (BSFL) даже изучаются на предмет их потенциальных антимикробных свойств, которые могут принести пользу в процессах биоконверсии отходов (Azmiera et al., 2023). BSF процветают в среде с теплой температурой и умеренной влажностью, но им не нужна стоячая вода, как потребляющему воду скоту, который может привлекать комаров. BSFL получают необходимое количество воды через свой рацион. Они потребляют рацион из органических отходов, включая пищевые отходы, фрукты, овощи и даже навоз (см. рисунок 2). Они эффективно преобразуют эти отходы в богатую белком и жиром биомассу, значительно сокращая объем отходов и отводя их от свалок и мест сброса, при этом сокращая поступление воды в продовольственный сектор.
Циклическая экономика для управления отходами
BSF-фермерство воплощает круговую экономику. Органические отходы становятся пиршеством BSFL, значительно снижая зависимость от свалок и связанные с этим экологические проблемы. BSFL затем становится ценным ресурсом — богатым питательными веществами источником белка для птицы, рыбы и даже корма для домашних животных. Эта замкнутая система минимизирует отходы и максимизирует использование ресурсов, сохраняя при этом драгоценные водные ресурсы.
Сокращение пищевых отходов и поддержка продовольственной безопасности
Земледелие BSF предлагает успешный многосторонний подход без значительной зависимости от воды.
- Альтернативный источник белка для корма для животных: личинки BSF являются надежным, водосберегающим источником белка для корма для животных и птицы. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО) подсчитала, что замена всего 10% рыбной муки в аквакультуре на муку из насекомых может сэкономить более 15 триллионов литров воды в год — значительная выгода для стран с дефицитом воды (ФАО, 2013). Китай имеет самый высокий уровень использования рыбной муки в мире для аквакультуры и является ведущим производителем свинины, которая составляет вторую по величине отрасль, зависящую от рыбной муки. Чтобы удовлетворить потребности этих отраслей, Китай должен дополнять производство рыбной муки и жира за счет импорта (Европейская комиссия, 2021). Рыбий жир в настоящее время является единственным финансово жизнеспособным источником омега-3, но биоаккумуляция этого актива тестируется в BSFL (El-Dakar et al., 2020; Ceccotti et al., 2022). На эти отрасли также приходится большая часть водного следа Китая (Wang & Ge, 2020). BSFL может даже потреблять отходы и навоз свиноводческой промышленности, сокращая объемы отходов. BSFL имеет потенциал стать более устойчивой альтернативой рыбной муке. Производство BSF менее ресурсоемко, чем производство рыбной муки, и вносит вклад в модель кругового использования ресурсов и экономики.
- Сокращение потребления воды: фермерство BSF требует на 95% меньше воды по сравнению с традиционным животноводством, высвобождая драгоценные ресурсы для других целей. Исследование, опубликованное в журнале Journal of Cleaner Production, показало, что личинкам BSF требуется лишь часть воды, необходимой для выращивания крупного рогатого скота или свиней (Magrin et al., 2017).
- Улучшенная эффективность корма: животные, которых кормят личинками BSF, более эффективно перерабатывают свой корм, что еще больше снижает общий водный след производства мяса. Исследования Wageningen University & Research показывают, что домашняя птица, которую кормят BSF, может достичь лучших коэффициентов конверсии корма, требуя меньше корма и, следовательно, меньше воды для производства того же количества мяса (Van Huis & Van Loon, 2018).
Чемпион по защите окружающей среды
Выращивание поросят имеет множество экологических преимуществ.
- Сокращение отходов на свалках: предприятия BSF перерабатывают органические отходы со свалок, сокращая выбросы метана, фильтраты и связанное с этим загрязнение воздуха и воды.
- Экономия воды: фермерство BSF требует минимального количества воды по сравнению с традиционным животноводством. Инвестируя в операции BSF, для переработки скота в дальнейшем требуется меньше воды, поскольку питательные вещества дополняются BSFL, что в конечном итоге приводит к меньшему использованию воды в целом. Это освобождает воду для других целей и для окружающей среды.
- Органическое удобрение: После переработки побочные продукты BSFL становятся ценным органическим удобрением, известным как экскременты. Экскременты представляют собой смесь навоза BSFL, остатков субстрата и богатых хитином отходов. Этот экскремент улучшает здоровье почвы несколькими способами. Он увеличивает содержание углерода в почве, что необходимо для роста растений, и улучшает удержание воды и минералов. Это улучшенное удержание воды и минералов позволяет растениям более эффективно использовать эти ресурсы, что потенциально приводит к повышению урожайности. Экскременты BSF представляют собой убедительную альтернативу синтетическим удобрениям, производство которых часто требует больших затрат воды и энергии. Кроме того, многие страны зависят от импорта синтетических удобрений, что создает нагрузку на их ресурсы и экономику. Используя экскременты BSF, эти страны могут уменьшить свою зависимость от импортных удобрений и способствовать созданию более самодостаточной сельскохозяйственной системы.
Экономический потенциал
Экономический потенциал разведения поросят многогранен.
- Отходы в богатство: BSF преобразуют отходы в ценные товары — белок на основе насекомых для корма животных и экскременты для питания растений. Это создает новые источники дохода, одновременно решая растущую проблему управления отходами (Beesigamukama et al., 2022).
- Развитие сельской местности: объекты BSF могут быть созданы в сельской местности, создавая новые рабочие места и стимулируя местную экономику.
- Преимущество лидера рынка: Прогнозируется, что мировой рынок белка насекомых к 2030 году достигнет более 8 миллиардов долларов (Grand View Research, Inc., 2022). Ранние последователи могут получить конкурентное преимущество в этом быстрорастущем секторе. Развивающийся нормативный ландшафт также может предоставить возможность для таких регионов, как Ближний Восток и Северная Африка. Активно разрабатывая четкие, научно обоснованные правила для выращивания BSF, страна может стать лидером в этой устойчивой практике, привлекая как инвестиции, так и экспертные знания.
Проблемы можно превратить в возможности
Оптимальные условия выращивания могут стать проблемой для мирового производства поросят морской свиньи.
- Оптимизированный процесс производства: Создание идеальной температуры, влажности и условий спаривания для развития BSF представляет собой проблему для постоянного производства. Оптимальный температурный диапазон для производства BSFL составляет 27–30 °C, а оптимальная относительная влажность — 60–70 % (Tomberlin et al., 2009; Holmes et al., 2012). Определение наиболее устойчивого способа удовлетворения требований к влажности в засушливых и дефицитных по воде регионах необходимо для ограничения потребления воды. BSF полагаются на солнечный свет для инициирования поведения спаривания. Этого можно достичь в регионах с постоянным дневным светом. Зоны производства BSF без солнечного света должны использовать искусственный источник света с определенными длинами волн для имитации солнца в отличие от обычного внутреннего освещения (Zhang et al., 2010) (Heussler et al., 2018). Несмотря на то, что BSF требуют влажной среды, потребление воды BSF осуществляется через их рацион. Это отличается от других источников белка, которым в дополнение к рациону требуется вода и оптимальные условия выращивания, которые необходимо поддерживать.
Текущая нормативно-правовая база также может стать препятствием.
- Развитие нормативной базы: отрасль BSF является относительно новой, и правила, регулирующие выращивание насекомых и продукты, полученные из насекомых, все еще развиваются во многих странах. Это может создать неопределенность для потенциальных инвесторов и фермеров BSF, как это было видно на примере нормативной базы Великобритании после выхода из Европейского союза.
- Процессы утверждения продукта: Получение одобрения на использование личинок BSF в качестве источника корма для животных и птицы или муки из насекомых в качестве корма для животных может быть сложным и длительным процессом. Органы власти могут потребовать обширные данные по безопасности и эффективности, получение которых может быть трудоемким и дорогостоящим для фермеров BSF.
Эти задачи предоставляют возможность для сотрудничества, обмена знаниями и партнерства.
- Сотрудничество между правительствами, исследовательскими институтами и игроками отрасли BSF имеет решающее значение. Обмен передовым опытом и научными данными может ускорить разработку разумных правил, одновременно способствуя повышению доверия потребителей к продуктам BSF.
- Международные организации и партнеры по развитию, такие как ФАО, могут играть жизненно важную роль в наращивании потенциала и разработке стандартов, нормативно-правовой базы и гармонизированных руководящих принципов.
В заключение, Черная львинка — муха выступает в качестве перспективного варианта для управления отходами, продовольственной безопасности и сохранения ресурсов. Эти трудолюбивые насекомые преобразуют отходы в ценные ресурсы – богатый белком корм для животных и натуральное удобрение. Приняв фермерство BSF, страны могут достичь круговой экономики, сократив зависимость от свалок и способствуя устойчивому производству продуктов питания. Сотрудничество между секторами может раскрыть весь потенциал BSF, поддерживая усилия по достижению более устойчивого будущего.
Ссылки
- Azmiera, N., Al-Talib, H., Sahlan, N., Krasilnikova, A., Sahudin, S., & Heo, CC (2023) Антимикробная активность черной львинки, Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae) личиночной гемолимфы против различных патогенных бактерий. J Pure Appl Microbiol. 2023;17(4):2493-2501. doi: 10.22207/JPAM.17.4.47
- Beesigamukama, D., Mochoge, B., Korir, N., Menale, K., Muriithi, B., Kidoido, M., … и Tanga, CM (2022). Экономическая и экологическая ценность удобрения из экскрементов, полученных в результате переработки агропромышленных отходов черной львинки. Журнал «Насекомые как пища и корм», 8(3), 245-254. ссылка
- Ceccotti, C., Bruno, D., Tettamanti, G., Branduardi, P., Bertacchi, S., Labra, M., … и Terova, G. (2022). Новая ценность из пищевых и промышленных отходов — биоаккумуляция жирных кислот омега-3 из маслянистой микробной биомассы в сочетании с побочным продуктом пивоваренного завода с использованием личинок черной львинки (Hermetia illucens). Управление отходами, 143, 95-104. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956053X22001131
- El-Dakar, MA, Ramzy, RR, Ji, H., & Plath, M. (2020). Биоаккумуляция остаточных омега-3 жирных кислот из промышленных отходов микроводорослей Schizochytrium с использованием личинок черной львинки (Hermetia illucens). Журнал более чистого производства, 268, 122288. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652620323350?casa_token=eB_R1Pu5DwMAAAAA:FsxabGmnounfniofyuJOwOEw_lqUDoVv-y0SUbME1bWtv6ioYxa1dV0oj5fBpWNpqOeVdpajxw
- Европейская комиссия, Генеральный директорат по морским делам и рыболовству, (2021). Рыбная мука и рыбий жир: потоки производства и торговли в ЕС, Бюро публикаций Европейского союза. https://data.europa.eu/doi/10.2771/062233 https://eumofa.eu/documents/20178/432372/Fishmeal+and+fish+oil.pdf
- Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО). (2013). Съедобные насекомые: будущие перспективы продовольственной и кормовой безопасности [Технический документ ФАО по рыболовству и аквакультуре № 576]. https://www.fao.org/fsnforum/resources/reports-and-briefs/edible-insects-future-prospects-food-and-feed-security
- Grand View Research, Inc. (2022). Отчет об анализе объема рынка белка насекомых, доли и тенденций по областям применения (корма для животных, продукты питания для людей), по регионам (Северная Америка, Европа, Азиатско-Тихоокеанский регион, Латинская Америка, Ближний Восток и Африка) и прогнозы по сегментам на 2022–2030 годы. https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/insect-protein-market
- Heussler, CD, Walter, A., Oberkofler, H., Insam, H., Arthofer, W., Schlick-Steiner, BC, & Steiner, FM (2018). Влияние трех искусственных источников света на яйцекладку и период полураспада черной львинки Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae): улучшение мелкомасштабного выращивания в закрытых помещениях. PLoS One, 13(5), e0197896.
- Холмс, ЛА, Ванлаерховен, СЛ и Томберлин, Дж. К. (2012). Влияние относительной влажности на жизненный цикл Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae). Экологическая энтомология, 41(4), 971-978.
- Magrin, A., Machado, P., Cadena, R., & Villas-Boas, M. (2017). Оценка жизненного цикла черной львинки (Hermetia illucens) для компостирования органических отходов. Журнал чистого производства, 147, 424-437. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720351858
- Шумо, М., Осуга, ИМ, Хамис, ФМ, Танга, СМ, Фиабо, КК, Субраманиан, С., … и Боргемейстер, К. (2019). Питательная ценность личинок черной львинки, выращенных на обычных органических отходах в Кении. Научные отчеты, 9(1), 10110.
- Томберлин, Дж. К., Адлер, П. Х. и Майерс, Х. М. (2009). Развитие черной львинки (Diptera: Stratiomyidae) в зависимости от температуры. Экологическая энтомология, 38(3), 930-934.
- Van Huis, A., & Van Loon, J. (2018). Белки насекомых и устойчивое животноводство. Frontiers in Sustainable Food Systems, 2. https://academic.oup.com/af/article/13/4/3/7242407
- Ван, К. и Ге, С. (2020). Углеродный след и водный след в Китае: сходства и различия. Science of the Total Environment, 739, 140070. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720335907?casa_token=5l5IHB9QKfQAAAAA:3TWBgZzBhu4Kue3J63x2RH8u0XPrjZluYVAGiHw5pNH0aurUFaL0tQJeQSGZRK8xBTulAlLYKg
- Zhang, J., Huang, L., He, J., Tomberlin, JK, Li, J., Lei, C., … и Yu, Z. (2010). Искусственный источник света влияет на спаривание и откладку яиц черной львинки Hermetia illucens. Журнал науки об инсектицидах, 10(1).