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Forschungsstelle
BAFU
Projektnummer
UTF 717.05.23
Projekttitel
A' propos - sustainable algal proteins produced on potato and other controlled agrifood streams

Texte zu diesem Projekt

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Schlüsselwörter
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Kurzbeschreibung
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Ergebnisse gemäss Vertrag
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Projektziele
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Erfasste Texte


KategorieText
Schlüsselwörter
(Deutsch)
Ernährung von Tieren, Proteine, Protein Produktion, Algenproduktion, Photobioreaktoren, PBR, mixotrophe Stämme, Mikroalgenstämme, Fütterung von Schweinen
Schlüsselwörter
(Englisch)
mixotrophic strains, microalgae, proteins, protein prodution, photobioreactor, PBR, protein source for animals
Kurzbeschreibung
(Deutsch)

Für die Ernährung von Tieren und Menschen werden bedeutende Mengen an Proteinen benötigt, deren Produktion die Umwelt belastet. In den letzten Jahren wurden Systeme entwickelt, um alternative Proteine herzustellen, z. B. mit Hilfe von Algen. Algen weisen eine gute Nährstoffzusammensetzung und ein ähnliches Aminosäuremuster wie Soja auf. Außerdem kann mit Algen mehr Protein pro Bodenfläche produziert werden. Die Algenproduktion kann in geschlossenen Photobioreaktoren (PBR) erfolgen. So gehen weder Nährstoffe noch Wasser verloren. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich, wenn bei der Produktion Nebenströme genutzt werden, die als Abfall und Abwasser aus der Lebensmittelproduktion entstehen. So werden gleichzeitig Nährstoffe, insbesondere N (Stickstoff) und P (Phosphor), aus diesen Strömen entfernt. Das entlastet die Kläranlagen und spart Kosten: die Behandlung von 1 kg N im Abwasser kostet etwa 12 CHF. Wenn autotrophe Algenstämme verwendet werden, hängt die Produktion von der Lichtexposition ab. Durch die Verwendung von mixotrophen Stämmen, die sowohl Photosynthese betreiben als auch organische Kohlenstoffquellen fressen können, kann die Produktionsdauer in weniger sonnigen Breitengraden verlängert werden.

Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, Algenstämme zu finden, die an Schweizer Bedingungen angepasst sind, und ihre Zusammensetzung im Hinblick auf ihre Eignung als Schweinefutter zu bestimmen. Gleichzeitig sollen die Pilotanlage und der Produktionsprozess optimiert werden, z.B. durch Automatisierung und Kombination von mixotrophen Stämmen, die unter realen Bedingungen getestet wurden. Im Laufe des Projekts sollen die Grundlagen für eine Ökobilanz erarbeitet werden, um die Umweltvorteile gegenüber der herkömmlichen Proteinproduktion auf Sojabasis zu dokumentieren.

Agroscope und die Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) bringen ihre Erfahrungen in der Produktion von Biomasse, z.B. mit Algen, und in der Aquakultur ein. Die ZHAW ist für die Ökobilanz verantwortlich. Die Wirtschaftspartner sind Lieferanten von Nebenströmen aus der Lebensmittelproduktion und von ergänzenden Stickstoffdüngern sowie spätere Nutzer eines Tierfutters auf Algenbasis.

 

Da Agroscope eine Verwaltungsstelle des Bundes ist, wird die Finanzierung durch eine Kreditabtretung des gesamten BAFU-Beitrags an Agroscope für 2024 sichergestellt. Die Projektpartner Agroscope, Frigemo, AVA Altenrhein, Cotting & Söhne AG und ZHAW schliessen untereinander einen Vertrag zur Nutzung des geistigen Eigentums ab, der auf dem vorliegenden UTF-Vertrag basiert. Dieser Vertrag regelt auch die Rahmenbedingungen bezüglich Finanzierung, Eigentumsrechte, Datenschutz, Aufgaben und Verantwortlichkeiten.

 

Das Projekt wurde aufgrund des Beitragsgesuchs vom 10.11.2022 an der Sitzung der Koko UT vom 29.11.2022 genehmigt.

Ergebnisse gemäss Vertrag
(Deutsch)
  1. Aus einer Liste von max. 8 Stämmen werden auf der Grundlage der Ergebnisse von Labortests zwei geeignete Mikroalgenstämme ausgewählt, die alternierend in der kalten bzw. warmen Jahreszeit eingesetzt werden können. Sie absorbieren anorganisches N und P aus den Abwässern der Agrarindustrie so weit, dass die vorgeschriebenen Werte für die Freisetzung in das Restwasser nach der Kultivierung der Mikroalgen eingehalten werden. Die optimale Strategie für eine mixotrophe Kultivierung ist erarbeitet.Die für die Versuche geeigneten Nebenströme aus der Lebensmittelindustrie sind charakterisiert (Nährstoffzusammensetzung, zeitliche/saisonale Variabilität) und Wachstumsmedien formuliert. Meilenstein 1
  2. Beide Stämme werden im röhrenförmigen PBR auf dem Gelände von Frigemo in großem Maßstab kultiviert. Zusätzlich wird ein offener Dünnschicht-Photobioreaktor der ZHAW mit einem acidophilen Stamm in Betrieb genommen, der sich für die Verwertung bestimmter sekundärer Abwässer eignen könnte. Es werden Daten zur Wachstumsleistung und zur Massenbilanz der Nährstoffe ermittelt. Ziel ist eine flächenbezogene Produktion von Mikroalgenprotein von durchschnittlich 40 g/m2 pro Zyklus (~9 Tage). Meilenstein 2
  3. Erntehäufigkeit und -umfang der Biomasse sind festgelegt. Der Nährwert der Algenbiomasse wird charakterisiert (Trockengewicht, Aschegehalt, Gehalte an C, N und S, Schwermetallen, Lipiden, Kohlenhydraten, Proteinen sowie spezifischen Toxinen, falls erforderlich). Er wird mit den Anforderungen für die Schweineernährung verglichen. Der Einfluss von Umweltparametern sowie die Auswirkungen der Kulturführung auf den Nährwert sind untersucht. Meilenstein 3
  4. Repräsentative Daten des optimierten Pilotsystems sind gesammelt. Auf dieser Basis sind Daten für eine Anlage im industriellen Maßstab extrapoliert und eine Ökobilanz erstellt. Meilenstein 4
  5. Ein Schlussbericht mit Darstellung der Ergebnisse aus 1 bis 4 und dem weiteren Vorgehen ist redigiert und dem BAFU abgegeben.
  6. Textbausteine, Illustrationen und mindestens 3 Fotografien
    für die Verwendung in öffentlichen Publikationen sind bereitgestellt und dem BAFU abgegeben.
  7. Eine Präsentation der Ergebnisse mit entsprechender Power-Point Darstellung wird am Schluss des Projektes für interessierte Personen aus dem BAFU durchgeführt.
Projektziele
(Deutsch)

Die Produktionsprozesse werden so optimiert, dass die in den ausgewählten Abwässern der Nahrungsmittelindustrie vorhandenen Nährstoffe N und P vollständig von den Algen absorbiert werden. Dadurch werden zusätzliche N- und P-Dünger für die Algenproduktion und die Klärung des Wassers aus der Produktion überflüssig. Zwei Mikroalgenstämme sind bestimmt, die > 40 g/m2 pro Zyklus (~9 Tage) oder 1,5 kg/m2 pro Jahr an Protein produzieren. Die Qualität der produzierten Algen ist für die Fütterung von Schweinen verwendbar.