Dyrkning af mikroalger i spildevand er nok noget af det, vi kan se mere af i landbruget fremover

Af: Rebecca Pool, videnskabsjournalist

Hvordan kan vi brødføde verden bæredygtigt, når landbruget har så stort et aftryk på miljøet, klimaet og biodiversiteten?

Et cirkulært landbrug kombineret med de nyeste teknologiske gennembrud kan være en del af svaret. Det cirkulære princip omhandler fx flere typer afgrøder, økologisk landbrug, akvakultur, genbrug af vand og spildevand, som sikrer, at affald fra en del af processen bliver en ressource for en anden.

Selvom det konceptet ikke er nyt, viser et stigende antal innovative projekter, at det er kommet for at blive.

Et eksempel er 'GO-GRASS', som blev påbegyndt i 2019 for at udnytte græsarealernes potentiale i EU. Disse områder udgør omkring 17 pct. af regionen og er stort set uudnyttede, så i forbindelse med projektet har Morten Ambye-Jensen, leder af Center for Cirkulær Bioøkonomi ved Aarhus Universitet, stået i spidsen for et grønt bioraffineringsdemonstrationsanlæg i Danmark for at finde ud af, hvordan man omkostningseffektivt kan bearbejde friskhøstet græs.

“Vi har ønsket at bruge grøn bioraffinering til at reducere den miljømæssige påvirkning af dansk landbrug, som i øjeblikket domineres af enårige kornsorter og majs,” siger han. “Græs er en løsning, da det kan reducere nitratudvaskning, øge jordens kulstof og eliminere behovet for pesticider. Men landmændene har brug for en forretningsmodel for at dyrke flerårige græsser – vi tror, at grøn bioraffinering er det teknologiske værktøj, der kan muliggøre dette.”

Et alternativ til importeret soja

Demonstrationsanlægget har findelt og presset græsset for at producere proteinkoncentrat til fodring af svin og fjerkræ; et grønnere alternativ til at importere sojabønner til dyrefoder. Der produceres også en fiberholdig pulp og brun saft. Pulpen kan fodres til græssende dyr, mens saften med sine opløselige sukkerarter og næringsstoffer kan bruges til biogasproduktion.

Morten Ambye-Jensen siger, at han og GO-GRASS-kollegerne samt andre grønne bioraffinaderier og kommercielle aktører i Danmark har optimeret processerne. Deres resultater viser igen og igen, at proteinkoncentratkvaliteten som minimum er god nok til at erstatte soja.

“Det sker – den grønne bioraffineringsindustri er ved at blive udrullet,” understreger Morten Ambye-Jensen;

“Vi har nu den danske regering, der tilbyder tilskud til at bygge kommercielle grønne bioraffinaderier, og jeg er helt sikker på, at der vil være flere effektivitetsforbedringer, når flere kommercielle interessenter slutter sig til os for at optimere logistik og storskalabehandling.”

Dyrkning i spildevand

Et andet projekt kaldet 'REALM' udvikler omkostningseffektive metoder til at dyrke mikroalger i en cirkulær produktion. Disse encellede mikroorganismer kan give et meget nærende alternativ til fiskefoder og er allerede blevet udnyttet til menneskeføde, kosmetik, plantebiostimulanter og energianvendelser. Men ligesom grøn bioraffinering kan omkostningerne være høje.

REALM har foreslået at dyrke ferskvandsmikroalger i landbrugsspildevand, specifikt gødningfyldt drænvand fra drivhuse, der tilbyder de rette næringsstoffer til vækst. Som en del af et cirkulært system kan drænvandet overføres til enten raceway-damme eller fotobioreaktorer, hvor mikroalgerne vokser og renser spildevandet for nitrater og fosfater. Når gødningskoncentrationen er tilstrækkeligt reduceret, kan vandet derefter frigives tilbage til miljøet eller overføres tilbage til drivhuset.

Solenergi vil drive det cirkulære setup, herunder teknologi bag CO₂-fangst, der er nødvendig for mikroalgevækst. Når de er høstet, kan mikroalge-biomassen transporteres til et forarbejdningsanlæg og omdannes til bioprodukter til både landbrug og akvakultur.

“Det er et helt nyt koncept - vi har decentraliseret mikroalgeproduktion ved siden af drivhusene,” påpeger Mariana Carneiro, Innovationsmanager hos den Portugal-baserede mikroalgeproducent og REALM-koordinator Necton.

“Det gavner landmændene, fordi de har en rentabel løsning på forurenet vand, da de kan sælge mikroalger til for eksempel Necton eller enhver anden virksomhed, der vil forfine dette til produkter,” fortsætter hun.

Forudser faldende priser

Ligesom i projektet GO-GRASS er resultaterne lovende. Faciliteter, der allerede er oprettet i Finland, Nederlandene og under udvikling i Portugal og Spanien, tester forskellige ferskvandsalgearter og reducerer forureningen i drænvandet. Et specialudviklet online overvågnings- og kontrolsystem er også klar til at yderligere forfine produktionen og forhindre spild af næringsstoffer.

Som Mariana Carneiro siger:

“Hvis nogen ønsker at dyrke mikroalger i for eksempel Litauen eller Frankrig eller endda uden for Europa, kan de se på de forskellige dyrkningsopsætninger, vi har, og vælge, hvilken der vil være mest effektiv.”

Hun er sikker på, at inden for de næste par år vil mikroalgeproduktion være billigere og køre mere effektivt.

“Offentligheden ønsker mere bæredygtige produkter, og mikroalger kan bidrage til dette,” siger hun.

Dyrker alger med et afkast

Kris Heirbaut, en flamsk landmand, der driver cirkulært landbrug med sine 65 ha dyrket jord og kvægbesætning, leder Heirbaut ALgriculture og har slået sig sammen med forskere fra 'Grass2Algae' for at dyrke alger med et afkast. I projektet blev affaldsgræs presset for at adskille saften fra fibrene – saften blev derefter brugt til at dyrke mikroalger, mens fibrene blev brugt i anaerob nedbrydning eller solgt som råmateriale til biomaterialer.

Kris Heirbaut bruger forskning fra Grass2Algae til at skabe et cirkulært system på sin gård. Gødning fra hans køer fodrer hans lille anaerobe biogasanlæg, hvor den producerede biogas opfylder omkring 65 pct. af gårdens energibehov, inklusive pasteurisering og nedfrysning af mælk i deres mejeri.

"Vi kan oplade et batteri med elektricitet genereret fra denne proces - det kan også drive vores gård," siger Kris Heirbaut.

Derudover filtreres CO₂’en fra biogasproduktionen gennem hans mikroalge-bioreaktor og nedbrydes. Kulstoffet fodrer disse mikroorganismer, mens de vokser i græssaften, der er presset fra overskydende afklip, og ilten undslipper i en afgasningsbeholder. Kris Heirbaut har arbejdet med ferskvandsalgen chlorella, og som han fremhæver:

"At presse saft fra græs er ideelt til sikkert at dyrke chlorella, og jeg ønsker ikke at bruge mineralsk gødning."

Tid til forandring

Ifølge Kris Heirbaut genererer hans gård "en masse chlorella-pulver", så han og hans kolleger har arbejdet hårdt på at skabe efterspørgsel på det. De brugte i første omgang chlorella i deres egen mad solgt i deres gårdbutik og begyndte derefter at samarbejde med små fødevareproducenter. Han håber nu på at indgå partnerskaber med større detailhandler - men han tror, ​​at det kan tage tid.

"Vi har bevist, at vores forbrugere kan lide alger, og cirkulært landbrug på dyrkbar jord bør anerkendes som vejen frem," siger han;

"Overalt hvor jeg går, får jeg at vide, at det er fantastisk at se, at folk som mig indser, at det er tid til forandring," tilføjer han. "Så giv os tid - dette er nyt. Cirkulært landbrug kræver udvikling og innovation, men kvaliteten vil følge."

Ifølge tal fra Climate Watch er landbrug den næststørste bidragyder til globale drivhusgasemissioner efter energi og transport og står for 12,72 pct. af alle emissioner.

Samtidig rapporterer FN's Fødevare- og Landbrugsorgan, FAO, at næsten halvdelen af vores beboelige land bruges til landbrug, mens fødevaresystemer ifølge Verdensbanken er den førende kilde til tab af biodiversitet og bruger omkring 70 pct. af ferskvandet.