Новый тип биоугля из хитиновых отходов Hermetia illucens со встроенным

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 8306 (2023) Цитировать эту статью

798 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В результате размножения насекомых образуются отходы в виде экскрементов насекомых и остатков корма. Кроме того, остаются и специфические хитиновые отходы в виде личинок насекомых и эксувий куколок. Недавние исследования пытаются справиться с этим, например, путем производства хитина и хитозана, которые являются продуктами с добавленной стоимостью. Подход экономики замкнутого цикла требует тестирования новых, нестандартных методов управления, позволяющих разрабатывать продукты с уникальными свойствами. На сегодняшний день возможность производства биоугля из хитиновых отходов насекомых не оценена. Здесь мы показываем, что пупарии Hermetia illucens подходят для производства биоугля, который, в свою очередь, демонстрирует оригинальные характеристики. Мы обнаружили, что биоугли имеют высокий уровень азота, который редко достижим в материалах природного происхождения без искусственного легирования. В этом исследовании представлена ​​подробная химическая и физическая характеристика биоуглей. Кроме того, экотоксикологический анализ выявил стимулирующее влияние биоуглей на рост корней растений и размножение почвенных беспозвоночных Folsomia candida, а также отсутствие токсического влияния на их гибель. Это предрасполагает к использованию этих новых материалов с уже встроенными стимулирующими свойствами в агрономии, например, в качестве носителей удобрений или полезных бактерий.

В последние годы промышленное использование насекомых для производства кормов и продуктов питания растет, особенно в районах, где насекомых традиционно не употребляют в пищу1. В Европе, после вступления в силу Регламента Комиссии (ЕС) 2017/893, Европейский Союз впервые разрешил использование насекомых и белков насекомых в производстве кормов для животных в аквакультуре. Виды насекомых, отвечающие требованиям безопасности, изложенным в вышеуказанных правилах, включают Acheta Domesticus (Linnaeus, 1758), Alphitobius Diaperinus (Panzer, 1797), Gryllodes sigillatus (Walker, 1869), Gryllus assimilis (Fabricius, 1775), Hermetia illucens (Linnaeus). , 1758 г.), Musca Domestica (Линней, 1758 г.) и Tenebrio molitor (Линней, 1758 г.)2. Два последующих постановления Комиссии ЕС одобрили Locusta migratoria (Linnaeus, 1758)3 и T. molitor4 в качестве новых пищевых продуктов для человека. Теперь также разрешены A. Domesticus и A. Diaperinus.

Законодательные изменения будут способствовать более быстрому развитию новых отраслей пищевой и кормовой промышленности, основанных на производстве насекомых. Экскременты насекомых в сочетании с остатками корма, которые часто содержат умерших насекомых, будут производиться в больших количествах по мере увеличения использования насекомых в производстве продуктов питания. Эти отходы обычно продаются как удобрения для растений5, а также могут использоваться в качестве субстрата для производства биогаза6,7. Голометаболические насекомые также производят хитиновый тип отходов — пупарии, также называемые эксувиями куколок, которые представляют собой экзоскелет куколок. Эти отходы остаются после появления взрослой формы насекомого. Обычно пупарии выбрасываются вместе со всеми остальными отходами постпроизводства или поедаются насекомыми на более молодых стадиях развития (исходя из нашего опыта разведения H. illucens). Однако в некоторых типах систем разведения определенных разновидностей насекомых их можно легко собрать. Так обстоит дело с H. illucens, у которого во время размножения образуется большое количество пупариев. Имеются указания на полезность этого типа отходов при производстве хитина8.

Другая возможность, которая еще не исследована, — это использование пупарий для производства биоугля, что можно рассматривать как новый метод повышения ценности этого вида отходов. Биоуголь или биоуглерод производится путем термического разложения (пиролиза) органических веществ, таких как растительный материал или биологические отходы (осадки сточных вод или остатки биогаза)9. Биоуголь можно использовать в качестве адсорбента в химических и промышленных процессах и действовать как улучшитель почвы, влияя на секвестрацию углерода в почве, выбросы парниковых газов (ПГ), водно-воздушные условия, а также на рост растений10.