Завдяки роботі 49 проєктів, що фінансуються H2020 Blue Bioeconomy ERA–Net COFUND, на ринок виводяться нові біопродукти та послуги, створюючи цінність у блакитній біоекономіці
Блакитна біоекономіка є важливим фактором нашого сталого майбутнього, але ми все ще лише «дряпаємо поверхню» того, що можливо у водній сфері. Широко визнано, що для досягнення повністю циркулярної аквакультури, рибальства та блакитної біоекономіки в цілому нам потрібно як цінувати відходи та побічні потоки, так і впроваджувати нові інгредієнти. Рівень амбіцій Зеленого курсу ЄС є високим. В Європі ми хочемо збільшити і краще використовувати біоресурси, зберігаючи при цьому біорізноманіття, забезпечуючи стійкість екосистем, надаючи поживні та здорові продукти харчування, а також протидіючи зміні клімату. Загальновизнано, що для пошуку рішень необхідний системний підхід, оскільки ланцюги доданої вартості в різних секторах переплетені між собою, і оптимізація одного або декількох елементів може призвести до небажаних наслідків в інших сферах. З розвитком інтегрованих мереж створення вартості, які використовують взаємопов’язані, а не лінійні процеси, економіка стане більш циркулярною, сталою та безпечною, з більшою зайнятістю в регіонах. З метою визначення нових та вдосконалення існуючих способів виведення біопродуктів та послуг на ринок, а також пошуку нових шляхів створення цінності в блакитній біоекономіці з 2018 року було профінансовано 49 дослідницьких та інноваційних проєктів на суму 43 мільйони євро. Маючи як партнерів низку міністерств та фінансових установ з 17 європейських країн, COFUND ERA-Net програми ЄС Обрій 2020 “Блакитна біоекономіка” (BlueBio) працював над зміцненням позицій Європи в галузі блакитної біоекономіки. Щоб мати справжній вплив, дослідження та інновації повинні фінансуватися по всьому ланцюжку створення вартості. Йдеться не лише про управління ресурсами та маточне поголів’я, розробку кормів та сенсорні технології, а й про вдосконалення систем постачання, логістики, розробку продуктів та дослідження ринку. Фінансовані проєкти повинні реалізовуватися комплексно, тобто бути міжнародними, міжгалузевими та включати як дослідницьких, так і промислових партнерів, тим самим підвищуючи рівень технологічної готовності (TRL) та охоплюючи різні ланки ланцюжка створення вартості в блакитній біоекономіці. Управління таким проєктом є складним, але складність породжує нові рішення. 39 дослідницьких та інноваційних проєктів, що профінансовані BlueBio, охоплюють всі аспекти блакитної біоекономіки, всі частини ланцюжка створення вартості та TRL аж до пілотного масштабу, що призводить до появи численних біопродуктів та послуг, які будуть виведені або вже виведені на ринок. Одним з найперспективніших напрямків блакитної біоекономіки є водорості. Морські водорості (макроводорості) та мікроводорості – це різноманітна група водних організмів, які мають безліч можливостей.
У проекті InEval, який координується Інститутом Альфреда Вегенера, комерційні обсяги морських зірок (Астеріас червони) були висушені і перетворені на борошно, яке можна використовувати для заміни рибного борошна в кормах для риб
Зелене майбутнє блакитної біоекономіки
BlueBio фінансує проекти, які працюють як з мікро-, так і з макроводоростями, як з дикої природи, так і з аквакультури. Проект MINERVA (координатор: Dagmar Stengel, Національний університет Ірландії, Galway) розробив нові водоростеві екстракти для харчових волокон (зв’язування, гелеутворення), харчових інгредієнтів, косметики на основі морських водоростей, засобів проти обростання та ароматичних екстрактів з фукусу пухирчатого (Ascophyllum nodosum) та ламінарії цукристої (Saccharina latissima). Існують нові методи екстракції, що сприяють очищенню біологічно активних речовин і нових ферментів, на додаток до протоколів і тестів для волокон бурих і червоних морських водоростей у харчовій промисловості. Розроблено прототипи двох продуктів – антиоксидантного та антиферментативного крему з морськими водоростями та чорнила для 3D-друку на основі гідрогелевої структури водоростей для загоєння ран, що демонструє різноманітність потенційних застосувань. Навіть для таких добре відомих видів морських водоростей, як ламінарія цукриста (Saccharina latissimi) та ламінарія північна (Laminaria hyperborean), ми потребуємо кращого розуміння їхніх біохімічних властивостей. В рамках проекту SNAP (координатор: Håvard Sletta, SINTEF AS) було розроблено біополімерне виробництво фукоїдану, ламінарану, альгінату та целюлози, з функціоналізованим альгінатом для тканинної інженерії та структурними варіантами фукоїдану та карагенану для антивірусних та протизапальних властивостей сульфатованого полісахариду. Були отримані дуже цікаві результати щодо нанофібрилярної та кристалічної целюлози для передових наноматеріалів і композитів, а також пінополістироли з наднизькою щільністю для пакування та ізоляції. У проекті Marikat (координатор: Gudmundur Hreggvidsson, MATIS) нові каталітичні ферменти та ферментативні процеси з морського мікробіому були використані для переробки біомаси морських водоростей. Вони розробили трансглюкозидази для харчової, фармацевтичної промисловості та догляду за шкірою, а також ламінарин та ульван для комерційних цілей.
Результати проекту, що координується SINTEF Ocean, показали, що поліхети можуть бути джерелом цінних білкових та ліпідних фракцій, а також астаксантином. Борошно з поліхет також може замінити рибне борошно та риб’ячий жир у кормах для риб.
Водорості можуть бути використані для заміни пластмас на основі викопних вуглеводнів (нафти). Тісна співпраця в рамках проєкту між промисловістю та дослідниками дозволила проекту PlastiSea (координатор: Øystein Arlov, SINTEF AS) розробити високочисті полісахаридні фракції та “сирі” полісахаридні фракції для біопластикових плівок. Завдяки протоколам екстракції альгінату і целюлози та інфраструктурі для великомасштабної переробки харчової упаковки на основі морських водоростей вони створили як композитні целюлозно-альгінатні біоволокна, так і ультратонкі 2D нанопластинки, а також біопластикові плівки на основі морських водоростей до 1 м та прототипи прозорих гнучких плівок.
Низькотрофічне майбутнє: комахи океану
Низькотрофні тварини, разом з рослинами, є сталим рішенням для нашої продовольчої безпеки. Щоб витрачати менше ресурсів, забезпечувати циклічність і дотримуватися принципу “їжа в першу чергу”, більше низькотрофних тварин має бути включено як в їжу, так і в корм. Найбільш помітними низькотрофними тваринами на суші є комахи, яких немає у водному середовищі, але є багато інших варіантів. У рамках проекту InEVal (координатор: Matthew Slater, Інститут Альфреда Вегенера) було вироблено комерційну кількість борошна з морських зірок, яке може замінити рибне борошно. Вони також розробили протоколи для поліпшення морських їжаків у наземних системах утримання і поліпшили ікру морських їжаків для харчових цілей, а також протестували морські огірки, вирощені під лососевими сажалками. Іншою перспективною низькотрофною твариною є поліхета з родини нереїд. У рамках проекту SIDESTREAM (координатор: Andreas Hagemann, SINTEF Ocean) було вироблено борошно з поліхет, гаммарид і бактеріальний шрот для корму риб і креветок, а також як замінник риб’ячого борошна або риб’ячого жиру, або як атрактанти. Були розроблені протоколи вирощування морських поліхет, гаммарид та Corynebacterium glutamicum для оптимізації виробництва біомаси, використання ресурсів та виробництва високопоживних жирних кислот та астаксантину, включаючи технологію переробки для отримання білкових та ліпідних фракцій з поліхет та гаммарид, а також астаксантину в результаті періодичної ферментації в біореакторах з Corynebacterium glutamicum на середовищах на основі аквакультури. Варто зазначити, що оцінка життєвого циклу поліхетного борошна з відходів аквакультури показує на 23% менший вплив на навколишнє середовище, ніж лінійний підхід.
Існує невикористаний потенціал у валоризації потоків відходів RAS. Відходи можуть бути використані для виробництва на місці нових білкових кормів для риб з високою поживною цінністю, що складаються з водоростей, ряски, біофлоку (мікроорганізмів) і комах, як це було зроблено в проекті AquaTech4Feed (координатор: Giorgos Markou, Грецька сільськогосподарська організація – Demeter). Циркулярність та низькотрофність йдуть пліч-о-пліч, як показує робота в BlueCC. У BlueCC (Координатор: Runar Gjerp Solstad, NOFIMA AS), дослідники використовували ринкову розробку концепції сталого морського колагену та хітину/хітозану з інвазивних морських видів, таких як краби, медузи з прилову, морська зірка та риби-чистильники з аквакультури для вилучення колагену зі шкіри та виробництва йогурту з колагеном, а також вилучення хітину для хітозан-пектинових гідрогелів для цілей інкапсуляції.
Біологічні рішення в циркулярній економіці
Циркулярна біоекономіка має потенціал для застосування за межами виробництва продуктів харчування та кормів. Існує широкий спектр застосувань біосировини «блакитного» походження в охороні здоров’я – від загоєння ран до антибіотиків. Проєкт SuReMetS (Координатор: Jeanette Hammer Andersen, UiT – Арктичний університет Норвегії) розробив три харчових високоцінних білкових інгредієнти, отриманих шляхом біологічного очищення малоцінної рибної біомаси, з перспективними біологічно активними інгредієнтами проти метаболічних синдромів у людини. Проект MedSpon (Координатор: Йоахім Хенджес, Інститут Альфреда Вегенера) удосконалив технологію RAS для губок і виробляв екстракти губок для антибіотиків, які працювали проти ESKAPE (група з шести високовірулентних і опірних до антибіотиків бактеріальних патогенів): Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, та Enterobacter spp.). У проекті AquaHeal3D (координатор: Karin Giljam, Regenics AS) вчені розробили повністю 3D-друковану ранозагоювальну гідрогелеву пов’язку Collex, біологічно активну речовину якої було отримано з незаплідненої ікри лосося. Ранозагоювальний засіб призначений для лікування опікових ран та ран, що важко загоюються, і вже готовий до випробувань на людях.
Науковці з SINTEF розробили методи вилучення цілого спектру корисних компонентів, які було знайдено у водоростях.
Можливості циркулярності можна побачити в різноманітності застосувань однієї і тієї ж сировини. У проекті Caseawa (координатор: Guiseppe Falini, Болонський університет) вони використовували відходи рибної промисловості – мушлі молюсків, гребінців та устриць – для виробництва хімічно і фізично функціоналізованих біогенних частинок карбонату кальцію (FbCCP). Вони виявили, що біогенний карбонат кальцію (bCC) може бути перетворений на апатит для використання в замінниках кісток, що знижує витрати енергії та викиди CO2, а також, що частинки (FbCCP) можуть бути сталими та ефективними електропровідними частинками, які можуть служити антистатиками в сполуках Levirex® і відповідають стандартам ISO для антистатиків у взуттєвих підошвах і наповнювачів у полімерних сумішах.
Блакитні, біологічні рішення для майбутнього
Існують величезні можливості для сталого вирішення найнагальніших поточних проблем за допомогою “блакитних”, біологічних рішень. Завдяки низці проектів, профінансованих BlueBio, були розроблені нові інноваційні способи використання недостатньо використовуваних видів водоростей і відходів рибальства та аквакультури для досягнення нульового рівня відходів. Морський мікробіом став більш зрозумілим, і з’явилися нові синергетичні зв’язки з наземним виробництвом у таких сферах, як виробництво і переробка харчових продуктів і кормів, біопереробка, біоенергетика, біоматеріали, хімікати і поживні речовини. Для покращення аквакультури та використання природних запасів водних біоресурсів нам потрібні інноваційні корми, покращене маточне поголів’я, нові види, а також заохочення до впровадження нових технологій виробництва. Це забезпечить стале майбутнє блакитної біоекономіки. У найближчі роки результати будуть опубліковані та виведені на ринок 49 проєктами BlueBio. Якщо ви зацікавлені в подальшому вивченні результатів, ви можете знайти проекти на веб-сайті BlueBio або на веб-сайтах окремих проектів. Існують також індивідуальні інформаційні бюлетені для кожного проєкту, які висвітлюють потенціал комерціалізації та потреби. Якщо ви інвестор або акселератор, ви можете зайти на наш веб-сайт, щоб знайти інформаційні бюлетені, відсортовані за такими темами, як водорості, здоров’я, продукти харчування, корми, рибальство та інші.
Ingeborg Korme, Coordinator,
H2020 Blue Bioeconomy ERA-Net
COFUND, iko@forskningsradet.no,
https://bluebioeconomy.eu
Посилання на оригінал: Eurofish Magazine Issue 6 2023 (November / December)
