Irini Angelidaki. Institut for Vand og Miljøteknologi, DTU.

Transkript

1 Algebaseret produktion af fødevarer og biokemikalier Konference Fremtidens fødevarer i Danmark, 1. september 2011 Irini Angelidaki Institut for Vand og Miljøteknologi, DTU iria@env.dtu.dk

2 Fuel and Food Debate

3 Hvorfor alger? Udfodring Behov for øget fødevareproduktion Behov for bæredygtig bioenergi produktion Begrænsede muligheder for at udvide opdyrket areal på land Løsning Alger? Beslaglægger ikke landbrugsjord Belaster ikke ferskvands ressourcer Højt biomasseudbytte per arealenhed (4-5 gange landbaseret udbytte)

4 Variation & evolution

5 Er algeproduktion og udnyttelse bæredygtig? Produktværdi Markeder Arealomkostninger Dyrkningsinstallationer Høst og driftsomkostninger Forarbejdning

6 Høst: ud af vandet! Makroalger Reb med biomasse hives op Biomasse fiskes op med grab/net i tankkultur Mikroalger Opkoncentrere mikroalger ved flokkulering/udfælding

7 Mikroalger flokkulering 100% Remova al Efficiency 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 160 mg/l 80 mg/l 40 mg/l 20 mg/l 10 mg/l K 20% 10% 0% 10% Time (min) Microalgae removal efficiency dynamics for evaluation Nº4 (0.78 g/l 1.39E+07 cel/ml). The graphs represents the amount of cationic starch (Greenfloc 120) added to the microalgal species Chlorella protothecoides

8 Algers anvendelsesmuligheder Kosmetik Helseprodukter Fødevarer og -ingredienser Foder-ingredienser Gødning Bioenergi

9 Bioraffinaderi Multi-produkt proces : Bioraffinering Kemikalier Fødevarer Foder Energi Gødning

10 Products Micro Macro Polysaccharides Low (4-60 %) High (15 to 75 %) Lipids High (upto40%) Low (max 4 %) Proteins Similar (6-60 %) Similar (5-50 %) Pigments Similar/but Similar/but different types different types Phenolics Similar (up to 16 Similar (up to 14 (flavonoids) %) % in brown sp.) fish feed (omega-3 and protein) Pigments alginate Phenolics/flavonoids/phlorotannins

11 High rate algal biomass production for food, feed, biochemicals and biofuels An Indo-Danish Collaboration project

12 Alge Bioraffinaderi Her er alle aspekter inkluderet

13 Kriterier for valg af alger Indhold af højværdi produkter Høj vækstrate Lav dyrkningsomkostning Ex: Makroalger Ex: Mikroalger Sargassum Laminaria Ecklonia Isochrysis Botryococcus

14 Udvalgte Mikroalger Tetraselmis sp. Nanochloropsis oculata Dunaliella salina Haematococcus sp. Chlorella protothecoides Chlorella sorokiniana Spirulina platensis Valg af alger Udvalgte Makroalger Saccharina latissima (sukkertang) Laminaria i digitata it t (fingertang) Ulva lactuca Palmaria palmata Sargassum muticum Udvalgte trådalger Ectocarpus siliculosus Ectocarpus fasciculatus polyphenoler (antioxidanter) b-caroten, phycocyanin, astaxanthin (pigmenter) lipider Pylaiella littoralis (fedtemøg) polyphenoler (antioxidanter) b-caroten alginate (stivelsesprodukt)

15 S.No Isolering af nye cyanobacteria Generic specification 1 Anabaena 2 Lyngbya 3 Westiellopsis 4 Hapalosiphon 5 Anabaena 6 Nostoc 7 Anabaena Lyngbya Anabaena Lyngbya Hapalosiphon 8 Phormidium 9 Westiellopsis 10 Chrooccocus 11 Nostoc 12 Phormidium 13 Phormidium 14 Nostoc Nostoc Chroococcus Aulosira 15 Lyngbya 16 Chroococcus 17 Lyngbya 18 Nostoc 19 Chrooccocus 20 Aulosira Westiellopsis Phormidium

16 Comparative chlorophyll,carotenoids and phycobilins (phycocyanin-pc, allophycocyanin-apc and phycoerythrin-pe)) in selected cyanobacterial strains 0,9 Chlorophyll Crotenoids 0,07 7 PC APC PE TOATAL l Chlorophyll 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 03 0,3 0,2 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 Caroten noids ilins Phycobi ,1 0, Cyanobacterial strains Cyanobacterial strains Pigments: µg/mg dry wt Pigment analysis idi indicatedd maximum chlorophyll h ll and carotenoids in non-heterocystous Phormidium strains (13& 8) while heterocystous Nostoc strain (14) showed maximum total phycobilins as well as phycocyanins

17 Comparative total soluble proteins (µg/mg dry wt) and phenolics (µg GAE/g dry wt ) in selected cyanobacterial strains 2,5 Protein Phenolic Proteins 1,5 1 0, Phenolic 0 0 Cyanobacterial strains Lyngbya strains (17 &2 ) depicted maximum total soluble proteins as well as phenolics

18 Microalgal isolates from selected aquatic Mj11/1 Mj11/7 Mj11/9 Mj11/11 Clamydomonas Botryococcus Chlorella Chlorella Mj11/26 Mj11/21 Mj11/22 Mj11/23 Chlorella Dictyosphaerium Dictyosphaerium Dictyosphaerium Mj11/18 Mj11/27 Mj11/29 Mj11/30 Scenedesmus Scenedesmus Scenedesmus Kirchneriella

19 Produktion af kosttilskud fra alger -Alginater, vitaminer, polyumættede fede syrer, karotener, etc. Produktion af biokemikalier/bioaktive materialer Gamma a linolenic oe cacid (dietary supplement, anticancer activity Phycocyanin structure (important fluoresent marker) Beta-carotene (precursor of vitamin A, antioxidant) id Pre-concentration Extracted Phycocyanin Freeze drying at -55 o C Outcome: successful algae conversion to food supplements

20 Pigmenter fra alger Astaxanthin 8000 US$/kg Haematococcus sp

21 Kosttilskud fra alger Produkter fra Spirulina Spirulina Powder Spirulina Capsules Zeaxanthin Violaxanthin Chlorophyll a and b β-carotene Spirulina Tablets Spirulina drinks

22 Frisk havtang til konsum Potentiale af dyrkning af tang i de danske farvande På reb Økologiske havbrug Forbrugernes forventninger Produktets efterspørgsel Projektet er et samarbejde med: Slagelse kommune GEMBA Seafood Consulting Fiskere på Omø Bisserup Fisk Saccharina latissima (sukkertang) Palmaria palmata (søl)

23 Frisk havtang til konsum Bi-fangst af tang Vacuum pakkes Accepteret af kokke og forbrugere Smag, smagsforstærker, mundfølelse, sundt Holdbarhed (>1 måned)

24 Udnyttelse af alger som gødning

25 Konklusioner Mange anvendelsesmuligheder: bio-brændsler, biokemikalier, bio-gødning, spildevandsbehandling Integration af mange anvendelser To internationale konferencer Indien (2012), Danmark (2014)