Ricerca: Dagli insetti, “bioraffinerie” per produrre energia, nuovi materiali e compost / Research: From insects, "biorefineries" to produce energy, new materials and compost

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa /
Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Utilizzare insetti che si nutrono di materia organica in decomposizione per la produzione di biocarburanti avanzati, materiali innovativi biodegradabili o fertilizzanti agricoli (ammendanti). È l’obiettivo di un progetto condotto da un team di ricercatori del Centro ENEA della Casaccia che punta ad alimentare le larve di un insetto saprofago, un dittero conosciuto come “Black Soldier Fly”, con cibo di cui è “ghiotto”, come i fanghi di depurazione di acque reflue, letame e scarti dell’industria agro-alimentare o della gestione del verde. Durante la crescita le larve riescono ad operare la bioconversione di questi substrati organici, trasformandoli in molecole quali lipidi, proteine e polisaccaridi che possono trovare applicazione in campo energetico, cosmetico, farmaceutico e agroindustriale.

Nell’ambito del progetto, condotto in collaborazione con il Laboratorio di Entomologia Sanitaria dell’Istituto Zooprofilattico Sperimentale per la Lombardia e l’Emilia Romagna, è stata messa a punto una vera e propria “bioraffineria” di piccole dimensioni che punta a sfruttare materiali da smaltire per ottenere biocarburanti avanzati ma anche nuovi materiali per la chimica verde, come bioplastiche e rivestimenti biodegradabili, in linea con i principi dell’economia circolare. Oltre alla biomassa di insetti, attraverso il processo di bioconversione si ottengono deiezioni e residui che possono avere un elevato valore agronomico se utilizzati come ammendanti per favorire la crescita delle piante in agricoltura o nel florovivaismo.
Il processo di bioconversione è caratterizzato da un’elevata efficienza, dato che le larve riescono a metabolizzare e ridurre in soli 15 giorni fino all’80% del volume del substrato organico. Inoltre, alcuni studi hanno dimostrato che il microbioma dell’apparato digerente di questo insetto riesce a modificare la microflora del substrato, riducendo la carica di eventuali batteri nocivi quali Escherichia coli e Salmonella enterica e senza che le larve (o gli esemplari adulti) ne diventino portatori.
“Il nostro obiettivo è incrementare l’efficienza del processo e caratterizzarlo determinando il profilo nutrizionale e lipidico e il contenuto di polisaccaridi come la chitina negli stadi maturi dell’insetto con la prospettiva di amplificare e migliorare la strategia di utilizzo di questa specie, che finora è stata considerata solo nella produzione di farine proteiche per la zootecnia”, sottolinea Silvia Arnone del Laboratorio Biomasse e Biotecnologie per l’Energia dell’ENEA.
Nel mondo si contano oltre 4.000 specie di insetti saprofagi che nutrendosi di materia organica come vegetali, carcasse di animali o escrementi, permettono al substrato di decomporsi e diventare nuovamente disponibile per piante e altri esseri viventi, svolgendo un importante ruolo nel ciclo della vita.
“Prove preliminari con tre regimi alimentari e diverse composizioni del substrato hanno dato risultati incoraggianti, propedeutici alla messa a punto di prove sperimentali su una scala maggiore con fanghi in combinazione con altre biomasse di scarto, come la frazione organica dei rifiuti urbani o il digestato, un sottoprodotto derivante dalla fermentazione anaerobica delle biomasse”, conclude Arnone.

ENGLISH

 Use insects that feed on decomposing organic matter for the production of advanced biofuels, innovative biodegradable materials or agricultural fertilizers (soil improvers). It is the goal of a project carried out by a team of researchers from the ENEA Center of Casaccia which aims to feed the larvae of a scavenger insect, a diptera known as "Black Soldier Fly", with food of which it is "greedy", like the sewage sludge from waste water, manure and waste from the agri-food industry or green management. During growth the larvae are able to operate the bioconversion of these organic substrates, transforming them into molecules such as lipids, proteins and polysaccharides that can be applied in the energy, cosmetic, pharmaceutical and agro-industrial fields.

As part of the project, conducted in collaboration with the Health Entomology Laboratory of the Experimental Zooprophylactic Institute for Lombardy and Emilia Romagna, a true small biorefinery has been developed that aims to exploit materials from dispose of to obtain advanced biofuels but also new materials for green chemistry, such as bioplastics and biodegradable coatings, in line with the principles of the circular economy. In addition to the biomass of insects, through the process of bioconversion, dejections and residues are obtained that can have a high agronomic value if used as soil improvers to favor the growth of plants in agriculture or in nursery gardening.

The bioconversion process is characterized by high efficiency, given that the larvae are able to metabolize and reduce in only 15 days up to 80% of the volume of the organic substrate. Moreover, some studies have shown that the microbiome of the digestive system of this insect is able to modify the microflora of the substrate, reducing the charge of any harmful bacteria such as Escherichia coli and Salmonella enterica and without the larvae (or adult specimens) becoming carriers.

"Our goal is to increase the efficiency of the process and characterize it by determining the nutritional and lipid profile and the content of polysaccharides such as chitin in the mature stages of the insect with the prospect of amplifying and improving the strategy of use of this species, which so far it was considered only in the production of protein flours for animal husbandry ", stresses Silvia Arnone of the Biomass and Biotechnology Laboratory for Energy at ENEA.

There are over 4,000 species of scavengers in the world that feed on organic matter such as vegetables, animal carcasses or excrements, allow the substrate to decompose and become available again for plants and other living beings, playing an important role in the life cycle.

“Preliminary tests with three dietary regimes and different substrate compositions have given encouraging results, preliminary to the development of experimental tests on a larger scale with sludge combined with other waste biomass, such as the organic fraction of urban waste or digestate, a by-product deriving from the anaerobic fermentation of biomasses ”, concludes Arnone.

Da:

 http://www.enea.it/it/Stampa/news/ricerca-dagli-insetti-bioraffinerie-per-produrre-energia-nuovi-materiali-e-compost/