Reduktion av näringsutsläpp från växthusodling med mikroalger, en möjlighet till vinst för både miljön och ekonomin

Sammanfattning av slutrapport
Hantering av använd näringslösningen från växthusodling, dräneringslösning, är problematiskt ur ett miljöperspektiv i de fall recirkulering inte är möjlig eftersom den är mycket näringsrik.
I projektet har möjligheten att reducera näringsnivåerna i använd näringslösning från växthusproduktion med hjälp av mikroalger undersökts. Mikroalgen Chlorella vulgaris hade en god förmåga att tillväxa i dräneringslösning från växthus och en signifikant reduktion av halten kväve och fosfor uppmättes. Den biomassa som producerats innehöll dock en förhållandevis låg halt av fettsyror. Detta beror troligtvis på de höga kvävenivåerna i dräneringslösningen. Mikroalger som är möjliga att producera i dräneringslösning från trädgårdsindustrin bör kunna odlas selektivt i relativt enkla system, tåla höga näringsnivåer samt producera intressanta metaboliter. En potentiell mikroalg att inrikta framtida arbete på är Spirulina som främst är intressant för sitt höga proteininnehåll.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Mikroalger i växthusen

Det man oftast tänker på när man hör ordet alg är de så kallade makroalgerna. Detta är komplexa flercelliga fotosyntetiserande organismer som finns i vatten och på många sätt liknar växter. Men alg är ett samlingsbegrepp för många olika typer av organismer. Förutom makroalger finns det en grupp av alger som är så små att de bara kan ses i mikroskop, s.k. mikroalger. Mikroalger kan, precis som makroalger och växter, fånga in energin i solljuset genom fotosyntes. Jämfört med växter är alger mer effektiva på att bilda biomassa. Det beror på att algerna lättare kan ta upp vatten och näring då de konstant är omgivna av vätska och att de inte lägger energi på att bilda strukturer som exempelvis rötter och kärlvävnad.
Den relation man har haft till alger inom odlingen är dels att algerna traditionellt använts som ett gödningsmedel och i vissa kulturer också som ett livsmedel. De senaste åren har intresset kring mikroalger ökat allt mer och ett exempel på detta är SimrisAlg, ett nyetablerat företag som satsar på kommersiell produktion av algolja. Det ökande intresset beror dels på intressanta metaboliter som mikroalgerna producerar men också på att mikroalgsodling ökar möjligheten att skapa kretslopp exempelvis kan näringsämnen som finns i avloppsvatten fångas in i algsbiomassa och sedan återföras. Ytterligare miljöfördelar är att koldioxid konsumeras under tillväxten och att den energi som behövs kan tillföras i form av solljus.
Vid institutionen för biosystem och teknologi på SLU, Alnarp, pågår projekt där forskarna undersöker möjligheten med att använda alger inom den gröna näringen. Med hjälp finansiering från Stiftelsen Lantbruksforskning har det gjorts försök med att odla mikroalger i dräneringslösning från tomatodling. Det finns många olika sorters mikroalger och exempelvis är grönalger och kiselalger vanligt förekommande. I försöken tillsätts dels specifika mikroalger men även den naturliga mikroalgsfloran som finns i dräneringslösningen har studeras. Syftet är att undersöka möjligheten att odla mikroalger i dräneringslösningen och studera deras metabolitproduktion men också att reducera mängden kväve och fosfor i dräneringslösningen eftersom den är mycket näringsrik. Målet för odlarna är att återanvända lösningen både för att spara pengar, eftersom näringsämnena är kostsamma, och för att spara miljön och inte bidra till övergödningen. Men det kan finnas tillfällen när det är svårt att direkt återföra lösningen till den vanliga odlingen. Exempel på sådana situationer är om lösningen har blivit för salt eller om man är rädd att man har fått in en växtskadegörare i lösningen. En möjlighet kan då vara att använda lösningen för att odla en helt annan typ av organism som en alg.
De mikroalger som testats att odla är Chlorella vulgaris och Haematococcus pluvialis som båda är grönalger. Båda producerar intressanta metaboliter och har s.k. GRAS status dvs de är godkända för användning i livsmedelssammanhang. Chlorella vulgaris är mycket snabbväxande och innehåller omättade fettsyror medan H. pluvialis har en mer komplex livscykel och producerar ett pigment, astaxanthin, som bland annat är viktigt för att laxen ska få sin röda färg. De resultat som hittills tagits fram visar dock att H. pluvialis växer för långsamt och blir utkonkurrerad av den naturliga mikrofloran i dräneringslösningen. Chlorella vulgaris däremot etablerar sig väl i näringslösningen oavsett om den var obehandlad eller hade filtrerats för att plocka bort större organismer. Däremot var fetthalten i den biomassa som producerats låg vilket troligtvis beror på att fettproduktionen inte stimulerats i den näringsrika miljön.
Dräneringslösning från växthusodlingen kan vara mycket näringsrik. Kvävenivåerna på runt 400 mg/L och fosforkoncentrationer på runt 60 mg/L har uppmätts i dräneringslösning från tomat- och gurkodling. I försöken sågs en stor minskningen av mängden kväve och fosfor i dräneringslösningen efter att mikroalger odlats fram till att de inte längre tillväxte. Speciellt var minskningen av fosforkoncentrationen hög. Detta beror inte på att mikroalgerna tar upp extremt mycket fosfor i förhållande till kväve även om de har kapacitet att stimuleras till ökat fosforupptag. I mångt och mycket beter sig mikroalgen som en växt i näringsavseende dvs. de tar upp en viss proportion kväve och en mindre proportion fosfor. Den stora reduktionen av fosfor, som i de hittills gjorda försöken legat runt nittio procent, beror i stället främst på att pH i dräneringslösningen påverkats då mikroalgen tillväxt. Medan växten kan ta den koldioxid den behöver ur luften måste mikroalgen ta koldioxid från den vattenlösning som den odlas i. Detta leder till att pH stiger eftersom kolsyra försvinner och i den miljön reagerar fosfat gärna med andra joner, som exempelvis kalciumjonen, och fälls ut som ett fast salt. Eftersom fosfor är en ändlig resurs som det kommer att bli allt viktigare att återvinna kan detta vara ett intressant resultat att fortsätta med. Ytterligare en intressant aspekt att arbeta vidare med är odling av Spirulina. Detta är en ätlig och proteinrik mikroalg som kan odlas i mycket näringsrika miljöer, i enkla system och kan skördas enkelt. Här har trädgårdsindustrin möjlighet att bidra med produktion av en biomassa som är mer proteinrik än sojabönan.