Ostoskeskuksen sivuvirtojen hyödyntäminen yksisoluproteiinin tuotannossa

Tässä työssä tutkittiin ostoskeskuksen sivuvirtojen hyödyntämistä yksisoluproteiinin tuotantoon solumaatalouden keinoin. Yksisoluproteiinilla tarkoitetaan mikrobibiomassoja, joita kehitetään soveltuvaksi sekä ihmisten että eläinten ravinnoksi ja niiden tuottamiseksi voidaan hyödyntää vähäarvoisia sivuvirtoja. Työhön valittiin syömäkelpoisen hävikin sijaan ensisijaisesti jätteiksi päätyviä sivuvirtoja, mikä toisi näille materiaaleille vielä yhden hyödyntämismahdollisuuden mädätyksen tai kompostoinnin sijaan. Sivuvirroiksi valittiin hävikkileipä, appelsiinin kuoret, kahvinporot ja virvoitusjuomajäte mikrobikasvatusten hiilen lähteeksi sekä virtsa typen lähteeksi. Mikrobikannoiksi kasvatuksiin valittiin rihmasienet Trichoderma reesei, Paecilomyces variotii ja Rhizopus oligosporus. Sivuvirrat esikäsiteltiin niissä olevien polysakkaridien pilkkomiseksi yksinkertaisimmiksi sokereiksi, joita mikrobit voivat hyödyntää kasvuunsa. Esikäsiteltyjen sivuvirtojen sokeri- ja typpipitoisuudet analysoitiin ja tulosten perusteella valmistettiin kasvatusalustat. Koesarjat tehtiin pullokasvatuksina sekä ilman ravinnelisiä että lisätyillä typpi- tai hivenainekomponenteilla. Parhaiten biomassaa tuottaneet yhdistelmät optimoitiin MODDE-ohjelmiston avulla ja optimointitulosten perusteella valittiin kaksi sivuvirtapohjaista alustaa skaalattavaksi bioreaktorikasvatuksiin kahden litran fermentoreihin. Bioreaktorikasvatukset suoritettiin panos-syöttöprosesseina, joissa myös syöttöliuos sisälsi sivuvirtaa. Sivuvirrat osoittautuivat toimiviksi yksisoluproteiinin tuotantoon etenkin käyttämällä lisättyä typen lähdettä, joista hiivauute toimi virtsaa paremmin. Bioreaktorikasvatuksissa päästiin vastaaviin biomassamääriin kuin pullokasvatuksissakin, n. 16–37 g/l kuiva-ainetta ja biomassan proteiinipitoisuudeksi saatiin 25–28 paino-%. Sekä biomassamäärä että sen sisältämä proteiinimäärä olivat oletettua alhaisempia, mutta sisälsivät kuitenkin kaikkia ihmisille välttämättömiä aminohappoja. Uuselintarvikelupaprosessin hitaus ja kalleus sekä jätteiden, erityisesti virtsan, käytön hyväksyminen osaksi ruoanvalmistusprosessia ovat suurimmat esteet sille, että tämän tyyppinen kiertotalous olisi tällä hetkellä mahdollista. Tarvittavan infrastruktuurin luominen ja tuotannon optimointi ja skaalaus isoon mittakaavaan on myös hidasta. Olosuhteet perinteiseen elintarviketuotantoon saattavat muuttua epäsuotuisiksi, joten yksisoluproteiinit ihmisten ruokana tai eläinten rehuna voivat olla osaratkaisu kasvavaan maailmanlaajuiseen ruoantuotantotarpeeseen