Forskere har udviklet en metode til at trække nitrogen ud af spildevand og bruge nitrogenen i bakterier til at producere proteiner, som kan puttes i fødevarer. Forskerne har netop startet et projekt, hvor de skal bygge det første pilotanlæg i stor størrelse.
Verden bevæger sig dybere ind i en fødevarekrise, der ser ud til at være svær at løse på en bæredygtig måde, hvor der er mad nok til alle, uden at det går ud over planeten.
Bakterier, svampe og alger rummer alle sammen et bæredygtigt fødevarepotentiale, men indtil videre har omkostningerne forbundet med at lave mad ud af mikroberne overgået de potentielle fordele.
Nu viser et nyt forskningsarbejde, hvordan man på en bæredygtig måde kan trække molekylære byggesten ud af spildevand, give dem til bakterier og få bakterierne til at producere noget af det, som verdens sultende folk mangler allermest, nemlig proteiner.
Forskningsarbejdet er offentliggjort i Chemical Engineering Journal.
"Vi ved, at proteinerne kan løse fødevarekrisen, men teknologien er nødt til at blive bedre og billigere, før proteiner, som er produceret af mikroorganismer, kan være en reel løsning på den globale fødevarekrise. Bæredygtigt betyder ikke nødvendigvis billigt, hvilket er årsagen til, at vi i vores forskningsgruppe kigger på muligheder for at gøre mikrobiel produktion af proteiner både bæredygtig og billig," fortæller en af forskerne bag studiet, lektor Yifeng Zhang fra DTU Miljø ved Danmarks Tekniske Universitet.
Bakterier producerer proteiner ud af spildevand
I forskningsarbejdet har forskerne udviklet metoder til at få bakterier til at producere proteiner af spildevand.
Spildevand indeholder en masse nitrogen, som bakterier blandt andet kan bruge til at lave proteiner.
Et åbenlyst problem er dog, at ikke mange af os har lyst til at spise proteiner, som er lavet i spildevand, og derfor skal nitrogenen i spildevand ekstraheres i helt ren form og derefter fordres til bakterierne, før det kan komme på tale.
Det er det, som forskerne fra DTU er lykkedes med at gøre.
"Dette forskningsarbejde handler om, at vi har udviklet en metode til at trække rent nitrogen ud af spildevand, uden at der kommer andet med. Spildevand kan samtidig betragtes som en bæredygtig kilde til nitrogen, da der bliver produceret enormt store mængder af det på daglig basis," forklarer Yifeng Zhang.
Trækker rent nitrogen ud af spildevand
Metoden til at trække nitrogen ud af spildevand koster ganske vist strøm, men hvis denne strøm kommer fra vedvarende energikilder, for eksempel vindenergi, kan hele omdannelsen af spildevand til nitrogen gøres bæredygtigt.
Den teknologi, som forskerne har udviklet, involverer desuden en gummimembran og et elektrokemisk system med to kar.
Mellem de to kar, hvor der er rent vand i det ene kar og spildevand i det andet kar, sidder membranen, og når forskerne sætter strøm til den ene side af systemet, trækker det nitrogen fra spildevandet over i karet med rent vand.
Derfra bobler det ud og bliver til gas i form af ammonium.
Fra samme system kan forskerne også udtrække oxygen og hydrogen, der sammen med kuldioxid er de tre andre komponenter, som bakterier skal bruge for at kunne lave proteiner.
"Derved kan vi fra ét og samme system få alt det, som bakterierne skal bruge, og vi kan gøre det på en bæredygtig måde ved at bruge energi fra en vedvarende energikilde. Det fungerer lidt på samme måde som power-to-X, hvor vi dog ikke lagrer energien som energi, men som proteiner," siger Yifeng Zhang.
Skal lave anlæg i stor størrelse
I tilknytning til systemet til at indsamle de nødvendige ingredienser har forskerne også bygget fermenteringskar, hvor bakterierne kan formere sig og producere proteiner
Indtil videre har forskerne vist, at det kan lade sig gøre at indsamle de nødvendige ingredienser fra spildevand på en bæredygtig måde og få bakterierne til at producere de ønskede proteiner.
Forskerne har også vist, at de kan få ingredienserne i de mængder, som er nødvendige.
Det næste skridt i forskningen er at gøre det i så stor skala, at det bliver kommercielt interessant.
Den del af forskningsarbejdet blev påbegyndt ved årsskiftet, hvor forskerne fra DTU opstartede et stort internationalt forskningsprojekt. I forskningsprojektet skal forskerne bygge det første storskala-produktionsapparat til produktion af proteiner med ingredienser taget direkte fra spildevand.
"Projektet er sat til at vare i fem år, så til den tid vil vi kunne vise, at det ikke bare er muligt at bruge bakterier til at lave fødevareproteiner ud af spildevand, men at det også kan lade sig gøre i stor skala og på en måde, der gør det økonomisk attraktivt," siger Yifeng Zhang.
