キチン質の Hermetia illucens 廃棄物から得られる新しいタイプのバイオ炭

Scientific Reports volume 13、記事番号: 8306 (2023) この記事を引用

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1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

昆虫の繁殖により、昆虫の排泄物や飼料残渣の形で廃棄物が発生します。 さらに、昆虫の幼虫や蛹の抜け殻の形の特定のキチン質の廃棄物も残ります。 最近の研究では、付加価値のある製品であるキチンやキトサンを生産するなどして、これを管理しようとしています。 循環経済アプローチでは、独自の特性を持つ製品を開発できる、新しい非標準的な管理方法をテストする必要があります。 現在まで、昆虫由来のキチン質廃棄物からのバイオ炭生産の可能性は評価されていません。 今回我々は、Hermetia illucens の蛹がバイオ炭の生産に適しており、それが独自の特性を示すことを示します。 私たちは、バイオ炭が高い窒素レベルを持っていることを発見しました。これは、人工ドーピングなしでは天然由来の材料ではほとんど達成できません。 この研究は、バイオ炭の詳細な化学的および物理的特性を示しています。 さらに、生態毒性学的分析により、植物の根の成長と土壌無脊椎動物フォルソミア カンジダの繁殖に対するバイオ炭の刺激効果、およびその死亡率に対する毒性効果がないことが明らかになりました。 これにより、すでに組み込まれた刺激特性を備えたこれらの新規材料が、たとえば肥料や有益な細菌の担体として農学で使用される傾向にあります。

近年、特に昆虫が伝統的に食べられていない地域で、飼料や食料生産のための昆虫の産業利用が増加しています1。 ヨーロッパでは、欧州委員会規則 (EU) 2017/893 の発効に伴い、欧州連合は初めて水産養殖動物飼料の生産に昆虫および昆虫タンパク質を使用することを許可しました。 上記の規制に定められた安全要件を満たす昆虫種には、Achetadomesticus（リンネ、1758年）、Alphitobius diaperinus（Panzer、1797年）、Gryllodes sigillatus（Walker、1869年）、Gryllus assimilis（ファブリキウス、1775年）、Hermetia illucens（リンネ）が含まれます。 、1758）、Muscadomestica（リンネ、1758）およびTenebrio molitor（リンネ、1758）2。 その後の 2 回の EU 委員会規則の施行により、トナカイ (Linnaeus、1758)3 と T. molitor4 がヒト用の新規食品として承認されました。 現在では、A. ドメスティクスと A. diaperinus も許可されています。

この法改正により、昆虫の生産に基づいた食品および飼料産業の新しい部門の迅速な開発が促進されます。 昆虫の排泄物と飼料の残骸（昆虫の死骸が含まれることが多い）は、食料生産における昆虫の使用が増加するにつれて、より大量に生成されることになります。 これらの廃棄物は通常、植物肥料として販売されており 5、バイオガス生成の基質としても使用できます 6,7。 完全代謝昆虫はまた、キチン質のタイプの廃棄物、つまり蛹の外骨格である蛹、蛹脱皮とも呼ばれます。 この廃棄物は昆虫の成体が出現した後も残ります。 通常、蛹は他のすべての生産後の廃棄物と一緒に廃棄されるか、発育の若い段階で昆虫に食べられます（H. illucens の繁殖経験に基づく）。 ただし、特定の種類の昆虫の飼育システムによっては、それらを簡単に収集できる場合もあります。 これは、繁殖中に大量の蛹が生成される H. illucens の場合に当てはまります。 この種の廃棄物がキチン生産に有用であるという兆候があります8。

まだ研究されていないもう 1 つの可能性は、バイオ炭の生産におけるサナギの使用であり、これはこの種の廃棄物を有価物化する新しい方法とみなされる可能性があります。 バイオ炭またはバイオカーボンは、植物材料またはバイオ廃棄物（下水汚泥またはバイオガス残留物）などの有機物の熱分解（熱分解）によって生成されます9。 バイオ炭は化学プロセスや工業プロセスで吸着剤として使用でき、植物の成長だけでなく土壌炭素隔離、温室効果ガス (GHG) 排出、水と空気の状態に影響を与える土壌改良剤としても機能します10。