Mały robak o wielkim apetycie, który przekształca odpady organiczne w zrównoważony nawóz

Zdjęcie: https://www.bbc.com/future/article/20250130-the-little-bug-with-a-big-appetite-turning-organic-waste-into-sustainable-fertiliser

Dzięki unikalnej zdolności konsumowania niemal każdej formy materii organicznej, z jaką się spotka, jeden mały, ale potężny owad staje się narzędziem do rozwiązania rosnącego problemu odpadów organicznych i degradacji gleby. Tym owadem są larwy muchy czarnej (BSFL), które przekształcają odpady spożywcze w bogaty w składniki odżywcze bio-nawóz: frass.

Owady były wykorzystywane w praktykach rolniczych jako źródło pożywienia – ale teraz rolnicy badają potencjał ich odchodów jako zrównoważonego nawozu. Ponieważ ponad 33% gleby na świecie jest obecnie zdegradowanych, pozbawionych niezbędnych składników odżywczych do zdrowego wzrostu roślin, frass może odegrać kluczową rolę w odbudowie bioróżnorodności gleby i jej jakości.

W maju 2024 roku Departament Rolnictwa USA (USDA) przyznał dotacje na trzy projekty, które mają na celu wykorzystanie zdolności tej muchy-żołnierza. Wśród nich jest Chapul Farms, firma zajmująca się rozwojem projektów w Oregonie, która ponownie wprowadza owady do amerykańskiego rolnictwa w celu eliminacji marnowania żywności, odbudowy zdrowia gleby i produkcji wysokiej jakości paszy dla zwierząt.

Wspierany przez Program Produkcji i Rozwoju Nawozów (FPEP), dwupartyjne poparcie wykorzystania owadów w rolnictwie podkreśla rosnące uznanie potencjału BSFL – zarówno w redukcji odpadów, jak i poprawie zdrowia gleby dzięki produkcji wysokiej jakości krajowego nawozu.

Mimo że owad ten posiada pozornie supermoce, szerokie zastosowanie BSFL nadal pozostaje ograniczone. Pytanie brzmi: dlaczego? I jak firmy takie jak Chapul Farms, teraz wspierane przez rządowe dotacje, mogą to zmienić? BSFL może konsumować niemal każdy rodzaj odpadów organicznych, od resztek jedzenia po produkty uboczne rolnictwa. Takie miejsca jak Chapul Farms wykorzystują ich żarłoczny apetyt do przetwarzania dużych ilości odpadów, przy czym larwy zjadają do czterech razy swoją wagę w materii organicznej codziennie. Dzieje się to w ułamku czasu, który jest wymagany w tradycyjnym kompostowaniu, które może trwać nawet 10 miesięcy. Wydajność larw pozwala na szybkie przetwarzanie materiału organicznego w bogaty w składniki odżywcze odpad – czyli frass.

„Mogą się też dość szybko rozmnażać” – mówi Shankar Ganapathi Shanmugam, profesor asystent w Departamencie Nauk o Roślinach i Glebie na Uniwersytecie Stanowym Missisipi. „I [BSFL] rośnie na martwym i rozkładającym się materiale, co oznacza, że może przetrwać na odpadkach.” Shanmugam prowadzi badania nad wykorzystaniem frassu jako składnika odżywczego dla upraw, co do tej pory nie było badane w USA – chociaż jest to temat badany w innych częściach świata, zwłaszcza w wielu krajach Europy.

Chapul współpracuje z sąsiednimi farmami, wymieniając odpady na frass, tworząc system obiegu zamkniętego. Jest to wymiana korzystna dla obu stron, ponieważ farmy otrzymują wzbogacenie gleby w składniki odżywcze, a Chapul otrzymuje paliwo do swojej działalności. Pomaga to także populacjom owadów: przyczyniając się do ich odbudowy.

Dzieje się tak, ponieważ operacje hodowli owadów tworzą kontrolowane środowisko, w którym owady mogą się rozwijać. Frass stworzony przez te owady dostarcza niezbędnych składników odżywczych roślinom i sprzyja bardziej bioróżnorodnej glebie, co wspiera wzrost rodzimych gatunków roślin i owadów, a tym samym wspomaga cały ekosystem. „Moglibyśmy zrobić kompost z czegokolwiek, ale wpływ przetwarzania tego przez biologię owadów ma wszystkie te [pozytywne] skutki” – mówi Mimi Casteel, rolniczka w Oregonie, która używa frassu Chapul. „To ekscytujące z wielu powodów: to przenośna, dość tania inwestycja w porównaniu z niektórymi innymi rzeczami, które rozważamy w ramach radzenia sobie z naszymi ogromnymi problemami z odpadami, a muchy-żołnierze zastępują brakującą warstwę różnorodności.”

Chapul współpracuje z lokalnymi winnicami, badaczami i farmami, aby badać, edukować i promować korzyści płynące z frassu i jego przyjęcie w regionie. TAINABLE, lokalna organizacja non-profit zajmująca się odbudową gleby, zapewnia Chapul przestrzeń laboratoryjną i ziemię rolniczą do ich badań. W miarę jak produkcja odpadów organicznych nadal nakłada ogromny ciężar na energię i emisję dwutlenku węgla, rośnie potrzeba bardziej efektywnych i zrównoważonych metod przetwarzania. A procesy trawienne BSFL mogą znacznie zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych.

„Znalezienie zastosowania dla tego jest ważne, ale jeśli chcesz wprowadzić frass na rynek jako nawóz, musisz go regulować, co zajmuje czas” – mówi Shanmugam. „Aby stworzyć te regulacje, potrzebne są badania.” Program Organiczny USA nie uwzględnia owadów jako akceptowalnego dodatku w tej chwili. Utrudnia to podzielenie się tą techniką z rolnikami stosującymi praktyki organiczne, chociaż zespoły takie jak Chapul Farms prowadzą rozmowy z regulatorami, aby zwiększyć edukację na ten temat i wprowadzić jego uwzględnienie. 

W przeciwieństwie do nawozów chemicznych, które często wyjaławiają glebę, frass promuje bioróżnorodność gleby, wprowadzając różnorodną społeczność mikroorganizmów. Zwiększa to odporność gleby, naturalną obronę roślin, poprawia zdolność gleby do zatrzymywania wody i zmniejsza potrzebę kosztownych syntetycznych dodatków. W ostrym kontraście syntetyki mogą zniszczyć bioróżnorodność gleby, pożyteczne bakterie i naturalny mikro-ekosystem gleby, pozostawiając ją zależną od coraz droższych dodatków. Ponadto wymagają one intensywnych zasobów paliw kopalnych i zmniejszają zdolność gleby do zatrzymywania węgla.

„Ostatnio widzieliśmy jeszcze większy nacisk na to, aby nasze rządy finansowały projekty wspierające produkcję nawozów krajowych” – mówi Aly Moore, dyrektor ds. komunikacji Chapul Farms. „Zdajemy sobie sprawę, jak wiele problemów zdrowotnych wynika z obniżonej gęstości składników odżywczych w uprawach i wszystkich pestycydów, które są używane. A jeśli chodzi o aspekt kosztów, rolnicy będą potrzebować mniej nawozów z biegiem czasu, a także mniej pestycydów.” Może to przyczynić się do oszczędności i być większą zachętą dla rolników, szczególnie w czasie, gdy ceny nawozów są bardzo wysokie, a ich dostępność niestabilna. Ceny nawozów wzrosły ponad dwukrotnie w latach 2021–2022. Z powodu USA, będących trzecim największym importerem nawozów na świecie, amerykańscy rolnicy odczuli ten wpływ; czyniąc to nie tylko problemem nawozów, ale także bezpieczeństwa żywnościowego.

„W dwóch latach poprzedzających 2023 rok nastąpił spadek konsumpcji nawozów na świecie o 8%, ponieważ ludzie zostali wykluczeni z rynku” – mówi Michael Place, dyrektor ds. technologii w Chapul Farms. „Były zakłócenia w dostawach, a nawet ich brak. A FPEP powstał w wyniku tej sytuacji kryzysowej.”

Mikroorganizmy glebowe stanowią ekscytujący obszar do regeneracji zdrowia gleby, ale mniej niż 1% całkowitej liczby mikroorganizmów w glebie zostało wyhodowanych. Frass stanowi okazję do zmiany redukcjonistycznych metod traktowania gleb, które doprowadziły do kryzysu glebowego, a jednocześnie wzmocnienia bezpieczeństwa żywnościowego i rolniczego.

Rolnicy będą ostatecznie potrzebować mniej frassu, aby utrzymać te same poziomy wydajności gleby, ponieważ mikroorganizmy w frassie rozmnażają się w czasie, odbudowując zdrowie gleby i odporność przez poprawę bioróżnorodności. Rolnicy, którzy zaczęli stosować frass na swoich polach, już zgłaszają obiecujące wyniki. Casteel prowadzi obecnie badania, aby ocenić wpływ frassu na jej uprawy. Choć wynik statystyczny badań wciąż jest w toku, już zauważyła zauważalne zmiany.

„Anekdotycznie, co mogę powiedzieć, to że w próbach, które przeprowadziłam zarówno z winoroślami, jak i w mojej farmie warzywnej, plony pojawiają się szybciej, mają lepszą strukturę komórkową” – mówi Casteel. „Więc jeśli faktycznie zetniesz liść i spojrzysz na niego pod mikroskopem, komórki rosną gęściej i mają bardziej wyraźne błony lipidowe. A co to oznacza? Że roślina od pierwszego dnia ma lepszą integralność strukturalną” – mówi.

Fundusze FPEP będą wspierać budowę i wyposażenie zakładów BSFL w Oregonie i Dakocie Północnej. Projekty mają szansę na uzyskanie 10 000 ton frassu rocznie w każdej lokalizacji i stworzą 59 nowych miejsc pracy po otwarciu, które spodziewane jest w 2026 roku.

Jednym z największych wyzwań stojących przed rozwijającym się przemysłem rolnictwa owadziego jest tunelowe widzenie owadów jako źródła białka, które przyćmiewa korzyści płynące z frassu w zdrowiu gleby. Choć białko z BSFL to dochodowy i szybko rosnący rynek, frass pozostaje niewykorzystanym zasobem w rolnictwie owadzim. Globalny rynek białka owadziego był wart niemal 1 miliard dolarów w 2022 roku (805 milionów funtów), podczas gdy globalny rynek frassu został wyceniony na 96 milionów dolarów (77 milionów funtów) w 2023 roku, a prognozy wzrostu frassu są znacznie wyższe. Ponadto, według zespołu Chapul Farms, farmy owadów produkują dwa razy więcej frassu niż larw.

„Myślę, że rolnicy historycznie byli przekonani, że owady są problemem i po prostu nie chcą mówić o dodawaniu kolejnych problemów do swojej sytuacji” – mówi Casteel. „Ale kiedy nasze farmy stają się bardziej złożone, zaczynasz widzieć wykładniczy rozwój korzyści ekologicznych.” Ponadto owady są gatunkami kluczowymi, co oznacza, że całe ekosystemy drastycznie zmieniałyby się lub upadały bez nich – i nasz świat „zatrzymałby się” – jak napisał biolog Dave Goulson w gazecie „Guardian”.

„Ostatecznie, w swojej istocie, nie możemy przetrwać bez owadów” – mówi Pat Crowley, CEO Chapul Farms. „Naturalne ekosystemy nie mogą się rozwijać... bez owadów jako ich części. I to jest jedna z naszych największych tez. To nie jest takie proste, jak: owady rozwiążą największe problemy globalnego zdrowia rolnictwa. A jednocześnie, uważam, że jest to jeden z największych dźwigni, które mamy, aby uczynić rolnictwo bardziej odpornym, opartym na ekosystemie.”