Monipuolisten ja arvokkaiden mikrolevien kasvatuksessa voitaisiin hyödyntää jätevesiä

8.10.2018
Helsingin yliopistossa tehdyssä tutkimuksessa osoitettiin, että mikrolevien kasvatuksessa voidaan hyödyntää sekä kompostointilaitoksen että kiertovesikalankasvattamon jätevesiä.

Mikrolevät ja niiden aineenvaihduntatuotteet ovat potentiaalisia arvokkaita raaka-aineita ravinto-, rehu-, kosmetiikka-, lääke-, lannoite- ja biopolttoaineteollisuuden tarpeisiin, mutta niiden tuotantokustannukset ovat korkeat.

Marika Tossavaisen väitöskirjatutkimuksessa osoitettiin sekä kompostointilaitoksen että kuivalla maalla toimivan kiertovesikalankasvattamon jätevesien soveltuvan mikrolevien kasvualustaksi. Samalla mikrolevät voisivat toimia osana jäteveden puhdistusprosessia, jolloin jätevesien ravinteet saataisiin hyötykäyttöön kierrättämällä ne leväbiomassaan. 

– Kun mikrolevien kasvatuksessa päästään hyödyntämään jätevesiä, voidaan prosessi nähdä osana kiertotaloutta, jossa jätevesien ravinteet kierrätetään leväbiomassaan ja jalostetaan arvokkaiksi lopputuotteiksi, kertoo tutkija Marika Tossavainen bio- ja ympäristötieteellisestä tiedekunnasta.

Tossavaisen väitöskirjatutkimuksessa keskityttiin kahteen mikrolevälajiin, Selenastrum sp. -viherlevään ja Euglena gracilis -silmälevään. E. gracilis tuottaa muun muassa pitkäketjuisia omega-3-rasvahappoja, joiden perinteinen lähde on kalaöljy. Siksi levä voisi osin korvata luonnonkalojen käytön viljellyn kalan rehussa. Lisäksi sitä voitaisiin hyödyntää myös ihmisten ravitsemuksessa. Mikrolevät ovat myös monipuolinen vitamiinien lähde ja esimerkiksi E. gracilis -mikrolevä on erinomainen E-vitamiinin tuottaja. Tämän lisäksi mikrolevien proteiinipitoisuus on korkea ja ne tuottavat tyypillisesti kaikkia ravitsemuksen kannalta välttämättömiä aminohappoja. Mikrolevien tuottamia pigmenttejä, klorofyllejä ja karotenoideja, voidaan hyödyntää väriaineina. Lisäksi karotenoidit ovat voimakkaita antioksidantteja ja osa niistä on myös A-vitamiinin esiasteita.

Jätevedet hyötykäyttöön

Tossavainen osoitti sekä kompostointilaitoksen että kalankasvattamon jätevesien soveltuvan mikrolevien kasvualustaksi ja mikrolevien hyödyntävän tehokkaasti jätevesien ravinteita. Kompostointilaitoksen runsasravinteista biojätteestä varastoinnin aikana suotautuvaa jätevettä voidaan käyttää lannoitteena leväkasvatuksessa.

– Tulevaisuudessa mikroleväkasvattamon integrointi kalankasvattamon vedenpoistojärjestelmään voi tarjota tehokkaan prosessin lietepitoisen jäteveden puhdistukseen ja mikroleväbiomassan tuottoon, Tossavainen sanoo.  

Tossavaisen tutkimuksessa selvisi, että kasvuolot ja kasvatusaika vaikuttivat olennaisesti leväbiomassan koostumukseen. Esimerkiksi pidempi kasvatusaika ja typpirajoitteisuus lisäsivät Selenastrum –mikrolevän rasvapitoisuutta. Sen sijaan E. gracilis- mikrolevän kasvatuksessa pitkäaikainen typpirajoitteisuus johti ravitsemuksen kannalta epäedulliseen rasvahappokoostumukseen.

Sekaviljelmien lajikoostumus osoittautui erittäin herkäksi pienillekin muutoksille kasvuoloissa ja siksi levien kasvatus sekaviljelmissä ei takaa stabiilia biomassan koostumusta. Toisaalta sekaviljelmät saattavat olla vähemmän alttiita erilaisille kontaminaatioille, mikä on etu jatkuvassa tuotannossa. Tossavaisen mukaan biomassan koostumus vaihtelee runsaasti eri kasvuoloissa ja siksi sekä yhden lajin viljelmien että sekaviljelmien osalta haluttu aineenvaihduntatuote määrittelee tuotantoprosessin parametrit.

Aiheeseen liittyvä tutkimus jatkuu Business Finlandin rahoittamassa ”Levätehdas” -hankkeessa, jossa selvitetään kotimaisen levätuotannon kaupallistamispotentiaalia.

Väitös:

FM Marika Tossavainen väittelee 12.10.2018 kello 12 Helsingin yliopiston bio- ja ympäristötieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Microalgae - Platform for conversion of waste to high value products" (Mikrolevien hyödyntäminen - Arvoyhdisteitä jätevesissä tuotetusta biomassasta).
Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Aalto-auditorio, Helsingin yliopisto, Lahden Tiede- ja Yrityspuisto, Niemenkatu 73, Lahti. Vastaväittäjänä on Asst. Professori Aino-Maija Lakaniemi, Tampereen teknillinen yliopisto, ja kustoksena on professori Martin Romantschuk.
Väitöskirja julkaistaan sarjassa Dissertationes Schola Doctoralis Scientiae Circumiectalis, Alimentariae, Biologicae. Väitöskirja on myös elektroninen julkaisu ja luettavissa E-thesis -palvelussa.

Lue lisää aiheesta: Elämäntieteet