Un nuovo tipo di biochar proveniente dai rifiuti chitinosi di Hermetia illucens con un costruito

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8306 (2023) Citare questo articolo

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L'allevamento degli insetti genera rifiuti sotto forma di escrementi di insetti e residui di mangime. Inoltre vengono lasciati anche rifiuti chitinosi specifici sotto forma di larve di insetti e pupe esuvia. Ricerche recenti cercano di gestirlo, ad esempio, producendo chitina e chitosano, che sono prodotti a valore aggiunto. L’approccio dell’economia circolare richiede la sperimentazione di metodi di gestione nuovi e non standard in grado di sviluppare prodotti con proprietà uniche. Ad oggi non è stata valutata la possibilità di produzione di biochar da rifiuti chitinosi derivati ​​da insetti. Qui mostriamo che i pupari di Hermetia illucens sono adatti alla produzione di biochar, che a sua volta presenta caratteristiche originali. Abbiamo scoperto che i biochar hanno un elevato livello di azoto, cosa raramente ottenibile in materiali di origine naturale senza doping artificiale. Questo studio presenta una dettagliata caratterizzazione chimico-fisica dei biochar. Inoltre, l'analisi ecotossicologica ha rivelato l'effetto di stimolazione dei biochar sulla crescita delle radici delle piante e sulla riproduzione dell'invertebrato del suolo Folsomia candida, nonché l'assenza di effetti tossici sulla sua mortalità. Ciò predispone questi nuovi materiali con proprietà stimolanti già integrate per essere utilizzati in agronomia, ad esempio come vettori per fertilizzanti o batteri benefici.

Negli ultimi anni, l’utilizzo industriale degli insetti per la produzione di mangimi e alimenti è aumentato, soprattutto nelle aree in cui tradizionalmente gli insetti non vengono mangiati1. In Europa, con l’entrata in vigore del Regolamento (UE) 2017/893 della Commissione, l’Unione Europea ha consentito per la prima volta l’utilizzo di insetti e proteine ​​di insetti nella produzione di mangimi per animali di acquacoltura. Tra le specie di insetti che soddisfano i requisiti di sicurezza stabiliti dal suddetto regolamento figurano Acheta domesticus (Linnaeus, 1758), Alphitobius diaperinus (Panzer, 1797), Gryllodes sigillatus (Walker, 1869), Gryllus assimilis (Fabricius, 1775), Hermetia illucens (Linnaeus , 1758), Musca domestica (Linnaeus, 1758) e Tenebrio molitor (Linnaeus, 1758)2. Due successivi regolamenti di implementazione della Commissione Europea hanno approvato Locusta migratoria (Linnaeus, 1758)3 e T. molitor4 come nuovi alimenti per l'uomo. Ora sono ammessi anche A. domesticus e A. diaperinus.

Le modifiche legislative faciliteranno lo sviluppo più rapido di nuovi settori dell’industria alimentare e dei mangimi basati sulla produzione di insetti. Gli escrementi di insetti combinati con i resti di mangime, che spesso contengono insetti deceduti, saranno prodotti in quantità maggiori con l’aumento dell’uso degli insetti nella produzione alimentare. Questi rifiuti vengono solitamente venduti come fertilizzanti vegetali5 e possono anche essere utilizzati come substrato nella produzione di biogas6,7. Gli insetti olometaboli producono anche un tipo di rifiuto chitinoso: i pupari, chiamati anche esuvie pupali, che sono l'esoscheletro delle pupe. Questi rifiuti rimangono dopo l'emergere della forma adulta dell'insetto. Tipicamente, i pupari vengono scartati insieme a tutti gli altri rifiuti post-produzione o mangiati dagli insetti nelle fasi più giovani dello sviluppo (in base alla nostra esperienza con l'allevamento di H. illucens). Tuttavia, in alcuni tipi di sistemi di allevamento di alcune varietà di insetti, essi possono essere facilmente raccolti. È il caso dell'H. illucens, dove durante la riproduzione vengono prodotte grandi quantità di pupari. Esistono indicazioni sull'utilità di questo tipo di rifiuti nella produzione di chitina8.

Un'altra possibilità, che non è stata ancora studiata, è l'uso dei pupari nella produzione di biochar, che potrebbe essere considerato un nuovo metodo per valorizzare questo tipo di rifiuti. Il biochar o biocarbonio è prodotto dalla degradazione termica (pirolisi) di materia organica come materiale vegetale o rifiuti organici (fanghi di depurazione o residui di biogas)9. Il biochar può essere utilizzato come adsorbente nei processi chimici e industriali e può agire come un ammendante del suolo, che influenza il sequestro del carbonio nel suolo, le emissioni di gas serra (GHG), le condizioni dell’acqua e dell’aria, nonché la crescita delle piante10.