Interdisziplinäres Team entwickelt Konzept für nachhaltige städtische Lebensmittelabfallbewirtschaftung und Lebensmittelsysteme mit Hilfe der Schwarzen Soldatenfliege
Dreijähriges Forschungsprojekt zur Steigerung der Rentabilität und Nachhaltigkeit der Lebensmittelproduktion in Singapur durch die Erfassung des Wertes von Lebensmittelabfällen
Ein interdisziplinäres Team von Wissenschaftlern und Stadtplanern unter der Leitung der National University of Singapore (NUS) und des Singapore-ETH Centre (SEC) will in Zusammenarbeit mit der ETH Zürich und der Nanyang Technological University Singapore (NTU Singapore) ein Konzept für die Integration von Lebensmittelabfallmanagement und nachhaltiger Lebensmittelproduktion in städtischen Gebieten wie Singapur mit Hilfe der tropischen schwarzen Soldatenfliege entwickeln.
Forscher werden in einem dreijährigen Projekt Wege finden, um die Larven der Schwarzen Soldatenfliege für eine nachhaltige Lebensmittelabfallbewirtschaftung und Lebensmittelsysteme zu nutzen. Das Foto oben zeigt die Frontalansicht der Schwarzen Soldatenfliege (Hermetia illucens).
Tiffany Lum
Assistenzprofessorin Nalini Puniamoorthy (ganz rechts), Fachbereich Biowissenschaften an der National University of Singapore (NUS); Professor Stephen Cairns (ganz links), Future Cities Lab Global am Singapore-ETH Centre (SEC); und Assistenzprofessor Alexander Mathys (Mitte), Sustainable Food Processing Group an der ETH Zürich; sind Teil des interdisziplinären Forscherteams, das an dem Projekt beteiligt ist.
National University of Singapore
Das auf drei Jahre angelegte Forschungsprojekt steht unter der Leitung von Assistenzprofessorin Nalini Puniamoorthy vom Fachbereich Biowissenschaften der NUS und Professor Stephen Cairns vom globalen Programm Future Cities Lab der SEC. Das Projekt bringt lokale und internationale Wissenschaftler, Stadtplaner sowie industrielle Mitarbeiter aus den Bereichen Abfallwirtschaft und Tierernährung zusammen, um Lebensmittelabfälle in ein vollständig zirkuläres bioökonomisches Lebensmittelproduktionssystem für Städte zu integrieren, das schwarze Soldatenfliegen verwendet.
Das Kernteam besteht auch aus Forschern aus Singapur und der Schweiz, darunter Assistenzprofessor Alexander Mathys und Dr. Moritz Gold von der ETH Zürich Sustainable Food Processing Group, Associate Professor Roman Carrasco vom NUS Department of Biological Sciences, Dr. Liu Mei Hui vom NUS Department of Food Science and Technology sowie Assistenzprofessorin Janice Lee und Assistenzprofessorin Joyce Ong von der NTU Singapore Asian School of the Environment.
Erhöhung der Ernährungssicherheit: Verknüpfung von nachhaltigem Lebensmittelabfallmanagement und Lebensmittelsystemen
Singapur steht auf seinem Weg zur Ernährungssicherheit vor einer doppelten Herausforderung: der Steigerung der lokalen Lebensmittelproduktion und der Wiederverwertung von Lebensmittelabfällen.
Die lokale Produktion von Fisch, Geflügel, Eiern, Obst und Gemüse ist in hohem Maße abhängig von importierten landwirtschaftlichen Betriebsmitteln wie Mineraldünger und Tierfutter. Diese Importe verteuern die lokale Lebensmittelproduktion und können negative Auswirkungen auf die Umwelt haben. Die Produktion dieser landwirtschaftlichen Betriebsmittel im Inland kann einige der Belastungen und Kosten der einheimischen Lebensmittelproduktion verringern. Dennoch werden in Singapur jährlich fast 700.000 Tonnen Lebensmittelabfälle verbrannt, wodurch wertvolle Nährstoffe verloren gehen, die in landwirtschaftliche Produkte hätten umgewandelt werden können.
Das Projekt "Urban Food Waste Management and Food Systems Using Black Soldier Flies" zielt darauf ab, Methoden zu entwickeln, um aus heterogenen Lebensmittelabfällen mit Hilfe von Larven der Schwarzen Soldatenfliege sicheres und nahrhaftes Tierfutter und Dünger für Gemüse herzustellen. Dies könnte die Abhängigkeit von importierten landwirtschaftlichen Erzeugnissen verringern, die Ernährungssicherheit verbessern und die Umweltbelastung Singapurs verringern.
Die Larven der Schwarzen Soldatenfliege wachsen schnell und können Lebensmittelabfälle in proteinreiche Futtermittel für Geflügel und Aquakulturen verwandeln. Der mineralstoffreiche Schlamm der schwarzen Soldatenfliege - ein nährstoffreicher Rückstand aus der Biokonversion von Larvenabfällen - hat das Potenzial, Handelsdünger sowohl in der bodengebundenen als auch in der bodenlosen Landwirtschaft zu ergänzen oder sogar zu ersetzen. Die Larven der Schwarzen Soldatenfliege selbst, die reich an Proteinen und Fetten sind, können auch in Tierfutterrezepturen verwendet werden.
"Dieses Projekt konzentriert sich auf die Stärkung der Ernährungssicherheit durch einen Kreislaufprozess, bei dem der Wert von Lebensmittelabfällen erfasst und mit der Lebensmittelproduktion verbunden wird. Dieses groß angelegte Projekt wird Singapur seinem 30 by 30-Ziel näher bringen, bis zum Jahr 2030 30 Prozent des Nahrungsmittelbedarfs vor Ort anbauen zu können. Wir führen vielschichtige Forschungsarbeiten durch, um einen wirksamen Plan für die nachhaltige Bewirtschaftung von Lebensmittelabfällen zu entwickeln, der zu einer Steigerung der Lebensmittelproduktion im urbanen Singapur beiträgt. Zusätzlich zu einem starken interdisziplinären Expertenteam freuen wir uns darauf, eine Vielzahl von Talenten zu gewinnen, darunter Postdocs, wissenschaftliche Mitarbeiter und Studenten, die zu unserer Forschung beitragen werden", so Asst Prof. Puniamoorthy.
Verfahren für Singapurs soziale und urbane Landschaften entwickelt
Im Gegensatz zu den meisten kommerziellen Ansätzen, bei denen Larven der Schwarzen Soldatenfliege zur Verarbeitung homogener Nebenströme der Lebensmittelproduktion wie Okara oder Biertreber eingesetzt werden, versucht das Forschungsteam, Larven zu züchten, die heterogene Abfälle verarbeiten können, um den vielfältigen Lebensmittelkonsummustern in Singapur gerecht zu werden. Um das Kreislaufsystem wirksam in das urbane Gefüge einer dichten Stadt und in das Leben der Bewohner zu integrieren, spielt auch die Stadtgestaltung eine wichtige Rolle.
"Die Entwicklung vollständig zirkulärer Lebensmittelsysteme für Städte mit hoher Bevölkerungsdichte wie Singapur erfordert Experimente in verschiedenen Größenordnungen", so Prof. Stephen Cairns. "Größere zentrale Anlagen zur Verarbeitung von Larven der Schwarzen Soldatenfliege könnten in die Lebensmittelproduktion integriert werden, um die Abfälle an der Quelle zu reduzieren, während kompakte dezentrale Anlagen mit Restaurants, Straßenverkaufszentren und städtischen Bauernhöfen verbunden werden könnten. Noch kleinere, mobile Einheiten könnten in Wohngebieten, Gemeinschaftsfarmen sowie auf Baustellen und in Häfen mehr Fläche abdecken.
Ein interdisziplinärer Ansatz mit fünf Säulen
Das Team aus Experten für Insektenzucht, Stadtplanung, Nachhaltigkeit sowie Lebensmittelsicherheit und Ernährung verfolgt einen synergetischen, fünfgliedrigen Ansatz mit dem Ziel, Singapur durch das Upcycling von Lebensmittelabfällen zu einem weltweiten Vorreiter bei vollständig kreislauforientierten Lebensmittelsystemen zu machen.
Die Forschung umfasst fünf miteinander verknüpfte Themen:
- Entwicklung von Verfahren zur effizienten Zersetzung von Lebensmittelabfällen durch schwarze Soldatenfliegen unter Verwendung neuartiger Ansätze des maschinellen Lernens bei der Aufzucht von Larven
- Integration der Abfallbewirtschaftung und der Biokonversion durch die Schwarze Soldatenfliege in Singapur auf nachhaltige Weise auf verschiedenen Ebenen durch Stadtplanung und Netzwerkkonzepte
- Bewertung der Umweltauswirkungen der Verwendung von Larven der Schwarzen Soldatenfliege als landwirtschaftliche Betriebsmittel durch eine Kosten-Nutzen-Analyse
- Bewertung der Lebensmittelsicherheit und des Nährwerts von Larven der Schwarzen Soldatenfliege als Tierfutter und von Abfällen der Schwarzen Soldatenfliege als Düngemittel für Gemüse
- Ausbau von Industriepartnerschaften und Einrichtung von Mechanismen zur Erleichterung der Beteiligung der Gemeinschaft am Upcycling von Lebensmittelabfällen
Das in Singapur angesiedelte und von der National Research Foundation, Singapur (NRF) im Rahmen ihres Programms Campus for Research Excellence and Technological Enterprise (CREATE) finanzierte Projekt soll Singapur einen ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Nutzen bringen.
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