Fra restprodukt til råvare

Reststrømme bliver ofte omtalt som affald. Men biologisk set indeholder mange af dem store mængder energi og kulstof. Halm indeholder cellulose, hemicellulose og lignin. Kornklid indeholder kulhydrater, protein og mineraler. Kartoffelpulp og andre fødevareindustrielle rester indeholder stadig betydelige mængder organisk materiale.

Mange svampe har enzymatiske systemer, der kan udnytte disse forbindelser. Det gør fungal fermentering interessant som en biologisk opgradering af reststrømme. Nyere forskning beskriver potentialet for at omdanne agroindustrielle rester til blandt andet proteinrige fødevareingredienser og mycelium.

To forskellige produktionsformer

Der er grundlæggende to måder at tænke processen på. Den første er klassisk svampedyrkning, hvor svampen koloniserer et fast substrat og senere producerer frugtlegemer. Den anden er produktion af mycelium som selve fødevaren.

Her er det ikke nødvendigvis svampens frugtlegeme, man ønsker. Man høster selve netværket af hyfer. Det kan dyrkes gennem faststoffermentering eller i flydende fermentorer.

Denne forskel er vigtig. Frugtlegemet svarer groft sagt til svampens reproduktive struktur. Mycelium er selve den vegetative organisme.

Mycelium som protein

Svampemycelium kan indeholde betydelige mængder protein og fibre og har samtidig en naturligt trådet struktur. Det gør materialet interessant som udgangspunkt for køderstatninger.

Myceliets struktur kan give et mere fibrøst produkt uden den omfattende ekstrudering, som ofte anvendes til planteprotein. Mycelium som proteinkilde er derfor blevet et voksende forsknings- og erhvervsområde. Studier viser samtidig, at forbrugernes vurdering påvirkes af både produktets form og fortællingen om det anvendte substrat.

Reststrømme er ikke gratis

Det er let at antage, at et restprodukt ikke har nogen alternativ værdi. Det er sjældent korrekt. Halm kan tilbageføres til jorden og bidrage til jordens kulstofbalance. Den kan bruges som strøelse, foder, energiråvare eller byggemateriale. Træflis kan opbygge jord, bruges som brændsel eller indgå i andre produkter. Derfor skal myceliumproduktion ikke krediteres hele værdien af en råvare, blot fordi den kaldes en reststrøm.

Det regenerative spørgsmål er: Hvad er den bedste anvendelse af denne biomasse i den konkrete kontekst?

Faststoffermentering

Ved faststoffermentering vokser svampen gennem et fugtigt, fast substrat. Det ligger biologisk tæt på svampens naturlige vækstform.

Metoden kan være velegnet til lignocelluloseholdige materialer og kræver mindre frit vand end nedsænket fermentering. Til gengæld kan proceskontrollen være vanskeligere. Temperatur, ilttilførsel og fugtighed kan variere inde i substratet, især i større anlæg.

Fermentering i tanke

Ved submerged fermentation dyrkes myceliet i en flydende næringsopløsning i en tank. Det gør det lettere at styre temperatur, ilt, pH og næringsstofkoncentration.

Produktionen kan være hurtig og kompakt. Til gengæld kræver den pumper, omrøring, sterilitet og ofte betydelig procesenergi. Her nærmer produktionen sig industriel bioteknologi snarere end traditionelt landbrug. Det er derfor særlig vigtigt at medregne energiforbrug og anlægsinfrastruktur i klima- og ressourceregnskabet.

Fra fødevare til biorefinery

Svampe kan mere end at producere protein.

Fermentering kan ændre råmaterialets kemiske struktur og danne en række enzymer, organiske syrer og andre metabolitter. Nyere forskning beskriver derfor svampefermentering som en mulig platform for et biologisk raffinaderi, hvor reststrømme kan blive råstof for fødevarer, foder, enzymer og biomaterialer. For regenerativt landbrug er det dog vigtigt ikke at lade teknologien blive et mål i sig selv.

Formålet må være at få mere nyttig produktion ud af en begrænset biologisk ressource uden samtidig at skabe et større energi- og råstofforbrug.

Hvad sker der med restsubstratet?

Efter svampeproduktionen vil en del af substratet stadig være tilbage.

Brugt svampesubstrat kan indeholde 40–60 % organisk materiale og har potentiale som råvare til jordforbedring, energi og andre produkter.

Det kan også være et interessant råstof for anaerob forgæring. Forskning viser, at svampens nedbrydning af lignocellulose kan fungere som en biologisk forbehandling og i nogle systemer forbedre tilgængeligheden for efterfølgende biogasproduktion.

Dermed opstår en interessant kaskade:

restbiomasse → svampe eller mycelium → fødevarer → restsubstrat → biogas → digestat → jord

Det er netop den type flertrinsudnyttelse, der kan gøre et biologisk produktionssystem mere ressourceeffektivt.

Men hvad med kulstoffet?

Svampene lagrer ikke kulstoffet permanent. En del respireres som CO₂ allerede under fermenteringen. Resten indgår i mycelium og produkter og vender senere tilbage til kredsløbet.

Et system kan derfor være meget cirkulært uden at være netto kulstoflagrende. Hvis reststrømmen ellers ville være blevet tilbageført til jorden og bidraget til jordens kulstoflager, kan intensiv udnyttelse potentielt reducere kulstoftilførslen.

Omvendt kan systemet give en stor gevinst, hvis mycelium erstatter en mere areal-, foder- og emissionskrævende fødevareproduktion. Regnskabet skal derfor omfatte både den alternative anvendelse af reststrømmen og den fødevare, der erstattes.

Mycelium som køderstatning

Dette er måske teknologiens mest interessante anvendelse. Hvis svampeprotein erstatter animalsk protein, kan en væsentlig del af ressourcegevinsten komme fra den korte biologiske kæde.

I stedet for: mark → foder → dyr → kød

kan systemet være: reststrøm → svamp → fødevare.

Man undgår dermed dyrets energiforbrug til varme, bevægelse og vedligeholdelse. Men resultatet er ikke automatisk positivt. Fermentering kan være energiintensiv, og klimaresultatet afhænger derfor af råvaren, processen og energikilden.

Den regenerative stresstest

Mycelium på reststrømme har en stærk cirkulær idé, men skal stadig vurderes på hele systemet.

Hvis råvaren er en reel lavværdistrøm, processen bruger relativt lidt energi, produktet erstatter en mere ressourcekrævende fødevare, og restsubstratet føres videre til energi eller jord, kan systemet være meget attraktivt.

Hvis produktionen derimod kræver dyrket sukker, omfattende sterilisation, meget elektricitet og store mængder nye næringsstoffer, bliver fordelene mindre. Det afgørende er derfor ikke, om produktet hedder mycelium. Det afgørende er hele materialestrømmen før og efter fermentoren.

Svampefermentering kan blive en vigtig teknologi i et mere cirkulært fødevaresystem. Dens største potentiale ligger måske ikke i at skabe endnu en industriel proteinkilde, men i at forbinde landbrugets biologiske reststrømme med fødevareproduktion. Hvis materialer, der i dag har lav værdi, først kan blive menneskeføde og derefter fortsætte som energi- eller jordressource, kan samme biomasse levere flere funktioner gennem sit kredsløb.

Det er en stærk regenerativ idé. Men den skal dokumenteres med et samlet energi-, kulstof- og næringsstofregnskab.