Larvas de mosca de soldado negro (BSFL) y su afinidad por el procesamiento de residuos orgánicos

Shahida Anusha

Abstracto

Hay dos problemas importantes a los que nos enfrentamos actualmente. En primer lugar, una creciente población humana sigue contribuyendo al aumento de la demanda de alimentos. En segundo lugar, el volumen de residuos orgánicos producidos amenazará la salud humana y la calidad del medio ambiente. Recientemente, se ha realizado un número cada vez mayor de esfuerzos en el cultivo de biomasa de insectos para producir ingredientes alternativos para piensos. Se ha demostrado que las larvas de mosca de soldado negro (BSFL), Hermetia illucens, convierte los residuos orgánicos en nutrientes de alta calidad para alimentos para mascotas, alimentos para peces y aves de corral, así como fertilizantes para residuos para la enmienda del suelo. Sin embargo, se necesitan mejores enfoques de formulación de piensos y alimentación BSFL para obtener un mayor contenido de nutrientes del cuerpo del insecto, y si se realiza de manera eficiente, al tiempo que se convierten los residuos en biomasa de mayor valor. Por último, este documento revela que BSFL, de hecho, prospera en varios rangos de composición de materia orgánica y con sistemas de cría simples.

1. Introducción

El aumento persistente de los residuos orgánicos generados en todo el mundo se considera una amenaza emergente no solo para la salud humana, sino también para la biodiversidad y el ecosistema. Las preocupaciones ambientales asociadas con este abrumador nivel de residuos, incluyen la contaminación del agua, el aire y el suelo (Pastor et al., 2015), y también pueden ser una ruta de propagación de patógenos (Kawasaki et al., 2020, Pastor et al., 2015, Tanga et al., 2021,Wynants et al., 2019). Además, se informó que el desperdicio de alimentos causaba impactos perjudiciales en el medio ambiente por el gas metano emitido por los vertederos (FAO, 2014). Los residuos orgánicos se tratan comúnmente mediante vertederos, compostaje o incineración (Kim et al., 2021, Kinasih et al., 2020). Sin embargo, hay varios inconvenientes relacionados con la eliminación de los vertederos, como la ocupación de un valioso espacio ocupado por los residuos, la propagación de organismos patógenos, la producción de olores indeseables, así como la contribución a las emisiones de gases de efecto invernadero (FAO, 2013). Además, estos métodos de gestión de residuos de uso común requieren largos períodos de tiempo antes de que los residuos se descompongan por completo (Chun et al., 2019).

Aunque los medios de tratamiento de residuos antes mencionados se utilizan comúnmente en muchas ciudades de los países en desarrollo, la falta de interés en invertir en métodos para recoger, separar y procesar los residuos orgánicos retrasa el problema del aumento constante de los residuos orgánicos (Kinasih et al., 2020). Se requieren métodos más sostenibles para resolver el problema de la acumulación de residuos de manera eficiente. Numerosos estudios han subrayado el uso de la larva de la mosca del soldado negro (Hermetia illucens) como la mejor candidata para el procesamiento de residuos orgánicos (Kinasih et al., 2018, Lalander et al., 2019, Mahmood et al., 2021, Shumo et al., 2019a, Shumo et al., 2019b). A pesar de que el papel potencial de la mosca de soldado negro (BSF) en el tratamiento de residuos orgánicos fue revisado previamente por varios investigadores (da Silva y Hesselberg, 2020, Kim et al., 2021, Pastor et al., 2015, Purkayastha y Sarkar, 2021, Raksasat et al., 2020, Singh y Kumari, 2019, Surendra et al., 2020)

El uso de insectos, incluido el BSF, es bien conocido por desempeñar un papel vital en la resolución de problemas relacionados con grandes volúmenes de desechos orgánicos distribuidos por todo el mundo. Se ha empleado progresivamente en el tratamiento de residuos biológicos, ya que se considera un proceso respetuoso con el medio ambiente y económico (Kim et al., 2021, Singh y Kumari, 2019). El papel crucial de las larvas de BSF (BSFL) en el reciclaje de residuos biológicos recibió más atención en las últimas décadas (Lu et al., 2021). BSFL se destacó como un potente reciclador de varios tipos de residuos, como residuos de mataderos, residuos de alimentos, residuos de frutas y verduras y heces humanas (Lalander et al., 2019). BSF pertenece a la familia Diptera del orden Stratiomyidae y reside inherentemente en áreas tropicales templadas (Singh y Kumari, 2019). En un estudio realizado por Ibadurrohman et al. (2020), se observó que BSFL tenía una notable capacidad (76 %) para reciclar los residuos biológicos en los que se producirían 800 g de biomasa larval a partir de 4 kg de residuos.

Para optimizar su eficacia de bioconversión, la BSFL debe mantenerse en condiciones ambientales ideales, incluidos parámetros como la humedad, la composición de nutrientes, las propiedades físicas, la temperatura y el nivel de oxígeno (Diener et al., 2011a, Lu et al., 2021,Purkayastha y Sarkar, 2021, Singh y Kumari, 2019). Entre las condiciones de cría, se reconoció que la temperatura desempeñaba un papel importante en el crecimiento de la BSFL, en la que la temperatura óptima oscila entre 25 °C y 30 °C (Shumo et al., 2019a). Además, el tipo de sustrato alimentario es bastante esencial para la actividad de bioconversión optimizada de BSFL (Fadhillah y Bagastyo, 2020, Nyakeri et al., 2017a, Nyakeri et al., 2017b, Sanjaya et al., 2019, Shumo et al., 2019b, Tanga et al., 2021, Wang et Al igual que otros organismos vivos, BSFL necesita nutrientes para apoyar su crecimiento. Por lo tanto, para un mayor rendimiento de bioconversión, BSFL necesita alimentarse de los residuos orgánicos ricos en sustancias nutritivas digeribles (Kinasih et al., 2020, Leong y Kutty, 2020). Además, se hizo hincapié en que BSFL puede descomponer eficazmente varios tipos de residuos orgánicos si contiene una cantidad adecuada de proteínas e hidratos de carbono (Lalander et al., 2019, Lu et al., 2021). Sin embargo, el crecimiento se ve obstaculizado cuando BSFL se alimenta de algunos residuos orgánicos deficientes en nutrientes. Sin embargo, se informa de manera interesante que el crecimiento y el desarrollo optimizados de BSFL podrían promoverse si los residuos con deficiencia de nutrientes se fortifican con sustratos baratos con alto contenido de nutrientes, como los residuos de cuajada de soja (Raksasat et al., 2020).

1.1. Importancia de BSFL en la gestión de residuos orgánicos

BSFL se informa en numerosos estudios por desempeñar un gran papel en la gestión de residuos orgánicos (Czekała et al., 2020, da Silva y Hesselberg, 2020, Fadhillah y Bagastyo, 2020, Purkayastha y Sarkar, 2021) y la valorización de varios residuos biodegradables (Adebayo et al., 2021, Chun et al. Se descubre que la biomasa larvaria generada a través de la bioconversión de residuos orgánicos es una fuente de grasa/óleo de alta calidad (Kim et al., 2021, Leong et al., 2015, Lu et al., 2021, Tanga et al., 2021), así como de proteínas (Kinasih et al., 2020, Nyakeri et al., 2017

Cabe destacar que las larvas o pupas de BSF enteras o procesadas se pueden incorporar a las dietas de aves de corral, pescado, mascotas y cerdos, por lo que sirven como posibles alternativas de ingredientes comunes para piensos, a saber, la harina a base de soja y pescado (Surendra et al., 2020). En consecuencia, los ingredientes habituales para el alimento, que los productos de insectos podrían reemplazar, se pueden reservar para otros usos, incluido el consumo humano, lo que contribuye a la seguridad alimentaria. Además, los productos químicos bioactivos, como los péptidos antimicrobianos, presentes en BSFL también podrían añadir grandes beneficios a las dietas de los animales (Surendra et al., 2020). Sin embargo, en una revisión realizada por Wynants et al. (2019), se hace hincapié en que se debe prestar especial atención a la cría de la BSFL, ya que los organismos patógenos como Salmonella sp. y Bacillus cereus se pueden detectar en larvas y/o muestras de residuos y llevar a los animales a los que se les está alimentando. En este caso, los autores recomiendan el empleo de tecnologías de descontaminación adecuadas (Wynants et al., 2019).

Se ha descubierto que las grasas a base de BSFL son las posibles materias primas no alimentarias para la fabricación de biodiésel, ya que se encontraron propiedades del combustible a base de BSFL comparables a las del biodiésel estándar hecho de aceite de colza (Li et al., 2011). Además de contribuir a la seguridad alimentaria, el uso de materias primas no alimentarias de bajo costo para la producción de biodiésel ha sido reconocido como un combustible asequible y respetuoso con el medio ambiente.

El objetivo principal de este artículo de revisión era recopilar conocimientos de última generación sobre los beneficios de la cría de BSFL en los residuos orgánicos como una alternativa viable a los granos cosechados y otras materias primas ya utilizadas en la alimentación del ganado. Este concepto de utilizar insumos de bajo valor para crear productos de valor añadido a partir de la biomasa de BSFL es el núcleo de la revisión y desea resaltar la necesidad de dar prioridad a métodos más sostenibles y económicos de alimentación de BSFL de granja. La atención se centró en los beneficios económicos del propio sistema de producción y en los beneficios de BSFL como producto. También revisamos el estado actual de la industria, las lagunas y los desafíos de la investigación, y la perspectiva futura de la tecnología de tratamiento de residuos orgánicos basada en BSFL. La revisión actual tiene como objetivo sistematizar y analizar la literatura reciente sobre la aplicación de BSFL para el tratamiento de diferentes tipos de residuos.

2. Los beneficios de usar BSFL para la conversión de bioresiduos

El manejo inadecuado de los residuos orgánicos causa contaminación del agua y del aire y no produce subproductos valiosos como proteínas, aceite o frass (excretos de insectos en la etapa larvaria). Por lo tanto, el uso de insectos para gestionar los residuos orgánicos se ha convertido en un gran potencial y ha ganado más atención en los últimos años (Lalander et al., 2015). Los gusanos de la harina, las moscas domésticas comunes y el BSF son actualmente algunos de los insectos más estudiados en la conversión de residuos orgánicos y podrían servir como fuentes alternativas de proteínas para la alimentación animal (van Huis et al., 2020). Las larvas de estos insectos, en particular BSFL, son comedores voraces de materia orgánica en descomposición, por lo que se han utilizado con éxito para reducir los flujos de residuos, incluido el ganado (pollo, vaca, cerdos, etc.), el estiércol, los excreto humano, los residuos de los residuos de los mataderos de aves de corral

El potencial de BSFL para procesar residuos orgánicos ha ganado más atención que las otras especies de moscas. En la sociedad moderna, BSF ofrece una solución para resolver los desafíos a la falta de gestión global de residuos, el desempleo en las zonas urbanas y el aumento de la demanda de alimentación animal sostenible (Dortmans et al., 2021). Los beneficios de usar BSF en la conversión de residuos orgánicos desde la perspectiva de los administradores de residuos (beneficios para la salud ambiental y funcional) son potencialmente la reducción de residuos en poco tiempo; baja huella de carbono; alta conversión de los piensos en masa corporal; ser una especie no vectora de la enfermedad; así como la reducción de las poblaciones de patógenos y otras poblaciones de plaga Luego, desde la perspectiva de las empresas, produce materiales valiosos económicamente al tiempo que requiere un bajo uso de agua y tierra en comparación con otras fuentes alternativas de proteínas. Además, Beskin et al. (2018) demostraron la capacidad de BSFL para reducir los compuestos olorosos de las aves de corral, los cerdos y el esterdo y los productos lácteos hasta un 87 % o más. Por lo tanto, demuestra un beneficio adicional de usar BSFL como un método respetuoso con el medio ambiente en el manejo del estiércol de ganado en comparación con los métodos convencionales actuales. Todos los atributos anteriores hacen de BSF una tecnología de remediación atractiva para convertir los biorreduos en productos de alta calidad. Para resumir, Ortolini et al. (2020) informaron que estos beneficios del sistema BSF hacen que encaje bien en una economía circular, debido a la rentabilidad del procesamiento de la materia orgánica en descomposición en biomasa larvaria y a la ausencia del residuo al final del proceso, porque el frass como residuo del sistema BSF, podría volver a colocarse en el sistema para proporcionar propiedades...

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