Frass derivado de larvas de mosca de soldado negro, tratamiento de desechos biodegradables. Una revisión crítica y perspectivas futuras

Iva Guidini

Abstracto

Los residuos biodegradables tratados inadecuadamente se consideran una amenaza ambiental, social y económica en todo el mundo, lo que requieren una gran atención. El tratamiento de residuos con larvas de la mosca soldado negra (BSF, Hermetia illucens) cumple con los conceptos de economía circular, ya que permite la transformación de estos residuos en productos comercializables, cerrando bucles y promoviendo la circularidad. Los residuos de procesamiento del tratamiento (frss) se generan constantemente en las instalaciones de gestión de residuos en grandes volúmenes, y este producto se puede utilizar como fertilizante orgánico en la agricultura, estimulando la transición a una economía circular. Sin embargo, todavía se desconocen muchos aspectos relacionados con frass, como su composición variable de nutrientes, microorganismos y compuestos bioactivos, sus requisitos de postprocesamiento para mejorar la estabilización biológica, su comportamiento en el suelo y su acción en el metabolismo de las plantas, entre otros aspectos. En este artículo de revisión, destacamos el potencial de frass del tratamiento de larvas BSF de residuos biodegradables en el mercado mundial con respecto a su posible uso como fertilizante, resumimos los resultados recientes con este nuevo producto y señalamos las perspectivas de investigación futuras.

1. Introducción

Se espera que la generación mundial de residuos alcance los 3.400 millones de toneladas para 2050, y hasta el 44 % del total de residuos acumulados actualmente comprende materiales biodegradables a nivel mundial, con una mayor proporción en los países de ingresos bajos a medios; de estos residuos acumulados hoy en día, la mayoría se eliminan en vertederos (37%) o en vertederos abiertos (33%) (Kaza Estas formas de eliminar los residuos biodegradables se consideran las principales amenazas para el medio ambiente, debido a la liberación de gases de efecto invernadero (GEI) a la atmósfera y la contaminación del suelo/agua con compuestos tóxicos y nutrientes de las filtraciones, entre otros factores (Koda et al., 2017). Por lo tanto, los gobiernos tienen la responsabilidad de reconocer los riesgos y impactos socioeconómicos y ambientales asociados con el vertido indebido de residuos, y deben buscar métodos de manejo de residuos más eficaces para garantizar la habitabilidad mientras avanzan hacia una bioeconomía circular (Silva et al., 2017, Ahmad et al., 2020).

En los países de ingresos altos, la mayor parte de los residuos se recogen y tratan mediante iniciativas financiadas por el gobierno, mientras que en los países de ingresos bajos y medios, la limitación de recursos dificulta el desarrollo de una gestión adecuada de los residuos para hacer frente a la cantidad de residuos generados (Yang et al., 2018). Como resultado, surge un sector informal, compuesto por los llamados "recolectores de residuos" o "scadores", que asumen la responsabilidad del reciclaje de residuos en todo el mundo (Binion y Gutberlet, 2012). Estos actores desempeñan un papel importante en el abastecimiento, la manipulación y el reciclaje de residuos, especialmente para los residuos no biodegradables, como el papel, el plástico, el metal y el vidrio, mientras que la fracción orgánica sigue sin gestionarse (Linzner y Lange, 2013, Tong et al., 2021). Incluso después de décadas, este problema aún persiste, especialmente en los países de ingresos bajos y medios, donde el reciclaje de residuos es un medio de vida común para los pobres urbanos (Kaza et al., 2018). Una de las principales preocupaciones con la gestión de residuos biodegradables es el costo de la recogida y el tratamiento, que a menudo excede los ingresos derivados de los productos generados, lo que hace que el tratamiento sea económicamente inviable (Lohri et al., 2017). En consecuencia, el mal resultado financiero asociado con el reciclaje de residuos da como resultado una baja motivación e incentivos para lograr los Objetivos de Desarrollo NO Sostenibles (ODS) y sus objetivos, incluida la reducción de los impactos ambientales de las ciudades (objetivo 11.6) y la eliminación del vertido de residuos (objetivo 6.3), que pueden estar directamente relacionados con las tecnologías de gestión de residuos (SGD ).

Al mismo tiempo, el aumento de la población mundial resulta no solo en un aumento de la generación de residuos, sino también en la necesidad de aumentar sustancialmente la producción mundial de alimentos en un futuro próximo. Según McKenzie y Williams (2015), esto significa que la población mundial y los responsables de la formulación de políticas se enfrentarán a grandes desafíos con respecto a los cambios en el paradigma actual de productividad, en términos de seguridad ambiental, generación de residuos y aumento de la producción de alimentos. A medida que las fuentes naturales de nutrientes vegetales se agotan y algunas no son renovables (por ejemplo, fósforo), y superamos los límites planetarios del nitrógeno reactivo (N) en la atmósfera (Steffen et al., 2015), la recolección de nutrientes de materiales biodegradables, como medida para recuperarlos (Harder et al., 2021), se vuelve cada vez más importante (Ger Además, el consumo de productos ganaderos ha aumentado constantemente desde la década de 1960 (González et al., 2020). Esto ha alentado las prácticas insostenibles para la producción de piensos que se ha demostrado que tienen un impacto perjudicial en el medio ambiente; alrededor del 30 % de las poblaciones mundiales de peces silvestres están actualmente sobreexplotadas (FAO, 2020), mientras que los monocultivos de soja tienen graves impactos en el uso de la tierra y la biodiversidad (Green et al.,

Un método prometedor para tratar los residuos biodegradables que podría contribuir a los tres desafíos mencionados ha surgido en la última década; tratamiento de larvas de mosca de soldado negro (Hermetia illucens, (Diptera: Stratiomyidae)) (BSF) (Čičková et al., 2015, Gold et al., 2018). En este tratamiento a base de insectos, los residuos biodegradables se convierten en dos productos: una biomasa larval rica en proteínas y lípidos (Lalander et al., 2019, Ewald et al., 2020) que se puede utilizar en la alimentación animal (Wang y Shelomi, 2017); y un residuo de procesamiento, también llamado frass, que puede considerarse A medida que se generan dos productos valiosos, esta tecnología cumple con los principios de una bioeconomía circular, en la que los residuos de un proceso se convierten en el recurso en otro (Slorach et al., 2019).

Varios estudios han investigado los impactos ambientales de los productos obtenidos por el tratamiento de larvas BSF de materiales biodegradables. Teniendo en cuenta el uso de proteínas de insectos para piensos y alimentos, Smetana et al. (2016) informaron que el impacto ambiental de las fuentes tradicionales de alimentos (por ejemplo, la carne de pollo y las proteínas del suero de leche) fue de 2 a 5 veces mayor que el de los productos a base de insectos. Sin embargo, los beneficios de este producto dependían del sustrato de alimentación utilizado para alimentar a las larvas. Del mismo modo, Salomone et al. (2017) destacaron que el frass producido por las larvas de BSF era uno de los principales resultados del proceso, y podría reemplazar a los fertilizantes N tradicionales, reduciendo así el potencial de calentamiento global asociado con el uso de cualquier fertilizante N convencional. Smetana et al. (2019) también demostraron que las larvas de BSF dieron menos impactos ambientales en comparación con la producción de otros fertilizantes orgánicos, en relación con el uso del agua, los gastos de energía, el potencial de calentamiento global y otras categorías de impacto. Cabe destacar que los beneficios ambientales con respecto a la producción de frass de insectos están estrechamente relacionados con la fuente de sustrato utilizado para alimentar a las larvas, con impactos más bajos que se informan cuando se utilizan flujos de residuos no utilizados, en lugar de los productos tradicionales como la harina de soja (Smetana et al., 2019).

Debido a la producción constante de frass en las plantas de gestión de residuos, su abundancia de nutrientes vegetales y el potencial de contribuir a la generación de ingresos por parte del sector de la agroindustria, frass ha comenzado a llamar la atención en los últimos años (Gärttling et al., 2020). Sin embargo, el frass ha sido mal explorado en comparación con la biomasa larval obtenida en el mismo proceso. Específicamente, hay numerosas lagunas de conocimiento en relación con el uso de frass y los beneficios en la agricultura y otras actividades relacionadas con el cultivo. Teniendo en cuenta los índices convincentes de que este método de tratamiento de residuos biodegradables puede ser ambientalmente sostenible (Smetana et al., 2021) y económicamente viable si se lleva a cabo de la manera correcta, se debe investigar a fondo todo el potencial de frass, con el fin de llenar las lagunas de conocimiento existentes y estimular la adopción de esta tecnología. En este sentido, las sociedades podrían dar un paso en la transición de una bioeconomía lineal a una circular (Ojha et al., 2020).

En noviembre de 2021, la Plataforma Internacional de Insectos para la Alimentación (IPIFF) elaboró un documento para allanar el camino para un estándar de fractura de insectos en toda la UE (comunicado de prensa) ). Esta acción dio lugar a una modificación del Reglamento 142/2011 de la UE, que incluyó la fras de insectos en una nueva categoría llamada "excrementos de insectos", con el requisito de que la fras que se va a utilizar como fertilizante debe someterse a tratamiento térmico a 70 °C durante 60 minutos. Según Van Looveren et al., (2022), esto es suficiente para reducir los recuentos de Enterobacteriaceae por debajo del límite de detección de 10 unidades formadoras de colonias (cfu) por gramo de frass, dar lugar a la ausencia de Salmonella spp. en 25 g de producto y reducir las formas vegetativas de Clostridium perfringens. Esta fuerte campaña de IPIFF es solo una de las acciones tomadas por diferentes entidades con respecto a frass, que está ganando una atención destacada y es probable que se introduzca en los mercados de todo el mundo en breve. Con esto en mente y utilizando los datos reportados sobre el tratamiento de larvas de BSF de materiales biodegradables, esta revisión resume el conocimiento actual sobre las características y el uso de frass obtenidos mediante el tratamiento de flujos de residuos biodegradables con las larvas de la mosca del soldado negro. Además, esta revisión apunta a las lagunas de conocimiento más destacadas que todavía existen en relación con las larvas de BSF fras, y destaca los beneficios de usar frass como suplemento para mejorar la nutrición de las plantas y la fertilidad del suelo...

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