A NEW AND SUSTAINABLY PRODUCED HEALTH IMPROVING AND LICE DETERRING ALGAE-SALMONFEED

The main project aim was to demonstrate environment sustainable production of microalgae (diatom) biomass to be applied as/in salmon feed. The feed should also function as a biological lice deterring agent, in that algae contain an aldehyde earlier demonstrated to deter copepods (salmon lice is a copepod). The production is based on a concept where CO2 and NOx from the factory fume at the ferrosilicon producer Finnfjord AS is converted to energy rich biomass by microalgae photosynthesis. The microalgae (diatoms) we use microalgae (diatoms) originates from the Arctic and the coast of North Norway. They grow fast and are rich in omega-3 lipids and protein. Until few years ago salmon feed contained large amounts of marine biomass, mainly fish oil/meal and small fishes. The sources were fish from South America and some northern herring and capelin fish stocks. These sources have decreased in availability since fish is also attractive as human food. Some overfishing has also occurred. As a replacement the feed producers have added large amounts of terrestrial (crop) biomass, e.g. soy and rape. This is not sustainable. The use of terrestrial biomass has also caused some health problems in salmon since the content of the healthy omega-3 fatty acids in salmon has decreased substantially. The aquaculture industry is therefore in need of more marine biomass/feed. Another problem that hampers aquaculture development is salmon lice. Today in Norway >6 billion NOK/Year is used to fight lice. The methods applied are mechanical or chemical, and sometimes this harms the fish. The project was divided into two main parts, where part 1 was to produce diatom biomass with high reproducible lipid and omega-3 content. Cultivation took place in a self- designed 300m3 photobioreactor integrated in the production line at the ferrosilicon factory Finnfjord AS. We here had steady contents of 20% lipid, and 30-40% of this was omega-3 (mostly EPA). This is high and points towards that the biomass also can have other applications, e.g. in health food. The protein content varies between 20 and 30%, and all essential amino acids are present. Very interesting is also that algae produced with fume contain 8 -12% more protein than conventional produced (without fume, i.e. with air CO2 injection) biomass! Finally, repeated analyses of heavy metals, PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons) and PCB shows values lower than what is present in wild fish and benthos, and well below food authorities limits, also for biomass cultivated with factory fume. Digestion analyses has been performed with positive results, and was confirmed in part 2 of the project that in fact demonstrated healthy salmon growth with >40% reduction in lice infestation. Concerning the environmental sustainability, analyses indicates that salmon feed with algae biomass has a significantly lower CO2 footprint than conventional salmon feed. This though assumes that the CO2 from the factory is handled (as it now is) in the industries quotas (Scope 1 and 2). Part of this story is also that the use of energy is somewhat higher when algae is applied/used, mostly due to the use of artificial light, especially during the winter. Projects like this involving technology, biotech, economy and societal effects are highly interdisciplinary. Our project therefore also included societal, economical and environment vs. industry aspects. We therefore here cooperated with the commercial companies Cargill/EWOS, Flakstadvåg laks, R & D partners UiT The arctic university of Norway, NOFIMA and a broad initiative at UiT (ARC) Center for sustainable energy and iCCU (CO2 capture and use). This has resulted in a book (monograph) project as well as accredited publications (and master and PhDs). A super-short conclusion to this is that algae as/in salmon feed can: a) Increase environmental and economic sustainability in aquaculture; b) improve fish health; c) influence human health positively due to increased omega-3 content in salmon; d) contribute to improved justified distribution of environmental obligations.

Prosjektet har ført til demonstrert produksjon av nytt råvare-produkt hos tungindustri, her hos ferrosilisium produsenten Finnfjord AS på Finnsnes. Dette er nå inkludert i bedriftens fremtidige budsjettplan i forventning om at dette vil øke lønnsomhet og gi nye arbeidsplasser. Dette inkluderer nytt renseanlegg ved bedriften (bla. for å få tilgang til "renere" røyk med høyere CO2 innhold, CO2 er den viktigste ressursen for produksjon av algebiomasse). Forøvrig er prosjektets resultater svært relevante for regjeringens samfunnsoppdrag satsing: Nytt bærekraftig fôr. Herværende prosjekt har også dannet grunnlag for et Grønn Plattform prosjekt hvor produksjon optimaliseres til full industriell skala, inklusive andre produkter og videre forskning på luseavskrekking. Målt opp mot FNs bærekraftsmål vil prosjektresultatene potensielt ha følgende virkning ved oppskalering av mikroalger produksjonen nasjonalt og globalt: #2 Utrydde sult. Tilførsel av en ny kilde til fiskefôr vil frigi landbruksarealer som i dag brukes til å produsere soya og raps til fiskefôr. Det er dog altfor tidlig til å kunne måle dette! #3 God helse og livskvalitet. Sunnere laks vil bety sunnere konsumenter. Laksen fôret med mikroalger har påviselig svært god helse = ingen dødelighet i forsøk #9 Industri, innovasjon og infrastruktur. Prosjektet omformer forurensende CO2 og NOx til nye produkter. I prosjektperioden er det blir demonstrert opptak av opp til 60-70% av fabrikkrøyk CO2 som er tilsatt slgekulturen. #12 Ansvarlig forbruk og produksjon. Prosjektet henter energi ut fra laveste trofiske nivå i havet – flytter jordbruk til havs. Demonstrert. #13 Stoppe klimaendringene. Algedyrking slik vi foretar det reduserer utslipp av klimagassene CO2 og NOx. Algebiomasse erstatter fanget fisk og dyrket soya og raps med mye høyere CO2 miljøavtrykk.. #14 Livet i havet. Biomasse fra alger reduserer behov for å benytte fiskeolje i fôr, fangst-trykket på havets ressurser reduseres. Ved siden av at prosjektet har produsert resultater som viser svært god helse på fisk ved bruk av alger i fôret, er nok det viktigste resultatet at vi har oppnådd med reduksjon i lusepåslag i tidlig sjøvannsfase. Dette er et viktig input til forbedret økonomi, fiskehelse og fiske velferd, og har vakt stor interesse i oppdrettsnæringa. Ytterligere har prosjektresultater avdekket "kunnskapshull" som har resultert i nye prosjekter rettet mot større produksjonsvolumer og full industriell produksjon.

Den overordnete idéen for prosjektet er at oppdrettsnæringa har behov for mer marint omega-3 rikt fôr, og at dette kan avhjelpes ved å produsere biomasse til bruk i laksefôr ved å dyrke kiselalger som ernærer seg på CO2 og NOx fra fabrikkrøyk. Dette kan gi mulighet for videre ekspansjon av oppdrettsnæringa, samtidig som man omformer forurensende miljøgasser til et verdifullt produkt. Fôringsforsøk foretatt i et småskala (kar) pilotprosjekt indikerte at lusepåslag ble signifikant redusert ved innblanding av algebiomasse i konvensjonelt fôr, og test av dette i full skala (merd i sjø) er derfor også inkludert i det omsøkt prosjektet. Dagens produksjon av fotoautotrofe mikroalger er, av dyrkingstekniske årsaker, svært lav (15 - 16 000 tonn/år). Dette har ført til at algebiomasse hovedsakelig benyttes i dyre nisjeprodukter. En utfordring er derfor helt klart å oppnå kostnadseffektiv produksjon av større volumer algebiomasse med reproduserbar kvalitet. I 2015 initierte Finnfjord, sammen med UiT Norges Arktiske Universitet, et prosjekt som hadde som mål å masseprodusere omega-3 rik mikroalge-biomasse ved opptak av CO2 og NOx fra fabrikkrøyk. Ved dette reduseres lokalt CO2 og NOx miljøavtrykk ved samtidig produksjon av et nytt produkt (fiskefôr). Prosjektet var basert på et egenutviklet konsept rettet mot produksjon av store volumer ved bruk av særskilt utvalgte store fotosyntetiske effektive arter. Prosjektet var finansiert av Troms fylke RDA midler, IN, Finnfjord AS og UiT. Prosjektet var vellykket: En 300 000L fotobioreaktor ble kjørt kontinuerlig i perioder > 6 mnd. uten kontaminering/begroing (antibegroingsforbindelse detektert) med maks. produksjon > 0,5 g biomasse/L/dag med fabrikkrøyk tilsatt daglig; Biomasse har lavt tungmetall og PAH innhold; Ca. 20% lipid (høy n-3 innhold) og 30 - 50% av dette omega-3, hovedsakelig EPA; Alle essensielle aminosyrer tilstede (protein total 25 - 35%).