PROMAC: Energy efficient PROcessing of MACroalgae in blue-green value chains

PROMAC (Energy efficient PROcessing of MACroalgae in blue-green value chains) er et prosjekt finansiert av HAVBRUK2-programmet i Norges forskningsråd (35 mill. NOK, 2015-2018). Prosjektkonsortiet ledes av Møreforsking AS og består av både norske (SINTEF, NIBIO, NTNU og NMBU) og europeiske (CEVA, MATIS og SLU) forskningsinstitutt, så vel som industripartnere (Tafjord Kraftvarme, Felleskjøpet Fôrutvikling, Firmenich, Blue Legasea, The Northern Company, Orkla Foods, Hortimare og Marinox). PROMAC undersøkte ulike tilnærmingsmåter for hvordan det gjennom dyrking av makroalger kan framstilles proteiner og energi til dyrefôr, og helsefremmende ingredienser til menneskemat. Prosjektet fokuserte på tre makroalgearter, butare (Alaria esculenta), sukkertare (Saccharina latissima) og søl (Palmaria palmata). I forskningsarbeidet inngikk å (i) undersøke variasjoner i råvaresammensetning og kvalitet fra både høstede og dyrkede makroalger, (ii) utvikle primærprosesser som forbedrer råvareegenskapene, (iii) etablere fraksjonerings- og ekstraksjonsmetoder for å anrike fordelaktige proteiner eller fjerne uønskede antinæringsstoffer og (iv) evaluere nærings- og helseverdi av prosesserte makroalgeingredienser til ulike dyregrupper i henhold til deres forskjellige tarmsystem. Makroalger fra Nord-Norge, Midt-Norge, Frankrike og Island ble høstet og analysert for sammensetning og kvalitet, og deretter benyttet som råstoff i fôr til dyreforsøk. Videre ble det undersøkt hvordan høsting, prosessering og lagring påvirker næringsinnhold (f. eks. jod) og sensoriske egenskaper til de ulike tareartene. Screening av prosessbetingelser for framstilling av proteinrike fraksjoner ble gjennomført i laboratorieskala. Fraksjoner for evaluering av fordøyelse i mink og in vitro-fermenteringer med vom- bakterier fra drøvtyggere ble produsert fra sukkertare og søl. Butare ble også opparbeidet for in vitro-fermentering. Basert på resultatene fra fordøyelse- og fermenteringsforsøk, ble sukkertare opparbeidet i storskalaproduksjon, og 25 kg tørket produkt (anriket med protein med redusert salt og jodinnhold) ble testet i fôringsforsøk med sau. Fôringseksperimenter med mink ble utført for evaluering av smak og fordøyelse av produkt fra sukkertare og søl. Effekter på tarmhelse og mikrobiota ble også undersøkt. Eksperimenter med sebrafisk ble utført for detaljert evaluering av effekter på tarmens immun- og barrierefunksjoner. For å redusere energien som kreves til primærprosessering av makroalger, inkluderte PROMAC en casestudie hvor overskuddsvarme fra et forbrenningsanlegg ble benyttet til tørking av tarebiomasse. Det ble gjennomført en kartlegging og vurdering av ulike varmekilder ved Tafjord Kraftvarme AS for potensiell tørking av makroalger. Det ble også utformet en generisk energimodell hvor tørkekinetikk for sukkertare er vurdert. Data fra industrien ble samlet inn til livssyklusanalyse, material- og energistrømsanalyse samt bioøkonomiske modeller. Beskrivelse av verdikjedene og prinsippene for modellene har blitt skissert. Grunnet utfordringer med produksjon av biomasse, fikk prosjektet ett års forlengelse. PROMAC har siktet mot en tverrfaglig forskningsinnovasjon, og makroalgeproduktene og deres mulige bruk, og resultater har blitt presentert på en rekke konferanser. Mer informasjon om prosjektet og de første vitenskapelige publikasjonene finnes på nettsiden www.promac.no.

PROMAC has had a major impact on the development of new blue-green value chains, through its extensive production of new knowledge, including 15 scientific papers and over 120 communications. The project has had a strong focus on environmental issues, and has through life cycle management studies, addressed the impact of the closed loop production systems regarding raw materials and energy. Moreover, the focus on replacing terrestrial-based protein in animal feed by marine-based protein, addresses important topics of how to reduce carbon footprint, use of land area, freshwater and mineral resources. By doing so, PROMAC contributes in meeting the increasing demands of sustainable food production, especially from marine raw materials. Through qualitative and quantitative analyses of the production systems, PROMAC commit to enhance sustainable innovations in the marine sector and address the three of the UN goals (GOAL 12; GOAL 13; GOAL 14).

Ongoing global human population growth and continuing rise in the standard of living demand increasing access to food and feed resources. The world's oceans have the largest unlocked potential for meeting such demands. The cultivation of seaweeds (large marine algae) represents an important strategy for climate positive exploitation and sustainable utilisation of biological resources and, accordingly, associated bio-based industries are developing fast in Norway. PROMAC will investigate seaweeds as novel raw materials for human food and domestic animal feed applications. Three different species of seaweed, all with significant potential for commercial cultivation in Norway as well as distinct raw material qualities, will be evaluated as alternative sources of proteins and energy in animal feed, and for their health benefits as human food. The project will (i) assess variation of raw material composition and quality from both harvested and cultured seaweed biomass in relation to environmental and biological factors, (ii) develop primary processes (washing / dehydration, maturation) which will enhance desired raw material properties, (iii) establish fractionation and extraction methods best suited to enrich beneficial proteins or remove undesirable anti-nutrients and (iv) evaluate nutritional and health values of processed macroalgal ingredients for various animal groups and in relation to their distinct digestive systems. PROMAC also addresses the high energy requirements associated with processing (especially drying, but also secondary processing) of macroalgae as an aquatic raw material. We use the case study of a waste incinerator located on the coast as a model for utilising excess energy from industrial plants in marine bio-based value chains. PROMAC will evaluate benefits and costs of macroalgal products along such value chains (from raw material to market and consumer) through product-based Life Cycle Assessments (LCA) and business model evaluations.