Kornik drukarz, chrabąszcz majowy czy brudnica mniszka są dla leśników przede wszystkim szkodnikami. Naukowcy z Akademii Górniczo-Hutniczej sprawdzają jednak, czy owady wyłapywane podczas ich zwalczania mogą stać się wartościowym surowcem. Eugeniusz Świstuń z Wydziału Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH mówił w Radiu Kraków, że z ich egzoszkieletów można pozyskiwać chitynę – jeden z najpowszechniejszych naturalnych polimerów na świecie. Pierwsze wyniki badań kornika drukarza wskazują, że w jego suchej masie zawartość chityny może dochodzić nawet do 17 procent.
Posłuchaj rozmowy
Naturalny pancerz owada jako surowiec
Chityna odpowiada za twardość zewnętrznego szkieletu owadów. Można powiedzieć, że tworzy ich naturalny pancerz. Pod względem rozpowszechnienia w przyrodzie ustępuje jedynie celulozie.
Występuje w bardzo wielu organizmach, ale przemysłowo pozyskuje się ją przede wszystkim z pancerzyków skorupiaków. Przy dużym przetwórstwie krewetek ich osłony zostają mechanicznie oddzielone, a następnie jako produkt uboczny trafiają do dalszej obróbki.
Podobną logikę można zastosować do owadów leśnych. Te, które już zostały odłowione w ramach walki ze szkodnikami, zazwyczaj nie znajdują później żadnego wykorzystania.
Wykorzystujemy w zasadzie odpad, który został złapany w konkretnym celu – po to, żeby pozbyć się szkodników
– tłumaczy Eugeniusz Świstuń.
Jak z kornika zrobić chitynę?
Sam proces pozyskiwania chityny nie jest szczególnie skomplikowany technologicznie. Najpierw trzeba usunąć białka, następnie składniki mineralne, a w niektórych przypadkach również barwniki.
Po takich etapach z materiału biologicznego pozostaje chityna.
Jeżeli celem jest otrzymanie chitozanu, potrzebny jest jeszcze kolejny proces chemiczny – deacetylacja. To właśnie chitozan ma znacznie szersze zastosowanie niż sama chityna, między innymi w branżach wykorzystujących biomateriały.
Świstuń porównuje relację między oboma materiałami do mleka i kefiru: jeden jest potrzebny, żeby otrzymać drugi.
Nie tylko kornik drukarz
Badania AGH obejmują szkodniki leśne należące do różnych gatunków. Oprócz kornika drukarza są to m.in. inne gatunki korników, chrabąszcz majowy czy brudnica mniszka.
Czujniki pulsu z AGH sprawdziły się w kosmosie. Teraz są badane w szpitalu
Z punktu widzenia chemii nie jest to szczególne zaskoczenie, bo chitynę zawiera zdecydowana większość owadów. Nowością jest raczej potraktowanie owadów leśnych jako potencjalnego źródła surowca.
Dotychczas badania nad chityną prowadzono na bardzo różnych organizmach – od much i motyli po pszczoły. Znacznie mniej uwagi poświęcano jednak biomasie szkodników odławianych w lasach.
To właśnie tu pojawia się analogia z przemysłem krewetkowym: skoro pancerzyki skorupiaków będące produktem ubocznym mogą stać się źródłem polimeru, podobnie można spróbować potraktować owady, które po odłowieniu i tak są przeznaczane do utylizacji.
Kornik drukarz wypada obiecująco
Pierwsze wyniki dotyczące kornika drukarza pokazują, że potencjał może być większy, niż początkowo zakładano.
W suchej masie zawartość chityny dochodzi nawet do 17 procent. Dla wielu bardziej klasycznych owadów jest to około 10 procent
– mówi Świstuń.
Na razie są to badania podstawowe. Ich celem nie jest odpowiedź na pytanie, ile ton chityny można produkować z polskich lasów, lecz czy taki kierunek w ogóle ma naukowe i technologiczne uzasadnienie.
Badania pozostałych gatunków nadal trwają. Więcej danych powinno pojawić się w przyszłym roku.
Od setek gramów do setek ton
Skala laboratoryjna i przemysłowa bardzo się od siebie różnią. W badaniach wykorzystywane są dziesiątki lub setki gramów owadziej biomasy. Tymczasem instalacje przemysłowe do przetwarzania chityny operują raczej dziesiątkami, a nawet setkami ton surowca rocznie.
Nie oznacza to jednak, że owadów nie byłoby wystarczająco dużo.
Szkodniki są już dziś masowo odławiane przez leśników. W przypadku kornika drukarza wykorzystywane są m.in. pułapki feromonowe, czyli urządzenia zawierające substancję przyciągającą konkretny gatunek owada.
Według szacunków przywołanych przez Świstunia w jednej pułapce może znaleźć się od około 300 gramów do nawet 1,5 kilograma korników. Przy dużej liczbie pułapek i rozległych kompleksach leśnych teoretyczna ilość biomasy szybko rośnie.
Problem zaczyna się jednak przy logistyce. Zebranie tony materiału z setek czy tysięcy rozproszonych punktów wymaga transportu i organizacji, które mogą zdecydować o opłacalności całego przedsięwzięcia.
Zamiast utylizacji – gospodarka obiegu zamkniętego
Najważniejszą zaletą pomysłu jest to, że nie wymaga specjalnego hodowania czy dodatkowego odławiania owadów tylko po to, by otrzymać chitynę.
Badany surowiec już powstaje jako rezultat działań ochronnych prowadzonych w lasach. Po wyjęciu z pułapek owady nie mają obecnie większej wartości użytkowej.
Przetworzenie ich na chitynę wpisywałoby się więc w model gospodarki o obiegu zamkniętym: materiał, który dziś jest odpadem, stawałby się surowcem do kolejnego procesu produkcyjnego.
Potencjalnie mogłoby to również ograniczyć ślad związany z transportem chityny z odległych regionów świata. Obecnie duża część przemysłowego surowca trafia do Europy z krajów, w których rozwinięte jest przetwórstwo skorupiaków.
Magazyn energii przy domu? AGH pracuje nad technologią przyszłości
Czy Polska mogłaby mieć własne źródło chitozanu?
To na razie perspektywa znacznie dalsza niż same badania laboratoryjne, ale właśnie taki kierunek może być interesujący dla przemysłu.
Gdyby udało się stworzyć opłacalną instalację przetwarzającą owady leśne, powstałoby lokalne źródło chityny, a następnie chitozanu.
Nie oznacza to zapewne zastąpienia chityny produkowanej z pancerzyków krewetek. Skala tego przemysłu jest ogromna i – jak zaznacza Świstuń – szybko się to nie zmieni. Owady mogłyby jednak stać się dodatkowym źródłem surowca, szczególnie tam, gdzie są już odławiane w znacznych ilościach.
Szkodnik mógłby stać się produktem
Najciekawsza konsekwencja badań może dotyczyć nie samej chemii, lecz gospodarki leśnej.
Dziś część szkodników zwalczana jest chemicznie, inne są odławiane przy użyciu pułapek. Jeśli owad miałby wartość jako surowiec, zmieniłaby się ekonomika jego zbierania.
W określonych warunkach bardziej opłacalne mogłoby stać się mechaniczne pozyskiwanie owadów zamiast stosowania oprysków.
Można by trochę odwrócić podejście do zagrożenia: nie patrzeć na owada tylko jako na coś, co trzeba zwalczyć, ale również jako na produkt
– wskazuje badacz.
Na razie jest to możliwość, którą dopiero należałoby zweryfikować ekonomicznie i technologicznie. Nie wiadomo jeszcze, czy koszty zbierania, transportu i przetwarzania biomasy pozwoliłyby konkurować z istniejącymi źródłami chityny.
Najpierw odpowiedź na pytanie: czy to działa?
Projekt pozostaje na etapie badań podstawowych. To ważne zastrzeżenie, bo droga od wyniku laboratoryjnego do instalacji przemysłowej jest długa.
Pierwsze dane są jednak obiecujące. Wysoka zawartość chityny w korniku drukarzu pokazuje, że owady usuwane z lasów mogą mieć wartość większą niż tylko „odpad po zwalczaniu szkodnika”.
Jeżeli podobne wyniki przyniosą badania kolejnych gatunków, następnym pytaniem będzie już nie tylko to, czy chitynę można z nich otrzymać, ale czy można zrobić to w sposób ekonomicznie uzasadniony i na odpowiednio dużą skalę.
Pomysł łączy w sobie dwa cele: ograniczanie szkód powodowanych przez owady oraz poszukiwanie lokalnego źródła cennego polimeru. W najlepszym scenariuszu to, co dziś po odłowieniu trafia do utylizacji, mogłoby stać się pełnoprawnym surowcem przemysłowym.
