Biosikker bruk av organisk materiale i utslipp fra lakseproduksjon til produksjon av fôrråvarer (SecureFeed)

​Prosjektet er bygget opp i flere faser. Første fase skal danne et solid kunnskapsgrunnlag (arbeidspakke 1). Dette brukes som grunnlag for planlegging og gjennomføring av arbeidspakke 2. Første del av arbeidspakke 2 videreutvikler kunnskapen, som andre del av arbeidspakke 2 bruker som grunnlag for eksperimenter med slam som fôr til lavtrofiske organismer. 

Arbeidspakke 1: Litteraturstudie og identifisering av kunnskapshull
Ledes av: Veterinærinstituttet (VI) v/seniorforsker Aksel Bernhoft (fôrtrygghetsansvarlig, veterinær toksikolog)
Varighet: Milepæl 0–22

Arbeidsbeskrivelse: AP1 vil systematisere tilgjengelig kunnskap med relevans for biosikker bruk av slam som gjødsel eller som råvare for fôrproduksjon, via invertebrater, til akvatiske og terrestriske matproduserende dyr. Fokus for litteraturgjennomgangen er på om invertebratene brukt som fôr kan overføre kjemiske og biologiske agens. Studien vil samle og oppsummere tilgjengelig kunnskap om biologiske og kjemiske farer.

Arbeidsformen vil i hovedsak være litteraturstudier med utgangspunkt i anerkjente databaser, og systematisk bearbeiding av tilgjengelige opplysninger etter modell av Vitenskapskomiteen for mat og miljø (VKM)s fagrapporter og nylig publiserte kunnskapsrapporter om dyrevelferd, dyrehelse og mattrygghet (KUNVEL, KUNDYR og KUNMAT) utarbeidet på oppdrag fra Norges forskningsråd. Både annotert og ikke-annotert litteratur vil bli inkludert, og relevante nasjonale og europeiske regelverk vil bli gjennomgått med hensyn til bruk av slam fra akvakultur.

AP1 vil også kartlegge oppstrøms og nedstrøms oppsamling og behandling av slam, samt fôrindustriens krav til bruk av slam som fôringrediens. Det vil bli gjennomført et felles arbeidsmøte i denne kartleggingen.

Oppgave 1.1: Utarbeide kunnskapsgrunnlag for planlegging av forsøk (AP2). Formålet er todelt: 1) få oversikt over hvilke smittestoff og miljøgifter som kan være til stede i eller bli tilført gjennom en verdikjede fra oppsamling av slam og fram til fôret konsumeres av et produksjonsdyr; 2) vurdere relevansen av smittestoffer/miljøgifter og tilgjengelighet av egnet analysemetodikk. Kunnskapsgrunnlaget skal gi AP2 et beslutningsgrunnlag for design og prioritering av tilsetninger i inokuleringsforsøkene (leveranse 1.1).

Oppgave 1.2: Kartlegge oppstrøms metoder og teknologi for oppsamling og behandling av slam, samt fôrindustriens krav til bruk av slam som fôringrediens gjennom et arbeidsmøte (milepæl 4–6).

Oppgave 1.3: Utarbeide kunnskapsgrunnlag for dialogen med interessenter i AP1 (leveranse 1.2). Man vil se på forskjeller i slamtyper, oppdrettsanlegg, teknologiske løsninger og muligheter når det gjelder slambehandling, for å identifisere kortsiktige og langsiktige anvendelsesmuligheter og trygg bruk. En kort gjennomgang av regelverk og forhold av stor betydning for framtidig regelverk vil også inngå. Dette skal avdekke vesentlige kunnskapshull for næring og forvaltning.

Oppgave 1.4: Oppsummert kunnskapsgrunnlag som vil integrere elementer fra AP2, og identifisere vesentlige kunnskapshull og framtidige forskningsbehov. Dette er hovedleveransen fra AP1, som leveres i form av en fagfellevurdert oversiktsartikkel i et internasjonalt tidsskrift (leveranse 1.3). En populærvitenskapelig variant (leveranse 1.4) blir formidlet i egnet kanal, slik som Norsk Fiskeoppdrett.

Arbeidspakke 2: Biosikkerhetseksperimenter ved bruk av slam som fôr
Ledes av: Havforskningsinstituttet (HI) v/Erik-Jan Lock
Varighet: Milepæl 0–24

Oppgave 2.1: Karakterisering av slam og formulering av “slamstandard” som brukes videre i prosjektet.
Partnere: SINTEF, VI, HI og bedrifter som produserer tørkeanlegg for slam (milepæl 3–6)

Sammen med industripartnere skal slam samles inn fra et bredt utvalg norske oppdrettsanlegg (både fersk- og sjøvann). 50–70 slamprøver analyseres for tørrstoff, energi, fett, protein, aske, mineraler, tungmetaller og medisinrester. De eksakte medisinrestene og eventuelle tilleggsanalyser bestemmes i henhold til funn i oppgave 1.1. Et utvalg av slam fra anlegg med kjent pågående infeksjon blir analysert for påvisning av aktuelle laksevirus og bakterier før og etter behandlingstiltak. For virus vil det bli brukt PCR og evt. dyrkning/isolering i cellekultur. For bakterier vil undersøkelsen bli basert på dyrkning på agarskåler. Hvis bakgrunnsfloraen i prøvene gjør denne metoden utfordrende vil det bli utført PCR-analyser og dyrkning begrenses til PCR-positive prøver. Basert på analysene blir det formulert en representativ slamblanding (leveranse 2.1) til eksperimentene i oppgave 2.2.

Oppgave 2.2: Forsøk for dokumentasjon av biosikker fôrproduksjon.
Oppgave 2.2.1: Fiskeslam som substrat for produksjon av svart soldatflue og børsteorm.
Partnere: HI, SINTEF, VI og Protix Biosystems BV som industripartner (milepæl 6–12)

Forsøk utføres her med svarte soldatfluelarver og børstemark fôret på oppdrettsslam standard definert i oppgave 2.1. Protix Biosystems BV, en av verdens største insektprodusenter, støtter prosjektet med å levere insektlarvene og hjelper med teknisk personell under eksperimentet. Børstemarkforsøket blir gjennomført av SO-personell med eget utstyr som skal installeres i HI sine fasiliteter. Insektlarvene og børstemarken vil fôres med 100 % slam. Begge artene vil fôres i en rate som tilsvarer ~30 % nitrogen (N) i slam av artens totale N-innhold kalkulert ut ifra våtvekt (Dahl 2021). Insektlarver og børstemark vil bli fôret i triplikate kar med slammiks i henholdsvis 8 og 14 dager. Slammet vil varmebehandles før forsøkene for å unngå kontaminering ved start. Prøver vil bli tatt av vekstsubstratet før tilsetting til vekstbakkene, av insektlarvene og børstemarken ved starten og slutten av vekstperioden stipulert, samt av fekaliene ved avslutning av forsøket.

Oppgave 2.2.2: Påvisning, omdannelse og overføring av potensielt toksiske elementer og smittestoffer fra oppdrettsslam til lavtrofiske organismer. Partnere: VI, HI, SINTEF (milepæl 13–24)

Det gjennomføres separate forsøk for henholdsvis potensielt toksiske elementer, virus, bakterier og prioner. Utvelgelse av smittestoff bygger på kunnskapsgrunnlaget i leveranse 1.1, og resultater fra 2.1. generell kunnskap om patogener i norsk akvakultur og tilgjengelighet av og kostnad-nyttevurderinger når det gjedler egnet, relevant analysemetodikk. Mengde agens tilsettes slammet i to nivåer: ett praktisk relevant nivå og et 10x praktisk relevant nivå. Fra tidligere forsøk vet man at det er relativt høye nivå av både arsen og kvikksølv i oppdrettsslam (Schmitt et al. 2020) og at det foregår en omfattende omdanning av arsen og kvikksølv i næringskjeden. Overføringsgrad av elementer fra oppdrettsslam til lavtrofiske organismer utføres derfor i fôringsforsøk uten tilsetting av miljøgift eller smittestoff ved HI.

Analyser vil bli gjort av arsen (total-arsen samt lipid-løselig og vannløselig arsen) og kvikksølv (uorganisk og metyl-kvikksølv) av prøver fra lavtrofiske organismer, samt av vanadium (V,) krom (Cr), mangan (Mn), jern (Fe), kobolt (Co), nikkel (Ni), kobber (Cu), sink (Zn), selen (Se), molybden (Mo), sølv (Ag), kadmium (Cd) og bly (Pb). For å vurdere mulig overføring av patogene smittestoffer fra oppdrettsslam til vått eller tørket materiale av lavtrofiske organismer, vil det bli utført forsøk hvor kjente patogener (virus, bakterier, prioner) tilsettes slammet organismene skal fôres med.

Forsøkene med “spiking” av bakterier og virus utføres hos HI i Bergen, mens forsøk med tilsetting av prioner utføres ved Biosafety Level 3 (BLS3)-forskningslaboratoriet til VI av spesialisert personale. Etter fôring vil organismene avlives og utgjøre prøvemateriale for videre analyser. IPNV (IPN-virus), som er svært utbredt i norsk laks- og regnbueørretproduksjon og svært motstandsdyktige mot lav pH og høy temperatur, er en aktuell kandidat (Evensen & Santi 2008), sammen med utvalgte bakterier. Mycobakterier har en spesielt motstandsdyktig cellevegg, forekommer i landbaserte anlegg og kan være en aktuell kandidat. VI har en omfattende biobank med isolater av smittestoffer knyttet til akvakultur tilgjengelig for bruk i prosjektet.

Påvisning og måling av spesifikke patogener i prøver av vått eller tørket materiale av de lavtrofiske organismene utføres ved VI ved hjelp av etablerte metoder som brukes i diagnostisk sammenheng. For bakterier brukes dyrkning og klassiske metoder for dyrkning og identifikasjon, evt. PCR. VI har analysemetoden MALDI TOF MS til identifikasjon av levende bakterier og har etablert en intern database med referansespektra for vanlig forekommende fiskepatogene bakterier. For virus brukes kvalitativ og kvantitativ PCR-metodikk og isolering i cellekultur. Ved påvisning av virus med PCR i prøver av vått eller tørket materiale av de lavtrofiske artene blir det utført et enkelt forsøk med lakseyngel for å undersøke om aktivt virus som kan smitte laks følger med de lavtrofiske ingrediensene i fôret. Dette smitteforsøket gjennomføres ved laboratorium godkjent for smitteforsøk ved HI, i samarbeid med VI. Standard prosedyrer for påvisning og måling av virus i vev samt relevant histopatologi vil bli utført. For å påvise om prioner kan overføres vil det som modell bli benyttet hjernemateriale fra skrapesjuke sauer som smittestoff. Påvisning av prioner vil bli gjort med ELISA og/eller western blot-metodikk på ribolysert materiale.