黑水虻:又叫亮斑扁角水虻。腐生性水虻科昆蟲(chóng),能夠采食廚余垃圾和禽畜糞便并轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的動(dòng)物蛋白飼料。因其繁殖迅速,食性廣泛、吸收轉(zhuǎn)化率高,容易管理、飼養(yǎng)成本低等特點(diǎn),從而進(jìn)行資源化利用。黑水虻原產(chǎn)于美洲,目前為全世界廣泛分布。近些年傳入我國(guó),目前廣布在廣西、廣東、上海、云南、湖南、湖北等地。
當(dāng)今主流的廚余垃圾處理技術(shù)主要是厭氧消化技術(shù),100 個(gè)餐廚垃圾處理試點(diǎn)城市中厭氧消化技術(shù)占比達(dá)80%,然而,厭氧消化技術(shù)存在進(jìn)料要求高、建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本高等缺點(diǎn)。廚余垃圾的減量化、資源化和無(wú)害化要與經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)環(huán)境效益平衡的問(wèn)題,已成為當(dāng)前垃圾分類(lèi)工作的“短板”。為解決廚余垃圾處理“短板”問(wèn)題,黑水虻處理技術(shù)作為一種新興工藝正逐漸成為廚余垃圾處理技術(shù)研究的熱點(diǎn)。
其實(shí),在國(guó)內(nèi)外,用昆蟲(chóng)處理餐廚垃圾的做法早已有之。2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)期間,主辦方就曾用數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的蚯蚓降解植物廢料、食物殘?jiān)图垙埖壤?。近年?lái),利用黑水虻、蠅蛆、黃粉蟲(chóng)甚至蟑螂等蟲(chóng)類(lèi)處理餐廚垃圾的研究逐漸受到關(guān)注,其中,研究較多的是利用餐廚垃圾養(yǎng)殖黑水虻。這項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)廣東省平遠(yuǎn)縣、陜西省渭南市、江蘇省鹽城市等地都有生產(chǎn)案例。
黑水虻具有可直接食用新鮮的餐廚垃圾的特點(diǎn),而且具有食譜寬、食量大、容易成活、幼蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值全面、生態(tài)安全性高、抗逆性強(qiáng)、對(duì)油鹽不敏感等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是餐廚垃圾昆蟲(chóng)處置領(lǐng)域最具產(chǎn)業(yè)化前景的生物種類(lèi)。
研究表明,黑水虻處理餐廚垃圾可大幅度減少餐廚垃圾的體積,控制惡臭氣體的排放量;同時(shí),能夠減少蒼蠅滋生,并有效地消除病原微生物。
黑水虻處理技術(shù)應(yīng)用在廚余垃圾處理領(lǐng)域具有養(yǎng)殖周期較短、資源化程度高、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、幼蟲(chóng)飼料化應(yīng)用前景好、成本較低、經(jīng)濟(jì)效益高、藥用價(jià)值高、對(duì)人類(lèi)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
餐廚垃圾養(yǎng)殖完黑水虻后,可經(jīng)過(guò)篩分得到黑水虻老熟幼蟲(chóng)及蟲(chóng)砂。老熟幼蟲(chóng)富含較高的蛋白質(zhì),可用來(lái)加工制備高附加值的昆蟲(chóng)蛋白源飼料;篩分出來(lái)的蟲(chóng)砂可開(kāi)發(fā)成高附加值的有機(jī)肥料。
黑水虻處理廚余垃圾的優(yōu)點(diǎn)
一)黑水虻養(yǎng)殖周期較短、資源化程度高
目前研究較為深入的食腐動(dòng)物處理技術(shù)主要有家蠅、蚯蚓及黑水虻。家蠅從卵到成蟲(chóng)只需3~4 天,完成一個(gè)世代僅需10 天左右,雖然家蠅的世代周期短,但是,家蠅不僅擾民和影響人類(lèi)環(huán)境,還可能傳播疾病。蚯蚓的養(yǎng)殖周期一般為4~5 個(gè)月,黑水虻的全生命周期包括卵、幼蟲(chóng)、預(yù)蛹、蛹、成蟲(chóng)共五個(gè)階段周期約為32天,是處理餐廚垃圾能力最強(qiáng)的時(shí)期,在幼蟲(chóng)階段周期為7-10天左右。一公斤幼蟲(chóng)每天喂養(yǎng)3次可‘消滅’四五公斤餐廚垃圾,待幼蟲(chóng)成長(zhǎng)到15天的時(shí)候,將會(huì)化蛹,破蛹成蟲(chóng)后進(jìn)行產(chǎn)卵,交配后一次可產(chǎn)1000個(gè)卵。與蚯蚓相比,黑水虻的養(yǎng)殖速度快,周期較短。
黑水虻處理廚余垃圾工藝的資源化程度高,據(jù)調(diào)查,廣東某黑水虻處理基地10 噸的廚余垃圾可生產(chǎn)2 噸的幼蟲(chóng)以及1 噸的蟲(chóng)糞,只剩4~5% 的剩余物,均是混雜在廚余垃圾中的塑料、木竹等黑水虻無(wú)法采食的物質(zhì)。只要廚余垃圾分類(lèi)準(zhǔn)確率能達(dá)到一個(gè)較高的水平,剩余物的比例將更小。
(二)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高
黑水虻幼蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,干重高達(dá)42% 左右,雖然黑水虻采食來(lái)料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值影響了黑水虻幼蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,但是干物質(zhì)中的粗蛋白質(zhì)含量仍普遍高達(dá)32~52%,與豆粕的蛋白含量相近,粗脂肪普遍高達(dá)31%~38%,灰分為11%~15%,而且富含鉀、鈣、鎂、鐵、銅、鋅、錳、磷等物質(zhì)和微量元素,富含粗纖維、月桂酸、抗菌物質(zhì)和甲殼素等物質(zhì)。
雖然,黑水虻幼蟲(chóng)的氨基酸總含量低于黃粉蟲(chóng)、蠅蛆、桑蠶蛹的氨基酸的含量,但是,必需的氨基酸如賴(lài)氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、纈氨酸和酪氨酸含量較高,可通過(guò)優(yōu)化飼料配方增加飼料氨基酸含量,并不影響黑水虻作為動(dòng)物飼料蛋白的品質(zhì)。黑水虻幼蟲(chóng)鉛、汞、鎘、鉻、砷等無(wú)機(jī)污染物指標(biāo)以及細(xì)菌總數(shù)、霉菌總數(shù)、沙門(mén)氏菌、組胺等微生物污染物指標(biāo)均符合《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13078-2017)的要求,具有巨大的市場(chǎng)前景。據(jù)研究,經(jīng)處理后的蟲(chóng)糞可作為有機(jī)肥,有機(jī)質(zhì)和總養(yǎng)分含量均高于《有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)》(NY525-2012)的技術(shù)要求,具有較高的肥效,能促進(jìn)植物生長(zhǎng)。蟲(chóng)糞的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)》的要求。
(三)藥用價(jià)值高
黑水虻具有較大的藥用價(jià)值,黑水虻幼蟲(chóng)富含抗菌肽、蛋白酶、脂肪酸、水解酶、凝集素等抗菌成分。因此,黑水虻具有較強(qiáng)的免疫能力,其幼蟲(chóng)體內(nèi)可消化霍亂、瘧疾等病原微生物,是近年來(lái)藥物研發(fā)的良好素材。據(jù)研究,黑水虻體內(nèi)的抗菌肽具有抗癌活性,其抗菌肽對(duì)癌細(xì)胞的作用具有選擇性,黑水虻抗菌肽對(duì)正常細(xì)胞的毒性較小,對(duì)正常細(xì)胞無(wú)毒、對(duì)紅細(xì)胞不溶血,表明黑水虻抗菌肽粗提物是腫瘤藥物的研發(fā)方向之一。黑水虻分泌物體己二酸有著抗菌能力,目前已在歐美地區(qū)被用于燒傷、創(chuàng)傷傷口愈合等臨床治療領(lǐng)域。預(yù)蛹蟲(chóng)殼中還含有殼聚糖,是近年來(lái)的醫(yī)藥領(lǐng)域研究熱點(diǎn),具有生物降解性、生物相容性、無(wú)毒性、抑菌、抗癌、降脂、增強(qiáng)免疫等多種優(yōu)良功能,廣泛應(yīng)用于食品、紡織、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、美容保健、化妝品、醫(yī)藥等領(lǐng)域。
(四)黑水虻幼蟲(chóng)飼料化應(yīng)用
2013 年聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織發(fā)布的《可食用昆蟲(chóng):食物和飼料保障的未來(lái)前景》的報(bào)告稱(chēng)可在世界范圍內(nèi)用昆蟲(chóng)替代畜禽蛋白飼料的來(lái)源,黑水虻被列入其中。魚(yú)粉是一種優(yōu)良的蛋白飼料,是水產(chǎn)動(dòng)物、家禽和豬等動(dòng)物的主要飼料來(lái)源,我國(guó)魚(yú)粉市場(chǎng)需求量巨大,但我國(guó)魚(yú)粉工業(yè)起步較晚,長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口。黑水虻幼蟲(chóng)干燥粉碎后可替代魚(yú)粉喂養(yǎng)家禽、魚(yú)等經(jīng)濟(jì)動(dòng)物。黑水虻幼蟲(chóng)替代魚(yú)粉具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì),根據(jù)各主要港口報(bào)價(jià),2020 年8 月秘魯魚(yú)粉國(guó)內(nèi)各港口報(bào)價(jià)約為12700~13700 元/t。據(jù)調(diào)查,廣東省內(nèi)黑水虻幼蟲(chóng)(烘干)的售價(jià)為6000 元/t 左右,黑水虻價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯。并且,黑水虻蟲(chóng)體中含有大量的粗蛋白、抗菌肽、各類(lèi)酶等成分,對(duì)于養(yǎng)殖業(yè)疫病防控也能夠起到一定作用。
黑水虻幼蟲(chóng)替代魚(yú)粉還具有一定營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的優(yōu)勢(shì),其含有豐富的蛋白質(zhì)、粗脂肪、天然抗菌物質(zhì)、甲殼素和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分。研究表明,使用黑水虻幼蟲(chóng)作蛋白飼料能普遍提升水產(chǎn)動(dòng)物、家禽和豬等的飼料品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分,提升飼養(yǎng)動(dòng)物的健康水平。
(五)成本較低、經(jīng)濟(jì)效益高
據(jù)調(diào)查,廣東省黑水虻處理廚余垃圾工藝項(xiàng)目的建設(shè)費(fèi)用約為10~35 萬(wàn)元/t(由于地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不同,項(xiàng)目用地成本不同,建設(shè)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用也不一樣),運(yùn)營(yíng)費(fèi)用約為90 元/t。
主流的厭氧消化工藝項(xiàng)目建設(shè)費(fèi)用約為40~52 萬(wàn)元/t,運(yùn)營(yíng)費(fèi)用約為270~300 元/t,與厭氧消化相比,黑水虻處理工藝建設(shè)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較低。10 噸的廚余垃圾每天可“吃”掉濕垃圾30噸,可生產(chǎn)2 噸的幼蟲(chóng)以及1 噸的蟲(chóng)糞,烘干的黑水虻幼蟲(chóng)和蟲(chóng)糞的售價(jià)分別為6000 元/t 和500 元/t 左右,產(chǎn)品價(jià)值高,產(chǎn)品銷(xiāo)路良好、經(jīng)濟(jì)效益高,大部分項(xiàng)目不需要政府補(bǔ)貼都可運(yùn)行。可以用來(lái)喂養(yǎng)小龍蝦、烏龜和魚(yú)等水產(chǎn)品,也可作為雞鴨禽類(lèi)的高蛋白飼料等。市場(chǎng)價(jià)每噸3000元,有機(jī)肥每噸也可以賣(mài)400多元。20噸餐廚垃圾料漿每天的毛收入達(dá)到1.4萬(wàn)多元,純利潤(rùn)在20%-30%之間。如果將鮮蟲(chóng)烘干,20噸餐廚垃圾料漿每天可產(chǎn)干蟲(chóng)1.6噸,出口到國(guó)際市場(chǎng),每噸可賣(mài)到1.2萬(wàn)元左右,毛收入達(dá)到1.9萬(wàn)元。
(六)對(duì)人類(lèi)環(huán)境友好
黑水虻成蟲(chóng)不擾民,與家蠅相比,不會(huì)隨意進(jìn)入人類(lèi)居住環(huán)境,不傳播疾病。而家蠅攜帶了30 多種病菌,對(duì)環(huán)境衛(wèi)生影響大。而且,黑水虻能夠有效地控制野生的家蠅種群,有研究顯示黑水虻可以抑制家蠅種群數(shù)量,減少疾病傳播,其幼蟲(chóng)能分泌抑制家蠅的物質(zhì),降低家蠅幼蟲(chóng)在黑水虻處理過(guò)的糞便的成活率,從而減少家蠅種群數(shù)量,它自身體內(nèi)含有一種“抗菌肽”成分,對(duì)大腸桿菌、沙門(mén)氏菌、金黃色葡萄球菌具有很強(qiáng)的殺傷力。
其他生物轉(zhuǎn)化處理餐廚廚余垃圾
除了利用黑水虻外,在山東省濟(jì)南市章丘區(qū)餐廚垃圾處理中心,人見(jiàn)人厭的蟑螂正打著一場(chǎng)名譽(yù)的“翻身仗”。在那里,一種名叫美洲大蠊的蟑螂每只每天要吃掉自己體重5%的餐廚垃圾。10億只蟑螂靠著自己的看家本領(lǐng)—吃,每天能消化50噸左右的餐廚垃圾,占章丘區(qū)每天餐廚垃圾產(chǎn)生量的83%。
在美洲大蠊生命走到盡頭時(shí),會(huì)從豎著的波紋板上滑落,蟲(chóng)體、卵鞘、糞便通過(guò)機(jī)器分離收集。蟲(chóng)體經(jīng)過(guò)300℃高溫滅菌、烘干后,可做成蛋白飼料添加劑,卵鞘用來(lái)孵化新生力量,糞便用作有機(jī)肥料。
如果防治不當(dāng),餐廚垃圾在處理過(guò)程中極有可能滋生大量蒼蠅,假若使用殺蟲(chóng)劑抑制蒼蠅的危害,則會(huì)引進(jìn)新的毒素,造成所生產(chǎn)的飼料達(dá)不到食品安全的要求。如果跳出防治蒼蠅的思維定勢(shì),利用自然滋生的蒼蠅來(lái)處理餐廚垃圾,可能會(huì)是一種理想的方法。
蠅類(lèi)嗅覺(jué)靈敏,能迅速找到環(huán)境中的有機(jī)廢棄物;在生態(tài)系統(tǒng)中,蠅類(lèi)幼蟲(chóng)(蠅蛆)扮演著動(dòng)植物分解者的重要角色,由于具有雜食性,各種腐敗發(fā)酵的有機(jī)物都可成為它們的食物。此外,蠅類(lèi)昆蟲(chóng)含有豐富的抗菌肽和多種酶類(lèi),在充分分解利用餐廚垃圾時(shí),還能對(duì)有機(jī)質(zhì)中的各種病原微生物、寄生蟲(chóng)卵等進(jìn)行滅殺。
研究發(fā)現(xiàn),飼養(yǎng)蠅類(lèi)昆蟲(chóng),將餐廚垃圾中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)換成蠅類(lèi)本身組成物質(zhì),再利用蠅類(lèi)昆蟲(chóng)作飼料或者生物質(zhì)來(lái)源,能從根本上杜絕同源性蛋白的安全隱患??梢?jiàn),利用蠅類(lèi)來(lái)處理餐廚垃圾會(huì)是一項(xiàng)環(huán)境友好型技術(shù),完全可能與蚯蚓堆肥媲美。
盡管利用蟑螂、蠅類(lèi)、水虻等蟲(chóng)類(lèi)處理餐廚垃圾好處多多,但也有不少人擔(dān)心這些昆蟲(chóng)本身就攜帶多種致病菌,利用它們來(lái)處理餐廚垃圾是否安全、是否會(huì)造成新的污染。比如,不能排除它們自身攜帶諸如肝炎病毒等“重磅炸彈”的可能性。
除了生物安全,上述昆蟲(chóng)對(duì)餐廚垃圾的處理能力同樣值得關(guān)注。有研究者指出,以目前國(guó)內(nèi)外主要采用的厭氧發(fā)酵制沼氣技術(shù)為例,同樣占地6300平方米,可以實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾上百?lài)嵉娜仗幚砹?,?shù)倍于蟑螂的處理能力。目前來(lái)看,利用蟲(chóng)類(lèi)處理餐廚垃圾的辦法只能作為一種輔助手段,尚不能作為主流技術(shù)。
最后需要說(shuō)明的是,我國(guó)餐廚垃圾因分類(lèi)不徹底,成分復(fù)雜,甚至有的含塑料袋、飯盒、筷子、金屬等雜物;因此,在對(duì)餐廚垃圾“減量化、無(wú)害化、資源化”綜合處理前,必須進(jìn)行垃圾預(yù)分選處理—篩選出餐廚垃圾中的各類(lèi)污染物,并分別加以分類(lèi)分級(jí)處置,以提高餐廚垃圾的再利用率。所以,歸根結(jié)底,垃圾利用需從分類(lèi)開(kāi)始。
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