“虻宝宝”昆虫农场缓解可持续发展压力

      在位于浙江杭州市余杭区崇贤街道的一小型农场内，立体货架上摆放着一个个蓝色塑料筐。筐里，一只只白色的幼虫正在蠕动。“这是我的萌宝宝！”浙江大学环境与资源学院副教授张志剑告诉《中国科学报》。
　　张志剑所说的“萌宝宝”，实际上应该写为“虻宝宝”，是他对“黑水虻”这种昆虫的昵称。

　　最近，基于黑水虻喜爱食用餐厨垃圾、畜禽粪便的习性，他带领的团队创建了黑水虻昆虫农场，让“虻宝宝”在废弃物减量化、无害化、资源化方面交上了一份令人满意的成绩单。

　　可持续发展“压力山大”

　　数据显示，当前，我国餐厨垃圾产生量已突破每年6500万吨，且每年增速在10％以上；中国畜禽粪便在2030年将达到37.4亿吨，很可能达到工业固废的2倍之多。

　　张志剑指出，如果不及时处理与处置，上述有机废弃物极易引发土壤与水体污染，在自然腐败过程中，还会导致恶臭、温室气体以及病源微生物等二次污染。合理处置包括餐厨垃圾、畜禽粪便等在内的废弃物对可持续发展至关重要。

　　另一方面，基于麦、肉、蛋等全球人类传统粮食及鱼粉、豆粕、玉米等养殖业基础性原料供应趋紧，找到可持续的昆虫蛋白及其制品作为替代品，也被视为缓解当前可持续发展压力的途径之一。为此，2013年联合国粮农组织（UN-FAO）提出基于废弃物昆虫转化的“虫粉计划”，开辟食品与饲料的替代市场。

　　正是基于上述思路，多年的“废弃物资源化”产学研工作中，张志剑一直在寻找一种合适的昆虫完成这一任务。

　　另类“清道夫”

　　被张志剑盯上的，是家蝇、黑水虻、屎壳螂、蟑螂等这些让大多数人皱起眉头的昆虫。这类喜爱啃食腐烂的垃圾、粪便和动物尸体的昆虫长相让人“一言难尽”，还经常会收到苍蝇贴、杀虫灯以及蟑螂药之类的“回敬”。

　　“尽管不受待见，但它们是地球生态系统中名副其实的清道夫。”张志剑表示。

　　近年来，科学家和工程师开始利用这些“清道夫”的另类习性，创建昆虫农场，分解人类日常生活与生产中的餐厨垃圾、畜禽粪便、果蔬垃圾等，同时收获昆虫蛋白和虫粪有机肥。

　　从技术上看，科学家通常参考家蚕的饲养模式来养殖上述食腐性昆虫。

　　具体做法是，首先建造种虫繁育房，模拟并调控昆虫的生活环境获得低龄幼虫。然后再将低龄幼虫“播种”到废弃物中，让它们与微生物协同作战快速分解废弃物，也让幼虫快速长成“老熟幼虫”。

　　“随后，筛选一部分留种，其余混合物分离获得昆虫蛋白和蓬松的虫渣残料。”张志剑介绍。，将种虫配送至种虫繁育房，虫渣残料输送至二次堆肥车间，继续发酵获得稳定的虫粪有机肥。

　　佼佼者“黑水虻”

　　张志剑团队眼中的“虻宝宝”便是这些另类“清道夫”中的佼佼者。经过研究团队测试，烘干黑水虻蛋白质含量达42%，其中必需氨基酸含量是鱼粉的1至2倍，脂肪含量36%，同时富含昆虫抗菌肽、壳聚糖和酶、维生素等。

　　2018年12月，荷兰瓦赫宁根大学教授范谵特（Van Zanten）团队在《自然—可持续发展》上发表研究显示，单位黑水虻生产所需的耕地面积和二氧化碳负荷均远低于传统肉类或谷物，采用废弃生物质生产黑水虻作为未来食品与饲料的技术方案更具环境友好优势。

　　实践中，张志剑也发现，黑水虻昆虫农场在废弃物减量化、无害化、资源化方面效能突出，二次污染隐患少。例如，在孵化后的低龄幼虫变为老熟幼虫的12至15天内，平均1公斤虻鲜虫可“吃掉”4公斤废弃物。“连汤带水”一起吃的黑水虻有望让昆虫农场不排放污水，其对废弃物一次性减量达80%，加上虫粪有机肥再利用，废弃物整体减量化与资源化可达95%以上。

　　此外，研究人员使用特种菌剂和生态滤床除臭设施，这一过程可显著减少恶臭气体排放，真正实现清洁生产。

　　近年来，在张志剑团队的技术领导下，杭州谷胜农业科技有限公司形成了有机废弃物黑水虻高效生物转化与再利用技术应用模式，建成了该模式运行下的昆虫农场。

　　工程运行数据显示，利用黑水虻分解废弃物达到了预期效果。以城乡餐厨垃圾处理为例，平均含水量为75%的餐厨垃圾每吨可产出虻鲜虫110至150公斤，虻粪有机肥150至250公斤。在经济效益方面，如果按鱼粉价格和有机肥600元计算，处理每吨餐厨垃圾可获得550至650元的产值。

　　张志剑期待，黑水虻农场将这些废弃物“污点”高效、安全、生态地转化为资源“亮点”。“让我们的‘虻宝宝’为可持续发展多做贡献吧！”他说。