Na 30 kwietnia 2025 r., około 25 delegatów zebrali się na warsztatach zatytułowanych “Lemnaceae: korzenie, wchłanianie składników odżywczych i gospodarka o obiegu zamkniętym” na Mt Lucas, Hrabstwo Offaly, w samym sercu środkowej Irlandii. Lokalizacja była bardzo symboliczna: niegdyś rozległe torfowisko, Mt Lucas jest teraz strona flagowa dla Uprawa rzęsy wodnej (Lemnaceae) w Irlandii.
Historia Mt Lucas zaczyna się ponad sto lat temu, kiedy obszar ten pokryty był grubą warstwą torfu, sięgającą ponad sześciu metrów głębokości. Torf był od dawna wykorzystywany jako tradycyjne źródło energii w Irlandii, zyskując strategiczne znaczenie podczas II wojny światowej, kiedy import paliw kopalnych został zakłócony. Pozyskiwanie torfu na skalę przemysłową zostało zapoczątkowane przez Irish Turf Development Board, później przemianowany na Bord na Móna.
W ostatnich latach rosnące uznanie ekologicznej i środowiskowej wartości torfowisk - zwłaszcza ich roli w sekwestracji dwutlenku węgla - doprowadziło do zaprzestania przemysłowego wydobycia torfu i zapoczątkowało wysiłki na rzecz przywrócenia lub rekultywacji tych unikalnych ekosystemów. Kluczowym krokiem w przywracaniu torfowisk jest ponowne nawodnienie terenu, zazwyczaj poprzez zablokowanie rowów melioracyjnych. Te przywrócone tereny podmokłe stwarzają również możliwości dla alternatywnych form zrównoważonego użytkowania gruntów, takich jak paludikultura - rolnictwo na mokrych lub nawodnionych torfowiskach - szczególnie na obszarach, na których nie można przywrócić tworzenia się torfu.
Jedna z takich innowacji ma miejsce w Mt Lucas: jest to Zintegrowana akwakultura multitroficzna (IMTA) farma, która łączy hodowla ryb z uprawa rzęsy wodnej (Stejskal i in., 2022). Ścieki z produkcji około 30 ton pstrąga tęczowego są kierowane przez hektar kanałów pokrytych rzęsą. Podczas gdy ryby zanieczyszczają wodę, rzęsa pomaga ją oczyścić.
Koło łopatkowe do sterowania przepływem wody ze zbiorników rybnych do kanałów rzęsy wodnej i z powrotem do zbiorników rybnych; kanały pokryte rzęsą wodną i stawy rybne w tle.
Kanały rzęsy krótko po wybudowaniu; świeżo zebrana Lemna minor.
System działa z powodzeniem od trzech lat i jest obecnie rozbudowywany jako demonstrator biogospodarki o obiegu zamkniętym. Plany na przyszłość obejmują szersze cyfrowe monitorowanie wszystkich danych wejściowych, wyjściowych i zmiennych środowiskowych, biorafinerię skoncentrowaną na białku pochodzącym z rzęsy wodnej oraz nowy program mający na celu opracowanie łańcucha wartości białka opartego na rzęsie wodnej. Rzęsa znajduje się w samym sercu tego obiecującego modelu gospodarki o obiegu zamkniętym.
Odkrywanie korzeni, rekultywacja i gospodarka o obiegu zamkniętym
Warsztaty miały na celu zbadanie powiązań między funkcją korzeni, pobieraniem składników odżywczych, rekultywacją środowiska i podejściem do biogospodarki o obiegu zamkniętym. Zgromadziły one badaczy rzęsy wodnej z całego spektrum - od nauk podstawowych po innowacje stosowane - w nieformalnym, opartym na współpracy otoczeniu.
The pierwsza sesja skoncentrowany na ewolucja i funkcja korzeni. Alex Ware (Uniwersytet Nottingham, Wielka Brytania) zagłębił się w intrygujące pytanie: “Jaka jest funkcja korzeni gatunków Lemna, Landoltia i Spirodela?” Dale Godfrey (Uniwersytet Nottingham, Wielka Brytania) badali potencjalną rolę korzeni w absorpcji litu, podczas gdy Thimo Groffen (Uniwersytet w Antwerpii, Belgia) opisał akumulację PFAS przez Lemna minor, ujawniając skomplikowane interakcje między strukturą PFAS, kinetyką pobierania i akumulacją.
Po przerwie na kawę następna sesja skoncentrowany na systemy uprawy rzęsy wodnej. Neil Coughlan (University College Cork, Irlandia) przedstawił rozwój systemów uprawy rzęsy wodnej, podczas gdy Ivan Loaiza Alamo, z Zespół IMPRESS, przedstawił innowacyjną technikę uprawy Lemna minor opartą na mgle. Dalsza dyskusja dotyczyła kluczowych luk w wiedzy na temat korzeni rzęsy, pobierania składników odżywczych i potencjału remediacji. Godne uwagi tematy obejmowały pobieranie cząsteczek organicznych, przenoszenie składników odżywczych w obrębie rośliny oraz niedostatecznie zbadany wpływ mikrobiomu rzęsy.
Dr Neil Coughlan prezentuje swoje prace nad systemami uprawy rzęsy wodnej w pomieszczeniach.
Wchłanianie składników odżywczych i oczyszczanie ścieków
Sesja popołudniowa skupiła się na pobieranie składników odżywczych i uzdatnianie wody. Cian Redmond (University College Cork) przedstawił przekonujące argumenty przemawiające za rekultywacją “brudnej wody” spływającej z gospodarstw mlecznych w oparciu o składniki odżywcze. Alexandra Katsara (również z University College Cork i część zespołu IMPRESS) zademonstrował, w jaki sposób rzęsa wodna może skutecznie oczyszczać ścieki z przetwórstwa rybnego. Leah Bannon (University College Cork) przedstawił wgląd w bezpieczeństwo mikrobiologiczne rzęsy wodnej hodowanej w ściekach, w tym interakcje między patogenami a rodzimym mikrobiomem rzęsy wodnej.
Muhammad Irfan (Uniwersytet w Debreczynie, Węgry) zaprezentował, w jaki sposób technologia obrazowania może być wykorzystywana do monitorowania zarówno wzrostu rzęsy wodnej, jak i zdrowia fotosyntetycznego. Jack Prendeville (Teagasc, Irlandia) zakończył sesję prezentacją na temat innowacyjnej, zrównoważonej ekstrakcji białka z biomasy rzęsy wodnej.
Program akademicki zakończył się dyskusją przy okrągłym stole na temat kluczowych luk w wiedzy, które należy jeszcze uwzględnić w komercyjnych zastosowaniach rzęsy. Poruszone kwestie obejmowały pojawienie się szkodników i chorób w gospodarstwach wielkoskalowych, potencjalne zagrożenia związane z patogenami lub zanieczyszczeniami przylegającymi do roślin oraz złożony krajobraz regulacyjny dotyczący wykorzystywania rzęsy jako paszy dla zwierząt.
Wizyta w terenie i refleksje końcowe
Warsztaty zakończyły się wizytą terenową na farmie Mt Lucas IMTA, oferując delegatom spojrzenie z pierwszej ręki na skalę obiektu i praktyczne wyzwania związane z prowadzeniem farmy rzęsy wodnej, począwszy od zarządzania łabędziami lęgowymi po pogłębianie 1,6 km kanałów rzęsy wodnej.
Delegaci sprawdzają pstrąga tęczowego w jednym ze stawów rybnych.
Wydarzenie to pokazało żywotność i różnorodność obecnych badań nad rzęsą, obejmujących toksykologię, ekspresję genów i zastosowania na skalę komercyjną. Podkreśliło również silną synergię między badaniami podstawowymi i stosowanymi - prawdziwą siłę społeczności badawczej rzęsy wodnej i cenny atut dla przyszłych innowacji.
Finansowanie
Warsztaty zostały częściowo sfinansowane przez Projekt IMPRESS, który otrzymał dofinansowanie z programu badań i innowacji Unii Europejskiej Horyzont Europa w ramach umowy grantowej nr 101084437 - IMPRESS. Dodatkowe wsparcie pochodziło z Duck-Feed oraz BioDMJT projekty finansowane przez Departament Rolnictwa, Żywności i Gospodarki Morskiej rządu Irlandii (2021R487, projekt Duck-Feed; 2022PSS125, projekt BioDMJT).
ODNIESIENIA
Stejskal, V., Paolacci, S., Toner, D. i Jansen, M.A.K., 2022. Nowatorska koncepcja multitroficzna do hodowli ryb i rzęsy wodnej: Nota techniczna. Journal of Cleaner Production, 366, p.132881.
Artykuł został napisany przez Marcel Jansen, University College Cork, i pod redakcją reframe.food.
Wszystkie zdjęcia w tym artykule pochodzą od uczestników warsztatów.