Hermetia illucens: l’insetto che aiuta a salvare il mondo

INSETTI: NEMICI INFESTANTI O RISORSA?

Gli insetti possono essere una risorsa per il futuro? Sì. Alcune specie di insetti possono consumare rifiuti organici, crescere, ed essere riutilizzati, come mangimi, per nutrire animali destinati all’alimentazione umana: un piccolo ciclo che si chiude, e in parte si autoalimenta. Questo ciclo può aumentare il contenuto proteico di molti animali da allevamento, ed è rispettoso per l’ambiente, oltre che efficiente, se paragonato a quanto richiedono i campi coltivati destinati alla produzione di mangimi e cereali, che potrebbero così essere destinati all’alimentazione umana. Allevare insetti su rifiuti organici altrimenti non commestibili riduce notevolmente la loro impronta ambientale. Un ulteriore vantaggio è il riciclaggio dei rifiuti stessi, poiché la gestione dei rifiuti organici come letame, percolato e rifiuti alimentari è costosa ed è una crescente preoccupazione ambientale. Allevare insetti commestibili sui rifiuti risolverebbe quindi due problemi contemporaneamente, ma non tutte le specie di insetti possono essere allevate e cresciute sui rifiuti organici. Serve quindi focalizzare l’attenzione su specie con proprietà di allevamento diverse rispetto agli insetti commestibili esistenti, ma che possono comunque essere utilizzate sia come mangime che come cibo.

Hermetia illucens: l’insetto giusto

Le larve di mosca soldato nero (Hermetia illucens) si nutrono di un’immensa varietà di materiale organico e sono già state utilizzate per la gestione dei rifiuti su piccola scala utilizzando vari substrati: letame, scarti alimentari, fanghi fecali, frattaglie animali, rifiuti e scarti alimentari e residui vegetali. Ciò che non consumano del loro substrato, combinato con i loro escrementi, può essere usato come fertilizzante. Il lungo tempo di sviluppo permette che una singola larva consumi una maggiore quantità di materiale, producendo pupe più grandi. Inoltre, quando le larve sono nella fase pre-pupa, lasciano istintivamente il substrato e si spostano in un luogo alto e pulito, un comportamento chiamato “auto-raccolta”, che ne permette una facile separazione. Tutti questi vantaggi rendono l’allevamento di Hermetia illucens pratico oltre che un modo adatto per valorizzare i rifiuti, oltre a un possibile mangime per animali o fonte di cibo sostenibile per l’uomo.

HERMETIA ILLUCENS: LA MOSCA SOLDATO NERA

Originaria delle Americhe, Hermetia illucens è stata introdotta nelle regioni subtropicali e tropicali di tutto il mondo. Si tratta di un dittero facente parte della famiglia Stratiomyidae. Gli adulti sono mosche nere piuttosto grandi, lunghe fino a 20 mm. Le larve si sviluppano attraverso 6 stadi larvali e generalmente crescono fino a 18-20 mm. Gli adulti non sono abili volatori e trascorrono la maggior parte della giornata riposando sulla vegetazione, e hanno bisogno solo di acqua. Questa specie necessita di temperature abbastanza calde, e quasi tutta l’ovideposizione avviene a temperature maggiori di 26 °C. Hermetia illucens non punge, e gli adulti non si avvicinano all’uomo o al bestiame, ma addirittura la loro presenza può contribuire al controllo biologico della mosca domestica, limitandola. Un altro vantaggio legato al suo allevamento, quindi.

Riproduzione e ciclo vitale

Le uova vengono deposte in fessure in luoghi asciutti. Le larve possono svilupparsi e crescere su un’ampia gamma di materiale vegetale e animale in decomposizione, tra cui letame, avanzi di cibo e rifiuti urbani. Lo sviluppo completo dall’uovo alla pre-pupa in condizioni di laboratorio a 27 °C richiede in media 22-24 giorni, mentre dall’uovo all’adulto servono in media 40-43 giorni, ma in condizioni meno favorevoli può richiedere fino a 4 mesi. Le femmine producono una singola covata di 206-639 uova. Gli adulti non hanno bisogno di cibo per accoppiarsi e deporre con successo, perché possono utilizzare i nutrienti accumulati nel loro corpo durante lo sviluppo larvale.

FONTE DI CIBO PER ANIMALI DA ALLEVAMENTO

Molti studi hanno dimostrato che larve di mosca soldato nera e le pupe, cresciute sui rifiuti organici, possono diventare un prezioso mangime per molti animali da allevamento, come pesci, polli e maiali, sia nella forma essiccata (farina di larve) che come larve vive. Infatti, dal punto di vista nutrizionale le larve si confrontano favorevolmente con la farina di soia o di carne tradizionalmente utilizzate nelle formulazioni dei mangimi, e possono anche fungere come fonte di sali minerali. Laddove sia necessario, il profilo nutrizionale delle larve può essere modificato e migliorato modificando i substrati su cui le larve crescono, ad esempio aggiungendo frattaglie di pesce alla loro dieta, per modificare il tipo di grassi presenti in seguito. In altri casi si può aggiungere uno step, rimuovendo il grasso dalle larve per creare mangimi ad alto contenuto proteico. I grassi rimossi possono essere utilizzati per altri scopi, come la produzione di biodiesel. Oltre a questo, le larve possono sfruttare i rifiuti prodotti dagli animali come substrato di crescita, senza effetti deleteri sulla qualità delle carni per il consumo umano, e con molte implicazioni positive per l’ambiente. Questi vantaggi valgono tanto nei paesi in via di sviluppo, quanto nei paesi ricchi, dove sempre più spesso le persone sono attente all’ambiente.

Utilizzo come alimento per l’acquacoltura

La farina e l’olio ottenuti dalle larve sono già considerati un’alternativa di qualità alla farina e all’olio di pesce utilizzati per nutrire diversi animali da allevamento, persino i pesci, a causa del loro alto contenuto di proteine e lipidi. L’importanza della farina e dell’olio di pesce nell’acquacoltura è ben nota, ma la concorrenza con la domanda di pesce destinato al consumo umano e l’esaurimento della pesca, tra gli altri fattori, ha ridotto le forniture di farina e olio di pesce e ne ha aumentato i costi, portando a cercare alternative come gli oli vegetali. Tuttavia i prodotti derivati dalle larve di Hermetia illucens sono preferibili e più appetibili per i pesci rispetto ai prodotti a base vegetale. L’utilizzo delle larve è stato già testato in alcune specie, come la trota iridea, e altri studi su carpe, rombi, pesci gatto hanno mostrato che non ci sono particolari differenze nei pesci allevati con i sottoprodotti delle larve rispetto ai normali mangimi. In questo modo, usando mangimi derivanti dalle larve di Hermetia illucens come sostituto parziale o totale dei pasti, anche l’acquacoltura può diventare molto più sostenibile, considerando che larve possono crescere anche sulle frattaglie di pesce.

Utilizzo come alimento per l’allevamento di pollame

Mangimi derivanti dalle larve di Hermetia illucens sono utili anche nell’allevamento di pollame, come sostituto parziale dei mangimi a base di mais o soia: anche in questo caso le larve possono crescere sfruttando il letame prodotto dal pollame, in modo da chiudere il ciclo e aiutare nella gestione dei rifiuti prodotti. In alcuni esperimenti con quaglie da carne, Coturnix coturnix japonica, non sono state trovate differenze in termini di peso della carne tra gli animali allevati con mangimi classici e animali allevati con mangimi ottenuti dalle larve. L’integrazione dei mangimi derivanti dalle larve non ha avuto alcun effetto sul sapore della carne. Tuttavia, ha aumentato i livelli degli acidi grassi saturi e monoinsaturi, meno desiderabili. Gli stessi dati sono stati ottenuti con i polli (Gallus gallus domesticus). Anche nelle galline ovaiole ci sono stati risultati promettenti: i mangimi a base di larve non hanno avuto effetti negativi sulle uova e sulle deposizioni delle galline.

Utilizzo come alimento per altre specie da allevamento

Le larve delle mosche soldato nere sono anche note per ridurre la massa e il contenuto di nutrienti del letame suino, con benefici per una migliore igiene dell’allevamento, una riduzione delle popolazioni di mosche nocive e un ridotto inquinamento nei deflussi di acqua in uscita dagli allevamenti. Le larve di Hermetia illucens possono essere allevate sul letame proveniente dalle mucche domestiche, spesso miscelandolo ad altri materiali in modo da ridurre la quantità di fibra presente nel letame puro di questi erbivori. Anche le frattaglie provenienti dai macelli possono essere date in pasto alle larve, riducendo anche in questo caso la quantità di rifiuti.

Aspetti nutrizionali e benefici

Una preoccupazione derivante dagli studi su pesce e pollame, è che l’integrazione della dieta con larve di Hermetia illucens ha spesso modificato negativamente i profili nutrizionali, in particolare i grassi dei prodotti alimentari risultanti, diminuendo i grassi polinsaturi e/o aumentando i grassi saturi e monoinsaturi. Molte larve di insetti d’altra parte sono ricche di grassi monoinsaturi. Questo problema nel caso delle larve della mosca soldato nera potrebbe essere in parte mitigato variando gli acidi grassi dei substrati di cui si nutrono le larve, soprattutto aggiungendo frattaglie di pesce. Così facendo però si perderebbe uno dei maggiori vantaggi di queste larve, capaci di crescere su tanti substrati diversi. La composizione nutrizionale è quindi variabile a seconda del substrato di crescita, ma la media è di 40,8 ± 3,8% di proteine e 28,6 ± 8,6% di grassi. Perciò le larve sono una grande fonte proteica, per gli animali e perché no, anche per l’uomo. Un ulteriore alternativa è lo sgrassare le larve, in modo da eliminare parte dei grassi presenti e aumentare così le proteine, attenuando le preoccupazioni sul contenuto dei grassi saturi. A livello di micronutrienti, anche in questo caso il loro contenuto dipende dal substrato di crescita, ma le larve tendono ad accumulare soprattutto calcio e manganese. Le larve di Hermetia illucens hanno altri vantaggi: sono ricche di acidi grassi a catena media, che hanno effetti probiotici sul microbiota del bestiame, ed effetti antibiotici sui batteri che causano malattie gastrointestinali. In questo modo aiutano a ridurre l’uso di antibiotici, con una migliore qualità dei prodotti finali.

HERMETIA ILLUCENS: L’INSETTO DALLE MILLE APPLICAZIONI

La biodegradazione dei rifiuti organici è veloce; a seconda della specie di mosca, il processo può richiedere dai 4 ai 27 giorni, un tempo breve rispetto ai metodi di compostaggio tradizionali e ai sistemi di digestione aerobica e anaerobica. Inoltre, la bioconversione dei rifiuti con larve di ditteri può comportare una produzione significativa di biomassa, composta dalle larve stesse, e letame digerito, che possono essere venduti e/o riutilizzati, creando quindi entrate economiche. La grande quantità di grasso presente nelle larve e nelle pupe di Hermetia illucens è una preziosa materia prima per la produzione di biodiesel. Durante questo processo, il grasso viene estratto dalle larve mediante etere di petrolio e modificato mediante esterificazione catalizzata da acidi grassi liberi e transesterificazione catalizzata da alcali. Al termine di questi passaggi, il biodiesel prodotto è paragonabile al biodiesel a base vegetale. Oltre all’utilizzo delle larve per l’alimentazione e alla produzione di biodiesel, diversi autori hanno dimostrato che le larve producono sostanze biologicamente attive (antibatteriche, antitumorali, stimolanti la crescita) che possono essere facilmente estratte dai corpi larvali e diventare interessanti per l’industria farmaceutica.

Gestione e biodegradazione dei rifiuti

Secondo alcune stime la popolazione mondiale avrà superato i 9 miliardi nel 2050, e attualmente il tasso di crescita è di circa 83 milioni all’anno. Più persone significano più rifiuti, e visto che l’attuale sistema di gestione in molti paesi sembra essere insufficiente rispetto alla quantità di rifiuti prodotti (circa 1,3 miliardi di tonnellate all’anno nel mondo), è necessario trovare soluzioni alternative. Le larve di Hermetia illucens che si sviluppano nel letame animale estraggono i nutrienti e migliorano la struttura dei substrati. Le modificazioni del letame durante la biodegradazione, tuttavia, non possono essere attribuite unicamente all’azione delle larve, ma piuttosto all’interazione delle larve di Hermetia illucens con la microflora (batteri, lieviti e funghi) già presente nel letame. Il principale contributo delle larve di mosca alla biodegradazione sembra essere l’aerazione meccanica che determina una maggiore perdita di acqua e ammoniaca, favorendo la crescita di microrganismi aerobi. Durante la biodegradazione da parte delle larve di mosca la temperatura del substrato aumenta, il pH cambia, da neutro ad alcalino. Aumenta il rilascio di ammoniaca, l’attività di alcuni enzimi all’interno del mezzo cambia notevolmente, e l’umidità diminuisce. Grazie a questo, l’umidità e l’odore forte, nel letame biodegradato, diminuiscono. Il letame lavorato dalle larve di mosca soldato nera ha una struttura granulare sciolta, con odore terroso, e può essere usato come compost e fertilizzante organico. I residui di letame possono essere utilizzati anche come ammendanti del terreno, per ridurre il numero di cisti, uova e giovani di diverse specie di nematodi. L’ulteriore trattamento dei residui di letame digerito, mediante compostaggio aerobico, può portare a una più rapida perdita di fitotossicità e, durante la fase termofila del compostaggio, aiutare ad eliminare gli agenti patogeni.

Vantaggi economici: un insetto “prezioso”

Per il trattamento dei rifiuti organici urbani è necessario un impianto di 1100 m2 con 5 lavoratori permanenti per elaborare 3 tonnellate di rifiuti organici (peso umido) al giorno. I costi iniziali per la costruzione dell’impianto e delle infrastrutture, in Costa Rica, sono stati stimati in 85.000 $ e i costi di gestione annuali, inclusi gli stipendi, in 35.700 $. D’altra parte, un tale impianto sarebbe, in base ai risultati preliminari, in grado di produrre circa 150 kg di pre-pupe (peso secco) al giorno che, se venduto a 1000 $ per tonnellata (prezzo attuale della farina di pesce), produrrebbe annualmente entrate di 55.000 $. Inoltre, anche il compost prodotto dalle larve di Hermetia illucens può essere venduto. Questa opzione può essere interessante soprattutto per le piccole imprese nei paesi a basso o medio reddito. Un altro esempio arriva dalla Tanzania, dove alcuni studiosi hanno concluso che l’utilizzo delle larve per biodegradare i rifiuti umani è finanziariamente fattibile. Tramite la vendita delle larve risultanti dal processo di biodegradazione come mangime per animali di alta qualità si possono ottenere profitti da reinvestire nelle attrezzature necessarie per produrre biodiesel. I profitti annuali stimati dalla vendita del mangime e del biodiesel sono stimati in circa 63.362 $. In Cina è stato costruito un impianto di biodegradazione con una lavorazione media giornaliera di 25 m3 di letame suino. Le analisi economiche hanno mostrato che mentre i costi annuali erano 72.400–148.000 $, i prodotti possono essere venduti per 144.800-370.400 $. La maggior parte delle entrate (95-96%) è stata creata dalla vendita delle larve. Pertanto, un utile netto di 67.900-210.000 $ potrebbe essere disponibile annualmente.

PROBLEMATICHE DELL’ALLEVAMENTO DI HERMETIA ILLUCENS

Le larve di Hermetia illucens offrono una soluzione che nasconde d’altra parte alcune problematiche. Nonostante le larve siano facili da raccogliere dal substrato su cui crescono, il loro utilizzo nelle regioni dal clima temperato può essere difficoltoso per via della temperatura, e inoltre l’allevamento in laboratorio delle mosche soldato nere è difficile perché gli adulti sono territoriali e hanno un complesso rituale di accoppiamento, e necessitano di luce solare per accoppiarsi con successo. Anche il volume dei rifiuti che possono essere trattati ha dei limiti, in particolare le larve non scavano oltre i 10 cm nel substrato, a causa dei minori livelli di ossigeno e delle condizioni anaerobiche risultanti che si generano. Perciò usare le larve implica creare molti bacini poco profondi, il che aumenta i costi di gestione e i requisiti di spazio della struttura ad esse dedicata. Un ulteriore problema riguarda i gas prodotti durante la biodegradazione dei rifiuti. Infatti il rilascio di gas, soprattutto ammoniaca, può essere intenso, e potrebbe essere un rischio per la salute del personale. L’uso di impianti di ventilazione più che risolvere il problema potrebbe invece aumentare l’inquinamento nelle zone circostanti l’impianto.

Contaminanti chimici e biologici

Quando si parla di insetti e alimentazione, non si dovrebbero ignorare problemi come la contaminazione microbica degli insetti. Le larve di Hermetia illucens riducono la carica microbica dei substrati, e i prodotti finali mostrano concentrazioni inferiori di microbi come Salmonella enteritidis e Enterococcus coli. Tuttavia, le larve stesse possono contaminarsi se tenute troppo a lungo su un substrato contaminato. Pertanto, la decontaminazione delle larve raccolte, in particolare di quelle allevate nel letame o nei rifiuti solidi umani, deve essere sempre eseguita. Riscaldamento, essiccazione, trattamento UV, microonde, pastorizzazione, acidificazione sono trattamenti che ridurrebbero la possibilità di contaminazione microbica. A livello chimico, le larve concentrano il cadmio dalla loro dieta, mentre le concentrazioni di cromo, arsenico, nichel e mercurio non superano quelle del substrato. Le aflatossine, eventuali pesticidi o prodotti farmaceutici non vengono invece accumulati. Nel caso dei metalli ci si ritrova ancora con un dubbio: se da un lato le larve possono trattare rifiuti contenenti residui di metalli, in questo caso andrebbero anche ad accumularne alcuni nel corpo, riducendo la loro salubrità e sicurezza per l’alimentazione.

UNA RISORSA ANCHE PER L’ALIMENTAZIONE UMANA?

L’entomofagia, cioè il consumo di insetti, è stata praticata dall’uomo in ogni continente abitato, non solo storicamente, ma anche attualmente. Molti consumatori attuali di insetti si sono resi conti che non solo gli insetti sono commestibili, ma hanno anche dei benefici importanti rispetto ad altri alimenti. In alcuni paesi addirittura si è arrivati al punto in cui l’offerta non tiene il passo della domanda: non a caso alcune specie commestibili sono già soggette a sovrasfruttamento! Mangiare insetti è spesso data come prospettiva a breve termine vista la crisi alimentare che si nasconde dietro l’angolo nel prossimo futuro, a causa dei cambiamenti climatici e dell’aumento della popolazione umana, che si stima raggiungerà quota 9 miliardi nel 2050. La produzione alimentare dovrà aumentare del 70% per sfamare la popolazione mondiale, e questa crescita sarà seguita da uno spostamento dei consumi alimentari con una maggiore domanda di carne, come pesce e pollame. D’altra parte gli insetti possono essere deliziosi se ben preparati, sono una ricca fonte di proteine, grassi e oligoelementi, anche se il loro più grande vantaggio è il loro minimo impatto ambientale. Infatti gli allevamenti avrebbero bisogno di meno acqua e spazi rispetto ad altri alimenti.

Tra tabù e gusti: Hermetia illucens finirà nel menù?

Le larve di Hermetia illucens sono commestibili, e storicamente sono state utilizzate dall’uomo, anche se al giorno d’oggi solo una popolazione ne fa ancora uso. Non sono considerate tossiche, e l’unica reale controindicazione riguarda il loro alto contenuto di acidi grassi saturi, aspetto che però è associato ad un sapore migliore. Anche la consistenza, essendo morbida, non dovrebbe risultare limitante, rispetto ad altri insetti con esoscheletro. Per superare il limite del mangiare insetti, secondo alcuni si potrebbe trasformare l’aspetto di questi organismi, ad esempio con preparazioni che le camuffino alla vista, ad esempio usandoli come polveri. Le larve di Hermetia illucens hanno la tendenza a colonizzare rifiuti sgradevoli e a rischio biologico come il letame, e questo spiega perché non vengono consumate, nonostante la specie sia ampiamente distribuita. Questa saprofagia si traduce nell’immagine di mangiare organismi che si nutrono di rifiuti e letame non commestibili, e per la legge antropologica del contagio (“una volta in contatto, sempre in contatto”), le larve saranno sempre considerate non commestibili, anche se venissero sterilizzate prima dell’uso. Questo pregiudizio interessa gli insetti in generale, ma ancora di più gli insetti saprofagi.

Prospettive future

Visti i vantaggi elencati e descritti in questo articolo, Hermetia illucens potrebbe davvero essere definita come la specie preferita dal punto di vista dei vantaggi per la nostra società: non solo non è in concorrenza con l’uomo o il bestiame per il cibo e non ha particolari esigenze, ma fornisce anche molti servizi ecosistemici (per sapere di che cos’è un servizio ecosistemico, leggi il nostro articolo sulle mangrovie) nel trattamento dei substrati di scarto di cui si nutre. Nessun altro insetto si avvicina a chiudere così tanti circuiti di flusso di materiale e a creare cicli di produzione alimentare quasi autosufficienti come Hermetia illucens. Tuttavia, le attuali restrizioni legali sull’utilizzo delle larve di mosca soldato nera alimentate con rifiuti, come mangime per il bestiame negli Stati Uniti e nell’UE, significano che le larve non possono essere attualmente utilizzate legalmente a questo scopo, ma solo per riciclare i nutrienti dai rifiuti in un’altra forma, come il compost o il biodiesel. L’utilizzo come mangime o cibo dipende dai cambiamenti in queste normative, che a loro volta dipendono dai risultati positivi dei test di sicurezza.