Projekta nosaukums: Integrētas pārtikas atkritumu valorizācijas sistēmas lēmumu pieņemšanas atbalsta rīks (DeSTInation)

Projekta līguma numurs: 1.1.1.2/VIAA/3/19/528

Projekta īstenošanas termiņš: 01.05.2020. – 30.04.2023. (36 mēneši)

Projekta kopējais finansējums: 133 805.88 EUR (ERAF finansējums – 113 734.99 EUR; LU daļa – 6690.31 EUR)

Projekta vadītāja: Pētniece, Dr.sc.ing. Elīna Dāce, elina.dace@lu.lv

Projekta zinātniskais mērķis: izstrādāt lēmumu pieņemšanas atbalsta rīku integrētai pārtikas atkritumu valorizācijas sistēmai, kurā tiek ņemta vērā izejvielu pieejamība, biokonversijas efektivitāte un ar to saistītā vides un tehno-ekonomiskā ietekme.

Projekta rezultāti: Projektā plānotas četras aktivitātes:

  1. pārtikas ražošanas un atkritumu apsaimniekošanas makro-sistēmu modelēšana;
  2. biotehnoloģijas un atkritumu pārveides mikro-sistēmu modelēšana;
  3. integrētas pārtikas atkritumu valorizācijas sistēmas novērtēšana;
  4. zināšanu pārnese, mobilitāte un mācības.

Projektā tiks izstrādāta un uz Latvijas piemēra validēta inovatīva metodika, kas apvieno dažādiem mērķiem izveidotus matemātiskus modeļus vienotā rīkā, kā arī (1) tiks publicēti 3 zinātniskie raksti žurnālos, kas indeksēti Scopus un Web of Science datubāzēs ar citēšanas indeksu 50% no nozares vidējā; (2) prezentēti rezultāti 2 starptautiskās zinātniskās konferencēs; un (3) jaunā zinātniece (pēcdoktorante) pilnveidos savu kompetenci zinātniskā darbā, mācībās, starptautiskā mobilitātē un tīklošanās pasākumos kopumā vismaz 3 mēnešu garumā, kā arī attīstīs savas pārnesamās prasmes.

Informācija par projektu: Pārtikas atkritumi ir vieni no visvairāk radītiem biogēnajiem atkritumiem visā pasaulē. Katru gadu pasaulē tiek izšķiesta trešdaļa saražotās pārtikas, un atkritumi rodas visos pārtikas piegādes ķēdes posmos, radot negatīvu uz vides, ekonomikas un sociālo ietekmi. Pārtikas atkritumus var efektīvi izmantot kā izejvielu atkritumu biorafinēšanā, kas var radīt vairākus produktus ar pievienoto vērtību. Pārtikas atkritumiem var būt nozīmīga loma ilgtspējīgas aprites bioekonomikas attīstībā. Tomēr trūkst instrumentu pārtikas atkritumu valorizācijas sistēmu novērtēšanai. Projektā tiks izveidots lēmumu pieņemšanas atbalsta rīks integrētai pārtikas atkritumu valorizācijas sistēmai, kurā tiek ņemta vērā izejvielu pieejamība, tās biokonversijas efektivitāte un ar to saistītā vides un tehno-ekonomiskā ietekme. Projekta novitāte ir izvēlētā hibrīdā modelēšanas metodika, kas dod iespēju pārbaudīt un novērtēt dažādus pārtikas atkritumu valorizācijas scenārijus pirms to ieviešanas.

Projekta rezultātā pēcdoktorantūras pētniece ievērojami uzlabos savas zinātniskās, vadības un komunikācijas prasmes, kas viņai palīdzēs sasniegt neatkarīga, nobrieduša pētnieka statusu.

Projekts veicinās viedās specializācijas stratēģijas jomas “Zināšanu ietilpīga bioekonomika” attīstību un īstenošanu ar resursu efektīvāku izmantošanu (ekoinovatīvi produkti, jaunas tehnoloģijas), inovāciju kapacitātes palielināšanu (inovatīvs lēmuma pieņemšanas atbalsta rīks), zināšanu bāzes un cilvēkresursu attīstīšanu (zināšanu ietilpīga bioekonomika), inovāciju sistēmas radīšanu (ekoinovatīvi produkti), un sociālas, vides, klimata, enerģijas izaicinājumu pārvarēšanu. Projekta rezultātus izmantos vairākas mērķa grupas.

Projekta 1. ceturkšņa rezultāti (01.05.2020.–31.07.2020.)

  1. Savākti statistikas dati un izstrādāts konceptuālais sistēmdinamikas modelis pārtikas atkritumu apsaimniekošanas scenāriju analīzei
  2. Veikts novērtējums par Latvijā radīto un apsaimniekoto sadzīves, bioloģiski noārdāmo un pārtikas atkritumu daudzumu un to nākotnes attīstības tendencēm līdz 2035.gadam (skat. šeit).
  3. Sagatavota un iesniegta publicēšanai žurnālā Sustainability (ISSN 2071-1050) publikācija "Dynamic sustainability assessment tool. Case study of green biorefineries in Danish agriculture"
  4. Veikti projekta izplatīšanas un komunikācijas pasākumi – ievietota informācija par projektu LU mājas lapā, projektu īstenojošā institūta mājas lapā un projekta īstenotāja ResearchGate profilā, kā arī projekta īstenošanas vietā izvietota informācija par projektu un finansējumu A3 plakāta formātā.

Projekta 2. ceturkšņa rezultāti (01.08.2020.–31.10.2020.) 

  1. Veikta atkritumu apsaimniekošanas sistēmas datu statistiskā analīze. Matemātiski raksturotas sakarības starp pārtikas atkritumu apsaimniekošanas sistēmas tehniskajiem un socioekonomiskajiem parametriem. Izveidots sistēmdinamikas modelis pārtikas atkritumu radīšanas un apsaimniekošanas sistēmas simulēšanai. Izveidots matemātiskais pamats nākotnes prognožu veidošanai. Uzsākta ietekmes uz vidi raksturojošo parametru noteikšana integrēšanai modeļa pamatstruktūrā. 
  2. Žurnālā Sustainability (ISSN 2071-1050, IF=2.576) publicēts zinātnisks raksts "Dynamic sustainability assessment tool. Case study of green biorefineries in Danish agriculture" https://doi.org/10.3390/su12187389, kurā publicēts sadarbībā ar Orhūsas Universitātes pētniekiem tapis sistēmdinamikas modelis lauksaimniecības piegādes ķēdes ilgtspējības novērtējumam. Lauksaimniecības sektors ir pārtikas piegādes ķēdes pamatā un tā ilgtspējīga attīstība ir priekšnosacījums pārtikas piegāžu nepārtrauktībai un vienlaikus arī ekosistēmas nestspējai (carrying capacity), savukārt tā darbības efektivitāte nosaka pārtikas atkritumu rašanos pārtikas piegādes ķēdes pirmajā jeb ražošanas posmā. 
  3. Veikti projekta izplatīšanas un komunikācijas pasākumi – papildināta informācija par projektu LU mājaslapā un projekta īstenotāja ResearchGate profilā, kā arī organizēts atklātais seminārs par vides sistēmu un ilgtspējības modelēšanas pieejām, piedāvājot par šo tēmu uzzināt citiem pētniekiem un studentiem. 

Projekta 3. ceturkšņa rezultāti (01.11.2020.31.01.2021.) 

  1. Viens no būtiskām pārtikas atkritumu veidiem ir izlietotās pārtikas eļļas un tauki no ēdināšanas sektora, dzīvnieku tauki no pārtikas apstrādes un ražošanas uzņēmumiem un tauki, kas uzkrājas notekūdeņu sistēmā. Pārskata periodā tika veikta literatūras analīze par šādu atkritumu daudzumu un apsaimniekošanas alternatīvām, vienlaikus meklējot iespējas šos atkritumus izmantot augstas pievienotās vērtības produktu ražošanā. Analīzes rezultātā tika uzsākts darbs pie apskata raksta par izlietoto pārtikas eļļu un tauku atkritumu apsaimniekošanu un valorizācijas iespējām, izmantojot dažādus rauga celmus biovirsmaktīvo vielu iegūšanai. Raksts tiks iesniegts publicēšanai zinātniskā žurnālā, kas iekļauts citējamības datu bāzēs Scopus un Web of Science.  
  2. Īstenota bioloģisko un pārtikas atkritumu apsaimniekošanas sistēmas sistēmdinamikas matemātiskā modeļa simulāciju sērija, kuras rezultāti parāda, ka bioloģisko un pārtikas atkritumu apsaimniekošanai, ja tie tiks savākti mērķa apjomā (t.i. 100% no radītajiem atkritumiem), Latvijā trūkst jaudu, kā rezultātā draud atkritumu pārstrādes mērķu neizpilde. Plānots izvērtēt risinājumu, kas vērsti uz radītā atkritumu daudzuma samazināšanu un savāktā daudzuma valorizāciju, ieviešanu, lai noteiktu to ietekmi uz atkritumu apsaimniekošanas sistēmas ilgtspējību. 
  3. Pārskata periodā pēcdoktorantūras pētniece apliecināja savas kompetences LU Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūta zinātniskajai padomei, kā rezultātā tika ievēlēta par vadošo pētnieci vides biotehnoloģijas nozarē. 
  4. Veikti projekta izplatīšanas un komunikācijas pasākumi – papildināta informācija par projektu LU mājas lapā un projekta īstenotāja ResearchGate profilā. 

Projekta 4. ceturkšņa rezultāti (01.02.2021.–30.04.2021.) 

  1. Rūpnieciskā biotehnoloģija ir viena no novatoriskākajām nozarēm ar aplēstu stabilu nozares ekonomisko izaugsmi, tādējādi ļaujot uzlabot esošās un izveidot jaunas vērtību ķēdes. Biotehnoloģijai ir acīmredzamas priekšrocības vides jomā salīdzinājumā ar ķīmisko rūpniecību. Tomēr biotehnoloģijas ieguldījumu vides jomā dažkārt vērtē pretrunīgi. Dažādu bioprocesu ilgtspēja vides, ekonomikas un sabiedrības ziņā kļūst arvien nozīmīgāka, jo pieaug izpratne par cilvēka veikto darbību sarežģītajām un savstarpēji saistītajām sekām. Jaunu risinājumu izstrādes procesā ignorējot ilgtspējības jautājumus, biotehnoloģiskā ražošana var kļūt neoptimāla, radot nevēlamas problēmas videi un sabiedrībai. Projektā tika izstrādāta ilgtspējīgas metabolisma inženierijas (sustainable metabolic engineering) koncepcija, kas ļauj novērtēt un optimizēt biotehnoloģiskās ražošanas ilgtspēju, to atvasinot no izmantotā mikroorganisma vielmaiņas iezīmēm. Ilgtspējīgas metabolisma inženierijas koncepcija ir metabolisma optimizācija, ņemot vērā visu ienākošo un izejošo plūsmu un izmantoto organismu saražotās biomasas ekonomiskos, vides un sabiedrības ilgtspējības parametrus. Metabolisma inženierijas konstrukcijas paplašināšana, kas raksturo iezīmes ar ilgtspējības novērtējumu, ļauj veikt biotehnoloģiskās ražošanas struktūras sākotnējo uzlabošanu. Par izstrādāto koncepciju tika sagatavots oriģināla zinātniskā raksta manuskripts un iesniegts publicēšanai žurnālā Computational and Structural Biotechnology Journal (ISSN 2001-0370, IF=6.018). 
  2. Pārskata periodā tika turpināts darbs arī pie apskata raksta par izlietoto pārtikas eļļu un tauku atkritumu apsaimniekošanu un valorizācijas iespējām. Izlietotās pārtikas eļļas un tauki no ēdināšanas sektora ir viens no būtiskākajiem pārtikas atkritumu veidiem. Pašlaik izlietotās eļļas tiek apsaimniekotas, tās dalīti savācot un nogādājot biodīzeļdegvielas vai biogāzes ražošanas stacijām. Tomēr pastāv arī iespēja tās izmantot augstākas pievienotās vērtības produktu ražošanā, izmantojot dažādus mikroorganismus, piemēram, raugus un baktērijas. Apskata rakstā tiek apkopota informācija no līdzšinējiem pētījumiem un to rezultātiem. Raksts tiks iesniegts publicēšanai zinātniskā žurnālā, kas iekļauts citējamības datu bāzēs Scopus un Web of Science.  
  3. Veikti projekta izplatīšanas un komunikācijas pasākumi – dalība Latvijas Universitātes 79. starptautiskās zinātniskās konferences sesijā “Dabas resursu ilgtspējīga izmantošana klimata pārmaiņu kontekstā” ar prezentāciju “Atkritumu biokonversija jaunu produktu ieguvei”. 
  4. Sagatavots pārskats par informācijas izplatīšanas, komunikācijas, mobilitātes un apmācību aktivitātēm, kā arī progresa un risku uzraudzību. 

Projekta 5. ceturkšņa rezultāti (01.05.2021.–31.07.2021.)

  1. Pārskata periodā tika veikts darbs pie dažādu pārtikas atkritumu un ražošanas blakus plūsmu identificēšanas. Apkopota informācija par radīto atkritumu apjomu, iespējamo tehnoloģiju pielietošanu pievienotās vērtības produktu iegūšanai, kā arī iegūstamajiem pievienotās vērtības produktiem. Balstoties uz apkopoto informāciju, norit darbs pie datubāzes izveides.
  2. Žurnālā Fermentation (ISSN 2311-5637, IF=3.975) publicēts zinātnisks raksts "Glycolipid Biosurfactant Production from Waste Cooking Oils by Yeast: Review of Substrates, Producers and Products" https://doi.org/10.3390/fermentation7030136 par izlietoto pārtikas eļļu un tauku atkritumu apsaimniekošanu un valorizāciju biovirsmaktīvajās vielās, izmantojot raugu. Apskata rakstā apkopota informācija no līdzšinējiem pētījumiem un to rezultātiem, veikts salīdzinājums starp svaigas (neceptas) un izlietotas (ceptas) pārtikas eļļas izmantošanas atšķirībām un ierobežojumiem no tām ražoto biovirsmaktīvo vielu izmantošanai.
  3. Tika saņemtas recenzentu atsauksmes iepriekšējā periodā publicēšanai žurnālā Computational and Structural Biotechnology Journal (ISSN 2001-0370, IF=6.018) iesniegtajam zinātniskā raksta manuskriptam. Ņemot vērā recenzentu ieteikumus, manuskriptā tika veikti labojumi un iesniegti atkārtotai izvērtēšanai.Vizīte Baltijā lielākajā bioreaktoru ražotnē A/S Biotehniskais centrs, lai iepazītos ar bioreaktoru projektēšanas un ražošanas procesu, kā arī bioreaktoru vadības risinājumu izstrādi.
  4. Veikti projekta komunikācijas pasākumi sociālajos tīklos.

Projekta 6. ceturkšņa rezultāti (01.08.2021.–31.10.2021.)

  1. Žurnālā Computational and Structural Biotechnology Journal (ISSN 2001-0370, IF=6.018) publicēts zinātnisks raksts "Sustainable metabolic engineering for sustainability optimisation ofindustrial biotechnology" https://doi.org/10.1016/j.csbj.2021.08.034 par projektā izstrādāto ilgtspējīgas metabolisma inženierijas (sustainable metabolic engineering) koncepciju, kas ļauj novērtēt un optimizēt biotehnoloģiskās ražošanas ilgtspēju, to atvasinot no izmantotā mikroorganisma vielmaiņas iezīmēm.
  2. Pārskata periodā tika turpināts darbs pie dažādu pārtikas atkritumu un pārtikas ražošanas blakus plūsmu identificēšanas un kvantificēšanas. Tika apkopota informācija par lielāko plūsmu apjomu, iespējamo tehnoloģiju pielietošanu pievienotās vērtības produktu iegūšanai, kā arī iegūstamajiem pievienotās vērtības produktiem. Balstoties uz apkopoto informāciju, turpinās darbs pie datubāzes izveides. Pašlaik Eiropā šādu apkopojumu iztrūkst, tādēļ tas būs būtisks pienesums biovalorizācijas jomā gan akadēmiskā, gan rūpniecības līmenī. Papildus tam tika sagatavots pirmā atlasītā organisma ierobežojumos balstītais stehiometriskais modelis, kas tālāk tiks pielāgots un optimizēts specifiska(u) pievienotās vērtības produktu iegūšanai.
  3. Tika īstenota pētniecības mobilitāte uz Padujas Universitāti Itālijā un Lapēnrantas-Lahti Tehnoloģiju universitāti Somijā (kopumā 6 nedēļas, 5 – pārskata periodā). Mobilitātes mērķis bija gūt ieskatu ārvalstu pētnieku grupu darbā un pielietotajās pētniecības metodēs, kā arī izveidot jaunus un nostiprināt esošos kontaktus zinātniskās sadarbības attīstīšanai individuālā un starpinstitucionālā līmenī. Mobilitātes laikā tika prezentēta un apspriesta projektā īstenotā modelēšanas pieeja, prezentētas pārtikas atkritumu valorizācijas iespējas, tehnoloģijas un aktualitāte Eiropas līmenī, kā arī iezīmētas grupu zinātniskās iespējas.
  4. Pēcdoktorantes kompetenču paaugstināšana tika apliecināta ar Latvijas Zinātnes padomes eksperta tiesību piešķiršanu rūpnieciskajā biotehnoloģijā – primārajā zinātnes apakšnozarē, kurā tiek īstenots projekts, kā arī vides inženierijā un enerģētikā – saistītajā zinātnes apakšnozarē, kurā tiek īstenots projekts.
  5. Veikti projekta komunikācijas pasākumi sociālajos tīklos.

Projekta 7.ceturkšņa rezultāti (01.11.2021.–31.01.2022.)

  1. Sadrabībā ar kolēģiem no Vācijas, Beļģijas un Polijas tika sagatavots un iesniegts publicēšanai raksts “Conventional and bio technologies of nitrogen return to food systems” par slāpekļa atgriešanu pārtikas sistēmā no dažādiem bioloģiskas izcelsmes atkritumiem un blakusproduktiem. Raksts šobrīd ir recenzēšanas stadijā.
  2. Projekta rezultāti tika apspriesti 2. starptautiskajā zinātniskajā konferencē Strategies toward Green Deal Implementation, sniedzot prezentāciju “Enabling Circular Bioeconomy via Estimating Biowaste and Food Loss Valorisation Potential in Latvia”.
  3. Tika noslēgta pētniecības mobilitāte Lapēnrantas-Lahti Tehnoloģiju universitātē Somijā. Mobilitātes laikā nostiprinātās sadarbības rezultātā norit darbs pie kopīgas grāmatas nodaļas par anaerobās pārstrādes izmantošanas nozīmi lauksaimniecības, atkritumu apsaimniekošanas un enerģētikas sektoros aprites bioekonomikas kontekstā. Grāmata tiks publicēta izdevniecībā Elsevier.
  4. Pārskata periodā tika turpināts darbs arī pie datubāzes izveides, kurā apkopota informācija pārtikas atkritumu plūsmām, iespējamo tehnoloģiju pielietošanu pievienotās vērtības produktu iegūšanai, kā arī iegūstamajiem pievienotās vērtības produktiem. Par apkopojuma rezultātiem tiek gatavota publikācija iesniegšanai starptautiski citējamā zinātniskā žurnālā.

Projekta 8.ceturkšņa rezultāti (01.02.2021.–30.04.2022.)

  1. Pārskata periodā tika īstenota pētniecības mobilitāte Thomas More University of Applied Sciences Beļģijā. Mobilitātes laikā tika veikta pieredzes un zināšanu apmaiņa ar zinātniekiem, kā arī apspriesta zinātniskā sadarbība pārtikas blakusproduktu izmantošanas kukaiņu kāpuru audzēšanā izpētei, tādējādi veicinot pāreju uz aprites bioekonomiku. Mobilitātes ietvaros tika apmeklēta Starptautiskās cieto atkritumu asociācijas (ISWA) organizētā vienas dienas konference “Circular and Low Carbon Cities” par indikatoru izveidi atkritumu novēršanas noteikšanai. Mobilitātes laikā gūtās atziņas tiks izmantotas turpmākajā projekta īstenošanā.
  2. Pārskata periodā tika turpināts darbs pie datubāzes par pārtikas ražošanas atkritumu veidiem un daudzumu un jaunākajām biotehnoloģijām to valorizācijai pievienotās vērtības produktos. Par darba rezultātiem tika ziņots starptautiskajā jauno zinātnieku konferencē BTechPro2022 “International Conference for Young Scientists on Biorefinery Technologies and Products”. Prezentācijas nosaukums “Enabling circular bioeconomy via estimating the potentially valorisable food loss and waste in the Northern European region”
  3. Tika sagatavots un iesniegts Elsevier redakcijai grāmatas “Sustainable and Circular Management of Resources and Waste Towards a Green Deal” nodaļas manuskripts “Waste to energy and circular economy: the case of anaerobic digestion” par bioloģiskas izcelsmes atkritumu valorizācijas un anaerobās pārstrādes izmantošanas nozīmi lauksaimniecības, atkritumu apsaimniekošanas un enerģētikas sektoros aprites bioekonomikas kontekstā.
  4. Tika īstenoti vairāki projekta rezultātu diseminācijas un komunikācijas pasākumi, t.sk. sniegta prezentācija “Aprites ekonomikas mestais izaicinājums un sadarbības nozīme tajā” Vidzemes Inovāciju nedēļas 2022 organizētā pasākuma “Kas vienam lieks, otram – prieks! Bet ko darīt ar ražošanas blakus produktiem un bioatkritumiem?” ietvaros, kā arī pārrunāta zinātnieka profesija ar Rīgas Valsts vācu ģimnāzijas skolēniem  Ēnu dienas ietvaros.
Pēdējās izmaiņas veiktas