Norge er godt egnet for matproduksjon og forskerne mener vi kan produsere smartere enn konkurrentene. Målet er å automatisere alt som kan automatiseres i produksjonslinjer for næringsmidler. Prosjektet "iProcess" som Forskningsrådet finansierer, ser blant annet på hvordan roboter skal få til å gripe føyelige objekter som salat. Foto: Unni Skoglund.

Roboten – den nye bonden?

Forskere jobber med å imøtekomme matbehovet som befolkningsveksten fører med seg. Skal vi slippe å gå sultne i framtida må smitt og smule av råvarer benyttes, i tillegg til at vi for alvor må høste av de muligheten havet gir oss.

MATPRODUKSJON: Innen 2050 vil det være minst 35 prosent flere av oss på jorda. Allerede i dag er det matmangel en del steder i verden, og dette kombinert med økt levestandard gjør at vi må øke matproduksjonen med minimum 70 prosent for å mette alle munner, ifølge World Resource Institute (wri.org).

Denne økningen må skje samtidig som klimaendringene stadig blir tydeligere; mange steder på jorda mangler både ferskvann og areal til matproduksjon. Behovet og realitetene henger rett og slett ikke sammen. Med mindre vi høster smartere.

Vegar Johansen er administrerende direktør i SINTEF Ocean. Han mener vi er inne i havets århundre: Bedre utnyttelse av ressursene som finnes under de blå bølgene vil være av avgjørende betydning for å møte utfordringene vi møter.

Han er på ingen måte alene om å se til havet: Både Verdensbanken og FAO (FNs matvareorganisasjon) er blant de som sier at vi er avhengige av å dyrke havet for å møte matetterspørselen. I dag kommer bare to prosent av kaloriene vi får i oss fra sjømat.

Soya fra Brasil? Nei takk.

– Norge er verdens 13. største land når vi tar med arealet som vi har i sjøen. Det forplikter, sier Vegar Johansen.

Sjømatnæringa i Norge er i kraftig vekst, men potensialet er nærmest skyskraperhøyt. Skal vi dekke opp for verdens behov for mat må vi bidra enda mer. Både med egen produksjon og ved å eksportere teknologi som gjør at andre kan dyrke mer effektivt.

Administrerende direktør ved SINTEF Ocean, Vegar Johansen mener vi må dyrke ressurser i havet som i dag er uutnyttet, og hente ut mer mat lengre ned i næringskjeden. Et eksempel på det er høyteknologisk tang- og tareproduksjon. Foto: Erik Børset.

Johansen ser for seg at vi framover dyrker ressurser i havet som i dag er uutnyttet, og at vi da blant annet henter ut mat lengre ned i næringskjeden. Et eksempel på det er tang- og tareproduksjon. I tillegg til at næringsrik tang og tare er ettertraktet som menneskemat i andre deler av verden, og er i ferd med å bli en delikatesse i Vesten, kan den også brukes som fôr til oppdrettsfisk.

– Det er tullete at vi importerer soya fra Brasil for å mate oppdrettslaksen vår, når vi bor i et matfat. Vi har eksperimentert med tangdyrking, og den vokser som bare juling, sier Johansen.

Taredyrking

SINTEF jobber også med å lage dedikerte båter for å høste tare. Kina er i dag størst på taredyrking, men tarenæringen der er på et svært lavt teknologisk nivå. I tillegg til at vi kan dyrke tare i Norge ser SINTEF for seg å eksportere teknologi, slik at taredyrkingen kan bli mer effektiv også andre steder på kloden.

En annen av måtene som SINTEF mener vi kan få en bedre og samtidig bærekraftig utnyttelse av havet på, er å utnytte alt vi tar opp av fisk. Mens vi eksempelvis på sild har nærmere 100 prosent utnyttelse av fisken, er tallet på hvitfisk bare 48 prosent. Mens vi av silda bruker både fileter og selger sildebiter i ulike marinader og bruker olja, kastes altså en god del av hvitfisken over rekka. I tillegg til det vi mister av mat, fører restavfallet også til store klimagassutslipp.

Store ressurser kastes over ripa

 I 2015 genererte hvitfiskindustrien i Norge 314 000 tonn restråstoff – altså fiskerester som aldri ble foredlet slik at de nådde forbrukere.

– Dette restråstoffet kunne gjennom foredling gitt 16 000 tonn olje og tilført 25 millioner mennesker det de trenger av omega 3-fettsyrer i ett helt år, sier Ana Karina Carvajal, forskningsleder på SINTEF Ocean.

Samtidig vil det gi nok proteiner til at 1,9 millioner mennesker får dekket sitt daglige anbefalte inntak av proteiner i ett år.

– Det er utrolig mye å hente ut fra det som i dag går i sjøen. Industrien ønsker å øke utnyttelsesgraden, men trenger teknologien som gjør det mulig og lønnsomt. Det kan vi forskere hjelpe dem med, sier Carvajal.

Grovforedling til sjøs

Forskningsleder Ana Karina Carvajal jobber med bedre utnyttelse av matressursene våre – gjennom å foredle det som kalles restråstoff. Her viser hun fram et protein framstilt fra fiskeavfall. Foto: Thor Nielsen/SINTEF.

Noe av grunnen til at så mye går til spille, handler om hvordan havflåten som fanger hvitfisken opererer. I motsetning til laks og ørret som foredles på land, gjøres grovforedling av hvitfisken til sjøs.

Havflåten er ofte ute i to uker i slengen og kaster hoder og innmat over bord. Hele 92 prosent av alt restråstoff blir ikke utnyttet. Båtene mangler plass til å ta vare på restråstoffet, og de mangler også løsninger for å ta vare på kvaliteten på råstoffet. Her kan forskning og teknologi bidra stort slik at fremtidige båter har mulighet til å prosessere og ivareta denne ressursen om bord.

Dyrker ny mat til maten

SINTEF har også forsket seg fram til levende føde som igjen kan gjøre oppdrett av andre typer fisk enn laks og ørret mulig. Det er nemlig slik at det bare er disse vanlige rødfiskene som nøyer seg med dødt fôr i en tidlig fase. Andre fiskeslag krever sprell levende mat, og det har så langt vanskeliggjort oppdrett. Nå har forskerne, etter mange års forskning, lyktes med å dyrke copepode, som er snaks for mange fiskeslag. Det kan blant annet muliggjøre oppdrett av ettertraktet tunfisk.

– Fjordene våre gjorde Norge velegnet for oppdrettshistoriens første fase. Nå skal vi bygge eventyret videre. Vi mener det er realistisk med en femdobling i lakseoppdrett fram mot 2050, men vi må også lykkes med andre arter hvis det skal monne i global sammenheng, slår Vegar Johansen fast.

Robotene inntar matproduksjonen

I en av labene til SINTEF Ocean summer en robot som i dag ikke har fisk mellom fingrene, men grønn salat. Føyelige objekter som denne salaten skal forskerne lære roboten å håndtere. Lykkes de med å spesialisere seg på roboter som kan se og gripe, kan roboten bli den nye gårdsgutten og bidra til å minske matsvinnet og gjøre næringen mer effektiv.

Det har seg nemlig slik at det langt i fra bare er sjønæringa som har lav utnyttelsesgrad på matressursene, også i matproduksjon for øvrig syndes det i stor skala.

Globalt blir utrolige 1,3 milliarder tonn mat kastet hvert år i følge FAO. Det tilsvarer 1/3 av all mat som produseres for humant konsum. I norsk foredlingsindustri er tallet 320 000 tonn årlig, og i dette regnestykket er ikke restråstoff fra hvitfisk tatt med. 8 prosent av råstoffet går tapt der det oppstår, mens 25 prosent går tapt gjennom verdikjeden – under prosessering, lagring/transport, hos grossist eller hos forbruker.

Forskerne jobber nå sammen med foredlingsindustrien for å endre denne praksisen. Forskning og teknologi kan bidra til å redusere matsvinn og utnytte råstoffet vi har på en bedre måte.

– Optimal kjøling og fokus på kvalitet i alle ledd vil bidra til å forlenge holdbarheten på produktet. I tillegg kan automasjon og robotisering gjøre norsk matproduksjon mer bærekraftig, både med tanke på lønnsomhet og å øke utnyttelsesgraden, sier Ana Karina Carvajal.

Kunstig øye, hjerne og hånd

Forskerne jobber med å utvikle nye konsepter basert på roboter som benytter seg av store datamengder fra 3D-kameraer samt Big data for på best mulig måte å beskrive råvarene og deretter behandle dem, minst like bra som mennesker kan gjøre.

– Vi må lage nye robotiserte konsepter som baserer seg på kunstig øye, hjerne og hånd som gjør en robot i stand til å imitere syn med bruk av kamera, hjerne ved hjelp av kunstig intelligens og håndbevegelser med å bruke griperverktøy. Målet er å kunne automatisere de mest utfordrende oppgavene som per i dag er manuelt baserte, sier Ekrem Misimi. Han er seniorforsker på SINTEF Ocean, teknisk kybernetiker og har doktorgrad i maskinsyn.

Utfordringen er at dagens teknologi ikke takler den naturlige variasjonen som biologisk råstoff som fisk, kylling eller et salathode har. Men dette jobber forskerne med å løse.

SINTEF-forskerne har allerede utviklet Mr. Gribbot, et robotisert konsept basert på en industrirobot som er skreddersydd for raskt, presist og enkelt fjerne kyllingfileter fra et kyllingskrog, uten at noe av råvaren går til spille. Forskerne har gitt roboten både 3D syn og hender, og et lynkurs i kyllingens anatomi. Det er ingen enkel sak, for en kyllingfilet er en relativt glatt og myk råvare som i tillegg krever forsiktig behandling, slik at den ikke får merker eller kvalitetsfeil etter robothåndens berøring.

Dette er teamet bak «Gribbot» – verdens første robot som kan fjerne kyllingfilet fra et skrog – helt automatisk. Fv: Elling Ruud Øye, Ekrem Misimi og Aleksander Eilertsen. Foto: TYD/SINTEF

I dag jobber Ekrem Misimi, sammen med kollegene sine med et nytt konsept for griping og håndtering av føyelig biologisk råstoff som kombinerer både 3D bilder, deep learning og den taktile følingen gjennom griperfingrene. På den måten får de roboten til å gripe biologisk råstoff mest mulig nøyaktig og på en fintfølende måtte.

Bidrar til det grønne skiftet

SINTEF og NTNU opprettet nylig Gemini-senteret ROBOTICS med fokus på robotisert griping og manipulering. Senteret skal fokusere på styring og læring av roboter for å gripe og manipulere føyelige og andre industriobjekter. Forskerne mener bruk av avansert robotteknologi vil føre til økt verdiskapning i Norge, fordi det gir matprodusentene mulighet til å holde hjulene i gang her til lands.

– Norge har muligheten til å bli ledende internasjonalt som produsent av de nyeste teknologiene som muliggjør en effektiv robotisering og fleksibel automasjon i matindustrien. SINTEF og NTNU er blant de fremste på å jobbe fram denne typen løsninger i tett samarbeid med matindustrien, sier Misimi, og tilføyer:

– Matindustrien opererer i dag med små marginer, teknologien gir dem mulighet til å omstille seg og overleve. Slik jeg ser det handler det om å automatisere eller å gå til grunne.

Han fremhever at robotisert automasjon bidrar til å oppnå de store nasjonale strategiene om et grønt skifte, gjennom bedre ressursutnyttelse og mindre svinn. Teknologien er helt sentral for at vi skal nå klimamålene våre.

– Robotisering kan hjelpe oss til å bedre utnyttelsen av både havet og landressursene i en tid hvor det er kritisk å skaffe nok mat til alle. Det handler om å tenke nytt og jobbe fram teknologien vi behøver. Kanskje blir den nye gårdsgutten en robot, sier Ekrem Misimi i SINTEF Ocean.