Grani di distillatore essiccati con solubili (DDGS), un coprodotto della lavorazione dell'etanolo da mais, è comunemente usato come mangime per bovini, suini e pollame. Però, Il DDGS contiene più fosforo del necessario per gli animali. L'eccesso finisce nel letame e drena nello spartiacque, promuovere la produzione di alghe e infine contribuire a vaste zone morte nel Golfo del Messico.

La rimozione del fosforo in eccesso dal DDGS prima che diventi un mangime potrebbe alleviare il problema. Un nuovo studio dell'Università dell'Illinois esamina il modo migliore per recuperare il fosforo come co-prodotto, che può quindi essere potenzialmente utilizzato come fertilizzante per la produzione di mais e soia.

"Molto fosforo si trova nel mais stesso. Quando il mais viene lavorato, ottieni prodotti diversi. Una parte di essa è alimentata con diete animali, che contengono già molto fosforo. Quindi il fosforo aggiuntivo fuoriesce nel letame e si riversa nelle acque sotterranee, "dice Vijay Singh, coautore dello studio. Singh è professore di ingegneria agricola e biologica e direttore dell'Integrated Bioprocessing Research Laboratory (IBRL) presso l'U of I.

"Noi abbiamo chiesto, possiamo fare qualcosa nel processo stesso per recuperare questo fosforo, e rimetterlo sulla terra come fertilizzante? È come un'economia circolare, " Aggiunge.

La ricerca fa parte di un progetto su più fronti che abbraccia diversi dipartimenti del College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences presso U of I. Il progetto è finanziato da una sovvenzione della National Science Foundation nell'ambito di Innovations at the Nexus of Food, Ombrello sui sistemi energetici e idrici (INFEWS).

Ankita Juneja, assegnista di ricerca post-dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria Agraria e Biologica, è l'autore principale dello studio. Spiega che i ricercatori hanno prima esaminato il modo in cui il fosforo scorre attraverso l'impianto di produzione.

"Abbiamo iniziato con un modello e stimato il flusso di fosforo nell'intero impianto rappresentato nel diagramma. Quindi abbiamo determinato dove si verifica la concentrazione massima di fosforo, che ci aiuterà a recuperarlo economicamente, " lei dice.

I ricercatori sono stati in grado di recuperare dall'80% al 90% del fosforo attraverso un semplice processo di aumento dell'alcalinità del distillato sottile e l'aggiunta di cloruro di calcio, seguito da agitazione del prodotto per cinque minuti in un reattore di agitazione continuo.

Juneja spiega che l'obiettivo non era rimuovere tutto il fosforo perché una parte è necessaria come nutrienti nel mangime.

"Il fabbisogno alimentare di fosforo nel DDGS è compreso tra 3 e 4 milligrammi per grammo di DDGS. In precedenza, il DDGS aveva da 9 a 10 milligrammi per grammo. Quindi il resto era tutto eccesso, che finirebbe nel letame. Siamo stati in grado di ridurlo fino a 3,25 milligrammi per grammo, che è nella gamma di ciò di cui gli animali hanno effettivamente bisogno."

La rimozione del fosforo drena anche le proteine ​​dal DDGS, ma Juneja afferma che il processo di recupero dello studio è stato ottimizzato per garantire che le quantità di proteine ​​e fosforo rimaste nel DDGS fossero calibrate per soddisfare, ma non superare, i requisiti per l'alimentazione animale.

Il prodotto che si recupera con questo procedimento si presenta sotto forma di precipitato solido o pasta, che contiene circa il 60-70% di acqua. Può essere essiccato ed eventualmente utilizzato come fertilizzante, sebbene lo studio non affronti tale processo. Singh afferma che è attualmente in fase di test da parte di scienziati del Dipartimento di Scienze delle colture dell'U di I.

"Abbiamo dimostrato chiaramente che è possibile recuperare questo fosforo da un impianto di lavorazione in modo che non vada in diversi co-prodotti come i mangimi per animali, " fa notare.

I ricercatori hanno valutato sia gli aspetti tecnici che economici del processo di recupero. Mentre i trasformatori devono investire in nuove attrezzature per eseguire la separazione, esiste la possibilità di vendere il coprodotto recuperato come fertilizzante P per mais e soia.

"Abbiamo fatto l'analisi economica di quanto costerebbe aggiungere la sezione di recupero in un impianto di macinazione a secco esistente:quanto costerebbe in termini di costo fisso; quanto costerebbe in termini di costi operativi ogni anno; e come si potrebbero generare molte entrate extra producendo questo coprodotto extra, che può essere utilizzato come fertilizzante o altre applicazioni, " spiega Juneja.

"Abbiamo scoperto che l'investimento aggiuntivo è stato di 5,7 milioni di dollari in un impianto di macinazione a secco esistente che produce 40 milioni di galloni di etanolo all'anno. L'importo delle entrate aggiuntive è di poco meno di un milione di dollari all'anno, "aggiunge.

Gli stabilimenti attualmente non stanno attuando queste pratiche, ma i trasformatori sono molto interessati a conoscere i risultati dello studio, Singh note.

"Vogliono sapere come farlo. Anche solo fornire loro informazioni su come scorre il fosforo nel loro impianto è molto prezioso. E poi dare loro strategie per recuperarlo; anche questo è utile per loro, " Aggiunge.

Singh dice che questo è il secondo di tre studi che lui e Juneja stanno conducendo sul recupero del fosforo come parte del progetto INFEWS.

"Stiamo esaminando tre diverse raffinerie all'interno dell'Upper Sangamon Watershed, " dice. "In questo spartiacque, ci sono molti impianti di lavorazione diversi perché l'Illinois ha molta lavorazione di fagioli e mais".

Il primo studio ha esaminato gli impianti di macinazione a umido del mais, dove il mais viene convertito in amido per produrre sciroppo di mais ad alto contenuto di fruttosio, e il terzo studio si concentrerà sugli impianti di lavorazione della soia.

L'articolo, "Recupero del fosforo come coprodotto da impianti di macinazione a secco del mais:una valutazione tecno-economica" è pubblicato in Chimica dei cereali .

Il primo studio, "Fattibilità tecnico-economica del recupero del fosforo come coprodotto da impianti di macinazione a umido del mais, " è stato pubblicato anche in Chimica dei cereali .