Granos de destilería secos con solubles (DDGS), un coproducto del procesamiento de etanol de maíz, se utiliza comúnmente como alimento para el ganado, porcinos y aves de corral. Sin embargo, Los DDGS contienen más fósforo del que necesitan los animales. El exceso termina en estiércol y escurre en la cuenca, promover la producción de algas y eventualmente contribuir a grandes zonas muertas en el Golfo de México.

Eliminar el exceso de fósforo de los DDGS antes de que se convierta en alimento podría aliviar el problema. Un nuevo estudio de la Universidad de Illinois examina la mejor manera de recuperar fósforo como coproducto, que luego se puede utilizar potencialmente como fertilizante para la producción de maíz y soja.

"Hay mucho fósforo en el maíz. Cuando se procesa el maíz, obtienes diferentes productos. Parte de ella se alimenta en dietas animales, que ya contienen mucho fósforo. Entonces, el fósforo adicional sale del estiércol y se filtra al agua subterránea, "dice Vijay Singh, coautor del estudio. Singh es profesor de ingeniería agrícola y biológica y director del Laboratorio de Investigación de Bioprocesamiento Integrado (IBRL) en la U de I.

"Preguntamos, ¿Podemos hacer algo en el proceso mismo para recuperar este fósforo, y ponerlo en la tierra como fertilizante? Es como una economía circular " él añade.

La investigación es parte de un proyecto de múltiples frentes que abarca varios departamentos de la Facultad de Agricultura, Consumer and Environmental Sciences en U of I. El proyecto está financiado por una subvención de la National Science Foundation en el marco de Innovations at the Nexus of Food, Paraguas de Energy and Water Systems (INFEWS).

Ankita Juneja, investigador asociado postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Agrícola y Biológica, es el autor principal del estudio. Ella explica que los investigadores primero observaron cómo fluye el fósforo a través de la instalación de producción.

"Comenzamos con un modelo y estimamos el flujo de fósforo en toda la planta diagramada. Luego determinamos dónde ocurre la concentración máxima de fósforo, lo que nos ayudará a recuperarlo económicamente, " ella dice.

Los investigadores pudieron recuperar del 80% al 90% del fósforo mediante un simple proceso de aumento de la alcalinidad de la vinaza fina y la adición de cloruro de calcio. seguido de agitación del producto durante cinco minutos en un reactor de agitación continua.

Juneja explica que el objetivo no era eliminar todo el fósforo porque algunos se necesitan como nutrientes en el alimento.

"El requerimiento de fósforo en los alimentos para animales en los DDGS es de 3 a 4 miligramos por gramo de DDGS. Anteriormente, los DDGS tenían alrededor de 9 a 10 miligramos por gramo. Entonces el resto fue todo exceso, que entraría en el estiércol. Pudimos reducirlo a 3,25 miligramos por gramo, que está en el rango de lo que realmente necesitan los animales ".

La eliminación del fósforo también drena las proteínas de los DDGS, pero Juneja dice que el proceso de recuperación del estudio se optimizó para garantizar que las cantidades de proteína y fósforo que quedan en los DDGS se calibren para cumplir, pero no exceder, los requisitos para la alimentación animal.

El producto que se recupera mediante este procedimiento está en forma de un precipitado sólido o pasta, que contiene alrededor del 60 al 70% de agua. Se puede secar y eventualmente usar como fertilizante, aunque el estudio no aborda ese proceso. Singh dice que actualmente está siendo probado por científicos del Departamento de Ciencias de los Cultivos de la U de I.

"Hemos demostrado claramente que se puede recuperar este fósforo de una planta de procesamiento para que no entre en diferentes coproductos como la alimentación animal, ", señala.

Los investigadores evaluaron los aspectos técnicos y económicos del proceso de recuperación. Si bien los procesadores tienen que invertir en nuevos equipos para realizar la separación, Existe la posibilidad de vender el coproducto recuperado como fertilizante fosfatado para maíz y soja.

"Hicimos el análisis económico de cuánto costaría agregar la sección de recuperación en una planta de molienda en seco existente:cuánto costaría en términos de costo fijo; cuánto costaría en términos de costos operativos cada año; y cuánto Se podrían generar muchos ingresos adicionales al producir este coproducto adicional, que se puede utilizar como fertilizante u otras aplicaciones, "Explica Juneja.

"Descubrimos que la inversión adicional fue de $ 5.7 millones en una planta de molienda en seco existente que produce 40 millones de galones de etanol al año. La cantidad de ingresos adicionales es un poco menos de un millón de dólares cada año, " ella agrega.

Actualmente, las plantas no están implementando estas prácticas, pero los procesadores están muy interesados ​​en conocer los hallazgos del estudio, Singh señala.

“Quieren saber cómo hacerlo. Incluso proporcionarles información sobre cómo fluye el fósforo en su planta es muy valioso. Y luego darles estrategias para recuperarlo; eso también es valioso para ellos, " él añade.

Singh dice que este es el segundo de tres estudios que él y Juneja están realizando sobre la recuperación de fósforo como parte del proyecto INFEWS.

"Estamos analizando tres refinerías diferentes dentro de la cuenca superior de Sangamon, ", dice." En esta línea divisoria de aguas, hay muchas plantas de procesamiento diferentes porque Illinois tiene una gran cantidad de procesamiento de frijoles y maíz ".

El primer estudio analizó las plantas de molienda húmeda de maíz, donde el maíz se convierte en almidón para hacer jarabe de maíz con alto contenido de fructosa, y el tercer estudio se centrará en las plantas procesadoras de soja.

El artículo, "Recuperación del fósforo como coproducto de plantas de molienda en seco de maíz:una evaluación tecnoeconómica" se publica en Química de los cereales .

El primer estudio, "Viabilidad tecnoeconómica de la recuperación de fósforo como coproducto de plantas de molienda húmeda de maíz, "también se publicó en Química de los cereales .