Grãos de destilaria seca com solúveis (DDGS), um coproduto do processamento de etanol de milho, é comumente usado como ração para gado, suínos e aves. Contudo, DDGS contém mais fósforo do que os animais precisam. O excesso acaba em esterco e escoa para a bacia hidrográfica, promovendo a produção de algas e, eventualmente, contribuindo para grandes zonas mortas no Golfo do México.

Remover o fósforo em excesso do DDGS antes que ele se transforme em ração pode aliviar o problema. Um novo estudo da Universidade de Illinois examina a melhor maneira de recuperar o fósforo como um coproduto, que pode então ser potencialmente usado como fertilizante para a produção de milho e soja.

“Muito fósforo está no próprio milho. Quando o milho é processado, você obtém produtos diferentes. Parte dele é alimentado com dietas animais, que já contém bastante fósforo. Assim, o fósforo adicional sai do esterco e se espalha para as águas subterrâneas, "diz Vijay Singh, coautor do estudo. Singh é professor de engenharia agrícola e biológica e diretor do Laboratório de Pesquisa em Bioprocessamento Integrado (IBRL) na Universidade de I.

"Nós perguntamos, podemos fazer algo no próprio processo para recuperar esse fósforo, e colocar de volta na terra como fertilizante? É como uma economia circular, " ele adiciona.

A pesquisa faz parte de um projeto multifacetado que abrange vários departamentos da Faculdade de Agricultura, Consumer and Environmental Sciences na U of I. O projeto é financiado por uma bolsa da National Science Foundation no âmbito do Innovations at the Nexus of Food, Guarda-chuva dos Sistemas de Energia e Água (INFEWS).

Ankita Juneja, Pesquisador associado de pós-doutorado no Departamento de Engenharia Agrícola e Biológica, é o autor principal do estudo. Ela explica que os pesquisadores primeiro observaram como o fósforo flui através da instalação de produção.

“Começamos com um modelo e estimamos o fluxo de fósforo em toda a planta diagramada. Em seguida, determinamos onde ocorre a concentração máxima de fósforo, o que nos ajudará a recuperá-lo economicamente, " ela diz.

Os pesquisadores conseguiram recuperar 80% a 90% do fósforo por meio de um processo simples de aumento da alcalinidade da vinhaça fina e adição de cloreto de cálcio, seguido de agitação do produto por cinco minutos em um reator de agitação contínua.

Juneja explica que o objetivo não era remover todo o fósforo porque parte é necessária como nutriente na ração.

"A necessidade de fósforo em alimentos para animais em DDGS é de 3 a 4 miligramas por grama de DDGS. Anteriormente, o DDGS tinha cerca de 9 a 10 miligramas por grama. Então o resto foi tudo em excesso, que iria entrar no estrume. Conseguimos reduzi-lo para 3,25 miligramas por grama, que está na faixa do que os animais realmente precisam. "

A remoção do fósforo também drena a proteína do DDGS, mas Juneja diz que o processo de recuperação do estudo foi otimizado para garantir que as quantidades de proteína e fósforo deixadas no DDGS fossem calibradas para atender, mas não exceder, os requisitos para alimentação animal.

O produto que é recuperado por meio deste procedimento está na forma de um precipitado sólido ou pasta, que contém cerca de 60 a 70% de água. Pode ser seco e eventualmente usado como fertilizante, embora o estudo não aborde esse processo. Singh diz que atualmente está sendo testado por cientistas do Departamento de Ciências de Colheitas da Universidade de Idaho.

"Mostramos claramente que é possível recuperar esse fósforo de uma planta de processamento para que ele não entre em diferentes coprodutos, como ração animal, "ele observa.

Os pesquisadores avaliaram os aspectos técnicos e econômicos do processo de recuperação. Embora os processadores tenham que investir em novos equipamentos para realizar a separação, há potencial para venda do coproduto recuperado como fertilizante P para milho e soja.

"Fizemos a análise econômica de quanto custaria adicionar a seção de recuperação em uma planta de moagem a seco existente:quanto custaria em termos de custo fixo; quanto custaria em termos de custos operacionais a cada ano; e como muita receita extra poderia ser gerada pela produção deste co-produto extra, que pode ser usado como fertilizante ou outras aplicações, “Juneja explica.

“Descobrimos que o investimento adicional foi de US $ 5,7 milhões em uma planta de moagem a seco existente que produz 40 milhões de galões de etanol por ano. O valor da receita agregada é um pouco menos de um milhão de dólares a cada ano, " Ela adiciona.

As plantas não estão atualmente implementando essas práticas, mas os processadores estão muito interessados ​​em aprender sobre as descobertas do estudo, Notas de Singh.

“Eles querem saber como fazer. Até mesmo fornecer informações sobre como o fósforo flui na planta deles tem muito valor. E então dar a eles estratégias para recuperá-lo; isso também é valioso para eles, " ele adiciona.

Singh diz que este é o segundo de três estudos que ele e Juneja estão conduzindo sobre recuperação de fósforo como parte do projeto INFEWS.

"Estamos olhando para três refinarias diferentes dentro da bacia hidrográfica de Upper Sangamon, "diz ele." Neste divisor de águas, há muitas fábricas de processamento diferentes porque Illinois tem muito processamento de feijão e milho. "

O primeiro estudo analisou plantas de moagem úmida de milho, onde o milho é convertido em amido para fazer xarope de milho com alto teor de frutose, e o terceiro estudo enfocará plantas de processamento de soja.

O artigo, "Recuperando o fósforo como um coproduto de plantas de moagem a seco de milho:Uma avaliação técnico-econômica" é publicado em Química de Cereais .

O primeiro estudo, "Viabilidade técnico-econômica da recuperação de fósforo como um coproduto de plantas de moagem úmida de milho, "também foi publicado em Química de Cereais .