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domingo, julio 3, 2022
 

Fertilizantes fosforados, otro nuevo subproducto de la producción de bioetanol de maíz

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Los granos secos de destilería con solubles (DDGS), un coproducto del procesamiento de etanol de maíz, se usan comúnmente como alimento para ganado, cerdos y aves de corral. Sin embargo, los DDGS contienen más fósforo del que necesitan los animales. 

Eliminar el exceso de fósforo de los DDGS antes de que se convierta en alimento podría representar una nueva fuente de ingreso para los productores. Un nuevo estudio de la Universidad de Illinois examina la mejor manera de recuperar el fósforo como coproducto, que luego puede usarse como fertilizante para la producción de maíz y soja.

“Hay mucho fósforo en el maíz mismo. Cuando se procesa el maíz, obtienes diferentes productos. Algunos de ellos se utilizan en las dietas animales, que ya contienen mucho fósforo. Entonces, el animal libera el fósforo adicional en el estiércol”, 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.

“Nos preguntamos si podíamos hacer algo en el proceso para recuperar este fósforo y volver a ponerlo en la tierra como fertilizante, aplicando el concepto de economía circular ”, agregó.

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La investigación es parte de un proyecto múltiple que abarca varios departamentos de la Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y del Medio Ambiente en la U de I. El proyecto está financiado por una subvención de la Fundación Nacional de Ciencias bajo las Innovaciones en el Nexo de los Sistemas de Alimentos, Energía y Agua (INFEWS).

Ankita Juneja, investigadora postdoctoral asociada en el Departamento de Ingeniería Agrícola y Biológica, es la autora principal del estudio. Ella explica que los investigadores primero observaron cómo fluye el fósforo a través de las instalaciones de producción.

“Comenzamos con un modelo y calculamos el flujo de fósforo en toda la planta diagramada. Luego determinamos dónde se produce la concentración máxima de fósforo, lo que nos ayudará a recuperarlo de forma económica», dijo.

Los investigadores pudieron recuperar del 80% al 90% del fósforo a través de un proceso simple que consiste en aumentar la alcalinidad de las vinazas livianas y agregar cloruro de calcio, seguido de agitar el producto durante cinco minutos en un reactor de agitación continua.

Juneja explica que el objetivo no era eliminar todo el fósforo porque se necesita algo como nutriente en el alimento.

«El requerimiento de fósforo de los alimentos para animales en los DDGS es de 3 a 4 miligramos por gramo de DDGS. Normalmente los DDGS tienen entre 9 y 10 miligramos por gramo. De modo que el resto es todo exceso y por consiguiente termina en el estiércol. Pudimos reducirlo a 3.25 miligramos por gramo, que está en el rango de lo que los animales realmente necesitan”.

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La eliminación del fósforo también quita la proteína de los DDGS, pero Juneja dice que el proceso de recuperación utilizado en el 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 a través de este procedimiento está en forma de un precipitado sólido o pasta, que contiene aproximadamente 60 a 70% de agua. Puede secarse y eventualmente usarse como fertilizante, aunque el estudio no aborda ese proceso. Singh dice que actualmente está siendo probado por científicos del Departamento de Ciencias de Cultivos de la U de I

«Hemos demostrado claramente que puede recuperar este fósforo de una planta de procesamiento para que no entre en coproductos diferentes, 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 fosforado para el maíz y la soja.

“Hicimos el análisis económico de cuánto costaría agregar la sección de recuperación en una planta de molienda seca existente: cuánto costaría en términos de costo fijo; cuánto costaría en términos de costos operativos cada año; y cuántos ingresos adicionales podrían generarse al producir este coproducto adicional, que puede usarse como fertilizante u otras aplicaciones”, explica Juneja.

“Descubrimos que la inversión adicional fue de U$S 5,7 millones en una planta de molienda seca existente que produce 40 millones de galones de etanol al año (150 mil metros cúbicos). La cantidad de ingresos adicionales es un poco menos de un millón de dólares cada año”, agrega.

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

“Quieren saber cómo hacerlo. Incluso proporcionarles información sobre cómo fluye el fósforo en su planta tiene mucho valor. Y luego dándoles estrategias para recuperarlo; eso también es de valor para ellos «, agrega. 

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 trabajando con tres biorefinerías diferentes dentro de la cuenca del Alto Sangamon», dice. «En esta cuenca, hay muchas plantas ya que Illinois tiene mucho procesamiento de maíz y maíz».

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

El artículo, «Recuperando el fósforo como coproducto de las plantas de molienda seca de maíz: una evaluación tecnoeconómica» está publicado en Cereal Chemistry. [ doi.org/10.1002/cche.10260 ]

Los autores incluyen a Ankita Juneja y Vijay Singh, Departamento de Ciencias Agrícolas y Biológicas, y Roland Cusick, Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de Illinois.

El primer estudio, «Viabilidad tecnoeconómica de la recuperación de fósforo como coproducto de las plantas de molienda húmeda de maíz», también se publicó en Cereal Chemistry . [ doi.org/10.1002/cche.10139 ]

Los autores incluyen a Ankita Juneja, Navneet Sharma, Roland Cusick y Vijay Singh.

La financiación de ambos estudios fue proporcionada por la Fundación Nacional de Ciencias, División de Ciencias de la Tierra.

 
 
 
 
 
 
 

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