Drêches de distillerie séchées avec solubles (DDGS), un co-produit de la transformation de l'éthanol de maïs, est couramment utilisé comme aliment pour le bétail, porcs et volailles. Cependant, Le DDGS contient plus de phosphore que les animaux n'en ont besoin. L'excédent se retrouve dans le fumier et s'écoule dans le bassin versant, favorisant la production d'algues et contribuant finalement à de grandes zones mortes dans le golfe du Mexique.

L'élimination de l'excès de phosphore du DDGS avant qu'il ne devienne un aliment pour animaux pourrait atténuer le problème. Une nouvelle étude de l'Université de l'Illinois examine la meilleure façon de récupérer le phosphore en tant que co-produit, qui peut ensuite potentiellement être utilisé comme engrais pour la production de maïs et de soja.

« Beaucoup de phosphore se trouve dans le maïs lui-même. Lorsque le maïs est transformé, vous obtenez différents produits. Une partie est fournie dans l'alimentation animale, qui contiennent déjà beaucoup de phosphore. Ainsi, le phosphore supplémentaire sort du fumier et s'infiltre dans les eaux souterraines, " dit Vijay Singh, co-auteur de l'étude. Singh est professeur de génie agricole et biologique et directeur du Laboratoire de recherche en biotraitement intégré (IBRL) à l'U of I.

"Nous avons demandé, pouvons-nous faire quelque chose dans le processus lui-même pour récupérer ce phosphore, et le remettre sur la terre comme engrais ? C'est comme une économie circulaire, " il ajoute.

La recherche fait partie d'un projet à plusieurs volets couvrant plusieurs départements du Collège d'agriculture, Sciences de la consommation et de l'environnement à l'U of I. Le projet est financé par une subvention de la National Science Foundation dans le cadre du programme Innovations at the Nexus of Food, Parapluie des systèmes d'énergie et d'eau (INFEWS).

Ankita Juneja, attaché de recherche postdoctoral au département de génie agricole et biologique, est l'auteur principal de l'étude. Elle explique que les chercheurs ont d'abord examiné comment le phosphore circule dans l'installation de production.

« Nous sommes partis d'un modèle et avons estimé le flux de phosphore dans l'ensemble de la plante schématisée. Ensuite, nous avons déterminé où se situe la concentration maximale de phosphore, qui nous aidera à le récupérer économiquement, " elle dit.

Les chercheurs ont pu récupérer 80 à 90 % du phosphore grâce à un processus simple consistant à augmenter l'alcalinité d'une vinasse fine et à ajouter du chlorure de calcium, suivi d'une agitation du produit pendant cinq minutes dans un réacteur à agitation continue.

Juneja explique que l'objectif n'était pas d'éliminer tout le phosphore car une partie est nécessaire en tant que nutriments dans les aliments pour animaux.

« Le besoin alimentaire animal en phosphore dans les DDGS est de 3 à 4 milligrammes par gramme de DDGS. Auparavant, le DDGS avait environ 9 à 10 milligrammes par gramme. Alors le reste n'était que excès, qui entrerait dans le fumier. Nous avons pu le réduire à 3,25 milligrammes par gramme, ce qui correspond à ce dont les animaux ont réellement besoin. »

L'élimination du phosphore draine également les protéines du DDGS, mais Juneja dit que le processus de récupération de l'étude a été optimisé pour s'assurer que les quantités de protéines et de phosphore laissées dans le DDGS étaient calibrées pour répondre, mais pas dépasser, aux exigences en matière d'alimentation animale.

Le produit récupéré par ce procédé se présente sous la forme d'un précipité solide ou d'une pâte, qui contient environ 60 à 70 % d'eau. Il peut être séché et éventuellement utilisé comme engrais, bien que l'étude n'aborde pas ce processus. Singh dit que cela est actuellement testé par des scientifiques du département des sciences des cultures de l'Université de l'Université de I.

« Nous avons clairement montré qu'on peut récupérer ce phosphore d'une usine de transformation pour qu'il n'aille pas dans différents co-produits comme l'alimentation animale, " note-t-il.

Les chercheurs ont évalué à la fois les aspects techniques et économiques du processus de récupération. Alors que les transformateurs doivent investir dans de nouveaux équipements pour effectuer la séparation, il est possible de vendre le co-produit récupéré comme engrais phosphaté pour le maïs et le soja.

« Nous avons fait l'analyse économique du coût de l'ajout de la section de récupération dans une usine de broyage à sec existante :combien cela coûterait en termes de coût fixe ; combien cela coûterait en termes de coûts d'exploitation chaque année ; et comment beaucoup de revenus supplémentaires pourraient être générés en produisant ce co-produit supplémentaire, qui peut être utilisé comme engrais ou d'autres applications, " explique Juneja.

"Nous avons constaté que l'investissement supplémentaire était de 5,7 millions de dollars dans une usine de broyage à sec existante qui produit 40 millions de gallons d'éthanol par an. Le montant des revenus supplémentaires est d'un peu moins d'un million de dollars chaque année, " Elle ajoute.

Les usines ne mettent pas actuellement en œuvre ces pratiques, mais les transformateurs sont très intéressés à en savoir plus sur les résultats de l'étude, Singh note.

« Ils veulent savoir comment le faire. Même leur fournir des informations sur la façon dont le phosphore circule dans leur usine a beaucoup de valeur. Et puis leur donner des stratégies pour le récupérer; c'est aussi de la valeur pour eux, " il ajoute.

Singh dit qu'il s'agit de la deuxième des trois études que lui et Juneja mènent sur la récupération du phosphore dans le cadre du projet INFEWS.

« Nous examinons trois raffineries différentes dans le bassin versant supérieur de Sangamon, " dit-il. " Dans ce bassin versant, il y a beaucoup d'usines de transformation différentes parce que l'Illinois a beaucoup de transformation de haricots et de maïs."

La première étude a porté sur les usines de broyage humide du maïs, où le maïs est converti en amidon pour faire du sirop de maïs à haute teneur en fructose, et la troisième étude se concentrera sur les usines de transformation du soja.

L'article, "Récupérer le phosphore comme coproduit des usines de broyage à sec de maïs :une évaluation technico-économique" est publié dans Chimie des céréales .

La première étude, "Faisabilité technico-économique de la récupération du phosphore comme coproduit des usines de broyage humide du maïs, " a également été publié dans Chimie des céréales .