原来从玉米乙醇生产中回收磷可减少地下水污染!

玉米酒加工副产品干酒糟(DDGS)是玉米乙醇加工的副产品,通常用作牛,猪和家禽的饲料。但是,DDGS所含的磷超过了动物所需的磷。多余的肥料最终排入粪便,排入流域,促进藻类生产,并最终导致墨西哥湾的大型死区。

在DDGS变成饲料之前从DDGS中去除过量的磷可以缓解该问题。伊利诺伊大学的一项新研究探讨了回收磷作为副产品的最佳方法,然后可以将其潜在地用作玉米和大豆生产的肥料。

“玉米本身含有大量磷。加工玉米时,会得到不同的产品。其中一些是用动物饲料喂养的,这些饲料中已经含有大量的磷。因此,额外的磷会从肥料中浸出并渗入玉米中。

该研究的合著者维杰·辛格(Vijay Singh)说。辛格(Singh)是I of U的农业和生物工程教授,也是综合生物加工研究实验室(IBRL)的负责人。

他补充说:“我们问,我们是否可以在过程中自己做些事情来回收这种磷,并以化肥的形式运回土地上?这就像循环经济一样。”

该研究是一个跨部门项目的一部分,该项目跨越了I of U农业,消费者和环境科学学院的多个系。该项目由国家科学基金会(National Science Foundation)在食品,能源和水的联系创新项目下资助系统(INFEWS)伞。

该研究的主要作者是农业与生物工程系的博士后研究员Ankita Juneja。她解释说,研究人员首先研究了磷如何流经生产设施。她说:“我们从模型开始,估算了整个图示工厂中磷的流量。然后,我们确定了最大浓度的磷发生在哪里,这将有助于我们经济地回收磷。”

通过增加稀釜馏物的碱度并添加氯化钙的简单过程,研究人员能够回收80%至90%的磷,然后在连续搅拌反应器中将产物搅拌5分钟。Juneja解释说,目标不是去除所有磷,因为饲料中需要一些磷作为养分。

“ DDGS中的动物性食物对磷的需求量为每克DDGS 3-4毫克。以前,DDGS的重量约为9到10毫克/克。因此,其余的全部都是多余的,将进入粪便中。我们能够将其降低到每克3.25毫克,这是动物实际需要的范围。”

去除磷也会使DDGS中的蛋白质流失,但是Juneja说,该研究的回收过程经过优化,以确保DDGS中残留的蛋白质和磷的含量经过校准,可以满足但不超过动物饲料的需求。

通过该程序回收的产物为固体沉淀或糊状物的形式,其包含约60至70%的水。它可以干燥并最终用作肥料,尽管该研究并未涉及该过程。辛格说,目前正在由I.作物科学系的科学家进行测试。

他说:“我们已经清楚地表明,可以从加工厂中回收这种磷,这样磷就不会进入动物饲料等不同的副产品中。”研究人员评估了恢复过程的技术和经济方面。尽管加工商确实必须投资购买新设备来进行分离,但仍有潜力将回收的副产品作为玉米和大豆的磷肥出售。

“我们对现有干磨工厂中增加回收部分要花费多少进行了经济分析:就固定成本而言将花费多少;就每年运营成本而言将花费多少;以及生产这种额外的副产品可以产生很多额外的收入,这些副产品可以用作肥料或其他用途。”

她说:“我们发现,在现有的干磨工厂中,每年可生产4000万加仑乙醇的追加投资为570万美元。每年增加的收入额不到100万美元。”Singh指出,工厂目前尚未实施这些实践,但是加工者对了解研究结果非常感兴趣。

他补充说:“他们想知道怎么做。即使只是向他们提供有关磷在植物中的流动方式的信息也很有价值。然后给他们提供回收磷的策略;这对他们也很有价值。”辛格说,这是他和朱尼娅(Juneja)作为INFEWS项目的一部分进行的磷回收研究的三分之二。

他说:“我们正在研究Sangamon流域上游的三个不同的炼油厂。” “在这个分水岭,有许多不同的处理厂,因为伊利诺伊州有很多豆和玉米深加工的。”第一项研究针对的是玉米湿磨工厂,该工厂将玉米转化为淀粉以生产高果糖玉米糖浆,而第三项研究的重点是大豆加工厂。

谷物化学杂志上发表了文章“从玉米干磨植物中回收作为副产物的磷:技术经济评估” 。谷物化学中还发表了第一项研究“从玉米湿磨厂中回收磷作为副产品的技术经济可行性” 。

文章来源:phys.org

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