从玉米乙醇生产中回收磷有助于减少地下水污染

时间:2020-03-08 21:35 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

从玉米乙醇生产中回收磷有助于减少地下水污染

干酒糟和可溶物(DDGS)是玉米乙醇加工的副产品,通常用作牛、猪和家禽的饲料。然而,DDGS所含的磷比动物所需的要多。多余的部分最后会变成肥料,流入流域,促进藻类生长,最终导致墨西哥湾大面积的死亡区域。

在DDGS成为饲料之前去除多余的磷可以缓解这一问题。伊利诺伊大学(University of Illinois)的一项新研究考察了回收磷作为副产品的最佳方式,这种副产品随后可能被用作玉米和大豆生产的肥料。

“玉米本身含有大量磷。当玉米被加工时,你会得到不同的产品。其中一些是动物饲料,其中已经含有大量的磷。因此,额外的磷从粪便中释放出来,渗入地下水,”该研究的合著者维贾伊·辛格(Vijay Singh)说。辛格是印度国立大学农业与生物工程学院的教授,也是该校综合生物处理研究实验室(IBRL)的主任。

“我们问,我们能不能在回收磷的过程中做点什么,然后把它作为肥料重新放回土地上?”这就像一个循环经济,”他补充道。

这项研究是一个多管齐下的项目的一部分,该项目跨越了加州大学农业、消费者和环境科学学院的几个院系。该项目由国家科学基金会资助,在食品、能源和水系统创新(INFEWS)的保护伞下。

农业和生物工程系博士后研究员Ankita Juneja是这项研究的主要作者。她解释说,研究人员首先观察磷是如何通过生产设备流动的。

“我们从一个模型开始,估算了整个图表化工厂中磷的流量。然后我们确定了磷的最高浓度出现在哪里,这将帮助我们在经济上恢复磷。”她说。

研究人员通过增加稀釜的碱度和添加氯化钙,然后在连续搅拌反应器中搅拌5分钟,就可以回收80%到90%的磷。

Juneja解释说,他们的目标并不是去除掉所有的磷,因为有些磷是饲料中需要的营养物质。

“动物对DDGS中磷的需求量是每克DDGS 3到4毫克。以前,DDGS的含量为每克9到10毫克。所以剩下的都是多余的,会进入肥料。我们能够把它减少到每克3.25毫克,这是动物们实际需要的范围。”

除去磷也会使DDGS中的蛋白质流失,但Juneja说,研究的回收过程经过了优化,以确保DDGS中剩余的蛋白质和磷的量符合动物饲料的需求,而不是过量。

通过这种方法回收的产品是固体沉淀物或糊状物,其中含有约60 - 70%的水。它可以被晒干并最终用作肥料,尽管这项研究并没有涉及这个过程。辛格说,印度作物科学部的科学家目前正在测试这一方法。

他说:“我们已经清楚地表明,你可以从加工厂回收这些磷,这样它们就不会进入不同的副产品,比如动物饲料。”

研究人员对回收过程的技术和经济方面进行了评估。虽然加工者必须投资于新设备来进行分离,但将回收的副产品作为玉米和大豆的P肥出售是有潜力的。

“我们对在现有的干磨厂中增加回收部分的成本进行了经济分析:固定成本方面的成本是多少;每年的运营成本是多少;生产这种额外的副产品可以产生多少额外的收入,这些副产品可以用作肥料或其他用途,”Juneja解释说。

“我们发现额外的投资是570万美元在一个现有的干磨工厂,每年生产4000万加仑的乙醇。每年增加的收入略低于100万美元,”她补充道。

辛格指出,工厂目前还没有实施这些措施,但加工商对了解这项研究的结果非常感兴趣。

“他们想知道怎么做。即使只是向他们提供有关磷在植物中如何流动的信息也是有很大价值的。然后给他们一些策略来恢复它;这对他们也有价值,”他补充道。

辛格说,这是他和朱尼佳正在进行的有关磷回收的三项研究中的第二项,这是虫害防治项目的一部分。

“我们正在上桑加蒙流域考察三家不同的炼油厂,”他说。“在这个分水岭,有许多不同的加工厂,因为伊利诺伊州有大量的大豆和玉米加工。”

第一项研究着眼于玉米湿磨工厂,在那里,玉米被转化成淀粉来制造高果糖玉米糖浆,而第三项研究将集中在大豆加工厂。

这篇题为《从玉米干磨植物中回收副产品磷:技术经济评价》的文章发表在《谷物化学》杂志上。

第一项研究“从玉米湿磨厂副产品中回收磷的技术经济可行性”也发表在《谷物化学》杂志上。

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