Metody zagospodarowania wywaru melasowego – praktyka gospodarcza i badania laboratoryjne

• Autorzy: Ryznar-Luty A. , Cibis E. , Krzywonos M.

Warianty tytułu

EN

Methods of vinasse utilisation: industrial applications and laboratory scale research

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wywar melasowy jest produktem ubocznym w procesie wytwarzania etanolu z melasy. Na jeden litr wytworzonego spirytusu powstaje od 9 do 14 l tego produktu ubocznego. Charakteryzuje się on ładunkiem ChZT (chemiczne zapotrzebowanie tlenu), osiagającym wartości od około 15 do ponad 100 g O2/l. Na skutek szybkiego wzrostu globalnej produkcji etanolu w ostatnich latach obserwuje się poważne trudności w zagospodarowaniu całej ilości powstającego wywaru melasowego. W pracy przedstawiono możliwosci rolniczego wykorzystania tego produktu ubocznego, dokonano przeglądu propozycji wykorzystania wywaru melasowego jako substratu do biosyntezy związków organicznych oraz biomasy, a także zamieszczono wyniki uzyskiwane w procesach jego biologicznego i fizykochemicznego oczyszczania w skali laboratoryjnej i przemysłowej.

EN

Vinasse is a by-product of ethanol manufacture from molasses. The quantity of vinasse obtained per one litre of alcohol produced varies between 9 and 14 l. Vinasse is characterised by a COD (Chemical Oxygen Demand) ranging from about 15 to more than 100 g O2/l. The growing trend observed in the global production of ethanol in the last few years has triggered serious problems in the utilisation of the total volume of vinasse produced. The present paper includes a review of potential agricultural uses of this byproduct, as well as an analysis of the suggested possibility of utilising vinasse as the substrate for the biosynthesis of organic compounds and for biomass synthesis. The paper also contains a discussion of the results obtained during biological and physicochemical treatment of vinasse under laboratory and industrial conditions.

• Wydawca: Mastermedia sp. z o.o.
• Czasopismo: Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 11, nr 2
• Strony: 19--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 70 poz.

Twórcy

autor

Ryznar-Luty A.

autor

Cibis E.

autor

Krzywonos M.

• Uniwersytet Wrocłaski, ul. Komandorska 118/120, 53-345 Wrocław tel. (071) 368-02-57,

Bibliografia

• [1] Kupczyk A., (2007). Bioetanol – wybrane aspekty rynkowe (1). Przem. Ferm. i Owoc. – Warz. 51 (6), 23-24.
• [2] Directive 2003/30/EC of the European Parliament and of the Council of 8 May 2003 on the promotion of the use of the biofuels or other renewable fuels for transport. Official Journal of the European Union L 123/42-46.
• [3] Kupczyk A., (2006). Polski potencjał produkcyjny bioetanolu w kontekście uwarunkowań Unii Europejskiej (Dyrektywa 2003/30/EC). Przem. Ferm. i Owoc. – Warz. 50 (7-8), 62-64.
• [4] Carter, C., (2007). The Ethanol Boom. http://cherokee.agecon.clemson.edu/AERO_Carte.ppt
• [5] Jarociński J., Jarosz K., (1980). Gorzelnictwo i drożdżownictwo. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa.
• [6] Anonim, (2008). Production of biofuels in the Word. http://www.biofuels-platform.ch/en/infos/production.php?id=bioethanol
• [7] Berg Ch., (2004). World fuel ethanol – analysis and outlook. http://www.distill.com./World-Fuel-Ethanol-A&O-2004.html
• [8] Murray D., (2005). Ethanol’s potential: Looking Beyond Corn. Earth Policy Institute. http://www.earth-policy.org/Updates/2005/Update49_printable.htm
• [9] Anonim, (2007). Renewable Fuel Association, Industry Statistics. http://www.ethanolrfa.org/industry/statistics/
• [10] Anonim, (2007). Rynek cukru w Europie. Südzucker. http://www.suedzucker.pl/14042.xml
• [11] Anonim, (2008). Aktualna sytuacja na rynku biopaliw ciekłych i biokomponentów. Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi. http://www.minrol.gov.pl/FileRepozytory/FileRepozytoryShowImage.aspx?item_id=34141
• [12] Jimenez A.M., Borja R., Martin A., (2003). Aerobic-anaerobic biodegradation of beet molasses alcoholic fermentation wastewater. Process Biochem. 38 (9), 1275-1284.
• [13] Basu A.K., (1975). Characteristics of distillery wastewater. J. Water Pollut. Control Fed. 47 (8), 2184-2190.
• [14] Sheehan G.J., Greenfield P.F., (1980). Utilisation, treatment and disposal of distillery wastewater. Water Res. 14 (3), 257-277.
• [15] Wiegant W.M., Classen J.A., Lettinga G., (1985). Thermophilic anaerobic digestion of high strength wastewaters. Biotechnol. Bioeng. 27 (9), 1374-1381.
• [16] Boopathy R., Tilhe A., (1991). Anaerobic digestion of high strength molasses wastewater using hybrid anaerobic baffled reactor. Water Res. 25 (7), 785-790.
• [17] Eremektar G., Tunay O., Orhon D., Gonenc E., (1995). The pollution profile of alcohol distilleries treating beet sugar molasses. Water Sci. Technol. 32 (12), 181-188.
• [18] Rüffer H., Rosenwinkel K.-H., (1998). Oczyszczanie ścieków przemysłowych. Poradnik, Wyd. 1. Oficyna Wydawnicza Projprzem-EKO, Bydgoszcz.
• [19] Wilkie A.C., Riesedel K.J., Owens J.M., (2000). Stillage characterization andm anaerobic treatment of ethanol stillage from conventional and cellulosic feedstock. Biomass Bioenerg. 19 (2), 63-102.
• [20] Friedrich J., (2004). Bioconversion of distillery waste. Fungal biotechnology in agricultural, food and environmental applications. Eds. Arora D.K., Marcel Dekker, New York, 431-442.
• [21] Pant D., Adholeya A., (2007). Biological approaches for treatment of distillery wastewater: A review. Bioresource Technol. 98 (12), 2321-2334.
• [22] Satyawali Y., Balakrishnan M., (2008). Wastewater treatment in molasses-based alcohol distilleries for COD and color removal: A review. J. Environ. Manage. 86 (3), 481-497.
• [23] Lewicki W., (2001). An introduction to vinasse (cms) from beet and cane molasses fermentation. Int. Sugar J. 103 (1227), 126-128.
• [24] Kumider J., (1996). Niektóre problemy racjonalnego wykorzystania odpadów powstających podczas otrzymywania produktów pochodzenia fermentacyjnego (1). Przem. Ferm. i Owoc. – Warz. 40 (11), 11-14.
• [25] Kotarska K., Czupryński B., Kłosowski G., (1998). Wywar melasowy i jego różnorodne przeznaczenie. Część I. Przem. Ferm. i Owoc. – Warz. 42 (1), 11-14.
• [26] Decloux M., Bories A., Lewandowski R., Fargues C., Mersad A., Lameloise M.L., Bonnet F., Dherbecourt B., Osuna L.N., (2002). Interest of electrodialysis to reduce potassium level in vinasses preliminary experiments. Desalination 146 (1-3), 393-398.
• [27] Haberowa H., Sobczak E., Augustyn M., (1988). Możliwość wykorzystania kondensatów z zagęszczania wywarów melasowych. Przem. Ferm. i Owoc. – Warz. 32 (11), 6-9.
• [28] Maiorella B.L., Blanch H.W., Wilke C.R., (1983). Distillery effluent and byproduct recovery. Process Biochem. 18 (8), 5–8, 12.
• [29] Cibis E., Zmaczyński K., (1990). Skład wywaru melasowego i wykorzystanie jegoskładników pokarmowych przez drożdże paszowe. Przem. Ferm. i Owoc. – Warz. 34(3), 6-8.
• [30] Shojaosadati S.A., Khalilzadeh R., Jalilzadeh A., Sanaei H.R., (1999). Bioconversion of molasses stillage to protein as an economic treatment of this effluent. Resour. Conserv. Recy. 27 (1-2), 125-138.
• [31] Thalasso F., van der Burgt J., O’Flaherty V., Colleran E., (1999). Large-scale anaerobic degradation of betaine. J. Chem. Technol. Biot. 74 (12), 1176–1182.
• [32] Ryznar-Luty A., (2008). Tlenowa biodegradacja wywaru melasowego (melasa buraczana) za pomocą mieszanej kultury termo- i mezofilnych bakterii z rodzaju Bacillus. Praca doktorska. Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu.
• [33] Gil-Pena M., Gutierrez M.J., Amo E., Schnabel I., (1987). Acidogenic degradation of the nitrogen fraction in vinasse. Biotechnol. Lett. 9 (8), 587-592.
• [34] Harada H., Uemura S., Chen A.-C., Jayadevan J., (1996). Anaerobic treatment of a recalcitrant distillery wastewater by a thermophilic UASB reactor. Bioresource Technol. 55 (3), 215-221.
• [35] Rajeshwari K.V., Balakrishnan M., Kansal A., Lata K., Kishore V.V.N., (2000). Stateof-the-art of anaerobic digestion technology for industrial wastewater treatment. Renew. Sust. Energ. Rev. 4 (2), 135-156.
• [36] Jimenez A.M., Borja R., Martin A., Raposo F., (2006). Kinetic analysis of the anaerobic digestion of untreated vinasses and vinasses previously treated with Penicillium decumbens. J. Environ. Manage. 80 (4), 303-310.
• [37] Sowmeyan R., Swaminathan G., (2008). Effluent treatment process in molasses-based distillery industries: A review. J. Hazard. Mater. 152 (2), 453-462.
• [38] Kotarska K., Czupryński B., Kłosowski G., (1998). Wywar melasowy i jego różnorodne przeznaczenie. Część II. Przem. Ferm. i Owoc. – Warz. 42 (4), 21-23.
• [39] Nguyen M.H., (2003). Alternatives to spray irrigation of starch waste based distillery effluent. J. Food Eng. 60 (4), 367-374.
• [40] Madejon E., Lopez R., Murillo J.M., Cabrera F., (2001). Agricultural use of three (sugar-beet) vinasse composts: effect on crops and chemical properties of a Cambiosol soil in the Guadalquivir river valley (SW Spain). Agr. Ecosyst. Environ. 84 (1), 55-65.
• [41] Diaz M.J., Eugenio M.E., Jimenez L., Madejon E., Cabrera F., (2003). Modelling vinasse/cotton waste ratio incubation for optimum composting. Chem. Eng. J. 93 (3), 233-240.
• [42] Brogowski Z., Kropisz A., Sobczak E., (1990). Możliwości produkcji kompostów z odpadów przemysłu drzewnego przy wykorzystaniu wywaru melasowego. Przem. Ferm. i Owoc. – Warz. 34 (8-9), 12-13.
• [43] Vaccari G., Tamburini E., Sgualdino G., Urbaniec K., Klemeš J., (2005). Overview of the environmental problems in beet sugar processing; possible solutions. J. Clean. Prod. 13 (5), 499-507.
• [44] Tejada M., Gonzalez J.L., García-Martínez A.M., Parrado J., (2008). Application of a green manure and green manure composted with beet vinasse on soil restoration: Effects on soil properties. Bioresource Technol. 99 (11), 4949-4957.
• [45] Nandy T., Shastry S., Kaul S.N., (2002). Wastewater management in a cane molasses distillery involving bioresource recovery. J. Environ. Manage. 65 (1), 25-38.
• [46] Chadzyński G., (1973). Wody i ścieki przemysłowe, Wyd. I. PWSZ, Warszawa.
• [47] Vatsala T.M., Mohan Ray S., Manimaran A, (2008). A pilot-scale study of biohydrogen production from distillery effluent using defined bacterial co-culture. Int. J. Hydrogen Energ. 33 (20), 5404-5415.
• [48] Vlissidis A., Zouboulis A.I., (1993). Thermophilic anaerobic digestion of alcohol distillery wastewaters. Bioresource Technol. 43 (2), 131-140.
• [49] Henze M., Harremoës P., la Cour Jansen J., Arvin E., (2002). Wastewater Treatment: Biological and Chemical Processes, 3rd ed. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg.
• [50] Jain N., Nanjundaswamy C., Minocha A.K., Verma C.L., (2001). Isolation, screening and identification of bacterial strains for degradation of predigested distillery wastewater. Indian J. Exp. Biol. 39, 490-492.
• [51] Martin M.A., Raposo F., Borja R., Martin A., (2002). Kinetic study of the anaerobic digestion of vinasse pretreated with ozone, ozone plus ultrviolet light, and ozone plus ultraviolet light in the presence of titanium dioxide. Process Biochem. 37 (7), 699- 706.
• [52] Wang B.S., Li B.S., Zeng Q.X., Liu H.X., (2008). Antioxidant and free scavenging activities of pigments extracted from molasses alcohol wastewater. Food Chem. 107 (3), 1198-1204.
• [54] Coca M., Garcia M.T., Gonzales G., Pena M., Garcia J.A., (2004). Study of coloured components formed in sugar beet processing. Food Chem. 86 (3), 421-433.
• [55] Mane J.D., Modi S., Nagawade S., Phadnis S.P., Bhandari V.M., (2006). Treatment of spentwash using chemically modified bagasse and colour removal studies. Bioresource Technol. 97 (14), 1752-1755.
• [56] FitzGibbon F., Singh D., McMullan G., Marchant R., (1998). The effect of phenolic acids and molasses spent wash concentration on distillery wastewater remediation by fungi. Process Biochem. 33 (8), 799-803.
• [57] Kumar V., Wati L., Nigam P., Banat I.M., Yadav B.S., Singh D., Marchant R., (1998). Decolorization and biodegradation of anaerobically digested sugarcane molasses spent wash effluent from biomethanation plants by white-rot fungi. Process Biochem. 33 (1), 83-88.
• [58] Ghosh M., Verma S.C., Mengoni A., Tripathi A.K., (2004). Enrichment and identification of bacteria capable of reducing chemical oxygen demand of anaerobically treated molasses spent wash. J. Appl. Microbiol. 96 (6), 1278-1286.
• [59] Bernardo E.C., Egashira R., Kawasaki J., (1997). Decolorization of molasses wastewater using activated carbon prepared from cane bagasse. Carbon 35 (9), 1217- 1221.
• [60] Migo V.P., Matsumura M., Rosario E.J., Kataoka H., (1993). Decolorization of molasses wastewater using an inorganic flocculant. J. Ferment. Bioeng. 75 (6), 438- 442.
• [61] Gonzalez G., Pena M., Garcia M.T., Uruena M.A., (1999). Decolorization of molasses effluents by coagulation-flocculation process. Zuckerindustrie 124 (5), 406-410.
• [62] Zayas T., Romero V., Salgado L., Meraz M., Morales U., (2007). Applicability of coagulation/flocculation and electrochemical processes to the purification of biologically treated vinasse effluent. Sep. Purif. Technol. 57 (2), 270-276.
• [63] Coca M., Pena M., Gonzales G., (2005). Variables affecting efficiency of molasses fermentation wastewater ozonation. Chemosphere 60 (10), 1408-1415.
• [64] Tondee T., Sirianuntapiboon S., (2008). Decolorization of molasses wastewater by Lactobacillus plantarum No. PV71-1861. Bioresource Technol. 99 (14), 6258-6265
• [65] Jain N., Minocha A.K., Verma C.L., (2002). Degradation of predigested distillery effluent by isolated bacterial strains. Indian J. Exp. Biol. 40 (1), 101-105.
• [66] Kumar P., Chandra R., (2006). Decoulorization and detoxification of synthetic molasses melanoidins by individual and mixed cultures of Bacillus spp. Bioresource Technol. 97 (16), 2096-2102.
• [67] Ghosh M., Ganguli A., Tripathi A.K., (2002). Treatment of anaerobically digested distillery spentwash in a two-stage bioreactor using Pseudomonas putida and Aeromonas sp. Process Biochem. 37 (8), 857-862.
• [68] Pena M., Gonzalez G., San Cristobal N., Heras C., (1996). Color elimination from molasses wastewater by Aspergillus niger. Bioresource Technol. 57 (3), 229-235.
• [69] Sirianuntapiboon S., Zohsalam P., Ohmomo S., (2004). Decolorization of molasses wastewater by Citeromyces sp WR-43-6. process Biochem. 39, 917-924.
• [70] Tondee T., Sirianuntapiboon S., Ohmomo S., (2008). Decolorization of molasses wastewater by yeast strain, Issatchenkia orientalis No. SF9-246. bioresurce Technol. 99 (13), 5511-5519.