Technical assessement of Grana Padano cheese whey valorisation by purple phototrophic bacteria

World resource usage is become year by year more and more unsustainable, the category more fragile to water food energy nexus is the farming world which is not capable to market its products by itself suffering from low contracting ability even with the suppliers. This future scenario is characterized by the growing population and in particular third world countries that will consume more calories and will demand for more meat. Whitin this frame policy makers are posing first cornerstones to lead our society toward a safer future with lower waste production and more efficient resource use. The circular bioeconomy is the paradigm that can be adopted to overcome the problems related to a linear production culture using byproducts as new input and developing resource recovery technologies. In this sense, the present work demonstrated that by-product and context analysis along with technological application can lead to an efficient use of resources. The biorefinery theorized is characterized by a fermentation step in which the cheese whey components are transformed into volatile fatty acids with a degree of acidification of 74% at 32 °C and pH of 5.5. The produced VFAs are used to cultivate phototrophic purple bacteria which are a promising source of microbial single cell proteins, the experimentation highlighted comparable growth performances compared to synthetic substrate but even higher substrate utilization 0.97 gCODbiomass/gCODsubstrate compared to 0.7 gCODbiomass/gCODsubstrate. The other interesting results is the protein content obtained, which is 0.56 (g proteins/TSS).

L'utilizzo delle risorse mondiali diventa di anno in anno sempre più insostenibile, la categoria più fragile al competitivo utilizzo di risorse naturali acqua-cibo-energia è il mondo agricolo che non è in grado di commercializzare i propri prodotti da solo e soffre di una scarsa capacità contrattuale anche con i fornitori. Questo scenario futuro è caratterizzato dall'aumento della popolazione e in particolare dei Paesi del terzo mondo che consumeranno più calorie e richiederanno più carne. In questo quadro, gli attori politici stanno ponendo le prime basi per condurre la nostra società verso un futuro più sicuro, con una minore produzione di rifiuti e un uso più efficiente delle risorse. La bioeconomia circolare è il paradigma che può essere adottato per superare i problemi legati a un modello produttivo lineare, utilizzando i sottoprodotti come nuovi input e sviluppando tecnologie atte al recupero delle risorse. In questo senso, il presente lavoro ha dimostrato che l'analisi dei sottoprodotti e del contesto produttivo, unitamente all'applicazione tecnologica, può portare a un uso efficiente delle risorse. La bioraffineria teorizzata è caratterizzata da una fase di fermentazione in cui i componenti del siero di latte del formaggio vengono trasformati in acidi grassi volatili con una percentuale acidificazione del 74% a 32 °C e un pH di 5,5. I VFA prodotti vengono utilizzati per coltivare batteri fototrofici viola che sono una promettente fonte di proteine microbiche; la sperimentazione ha evidenziato performance di crescita comparabili ma un utilizzo del substrato ancora più elevato rispetto a substrati sintetici 0,97 gCODbiomassa/gCODsubstrato rispetto a 0,7 gCODbiomassa/gCODsubstrato. Un altro risultato interessante è il contenuto proteico ottenuto, pari a 0,56 (g di proteine/TSS).