Resource recovery from cheese whey: a step towards a scaled-up automated system

Recovering cheese whey (CW) is crucial not only for reducing environmental waste but also for transforming this underutilized byproduct into valuable resources, contributing to sustainability and fostering a circular bioeconomy. This study investigates the feasibility of producing volatile fatty acids (VFAs) from CW through anaerobic fermentation, highlighting both the challenges and opportunities of large-scale VFA production. Key findings reveal that the system achieved degree of acidification ranging from 60% to 97% with a mean value of about 74%. Acetic acid and propionic acid had the highest percentage in the VFA mix with some percentages of butyric acid and caproic acid appearing towards as the process reached steady state. While the SRT was found not to have an impact on the degree of acidification, literature suggests otherwise. The OLR was found to be the limiting factor of the fermentation process and was one major factor differentiating between literature work and this work. The OLR was fixed by design to accommodate the integration of the fermenter with a further resource recovery process based on purple photobacteria (PPB). Crucial operational factors such as sludge retention time (SRT) and pH control were identified as essential in influencing VFA composition and inhibiting methanogenesis. Nutrient optimization could greatly reduce the cost of the process. Additionally, proper probe positioning and maintenance were found to be vital for accurate pH control in large-scale operations. Challenges in maintaining consistent organic loading rates, due to the fermentable nature of CW, were also noted.

Il recupero del siero di latte (CW) è fondamentale non solo per ridurre i rifiuti ambientali, ma anche per trasformare questo sottoprodotto sottoutilizzato in risorse preziose, contribuendo alla sostenibilità e promuovendo un'economia circolare bioeconomica. Questo studio indaga la fattibilità della produzione di acidi grassi volatili (VFA) dal CW attraverso fermentazione anaerobica, evidenziando sia le sfide che le opportunità della produzione di VFA su larga scala. I principali risultati rivelano che il sistema ha raggiunto un grado di acidificazione compreso tra il 60% e il 97%, con un valore medio di circa il 74%. L'acido acetico e l'acido propionico avevano la percentuale più alta nella miscela di VFA, con alcune percentuali di acido butirrico e acido caproico che sono apparse man mano che il processo raggiungeva lo stato stazionario. Sebbene il tempo di ritenzione del fango (SRT) non abbia influenzato il grado di acidificazione, la letteratura suggerisce il contrario. L'OLR è stato identificato come il fattore limitante del processo di fermentazione ed è stato uno dei principali fattori che differenziano questo lavoro da quelli precedenti. L'OLR è stato fissato per progettazione per adattarsi all'integrazione del fermentatore con un ulteriore processo di recupero delle risorse basato su batteri fototrofici viola (PPB). I fattori operativi cruciali come il tempo di ritenzione dei fanghi (SRT) e il controllo del pH sono stati identificati come essenziali nell'influenzare la composizione dei VFA e nell'inibire la metanogenesi. L'ottimizzazione dei nutrienti potrebbe ridurre notevolmente il costo del processo. Inoltre, è stato riscontrato che una corretta posizione e manutenzione delle sonde sono vitali per un controllo preciso del pH nelle operazioni su larga scala. Sono stati anche evidenziati problemi nella gestione di tassi di carico organico costanti, a causa della natura fermentabile del CW.