Produzione di bioetanolo da effluenti del settore lattiero-caseario con Kluyveromyces marxianus

Il siero di latte e la scotta sono effluenti provenienti rispettivamente dal processo di trasformazione del latte in formaggio e ricotta. Il siero di latte contiene minerali, lipidi, lattosio e proteine; la scotta contiene principalmente lattosio. Il siero può essere riutilizzato in diversi modi, come l'estrazione di proteine o per l’alimentazione animale, mentre la scotta è considerata solamente un rifiuto. Inoltre, a causa degli ingenti volumi di siero prodotti nel mondo, vengono a crearsi seri problemi ambientali e di smaltimento. Destinazioni alternative di questi effluenti, come le trasformazioni biotecnologiche, possono essere un modo per raggiungere il duplice obiettivo di migliorare il valore aggiunto dei processi agroindustriali e di ridurre il loro impatto ambientale. In questo lavoro sono state studiate le condizioni migliori per produrre bioetanolo dal lattosio del siero e della scotta. Kluyveromyces marxianus è stato scelto come lievito lattosio-fermentante. Sono state effettuate fermentazioni su scala di laboratorio aerobiche e anaerobiche in batch, fermentazioni semicontinue in fase dispersa e con cellule immobilizzate in alginato di calcio,. Diverse temperature sono state testate per migliorare la produzione di etanolo. Le migliori prestazioni, per entrambe le matrici, sono state raggiunte a basse temperature (28°C). Anche le alte temperature sono compatibili con buone rese di etanolo nelle fermentazioni con siero. Ottimi risultati si sono ottenuti anche con la scotta a 37°C e a 28°C. Le fermentazioni semicontinue in fase dispersa danno le migliori produzioni di etanolo, in particolare con la scotta. Invece, l'uso di cellule di lievito intrappolate in alginato di calcio non ha migliorato i risultati di processo. In conclusione, entrambi gli effluenti possono essere considerati adatti per la produzione di etanolo. Le buone rese ottenute dalla scotta permettono di trasformare questo rifiuto in una risorsa.

Whey and scotta are effluents coming from cheese and ricotta processing respectively. Whey contains minerals, lipids, lactose and proteins; scotta contains mainly lactose. Whey can be reused by several ways, such as protein extraction or animal feeding, while nowadays scotta is just considered a waste; moreover, due to very high volumes of whey produced in the world, it poses serious environmental problems for disposal. Alternative destinations of these effluents, such as biotechnological transformations, can be a way to reach both goals of improving the added value of agroindustrial processes and reducing their environmental impact. In this work we investigated the way to produce bioethanol from lactose of whey and scotta and to optimize the fermentation yields. Kluyveromyces marxianus var. marxianus was chosen as lactose-fermenting yeast. Batch aerobic and anaerobic fermentations and semicontinuous fermentations in dispersed phase and in immobilized phase were carried out of whey, scotta at a laboratory scale. Different temperatures were also tested in order to try to improve the ethanol production. The best performances for both matrices were reached at low temperatures (28°C). High temperatures are also compatible with good ethanol yields in whey fermentations. Very good results are also obtained with scotta at 37°C and at 28°C. Semicontinuous fermentations in dispersed phase gave the best fermentation performances, in particular with scotta. Instead, the use of yeast cells entrapped in calcium alginate did not improve the process results. Then both effluents can be considered suitable for ethanol production. The good yields obtained from scotta allow to transform this waste in a source.