Odpady mleczarskie zamiast chemii – bionawozy z PWr

Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej prowadzą badania nad przetwarzaniem odpadów mleczarskich na bionawozy. Odzyskując azot oraz ważne dla rozwoju roślin składniki, tworzą produkty bogate w aminokwasy, które zwiększają odporność roślin na stres klimatyczny.

Bazą dla bionawozów jest najczęściej materia organiczna (np. obornik lub guano) oraz odpady naturalne, takie jak resztki roślinne, kompost czy słoma. Okazuje się jednak, że do ich produkcji można również wykorzystać odpady z przemysłu mleczarskiego.

Pierwszy taki pomysł

Właśnie nad takim rozwiązaniem pracują naukowcy z Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej. W swoich badaniach współpracują z firmą mleczarską produkującą m.in. mleko odtłuszczone oraz mleko w proszku. W trakcie wytwarzania tych produktów, przed procesem pasteryzacji, powstaje tzw. zrzut – bardzo zagęszczona mieszanina zawierająca m.in. wysoką zawartość białek.

– Bywa on wykorzystywany do produkcji pasz dla zwierząt, ale alternatywnie może stanowić źródło azotu, fosforu i innych pierwiastków, które są niezwykle cenne w uprawie roślin. Dlatego postanowiliśmy zagospodarować ten odpad w inny sposób, tworząc innowacyjny nawóz organiczno-mineralny oraz biostymulator. Warto podkreślić, że nikt wcześniej nie próbował wykorzystać go w ten sposób – mówi Rafał Taf ze Szkoły Doktorskiej PWr, który na prowadzonych badaniach opiera swoją pracę doktorską, realizowaną pod opieką prof. Katarzyny Chojnackiej.

Jak się okazuje, w całym procesie tworzenia nowej formuły bionawozu najbardziej skomplikowany jest pierwszy etap, czyli właściwa charakterystyka składu dostarczanych odpadów. Kluczowe jest dokładne określenie występujących w nich pierwiastków oraz ewentualna identyfikacja metali ciężkich, które – na szczęście – w odpadach mleczarskich nie występują. Wszystko po to, aby stworzyć taką formułę nawozu, w której pierwiastki byłyby w formach łatwo przyswajalnych dla roślin, a jednocześnie wolną od niepożądanych składników – w tym przypadku np. tłuszczów zawartych w odpadach mleczarskich, które mogłyby negatywnie wpływać na środowisko.

– Klasyczna produkcja nawozów opiera się głównie na zastosowaniu procesów typowo chemicznych. My również z nich korzystamy, ale dodatkowo wykorzystujemy procesy enzymatyczne, aby wydobyć z odpadów mlecznych jak najwięcej wolnych aminokwasów i krótkich peptydów. To właśnie one w znaczący sposób wpływają na wzrost roślin – wyjaśnia doktorant.

Co ciekawe, najnowsze badania potwierdzają, że zewnętrzne dostarczanie wolnych aminokwasów pomaga roślinom radzić sobie ze stresem klimatycznym. Ma to duże znaczenie m.in. w sytuacjach występowania ekstremalnych zjawisk, takich jak długotrwała susza, fale upałów czy okresowe zwiększone zasolenie gleby.

Technologia zero waste

– Opracowana przez nas metoda pozwala na stuprocentowe wykorzystanie powstających odpadów – nic się więc nie marnuje, a gotowy nawóz ma postać granulatu lub ciekłego biostymulatora. Cały proces jest jednak dość złożony i wymaga zastosowania odpowiedniego lepiszcza, np. bentonitu, lignitu lub leonardytu, umożliwiającego formowanie granulatu. Odpady charakteryzują się także zmiennym składem, dlatego czasem konieczna jest suplementacja nawozu składnikami mineralnymi w celu zwiększenia jego efektywności – zaznacza Rafał Taf.

Bionawóz stworzono z myślą o uprawach zbóż, takich jak pszenica, kukurydza czy jęczmień. Pierwsze testy przeprowadzono już w warunkach laboratoryjnych. Badania podzielono na kilka etapów — od testów kiełkowania, w trakcie których określano m.in. optymalne dawki nawozu dla poszczególnych gatunków roślin, po długookresowe testy wazonowe, polegające na uprawie roślin w pojemnikach w kontrolowanych warunkach. Wkrótce, we współpracy z wrocławskim oddziałem Instytutu Uprawy, Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowego Instytutu Badawczego w Puławach, rozpoczną się badania polowe na pszenicy.

– Nasze rozwiązanie ma ogromny potencjał wdrożeniowy zarówno dla branży mleczarskiej, która dzięki temu nie musi ponosić potencjalnych kosztów utylizacji odpadów, jak i dla rolników, ponieważ docelowo produkcja bionawozu może być tańsza niż nawozów chemicznych – podkreśla Rafał Taf.

Międzynarodowa współpraca

Badania nad przetwarzaniem odpadów mleczarskich na bionawozy odbywają się w ramach europejskiego projektu „Horizon Landfeed” (nr 101157636 pt. „Unlocking efficient bio-based fertilisers for soil sustainability from underutilised side streams”). W jego ramach naukowcy z Hiszpanii, Włoch, Francji, Grecji i Polski prowadzą prace nad wykorzystaniem różnego rodzaju odpadów żywnościowych, w tym m.in. resztek pochodzenia zwierzęcego, odpadów z tłoczni oliwy czy osadów z oczyszczalni ścieków.

Na Politechnice Wrocławskiej realizowane są badania dotyczące wyłącznie odpadów mleczarskich, a całym projektem kieruje prof. Katarzyna Chojnacka z Katedry Zaawansowanych Technologii Materiałowych na Wydziale Chemicznym. Projekt zakończy się w 2028 r., a jego całkowita wartość finansowania wynosi blisko 8 mln euro.

Źródło: Politechnika Wrocławska

Czytaj także: Wrocławscy naukowcy pracują nad wegańskimi odpowiednikami sera