ANAEROBIC DIGESTION OF DAIRY INDUSTRY WASTES: PROCESS PERFORMANCE AND MICROBIAL INSIGHTS

Biogas production is a hot topic, which has globally gained interest from many researchers over the past years. This fact is mainly due to the depletion of fossil fuels and environmental concerns regarding wastes disposal. Anaerobic Digestion (AD) represents a biological way to obtain both energy (in form of biogas) and waste discard, by converting the polluting organic matter. The overall process relies on a syntrophic chain where different microbial consortia produce the feed necessary for the final methanogenic step. Cheese whey has been largely investigated for AD treatment, since is a high polluting waste derived from the cheese-making process. However, there is a less-known waste originating from the portioning and shaving phases of long-ripened hard-cheese. This study aimed to investigate the microbiome of anaerobic digesters processing dairy industry wastes, such as cattle manure, cheese whey and hard-cheese powder wastes. In particular, the effects of process parameters, reactor configurations and type of dairy wastes, on the microbial populations, have been analyzed. The goal was achieved by means of culture-independent methods and high throughput sequencing, which allowed quantifying and identifying the main species present, as well as their differential gene expression in relation to hydrogen injection for biogas upgrading purposes.

La produzione di biogas è un tematica di forte impatto globale per due ragioni principali: il prossimo esaurimento dei combustibili fossili e l’inquinamento ambientale dovuto allo smaltimento di scarti organici. La Digestione Anaerobica (DA) è un processo biologico che permette la risoluzione di entrambi i problemi, producendo energia (in forma di biogas) e convertendo gli scarti organici in metano e anidride carbonica. Tale processo è basato su una complessa catena sintrofica tra consorzi microbici che produco il substrato per la fase finale di metanogenesi. Il siero di latte è uno scarto altamente inquinante derivante dal processo di lavorazione del formaggio e per questo è stato ampiamente investigato come substrato per la DA. Tuttavia esiste uno scarto meno noto prodotto dalle fasi di porzionatura e grattugia del formaggio a lunga stagionatura. Il presente studio analizza il microbioma di digestori anaerobici processanti scarti dell’industria lattiero-casearia, quali letame bovino, siero di latte e scarto del formaggio a pasta dura. In particolare, viene analizzato l’effetto dei parametri di processo, delle diverse configurazioni dei reattori e del tipo di scarto, su tale microbioma. L’obiettivo è raggiunto tramite tecniche biomolecolari che permettono di quantificare e identificare le principali specie presenti nei reattori, insieme alla differente espressione genica in seguito all’iniezione di idrogeno a scopo di upgrading del biogas.