Identifying Advanced Biotechnologies to Generate Biofertilizers and Biofuels From the World’s Worst Aquatic Weed

Resumo

A aguapé (Eichhornia crassipes L.) foi introduzida como uma planta invasora em corpos d’água doce, mais particularmente na Ásia e na África. Esta planta invasora cresce rapidamente e depois ocupa uma grande camada de corpos d’água doce. Portanto, muitos países enfrentam desafios para implementar abordagens adequadas para a valorização da pior planta aquática do mundo, a aguapé (AP). Foi realizado por mais de 1 ano um artigo de revisão crítico e atualizado, com base em mais de 100 artigos de periódicos científicos, estudos de caso e outros relatórios científicos. A distribuição mundial de AP e os impactos sociais, econômicos e ambientais associados foram descritos. Além disso, foi realizada uma avaliação extensa das biotecnologias de valorização mais amplamente utilizadas e inovadoras,e foi abordada levando à produção de biofertilizante e bioenergia a partir de AP. Além disso, foi utilizada uma pesquisa integrada para examinar as vantagens e desvantagens relacionadas de cada bioprocesso, e as perspectivas futuras foram indicadas. Os processos aeróbicos e anaeróbicos têm seus parâmetros básicos específicos, garantindo seu desempenho padrão. A compostagem foi utilizada principalmente em grande escala, para produzir biofertilizantes a partir de AP. No entanto, esta revisão explorou alguns pontos críticos para otimizar melhor as condições (presença de poluentes, inoculação e duração) da compostagem. AP tem um alto potencial para a produção de biocombustíveis, especialmente ao implementar várias abordagens de pré-tratamento. Esta revisão destacou o pré-tratamento combinado (físico-químico-biológico) como uma abordagem promissora para aumentar a produção de biocombustíveis. A valorização de AP deve ser em grandes quantidades para enfrentar sua rápida proliferação e garantir a geração de produtos bio-baseados com receita significativa. Portanto, foi elaborado um roteiro para futuras pesquisas e aplicações com base em um estudo estatístico avançado. Várias recomendações foram exploradas em termos da escolha de co-substratos, parâmetros básicos iniciais e condições de pré-tratamento, além de todas as condições cruciais para a produção de biocombustíveis a partir de AP. Essas recomendações serão de grande interesse para gerar biofertilizantes e bioenergia a partir de AP, especialmente no âmbito de uma economia circular.

Abstract

Water hyacinth (Eichhornia crassipes L.) was introduced as an invasive plant in freshwater bodies more particularly in Asia and Africa. This invasive plant grows rapidly and then occupies a huge layer of freshwater bodies. Hence, challenges are facing many countries for implementing suitable approaches for the valorization of the world’s worst aquatic weed, and water hyacinth (WH). A critical and up-to-date review article has been conducted for more than 1 year, based on more than 100 scientific journal articles, case studies, and other scientific reports. Worldwide distribution of WH and the associated social, economic, and environmental impacts were described. In addition, an extensive evaluation of the most widely used and innovative valorization biotechnologies, leading to the production of biofertilizer and bioenergy from WH, and was dressed. Furthermore, an integrated search was used in order to examine the related advantages and drawbacks of each bioprocess, and future perspectives stated. Aerobic and anaerobic processes have their specific basic parameters, ensuring their standard performances. Composting was mostly used even at a large scale, for producing biofertilizers from WH. Nevertheless, this review explored some critical points to better optimize the conditions (presence of pollutants, inoculation, and duration) of composting. WH has a high potential for biofuel production, especially by implementing several pretreatment approaches. This review highlighted the combined pretreatment (physical-chemical-biological) as a promising approach to increase biofuel production. WH valorization must be in large quantities to tackle its fast proliferation and to ensure the generation of bio-based products with significant revenue. So, a road map for future researches and applications based on an advanced statistical study was conducted. Several recommendations were explored in terms of the choice of co-substrates, initial basic parameters, and pretreatment conditions and all crucial conditions for the production of biofuels from WH. These recommendations will be of a great interest to generate biofertilizers and bioenergy from WH, especially within the framework of a circular economy.