Recovery ratio and quality of an agricultural bio-stimulant and semi-refined carrageenan co-produced from the fresh biomass of Kappaphycus alvarezii with respect to seasonality

Resumo

Em geral, até o momento, a maioria da biomassa seca cultivada de Kappaphycus spp. tem sido utilizado para a fabricação de carragenina refinada (CR) ou semi-refinada (CSR) em escala comercial. No entanto, o presente estudo teve como foco a produção de CSR utilizando resíduo fibroso úmido remanescente após a extração de um bioestimulante agrícola da biomassa fresca de Kappaphycus alvarezii, de forma semelhante a uma operação de biorrefinaria. A investigação examinou a proporção de recuperação e qualidade tanto do bioestimulante quanto do SRC da biomassa fresca de K. alvarezii cultivada na costa de Tamil, na Índia, por duas temporadas consecutivas. Este estudo foi conduzido em uma escala piloto pré-comercial, ou seja, 10,0 t de biomassa fresca de K. alvarezii foram trituradas em cada lote, totalizando 10 lotes feitos a cada mês durante 2012 e 2013. A recuperação total do bioestimulante agrícola e CSR a partir de 1,0 t de material fresco processado em diferentes temporadas variou de 19,58 a 23,69 kg secos (média de 21,09 ± 1,35 kg) e de 24,27 a 41,61 kg secos (média de 31,75 ± 6,99 kg), respectivamente, com teor de umidade de 934,70 a 956,15 kg (média de 947 ± 6,17 kg). A economia da conversão de algas marinhas frescas em bioestimulante agrícola e CSR através do processo MUZE (multi-stream, zero-effluent) foi muito melhor em comparação com a conversão de alga seca apenas em CSR por métodos convencionais, ou seja, 1,0 t de algas marinhas frescas gerou um lucro líquido de 224,14 US$ através do processamento multi-stream, enquanto seu equivalente de alga seca produziu apenas 118,34 US$. A presente investigação concluiu que a biomassa fresca de K. alvarezii pode ser utilizada para co-produzir bioestimulantes agrícolas com boa eficácia e proporcionar um rendimento relativamente baixo de CSR com média força de gel.

Abstract

In general, to date, the majority of cultivated, dried biomass of Kappaphycus spp. has been used for the manufacture of refined (RC) or semi-refined carrageenan (SRC) on a commercial scale. However, the present study was focused on the production of SRC using wet fibrous residue left over after an agricultural bio-stimulant was extracted from the fresh biomass of Kappaphycus alvarezii in the manner of a biorefinery operation. The investigation examined the recovery ratio and quality of both bio-stimulant and SRC from the fresh biomass of K. alvarezii farmed on the Tamil coast of India for two consecutive seasons. This study was conducted on a large, pre-commercialization pilot-scale, i.e. 10.0 t of fresh biomass of K. alvarezii was crushed in each batch and a total 10 batches were made, each month during 2012 and 2013. The total recovery of the agricultural bio-stimulant and SRC from 1.0 t of fresh material processed at different seasons ranged from 19.58–23.69 dry kg (average 21.09 ± 1.35 kg) and 24.27–41.61 dry kg (average 31.75 ± 6.99 kg) respectively with a moisture content of 934.70–956.15 kg (average 947 ± 6.17 kg). The economics of conversion of fresh seaweed into agricultural bio-stimulant and SRC through MUZE (multi-stream, zero-effluent) process was far better as compared to conversion of dry weed into SRC alone through conventional methods, i.e. 1.0 t FS (Fresh seaweed) yielded a net profit of 224.14 US$ through multi- stream processing, whereas its dry-weed equivalent produced only 118.34 US$. The present investigation concluded that the fresh biomass of K. alvarezii can be used to co-produce agricultural bio-stimulants with a good efficacy and provide a relatively low yield of SRC with medium gel strength.