L'impact environnemental des déchets agricoles issus de la transformation des cultures vivrières et fourragères est une préoccupation croissante dans le monde entier. Des efforts concertés sont en cours pour développer des pratiques durables pour l'élimination des résidus de la transformation de cultures telles que le café, la canne à sucre ou le maïs. Le café est crucial pour les économies de nombreux pays car sa culture, sa transformation, son commerce et sa commercialisation fournissent des emplois à des millions de personnes. Dans les pays producteurs de café, l'amélioration de la technologie de traitement des quantités importantes de déchets de café est essentielle pour prévenir les dommages écologiques. Ce mini-examen traite d'un concept de bioraffinerie à plusieurs étapes avec le potentiel de convertir les déchets produits lors des opérations de traitement des cultures, telles que les stations de réduction en pâte de café, en biocarburants et bioproduits précieux à l'aide de technologies de conversion biochimique et thermochimique. L'étape initiale de bioconversion utilise une souche de levure mutante Kluyveromyces marxianus pour produire du bioéthanol à partir de sucres. Les solides appauvris en sucre résultants (principalement des protéines) peuvent être utilisés dans une deuxième étape par la levure oléagineuse Yarrowia lipolytica pour produire de l'ammoniac biosourcé pour l'engrais et sont ensuite dégradés par les protéases Y. lipolytica en peptides et en acides aminés libres pour l'alimentation animale. La fraction lignocellulosique peut être broyée et traitée pour libérer des sucres pour la fermentation dans une troisième étape par un Saccharomyces cerevisiae cellulosique recombinant, qui peut également être modifié pour exprimer des produits peptidiques précieux. Les protéines résiduelles et les solides de lignine peuvent être cuits par jet et passés dans un fermenteur de quatrième étage où Rhodotorula glutinis convertit le méthane en intermédiaires isoprénoïdes. Les résidus peuvent être combinés et transférés dans des réactions de pyrocraquage et d'hydroformylation pour convertir l'ammoniac, les protéines, les isoprènes, les lignines et les huiles en gaz renouvelable. Tout déchet restant peut être thermoconverti en biochar en tant qu'activateur de sol humique. L'intégration de plusieurs technologies pour le traitement des déchets de café a le potentiel de contribuer à la durabilité économique et environnementale.

El impacto ambiental de los residuos agrícolas procedentes del procesamiento de cultivos alimentarios y forrajeros es una preocupación creciente en todo el mundo. Se están realizando esfuerzos concertados para desarrollar prácticas sostenibles para la eliminación de residuos del procesamiento de cultivos como el café, la caña de azúcar o el maíz. El café es crucial para las economías de muchos países porque su cultivo, procesamiento, comercio y comercialización proporcionan empleo a millones de personas. En los países productores de café, la mejora de la tecnología para el tratamiento de las cantidades significativas de residuos de café es fundamental para evitar daños ecológicos. Esta mini revisión analiza un concepto de biorrefinería de múltiples etapas con el potencial de convertir los desechos producidos en las operaciones de procesamiento de cultivos, como las estaciones de pulpa de café, en biocombustibles y bioproductos valiosos utilizando tecnologías de conversión bioquímica y termoquímica. La etapa inicial de bioconversión utiliza una cepa de levadura mutante Kluyveromyces marxianus para producir bioetanol a partir de azúcares. Los sólidos agotados en azúcar resultantes (principalmente proteínas) pueden ser utilizados en una segunda etapa por la levadura oleaginosa Yarrowia lipolytica para producir amoníaco de base biológica para fertilizantes y son degradados aún más por las proteasas de Y. lipolytica a péptidos y aminoácidos libres para la alimentación animal. La fracción lignocelulósica puede molerse y tratarse para liberar azúcares para la fermentación en una tercera etapa por una Saccharomyces cerevisiae celulósica recombinante, que también puede modificarse para expresar productos peptídicos valiosos. La proteína residual y los sólidos de lignina se pueden cocinar a chorro y pasar a un fermentador de cuarta etapa donde Rhodotorula glutinis convierte el metano en productos intermedios de isoprenoides. Los residuos se pueden combinar y transferir a reacciones de pirocraqueo e hidroformilación para convertir amoníaco, proteínas, isoprenos, ligninas y aceites en gas renovable. Cualquier residuo restante se puede termoconvertir en biocarbón como potenciador del suelo de humus. La integración de múltiples tecnologías para el tratamiento de los residuos de café tiene el potencial de contribuir a la sostenibilidad económica y ambiental.

The environmental impact of agricultural waste from the processing of food and feed crops is an increasing concern worldwide. Concerted efforts are underway to develop sustainable practices for the disposal of residues from the processing of such crops as coffee, sugarcane, or corn. Coffee is crucial to the economies of many countries because its cultivation, processing, trading, and marketing provide employment for millions of people. In coffee-producing countries, improved technology for treatment of the significant amounts of coffee waste is critical to prevent ecological damage. This mini-review discusses a multi-stage biorefinery concept with the potential to convert waste produced at crop processing operations, such as coffee pulping stations, to valuable biofuels and bioproducts using biochemical and thermochemical conversion technologies. The initial bioconversion stage uses a mutant Kluyveromyces marxianus yeast strain to produce bioethanol from sugars. The resulting sugar-depleted solids (mostly protein) can be used in a second stage by the oleaginous yeast Yarrowia lipolytica to produce bio-based ammonia for fertilizer and are further degraded by Y. lipolytica proteases to peptides and free amino acids for animal feed. The lignocellulosic fraction can be ground and treated to release sugars for fermentation in a third stage by a recombinant cellulosic Saccharomyces cerevisiae, which can also be engineered to express valuable peptide products. The residual protein and lignin solids can be jet cooked and passed to a fourth-stage fermenter where Rhodotorula glutinis converts methane into isoprenoid intermediates. The residues can be combined and transferred into pyrocracking and hydroformylation reactions to convert ammonia, protein, isoprenes, lignins, and oils into renewable gas. Any remaining waste can be thermoconverted to biochar as a humus soil enhancer. The integration of multiple technologies for treatment of coffee waste has the potential to contribute to economic and environmental sustainability.

يشكل التأثير البيئي للنفايات الزراعية الناتجة عن معالجة المحاصيل الغذائية والعلفية مصدر قلق متزايد في جميع أنحاء العالم. تُبذل جهود متضافرة لتطوير ممارسات مستدامة للتخلص من المخلفات الناتجة عن معالجة محاصيل مثل القهوة أو قصب السكر أو الذرة. البن أمر بالغ الأهمية لاقتصادات العديد من البلدان لأن زراعته ومعالجته وتجارته وتسويقه توفر فرص العمل لملايين الناس. في البلدان المنتجة للبن، يعد تحسين التكنولوجيا لمعالجة الكميات الكبيرة من نفايات البن أمرًا بالغ الأهمية لمنع الضرر البيئي. تناقش هذه المراجعة المصغرة مفهوم التكرير الحيوي متعدد المراحل مع إمكانية تحويل النفايات المنتجة في عمليات معالجة المحاصيل، مثل محطات لب البن، إلى وقود حيوي ومنتجات حيوية قيمة باستخدام تقنيات التحويل البيوكيميائية والكيميائية الحرارية. تستخدم مرحلة التحويل الحيوي الأولية سلالة خميرة Kluyveromyces marxianus متحولة لإنتاج الإيثانول الحيوي من السكريات. يمكن استخدام المواد الصلبة المستنفدة للسكر الناتجة (معظمها بروتين) في مرحلة ثانية بواسطة الخميرة الزيتية Yarrowia lipolytica لإنتاج الأمونيا الحيوية للأسمدة وتتحلل أكثر بواسطة Y. lipolytica proteases إلى الببتيدات والأحماض الأمينية الحرة لتغذية الحيوانات. يمكن طحن الجزء السليولوزي اللجني ومعالجته لإطلاق السكريات للتخمير في مرحلة ثالثة بواسطة السكريات السليولوزية المؤتلفة، والتي يمكن أيضًا هندستها للتعبير عن منتجات الببتيد القيمة. يمكن طهي البروتين المتبقي والمواد الصلبة من اللجنين بالنفث وتمريرها إلى مخمر المرحلة الرابعة حيث تقوم رودوتورولا غلوتيني بتحويل الميثان إلى وسيطات إيزوبرينويد. يمكن الجمع بين المخلفات ونقلها إلى تفاعلات التكسير الحراري والهيدروفورمة لتحويل الأمونيا والبروتين والأيزوبرين واللجنين والزيوت إلى غاز متجدد. يمكن تحويل أي نفايات متبقية إلى فحم حيوي كمعزز للتربة الدبال. إن دمج تقنيات متعددة لمعالجة نفايات البن لديه القدرة على المساهمة في الاستدامة الاقتصادية والبيئية.