Domande Uso e riciclo delle biomasse agroalimentari

Caratteristiche del compost e utilizzi

Anche la dimensione delle particelle è importante e spesso si ha l'utilizzo di strutturanti come sfalcidi potatura per ottenere una struttura adeguata. In genere, con un buon tenore di sostanza organica si ha una buona densità. Infine, fondamentali sono la temperatura e il pH: la temperatura tende ad aumentare nella prima fase e si ha il consumo di ossigeno; il pH è acido inizialmente e poi diventa neutro-basico.

Il compost ottenuto poi viene utilizzato con una destinazione commerciale e con diverse finalità: il maggior utilizzato si ha come ammendante in colture estensive o specializzate per migliorare le caratteristiche del suolo e rappresenta un'alternativa ai prodotti agronomici; oppure può essere utilizzato come pacciamante per limitare la crescita di erbe infestanti e favorire l'innalzamento della temperatura che promuove la germinazione della pianta.

Ci sono dei parametri da valutare per

sostanza organica, recalcitrante, matura e stabile. La stabilità biologica viene valutata con l'indice di respirazione con il test Oxitop; la maturità viene valutata con test biologici per verificare la fitotossicità in fase di germinazione e di sviluppo del seme e in questo caso se il 60% dei semi germina il compost è idoneo, o con test vegetativi con specie specifiche andando a valutare il peso secco o fresco o il grow index che se è maggiore di 1 porta a un effetto positivo. Tra le caratteristiche del compost, molto importante è il rapporto acidi umici-fulvici che sono frazioni della sostanza organica che si possono estrarre delle biomasse con soda e soda pirofosfato a elevata molarità; sono acidi non presenti in natura e indicatori della recalcitranza. La legislazione va a imporre che il compost abbia una concentrazione minima di questi.acidi. Le analisi spettrometriche servono per caratterizzare la sostanza organica del compost e per vedere se il compost ha la composizione macromolecolare che ci si aspetta. I contaminanti poi possono essere di tre tipologie: i contaminanti chimici sono organici e inorganici e quelli che hanno maggiore impatto sono i metalli pesanti che hanno la tendenza a concentrarsi, possono portare a problemi di accumulo nel suolo, acqua e aria; nel caso della FORSU, si ha una biomassa pulita, mentre nel caso dei fanghi di depurazione civile sono più sporchi. I contaminanti fisici sono residui di plastica, vetro, metalli che sono abbondanti nelle biomasse sporche. I contaminanti biologici possono essere prevenuti grazie all'igienizzazione a 56°C per 3 giorni nella fase attiva e che consente l'eliminazione della totalità dei patogeni enterici, virus, protozoi, semiinfestanti. La legislazione del 2010 va a definire le tipologie di ammendanti: vegetale (non compostato), compostato verde.

Il compostaggio è un processo di decomposizione dei materiali organici, come ad esempio i rifiuti alimentari e vegetali, che avviene in modo naturale grazie all'azione di microrganismi presenti nel terreno. Durante il compostaggio si formano sostanze nutrienti per le piante, come ad esempio l'humus, che favoriscono la crescita e la salute delle piante stesse.

Il compost può essere utilizzato come fertilizzante naturale per i terreni agricoli, i giardini e le piante in vaso. Prima di utilizzare il compost, è importante valutarne la qualità. I parametri di valutazione includono il pH, il contenuto di carbonio e azoto, l'umidità, la presenza di acidi umici-fulvici, sale e metalli pesanti. Inoltre, è possibile valutare anche parametri agronomici specifici del compost, come ad esempio la capacità patogeno-repressiva, che può contribuire a ridurre le infezioni fungine e aumentare il valore commerciale del compost.

Il compost può anche contribuire a ridurre le fitopatie, grazie alla presenza di una comunità microbica che garantisce un bio-controllo, aumentando la salubrità del terreno e riducendo la presenza di funghi patogeni. Inoltre, l'utilizzo del compost non comporta accumulo di sostanze nocive nella catena alimentare e non danneggia l'ecosistema.

La digestione anaerobica è un'alternativa al compostaggio. Durante questo processo, i materiali organici vengono decomposti in assenza di ossigeno, producendo biogas e digestato. Il biogas può essere utilizzato come fonte di energia rinnovabile, mentre il digestato può essere utilizzato come fertilizzante.

Il processo biologico di stabilizzazione del substrato organico putrescibile in assenza di ossigeno è caratterizzato dalla degradazione della frazione organica, che porta alla produzione di un biogas e di un digestato. I microrganismi coinvolti in questo processo sono principalmente metanogeni e anaerobi stretti.

L'obiettivo principale è rendere il processo il più efficiente possibile, in modo da massimizzare il profitto. Questo si ottiene quando si ha una degradazione del substrato superiore al 50%, e si ottiene un biogas con una percentuale di metano compresa tra il 50% e l'80%, e una percentuale di CO2 compresa tra il 50% e il 20%. Il metano prodotto ha un alto potere calorifero ed è utilizzato principalmente per scopi energetici.

Il processo di digestione anaerobica avviene in due fasi. Nella prima fase si ha la produzione di un biogas ricco in idrogeno, mentre nella seconda fase avviene la produzione di metano. Questo processo dura generalmente tra i 15 e i 30 giorni. Un aspetto interessante di questo processo è che i sottoprodotti ottenuti possono essere riutilizzati per le produzioni primarie, creando così un'economia circolare.

A differenza del compostaggio, la digestione anaerobica non solo porta alla produzione di energia, ma avviene anche in forma liquida.

grazie all'utilizzo di liquami; le biomasse in ingresso devono avere un'elevata putrescibilità che viene valutata con test respirometrici e anaerobici. Le colture primarie possono fornire una produzione di energia pari a 600 NI/kgTS, come anche la FORSU, i sottoprodotti agroalimentari a cui vengono aggiunti i fanghi e le delezioni che sono ricchi in azoto e quindi consentono di avere un CN adeguato. La SS deve essere al massimo il 20-25%. Si possono definire le fasi di questo processo: la prima fase è un'idrolisi che porta all'ottenimento dei monomeri dalla sostanza organica complessa; successivamente, si ha la fase di acidogenesi che utilizzano la sostanza organica solubile trasformandola in acidi grassi volatili e alcoli. La fase di acetogenesi porta alla produzione di acido acetico, butirrico, idrogeno e CO2 e poi si ha la fase di metanogenesi fatta dai batteri metanigeni che sono classificati in acetoclasti che producono metano e CO2, e idrogenofili che.

producono metano e acqua. Ecco che questa ultima fase può essere suddivisa in dismutazione, ovvero un'ossido-riduzione dell'acido acetico che porta alla produzione di CO2 e metano; si ha poi la fase di ossidazione che porta alla produzione di metano e acqua.

La digestione anaerobica può essere definita con un processo riduttivo di semplificazione delle molecole in quanto si ottengono metano e CO2; le proteine hanno una componente di azoto che viene ossidato portando alla produzione di ammoniaca come ione ammonio o come forma indissociata che è tossica e quindi può portare a un effetto sanificante ma non deve essere in concentrazione troppo elevata. Lo zolfo può essere trasformato in acido solfidrico e i suoi Sali e insieme ai composti fenolici va a inibire i metanigeni.

In particolare, si può avere una prima fase acidogena che comprende le prime tre fasi e poi l'ultima fase metanigena; la fase acidogena porta alla produzione di acidi.

organici e acidi grassi volatili che riducono il pH e portano alla produzione di un biogas ricco in CO2 con una durata di pochi giorni. Nella fase metanigena il pH si alza e dato che si ha un substrato stabile ha una cinetica univoca che però dura più tempo in quanto i metanigeni sono degli archea, ovvero fossili viventi anaerobi stretti che sono inibiti da pH non ottimali e da diverse inibizioni chimiche e inoltre sono in competizione con altre specie.

Il controllo del processo si ha a livello del pH e degli acidi grassi volatili che devono essere con una concentrazione di 500-5000 mg; il rapporto tra alcalinità e acidi grassi volatili deve essere circa 0,3 per avere un processo stabile. Si devono controllare i livelli di ammoniaca e ione ammonio. L'energia prodotta è rinnovabile in quanto non è fossile, riduce gli impatti ambientali e si ha un bilancio di CO2 pari a 0.

Il digestato è caratterizzato da una stabilità biologica e può

essere utilizzato come ammendante, è composto dalla frazione più recalcitrante.

10. Principali filiere agro-alimentari

Per sostenibilità ambientale si intende la corretta gestione delle risorse e la prevenzione dei rifiuti; tuttavia, l'industria alimentare ha input costosi, tra cui energia, acqua, aria e quindi si ha uno sforzo per ridurre i costi energetici. La produzione, perdita di cibo e la produzione di rifiuti costituiscono un fenomeno mondiale diffuso in diversi settori con un diverso impatto; nel caso dei paesi più ricchi, è fondamentale la fase post consumer che porta a una perdita di cibo a causa dei surplus che generano poi una perdita economica perché è una potenziale produzione che non si realizza. Per ciascun step della produzione, si cerca di recuperare il surplus food con una destinazione diversa. Nel caso dei paesi meno sviluppati si ha un maggiore impatto della fase di produzione a causa di mancanze tecnologiche. Gli scarti

maggiori sono quelli vegetali che possono essere freschi, insilati o secchi; si hanno poi anche gli scarti industriali. In generale, gli scarti sono legati alla tipologia di biomassa e alla tipologia di trasformazione; lo specific waste index misura la quantità di scarto prodotto per specifiche produzioni diverse, è la massa di rifiuti prodotta rispetto all'unità di massa disponibile. Ad esempio, nella filiera del frumento si hanno grano tenero e duro e dalla raffinazione si ottengono le crusche che contengono il 14% di proteine e il 42% di fibra; la paglia rimane al suolo e ha un'umidità relativa bassa e un CV elevato, quindi ha un elevato potere calorifero. Le destinazioni più note sono digestione anaerobica, compostaggio, fermentazione alcolica. Un altro esempio è il pomodoro: dalla fase di pulitura il pomodoro viene separato dalle piante e poi si ottengono semi e buccette che vanno costituire il pomas che è quello che ha maggiore

Riutilizzo per il valore nutrizionale; gli steli e le foglie hanno un CV elevato, fibra e tomatine. I semi hanno un contenuto maggiore di proteine, mentre le bucce un contenuto maggiore di fibra. Si può avere la destinazione per la produzione di mangimi, biogas o per la fermentazione e per il recupero di frazioni ad elevato valore aggiunto come il licopene che viene ricercato in diversi settori come la cosmesi, nutraceutica, colorante alimentare. Nel caso delle fibre si possono estrarre pectine, idrolizzati proteici, amminoacidi purificati, oli essenziali.

11. Biodiesel (cos'è e come viene prodotto, esempio scarto alimentare)

Il biodiesel è un biocarburante che viene prodotto per avere le stesse caratteristiche del diesel e che è associato alla crescente richiesta di produrre carburanti con filiere di produzione non fossili con un bilancio di CO2 pari a 0 ottenendo un vantaggio economico e una riconnessione con il settore agricolo; è una miscela di acidi

erfetto. I grassi esterificati, noti anche come FAME (Fatty Acid Methyl Esters), sono un carburante rinnovabile prodotto da piante oleaginose. Questo carburante è biodegradabile nel breve periodo e garantisce un elevato rendimento energetico.