Trattamenti per la valorizzazione energetica ed ambientale dei sottoprodotti dell’industria olearia

L’affermarsi nelle economie avanzate di modelli produttivi basati sulla circolarità presuppone un sempre più massiccio ricorso al riuso di beni, al riciclo di materia e all’impiego di fonti di energia rinnovabile. In tale contesto anche la comunità scientifica è chiamata a ricercare soluzioni che permettano, nei settori civili e produttivi, l’uso di fonti energetiche alternative alle fossili e la riduzione degli impatti ambientali legati alla generazione di prodotti e servizi. Il presente lavoro di Tesi si pone nell’ambito delle ricerche volte alla valorizzazione energetica ed ambientale dei sottoprodotti di un importante comparto produttivo europeo, quello dell’industria olearia. L’Unione Europea è il principale produttore, esportatore e consumatore al mondo di olio d’oliva. Altre importanti quote produttive sono concentrate nel resto del bacino del Mediterraneo, in stretta contiguità con il continente europeo. Le sanse, ovvero i sottoprodotti solidi dell’industria olearia, un tempo costituivano una fonte d’ulteriore reddito per il frantoiano in quanto erano destinate al recupero dell’olio residuale attraverso l’uso di solventi in impianti industriali. Negli anni settanta l’affermarsi delle tecnologie estrattive continue, oltre che cambiare le caratteristiche di tale processo, hanno modificato anche le proprietà dei residui solidi dell’industria olearia che hanno progressivamente perso valore economico. I processi continui difatti rendono le sanse più umide e con una minor percentuale di olio recuperabile. Negli anni novanta, con la diffusione delle tecnologie estrattive basate su separatori centrifughi orizzontali continui a due uscite (decanter a due fasi), le sanse hanno acquisito caratteristiche tali da non essere più accettabili a livello industriale a causa dei costosi trattamenti energetici necessari per ridurre il contenuto d’acqua generando, quindi, il problema della valorizzazione di tali sottoprodotti. La digestione anaerobica è una delle tecnologie preminenti per la gestione sostenibile delle biomasse residuali agroindustriali in quanto consente di recuperare energia dalla biomassa di scarto e, nel contempo, produce materia organica stabilizzata (digestato) successivamente impiegabile come ammendante agricolo. Uno dei problemi legati all’uso dei processi della digestione anaerobica per le sanse provenienti dai decanter a due fasi è l’alto contenuto di sostanze fenoliche in esse presenti. Tali composti se rilasciati nell’ambiente hanno un’azione fitotossica e batteriostatica e, nei digestori, sono in grado di ostacolare i processi di metanogenesi. La presente Tesi sperimentale si colloca nell’ambito delle ricerche volte a pretrattare i sottoprodotti dell’industria olearia ai fini della loro valorizzazione dal punto di vista energetico ed ambientale. Tra i possibili pretrattamenti delle sanse per la riduzione del contenuto fenolico è stato individuato un trattamento ossidativo “green” basato sul reattivo di Fenton. Tale reattivo, difatti, non lascia pressoché alcun residuo nel digestato e genera un radicale ossidrilico con un alto potenziale ossidativo (2,73 V) in grado di reagire con le sostanze fenoliche abbattendone il contenuto. Sono state effettuate prove di biometanazione su due matrici provenienti da impianti estrattivi a due fasi: le sanse umide vergini, ovvero le sanse che escono dal separatore centrifugo a due fasi, e le sanse umide denocciolate; quest’ultime sono la parte fibrosa dell’oliva rimanente dopo il recupero del nocciolino a valle del processo di estrazione dell’olio. Le prove effettuate hanno mostrato la capacità dei trattamenti ossidativi di avere effetti consistenti sulla metanogenesi e di incidere positivamente sulla qualità del biogas prodotto. Il ferro utilizzato per innescare la reazione di Fenton si è dimostrato successivamente in grado di eliminare, nei processi di metanogenesi, il contributo di idrogeno solforato proveniente dalle matrici testate. Tale gas acido è uno dei principali composti indesiderati presenti nel biogas. Nei test di biometanazione condotti, i trattamenti ossidativi hanno mostrato, sotto opportune condizioni, la capacità di eliminare i tempi di latenza nella generazione di biometano nelle sanse umide vergini. Le sanse umide denocciolate invece, sono risultate il substrato in grado di produrre un maggior quantitativo di biometano per unità di peso. I trattamenti proposti non hanno però evidenziato in entrambe le matrici la capacità di aumentare la quantità complessiva di biometano prodotta a fine test (55 giorni). Infine è stata effettuata una prova, che ha coinvolto la sola matrice denocciolata, volta ad investigare gli effetti del reattivo di Fenton sulla produzione di bioidrogeno nella dark fermentation. Le matrici denocciolate sottoposte ai vari trattamenti ossidativi hanno prodotto una quantità di bioidrogeno doppia rispetto alle matrici non ossidate. I risultati ottenuti dimostrano la capacità tecnica dei pretrattamenti basati sul reattivo di Fenton di migliorare i processi di biometanazione e di generazione di bioidrogeno eliminando l’effetto batteriostatico delle sostanze fenoliche. Tutto ciò apre interessanti prospettive nell’ottica di una completa valorizzazione dell’intera biomassa afferente all’industria olearia. I pretrattamenti dei residui solidi dei processi estrattivi a due fasi abbinati a tecnologie bi-stadio di digestione anaerobica volte alla produzione accoppiata di idrogeno e metano hanno la potenzialità di rendere l’industria olearia virtualmente a rifiuti zero ed a basso impatto ambientale.