Il trattamento sostenibile dei reflui provenienti dai comparti olivicolo, viti-vinicolo e lattiero-caseario al centro del progetto Bio-energy Smart Source System a firma di ENEA

permeato VS concentrato

Concluso il Progetto BIo-energy Smart Source System (BISSS), realizzato nell'ambito del Programma Operativo Nazionale Ricerca e Competitività 2007-2013 su cofinanziamento del Ministero dell'istruzione, dell'Università e della Ricerca che ha visto protagonista l'ENEA attraverso l'utilizzo dei processi a membrana quale tecnologia innovativa per il trattamento dei reflui provenienti dal comparto olivicolo, viti-vinicolo e lattiero-caseario. 

Gli impianti progettati da ENEA, hanno permesso di trattare, svariate tonnellate di acque di vegetazione (A.V.) provenienti da diverse cultivar presenti in Puglia (Coratina, Leccino, Ogliarola), chiarificate in Microfiltrazione (MF), per ottenere una frazione di permeato limpida, contenente tutte le componenti fenoliche solubili presenti nella polpa di oliva ed una frazione concentrata contenente tutte le componenti in sospensione destinata alla produzione di biogas.

Il processo messo in atto ha previsto una serie di passaggi successivi alla MF come l'Ultrafiltrazione (UF) in grado di separare le sostanze proteiche e colloidali presenti nel concentrato, per arrivare dopo separazione in Nanofiltrazione (NF) ad un pool fenolico discriminato tra molecole a peso molecolare superiore a 300-500 kD (oleuropeina, verbascoside, oleocantale, acido elenolico) e molecole a minor peso molecolare come i fenoli più semplici (tirosolo, acido caffeico, idrossitirosolo). Infine la separazione in Osmosi Inversa (OI), ha consentito di separare le sostanze fenoliche a basso peso molecolare 150-170 Dalton, da un'acqua contenente pochi sali, per lo più monovalenti, da impiegare ad esempio nell'industria alimentare come conservante naturale o per la produzione di novel foods e nutraceutici, o nel settore degli integratori ma anche nei settori farmaceutico e cosmetico
mercato emergente

Dal punto di vista ambientale lo smaltimento al suolo delle acque di vegetazione previsto dal DM 174/2006 comporta una serie di problemi dovuti all'elevato contenuto di sostanze organiche, alla presenza di grassi e composti fenolici, difficilmente degradabili perché antimicrobici e fitotossici. Queste acque sono anche facilmente fermentescibili a causa della presenza di zuccheri e sostanze proteiche, quindi si degradano facilmente soprattutto in presenza di ossigeno, cioè all'aria. Questo progetto ha permesso di valorizzare questo refluo trasformandolo in risorsa, fino all'opportunità di procedere ad una fermentazione anaerobica per produrre biogas e successivamente energia, eliminando l'effetto inibente dei polifenoli sui processi di fermentazione, in particolare di quelle anaerobiche. La flessibilità di questa tecnologia ha permesso inoltre di trattare anche altri reflui particolarmente impattanti per l'ambiente, come ad esempio il siero di latte. Attraverso una prima separazione in MF per rimuovere batteri ed il grasso residuo, il permeato è stato trattato in UF al fine di separare e concentrare la componente proteica composta da sieroproteine e peptidi. Il permeato di UF è stato poi concentrato in NF per recuperare il lattosio insieme alla vitamina B2 (riboflavina) e ai sali bi e tri valenti. Infine il permeato di NF è stato concentrato in OI per rimuovere i sali monovalenti e le tracce di lattosio permeate in NF e recuperare nella frazione permeato, un'acqua ultra pura di origine animale da impiegare come base per bevande e/o all'interno del ciclo produttivo dei caseifici. Anche in questo caso il concentrato ricco di lattosio è stato utilizzato come biomassa per la produzione di biogas. 

Non ultimo, le Tecnologie a membrana hanno consentito di recuperare le sostanze flavonoidiche e fenoliche presenti nella buccetta dell'acino d'uva, previa estrazione in acqua di dette molecole. Il mercato dei prodotti naturali, in continua espansione, ha spinto i settori farmaceutico, della nutrizione e della cosmesi a puntare su matrici naturali ricche di principi attivi, in particolare su quelli di natura polifenolica. Ad esempio, recenti indagini confermano che i marchi "naturale" e "biologico" sono sempre più richiesti e costituiscono il segmento del mercato cosmetico a maggiore crescita. Lo sviluppo del mercato degli integratori alimentari invece è divenuto ormai un fenomeno consolidato, sia per i consumatori che per gli operatori del settore.
Impianto

Tutti i dati di riferimento e le ricerche sul campo rivelano in modo univoco indici di una crescita sostenuta, in termini di fatturato. Il settore fa registrare un aumento sia di volumi (+5,5%) che di fatturato (+6,5%) tra ottobre 2013 e settembre 2014, con un'offerta diversificata e sempre più capillare. Molti studi eseguiti finora sul trattamento delle acque di vegetazione si sono principalmente focalizzati sull'abbattimento del carico inquinante e sull'ossidazione dei polifenoli che invece costituiscono la ricchezza di questi effluenti.

I risultati di questo progetto invece hanno messo in evidenza come un rifiuto può diventare materia prima ad alto valore aggiunto e potenziale risorsa economica, non solo per la produzione di biogas ma il potere antiossidante legato alle molecole in esse presenti costituisce una proprietà spendibile sia nel settore alimentare che nel settore cosmetico. Nel settore alimentare i processi ossidativi associati agli alimenti possono essere ostacolati grazie all'inserimento di queste sostanze che contrastano la produzione di specie chimiche responsabili dell'ossidazione in particolar modo della matrice grassa degli alimenti (perossidi). Nel settore cosmetico i fenomeni ossidativi derivanti dall'azione dei radicali liberi possono trovare nelle sostanze fenoliche dei validi antagonisti. Preparazioni cosmetiche ormai, riportano sempre più spesso l'inserimento di sostanze antiossidanti di origine vegetale. In questo caso la separazione tra fenoli semplici e complessi consente una notevole diversificazione dei prodotti e anche la possibilità, a partire da una stessa matrice e da un medesimo processo, di realizzare specialità diverse con diverse destinazioni d'uso.