Digestione anaerobica e aspetti
igienico-sanitari
M. Petruccioli
Dipartimento per l’Innovazione
nei sistemi Biologici, Agroalimentari e Forestali (DIBAF),
Università della Tuscia,
Viterbo.
[email protected]
Bastia Umbra, 6 Aprile 2013
E’ sempre più importante considerare i
sottoprodotti, residui, surplus, rifiuti e
reflui come un risorsa che deve essere
riutilizzata, valorizzata e gestita in modo
ottimale
Digestione anaerobica
Processo microbico che avviene
naturalmente in ambiente anaerobico
(es. rumine, intestino, paludi, stagni, ecc.)
E’ da tempo utilizzato, insieme al
trattamento aerobico, nel trattamento
dei reflui
Entrambi i trattamenti sono
storicamente applicati anche per
igienizzare i reflui e/o i fanghi di
depurazione
Dopo decenni di uso della digestione
anaerobica nasce il sospetto:
Si possono liberare microrganismi dannosi ?
Batteri enterici
es., Salmonella spp., Escherichia coli, Enterococcus spp.,
Batteri sporigeni ambientali
La maggior parte delle specie di Clostridium sono
innocue ma se ne conoscono di dannose o patogene
es., Clostridium butyricum e C. tyrobutyricum
(gonfiore dei formaggi)
es., C. tetani
(responsabile del tetano)
es., C. botulinum e C. perfringens
(naturalmente diffusi nel suolo e in molti ambienti,
responsabili di tossinfezioni alimentari)
Destino dei batteri enterici
La letteratura scientifica è concorde nel dire che sia la
digestione anaerobica (DA) come i trattamenti aerobici
(TA) riducono drasticamente la loro concentrazione
anche se si parte da reflui civili (TA), di mattatoi (DA)
e zootecnici (DA).
salmonelle, E. coli, streptococchi, stafilococchi, erano
inattivati in 24 ore di digestione anaerobica in
termofilia; in mesofilia erano necessarie vari giorni
Effetto sanitizzante della
concentrazione di ammonio
Destino dei Clostridium spp.
La loro presenza nel digestato dipende dalla loro
concentrazione nella materia prima (es. insilati o
reflui) e dalle condizioni del processo
Numerosi studi riportano concentrazioni molto basse
di clostridi e, inoltre, spesso si tratta di clostridi
ambientali non riconducibili a ceppi patogeni
Parametri di processo che riducono la concentrazione
di clostridi:
- termofilia
- alta produzione di biogas
- processi discontinui
- pH più acido (scelta della materia prima)
- uso di opportuni inoculi (fanghi da altri impianti)
E’ stata studiata la flora microbica derivante da bio-digestione di reflui
zootecnici (da bestiame e maiali) in processi condotti in mesofilia o
termofilia.
Sono stati impiegati i più avanzati approcci metodologici che
permettono di indagare anche tra i microrganismi cosiddetto noncoltivabili.
Conclusione
Non sono stati individuati ceppi riconducibili a ceppi e/o specie
patogene appartenenti al Gen. Clostridium
in ciascuna delle 4
condizioni studiate.
Quali strategie adottare per
azzerare/minimizzare il rischio ?
Utilizzare materia prime a basso contenuto in clostridi
Utilizzare inoculi appropriati in fase di avvio
Completare il trattamento del digestato:
- frazione solida attraverso compostaggio
# riduce la concentrazione della microflora anaerobica
# stabilizza la sostanza organica (umificazione)
- frazione liquida attraverso trattamento aerobico
# riduce la conc. della microflora batterica (per predazione)
# riduce il carico inquinante residuo dopo la digestione
# ATTENZIONE al contenuto in nitrati
Valori medi delle quantità (mt, milioni di tonnellate) di residui agricoli per uso
alimentare non utilizzati in Italia
Pianta
Grano tenero
Grano duro
Orzo
Avena
Mais
Mais
Riso
Girasole
Legumi da granella
Soia da granella
Barbabietola da zucchero
Patata
Pomodoro
Cavolo
Vite
Olivo (tronchi)
Olivo (rami)
Melo
Pero
Pesco
Limone
Residuo
Paglia
Paglia
Paglia
Paglia
Paglia
Stocchi
Paglia
Stocchi e paglia
Steli e foglie
Steli e foglie
Foglie e colletto
Steli e foglie
Steli e foglie
Steli e foglie
Sarmenti
Potatura
Potatura
Potatura
Potatura
Potatura
Potatura
Quantità (in
Frazione
secco) (mt) utilizzata (%)
2.1
40-60
2.1
40-60
1.1
40-60
0.2
40-60
3.1
40-60
0.6
0
0.6
15-30
0.3
0-10
0.2
0-20
0.9
0
0.9
10-20
0.3
0-10
0.02
0-10
0.3
0-10
1.5
5-10
0.3
100
0.9
5-10
0.1
0-10
0.05
0-10
0.1
0-10
0.2
0-10
Quantità non
utilizzata (mt)
1.1
1.0
0.50
0.09
1.6
0.6
0.5
0.3
0.2
0.9
0.8
0.3
0.2
0.2
1.4
0
0.8
0.1
0.05
0.1
0.2
Esempi di rifiuti vegetali e dell’industria alimentare in varie Nazioni
Nazione
Quantità (tonnellate/anno) e tipo di rifiuto
380000 t/a rifiuti organici dall’industria di trasformazione della patata,
frutta e verdura
Germania 1954000 t/a malto e luppolo spenti (ind. birraria)
3000000 t/a residui grezzi fibrosi (ind. zucchero)
25000 t/a residui dalla produzione dei succhi di mela
Belgio
105000 t/a rifiuti di frutta, verdura e giardini
2400000 t/a vinacce, vinaccioli e raspi
700000 t/a sansa di olive
40000 t/a gusci di mandorla
Italia
40000 t/a gusci di nocciola
200000 t/a bucce e semi di pomodoro
200000 t/a tegumento dei semi di soia
50000 t/a tegumenti dei semi di girasole
Spagna
> 250000 t/a sansa di olive
300000 t/a vinacce, vinaccioli e raspi in California
9525 t/a residui dalla produzione dei succhi di mirtillo
USA
200000 t/a gusci di mandorla
330000 t/a bucce d’arancia in Florida
Portogallo 14000 t/a bucce e semi di pomodoro
EU
14000000 t/a polpa di barbabietola
Esempi di reflui interessanti da
valorizzare
-
Siero di latte
Borlande di distilleria
Reflui dei mattatoi
Reflui dell’industria dell’amido
Reflui vinari
Reflui dell’industria delle olive da tavola
Acque di vegetazione delle olive
CONCLUSIONI
L’adozione di procedure che portano a buone
efficienze di conversione in biogas è garanzia di
adeguata qualità igienico-sanitaria.
L’alimentazione dell’impianto deve essere stabile nel
tempo e eventuali variazioni vanno attuate
gradualmente.
Puntare su biomasse di scarto/rifiuti o reflui che
garantiscono una certa continuità.
Prediligere processi di co-digestione.
Grazie per l’attenzione
Materie prime e fonti:
Petrolio ed idrocarburi
Prodotti agricoli
Acque
Problemi correlati al loro impiego:
Quantità limitata e domanda commerciale in crescità
Costi in aumento
Qualità non sempre adeguata (presenza di contaminanti, ecc.)
Cattiva gestione (acqua sprecata, eccesso di scarti, surplus
agricoli non utilizzati, non utilizzo delle terre marginali,
desertificazione, ecc.)
Impatto ambientale (contaminazione dell’ambiente,
riscaldamento globale, ecc.)
