Food waste: da sperpero a ricchezza, esperienze dall Italia e dal mondo

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1 in collaborazione con Food waste: da sperpero a ricchezza, esperienze dall Italia e dal mondo Strategie di valorizzazione per una filiera alimentare sostenibile e innovativa Milano, 2 dicembre Spazio Oberdan Gian Paolo Leone Ricercatore presso il Laboratorio di Innovazione Agro-industriale (UTAGRI-INN) Enea Con il patrocinio di In collaborazione con Media Partner Sponsor food&tec_

2 Innovazione Tecnologica e Sviluppo economico sostenibile: l esperienza UTAGRI nel campo della valorizzazione degli scarti Ing. Gian Paolo Leone - Ricercatore Unità Tecnica UTAGRI Unità Tecnica Sviluppo Sostenibile ed Innovazione del Sistema Agro-Industriale Convegno, Food waste: da sperpero a ricchezza, esperienze dall Italia e dal mondo. Milano, 2 dicembre 2014

3 Tecnologie Separative con Membrana Conoscere la tecnologia Le tecnologie di membrana sono tecniche fisiche in grado di separare i soluti in soluzioni acquose e in matrici liquide complesse. Sono caratterizzate da un elevata capacità separativa, riuscendo a discriminare le diverse specie in soluzione in base al loro peso molecolare o alla loro carica superficiale. Le tecnologie di filtrazione tangenziale a membrana consentono di recuperare sia l effluente permeato, che il concentrato senza impiego di calore, di solventi e reattivi chimici: sono pertanto tecnologie pulite riconosciute BAT(Best Available Techniques).

4 Tecnologie Separative con Membrana Case study ENEA: trattamento e valorizzazione delle acque di vegetazione Costosmaltimento:30 50 /m 3 (prod.media:5 25m 3 /giorno) Acque di vegetazione: da problema Alto carico organico (COD: g/l ;BOD 5 : g/l O 2 ) Basso ph, alta concentrazione salina. Facilmente fermentabili. Alto contenuto di polifenoli(1-10 g/l): molecole fitotossiche e batteriostatiche resistenti alla degradazione biologica. Processo ENEA (Brevetto ENEA-Verdiana N WO 2005/ A) A.V Microfiltrazione MWCO: µm Ultrafiltrazione MWCO: 80 1 KDa Nanofiltrazione MWCO Da Osmosi Inversa (alta reiezione) Idrolisi enzimatica Acqua ultrapura Sostanza organica impoverita di polifenoli Compost Produzione di biogas Polifenoli con peso molecolare > Da Industria alimentare, cosmetica, farmaceutica Idrossitirosolo concentrato Industria alimentare, cosmetica, farmaceutica Base bevande Riuso

5 Tecnologie Separative con Membrana Case study ENEA: trattamento e valorizzazione delle acque di vegetazione Costosmaltimento:30 50 /m 3 (prod.media:5 25m 3 /giorno) Acque di vegetazione: da problema Alto carico organico (COD: g/l ;BOD 5 : g/l O 2 ) Basso ph, alta concentrazione salina. Facilmente fermentabili. Alto contenuto di polifenoli(1-10 g/l): molecole fitotossiche e batteriostatiche resistenti alla degradazione biologica. Processo ENEA (Brevetto ENEA-Verdiana N WO 2005/ A) A.V Microfiltrazione MWCO: µm Ultrafiltrazione MWCO: 80 1 KDa Nanofiltrazione MWCO Da Osmosi Inversa (alta reiezione) Idrolisi enzimatica Acqua ultrapura Concentrati MF/UF: 1 5 t/giorno Biogas 7,2m 3 CH 4 /t( 35 /m 3 AV) Compost:5 10 /t Polifenoli con peso molecolare > Da Industria alimentare, cosmetica, farmaceutica Idrossitirosolo concentrato Industria alimentare, cosmetica, farmaceutica Base bevande Riuso

6 Tecnologie Separative con Membrana Case study ENEA: trattamento e valorizzazione delle acque di vegetazione Costosmaltimento:30 50 /m 3 (prod.media:5 25m 3 /giorno) Acque di vegetazione: da problema Alto carico organico (COD: g/l ;BOD 5 : g/l O 2 ) Basso ph, alta concentrazione salina. Facilmente fermentabili. Alto contenuto di polifenoli(1-10 g/l): molecole fitotossiche e batteriostatiche resistenti alla degradazione biologica. Processo ENEA (Brevetto ENEA-Verdiana N WO 2005/ A) A.V Microfiltrazione MWCO: µm Ultrafiltrazione MWCO: 80 1 KDa Nanofiltrazione MWCO Da Osmosi Inversa (alta reiezione) Idrolisi enzimatica Acqua ultrapura Base bevande Riuso Concentrati MF/UF: 1 5 t/giorno Biogas 7,2m 3 CH 4 /t( 35 /m 3 AV) Compost:5 10 /t Polifenoli: kg/giorno / kg

7 Tecnologie Separative con Membrana Case study ENEA: trattamento e valorizzazione delle acque di vegetazione Costosmaltimento:30 50 /m 3 (prod.media:5 25m 3 /giorno) Acque di vegetazione: da problema Alto carico organico (COD: g/l ;BOD 5 : g/l O 2 ) Basso ph, alta concentrazione salina. Facilmente fermentabili. Alto contenuto di polifenoli(1-10 g/l): molecole fitotossiche e batteriostatiche resistenti alla degradazione biologica. Processo ENEA (Brevetto ENEA-Verdiana N WO 2005/ A) A.V Microfiltrazione MWCO: µm Ultrafiltrazione MWCO: 80 1 KDa Nanofiltrazione MWCO Da Osmosi Inversa (alta reiezione) Idrolisi enzimatica Concentrati MF/UF: 1 5 t/giorno Biogas 7,2m 3 CH 4 /t( 35 /m 3 AV) Compost:5 10 /t Polifenoli: kg/giorno / kg Acqua rec.: m 3 /giorno H 2 O industriale 0,7 /m 3

8 Tecnologie Separative con Membrana Case study ENEA: trattamento e valorizzazione delle acque di vegetazione Costosmaltimento:30 50 /m 3 (prod.media:5 25m 3 /giorno) Acque di vegetazione: da problema Alto carico organico (COD: g/l ;BOD 5 : g/l O 2 ) Basso ph, alta concentrazione salina. Facilmente fermentabili. Alto contenuto di polifenoli(1-10 g/l): molecole fitotossiche e batteriostatiche resistenti alla degradazione biologica. Processo ENEA (Brevetto ENEA-Verdiana N WO 2005/ A) a ricchezza e maggiore sostenibilità ambientale! Risparmio indiretto: riduzione costi smaltimento Valorizzazione energetica e/o agronomica dello scarto! Valorizzazione commerciale dello scarto! Valorizzazione ambientale del processo!

9 SCHEMA DI UTILIZZO DEL BREVETTO ENEA Utenza INDUSTRIA OLEARIA COSTRUZIONE IMPIANTO PRODOTTI Progetto tailor made Concessione licenza costruttore Collaudo / Start up / Gestione Formazione professionale Mercato

10 Trattamento degli scarti con tecnologie di membrana. studio di processi nell ottica della maggiore sostenibilità ambientale ed economica. Vinacce/vinaccioli Siero/scotta di latte A. V. Scarti orticoli Reflui liquidi PROCESSI DI TRATTAMENTO A MEMBRANA Acqua ultrapura Nuovi prodotti Molecole ad alto valore aggiunto LE TECNOLOGIE DI MEMBRANA RAPPRESENTANO UN VALIDO STRUMENTO PER LA VALORIZZAZIONE COMMERCIALE DI NUMEROSI SCARTI INDUSTRIALI

11 Estrazione con Fluidi Supercritici di scarti agro-alimentari Attività sperimentali: Estrazionedelpetitgraindafogliediagrumi Estrazione di olio arricchito in α-tocoferolo da semi di vinacciolo. Estrazione di sostanze antifungine da foglie di arancio dolce, ulivo, ed alloro Estrazione di bio-insetticidi da matrici vegetali(es. neem cake). Narcissus poeticus Vinaccioli Potature Neem cake Molecole ad alto valore aggiunto Possibilità di nuovi prodotti

12 Processi di digestione anaerobica dello scarto agro-alimentare Attività di ricerca: studio e sviluppo dei processi di digestione anaerobica a 2 stadi (con produzione di H 2 e CH 4 ) di vari scarti agroalimentari e di FORSU. analisi di matrici analisi di processo Apparecchiature e impianti: (1, 15, 60, 1000, 6000 litri) Valorizzazione dello scarto tramite.. ENERGIA ELETTRICA da destinare al consumo interno aziendale o alla distribuzione tramite il gestore di rete (certificati verdi/tariffa omnicomprensiva a 0,28 /kwh per 15 anni). ENERGIA TERMICA da destinare al consumo interno dell azienda e al riscaldamento dei digestori. VANTAGGI AMBIENTALI: abbattimento carico inquinante organico. FONTI DI REDDITO AGGIUNTIVE: possibile recupero di ammonio sotto forma di fertilizzante ternario(struvite organica) e possibilità di ottenere compost dalla frazione solida del digestato(d.lgs. 217/06) Produzione biogas (CH 4 ) in Nm 3 / t Scotta (4.5% lattosio) FORSU (rifiuto mensa) Sanse (83% ss) Vinacce esauste da processo membrane (biogas) 46

13 Lab. UTAGRI-INN: Portafoglio progetti / collaborazioni (valorizzazione scarti) Contratto di ricerca «Sviluppo di tecnologie separative e metodologie chimico biologiche applicate alla filiera del latte» Progetto SOFIA Recupero di sottoprodotti e biomolecole dell industria lattierocasearia Contratto di ricerca «Studio del processo di tre sottoprodotti agricoli (siero, A.V. e vinacce) per il recupero e la purificazione di composti e principi attivi da impiegare nel comparto alimentare nutraceutico» Contratto di ricerca «Campagna sperimentale per l ottenimento dei parametri del processo di valorizzazione delle materie seconde della filiera di produzione dell olio toscano» Progetto VERITAS Recupero di sottoprodotti e biomolecole dell industria lattierocasearia

14 Centro Ricerche ENEA CASACCIA Via Anguillarese, 301 -S. Maria di Galeria (RM) Unità Tecnica Sviluppo Sostenibile ed Innovazione del Sistema Agro-Industriale Responsabile di Laboratorio di Innovazione Agroindustriale: dott. Fabio Vitali Tel Processi a fluidi supercritici Ing.GianPaoloLeone Tel / gianpaolo.leone@enea.it Tecnologie Separative a Membrana Dott. Claudio Russo Tel claudio.russo@enea.it Processi di digestione anaerobica Dott. Francesco Petrazzuolo Tel francesco.petrazzuolo@enea.it (UTAGRI) Responsabile: dott. M. Iannetta Tel , massimo.iannetta@enea.it (