Nuove opportunità per ridurre il consumo di acqua nell industria alimentare. Roberto Massini

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1 Nuove opportunità per ridurre il consumo di acqua nell industria alimentare Roberto Massini

2 L acqua nell industria alimentare L industria alimentare utilizza circa l 1,8% dell acqua consumata nella UE ed è tra i principali produttori di acque reflue. FoodDrink Europe, Environmental Sustainability Vision towards 2030

3 Consumi specifici Settore utilizzata Acqua reflua Bevande (m 3 /t p.f.) ,8-3,6 Birra (m 3 /t p.f.) 3,5-10 2,4-9 Frutta e ortaggi (m 3 /t p.f.) 2, Pomodori pelati (m 3 /t p.f.) Gelati (m 3 /t p.f.) 4-5 2,7-4 Latte (m 3 /t m.p.) 0,6-1,8 0,8-1,7 Formaggi (m 3 /t m.p.) ,7-60 Prodotti ittici (m 3 /t m.p.) 3, Carni (m 3 /t m.p.) Integrated Pollution Prevention and Control Reference Document on Best Available Techniques in the Food, Drink and Milk Industries. European Commission, 2006

4 Per migliorare l efficienza idrica - eliminare le perdite - non lasciare inutilmente aperte le utenze - raccoglere l acqua piovana per usi non produttivi - monitorare l acqua utilizzata - adottare sistemi di recupero e di riciclo dell acqua - modificare le modalità di pulizia - riprogettare i processi per ridurrere il consumo di acqua FoodDrink Europe, Environmental Sustainability Vision towards 2030 Un approccio sistematico alla gestione dell acqua nell industria alimentare può portare a ridurne il consumo del 30-50%. Ölmez H. (2014) Water Consumption, Reuse and Reduction Strategies in Food Processing. Sustainable Food Processing, Wiley Online Library

5 Il ruolo delle operazioni di sanificazione La sanificazione degli impianti può cosumare fino al 70% dell acqua utilizzata e rappresenta, quindi, una grande opportunità di risparmio. Potential Savings in CIP of Food Production Plants through Hygienic Design Lorenzen K, President of EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group)

6 Acqua utilizzata per pulizia e disinfezione Bevande analcoliche Settore Incidenza % Fonte Bibl. 25 [1] 48 [2] Birra 45 [2] Carni 48 [1] Ortaggi 14 [1] Derivati del pomodoro 12 [3] Confetture 22 [2] Latticini 49 [1] Prodotti da forno 70 [2] Pasta fresca farcita 78 [3] [1] Eco-efficiency for the Queensland Food Processing Industry. Australian Industry Group 2004 [2] Watersmart Guidebook. allianceforwaterefficiency.org [3] Massini R., ricerche industriali non pubblicate

7 Due esempi antitetici Una grande impresa trasforma pomodoro in passata, polpa e doppio concentrato, preleva acqua da propri pozzi e tratta i reflui nel proprio depuratore, riciclandone il 50% per le piscine di stoccaggio: - acqua prelevata = 5,3 m 3 /t pf - acqua scaricata = 6,9 m 3 /t pf - acqua usata per la pulizia degli impianti: 0,8 m 3 /t pf (12 %), con un costo stimato di 7 /t pf (circa 0,5% del fatturato) Una piccola impresa produce pasta fresca farcita, utilizzando acqua di acquedotto e conferendo il refluo ad un depuratore consortile: - acqua prelevata = 3,4 m 3 /t pf - acqua scaricata = 3,3 m 3 /t pf - acqua a 80 C usata per pulizia impianti: 2,7 m 3 /t pf (78%), con un costo stimato di 35 /t pf (circa 0,5% del fatturato) Massini R., ricerche industriali non pubblicate

8 Giustificazioni Nella trasformazione del pomodoro si usa molta acqua per scarico, stoccaggio, movimentazione e risciacquo della materia prima, oltre che per condensare il vapore nella concentrazione e per il raffreddamento post-pastorizzazione. Le apparecchiature chiuse da sanificare sono fermate ogni ore di produzione, anche se il semplice lavaggio di quelle aperte e dei pavimenti è quasi continuo. Il prezzo di vendita dei prodotti è relativamente basso. Nella produzione di pasta fresca farcita il consumo totale di acqua è molto inferiore; ma i requisiti igienici più stringenti comportano un consumo elevato per la sanificazione delle apparecchiature, che avviene almeno ogni 4 ore di produzione. La apparecchiature sono aperte e richiedono parziale smontaggio per l elevata adesività del prodotto trattato. Il prezzo di vendita dei prodotti è relativamente alto.

9 Ottica olistica per una reale sostenibilità L approccio al risparmio idrico non può essere disgiunto da quello energetico Gli obiettivi ambientali devono essere economicamente compatibili Se ci si limita a sostituire i sistemi di lavaggio a bassa pressione e alta portata con quelli ad alta pressione e bassa portata, si riduce il consumo di acqua, ma non il carico di sostanza organica inviato al depuratore Se ci si limita ad adottare sistemi di recupero e di riciclo dell acqua reflua, se ne riduce il prelievo ma aumenta il consumo energetico L approccio razionale deve prevedere una radicale riprogettazione delle apparecchiature con competenze multidisciplinari, conciliando la maggiore sostenibilità con i requisiti igienici e tecnologici

10 Riprogettare le apparecchiature Nei settori lattiero-caseario e ittico la pulizia e disinfezione è considerata la principale fonte di impatti ambientali. La frequenza e l intensità di queste operazioni, a parità di requisiti igienici, dipende dalla loro efficienza e questa dipende dalla progettazione delle apparecchiature e delle attrezzature. Riprogettando le apparecchiature si può ridurre del 20-30% il consumo di acqua e dl 10-20% quello di energia. Ortuño R. (2014) Hygienic Eco-Design. Food&Drink Technology - 19 March 10

11 Ridurre, Riusare e Riciclare Ridurre l acqua di lavaggio, i detergenti e i disinfettanti chimici: - minimizzando lo sporcamento - non diffondendo lo sporcamento - pre-pulendo a secco, con recupero diretto del prodotto Riusare i residui di prodotto, gli agenti chimici e l acqua di risciacquo: - con il recupero igienico dei residui di prodotto dall acqua di lavaggio - con il recupero selettivo delle soluzioni detergenti e disinfettanti - con il riuso dell acqua di risciacquo finale per il lavaggio iniziale Riciclare l acqua reflua depurata: - direttamente per gli impieghi che non prevedono la potabilità - dopo potabilizzazione per il risciacquo

12 Apparecchiature chiuse La progettazione razionale di uno sterilizzatore a flusso continuo permette di ridurre del 76% la durata del CIP, con tempi di ritorno del maggiore investimento irrisori grazie ai seguenti risparmi operativi: riduzione del tempo di pulitura con aumento della produttività riduzione del consumo di detergenti riduzione del consumo di energia elettrica e termica riduzione del consumo di acqua e dei costi di depurazione del refluo Dorner A. (2009) Einsparpotentiale bei der CIP-Reinigung von Produktionsanlagen durch konsequentes Hygienic Design. Diplomarbeit - Technische Universität München Le tecniche di svuotamento a secco (con aria compressa, scovoli mobili o «proiettili» di gomma al silicone), oltre a recuperare gran parte del prodotto, permettono di ridurre ulteriormente sia i consumi di acqua e di detergenti sia i costi di depurazione del refluo Integrated Pollution Prevention and Control Reference Document on Best Available Techniques in the Food, Drink and Milk Industries. European Commission, 2006

13 Apparecchiature aperte La riprogettazione radicale permetterebbe di ridurre drasticamente: - il consumo di acqua, di energia e di agenti chimici - il fermo macchina non produttivo - la manualità e la corrispondente variabilità di efficacia igienica Compartimentare le superfici soggette a sporcamento durante l utilizzo dell apparecchiatura e/o quando si effettua la sanificazione con: - pre-pulitura a secco (getti di aria compressa e/o di ghiaccio secco) con recupero diretto del prodotto - trattamento su membrana e con raggi UV dell acqua di lavaggio - detergenti facilmente controllabili e riciclabili (NaOH e HNO 3 ) - disinfettanti compatibili con il riuso dell acqua (Ozono) - automazione delle operazioni CIP/SIP

14 Grazie per l attenzione roberto.massini@unipr.it