Importanza della caratterizzazione delle acque reflue nel settore Enologico. febbraio Vincenzo Gerbi - Alberto Caudana - Università di Torino

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1 Importanza della caratterizzazione delle acque reflue nel settore Enologico febbraio 2015 Vincenzo Gerbi - Alberto Caudana - Università di Torino

2 Le attività enologiche si svolgono in aree ad alta specializzazione viticola

3 I reflui del settore enologico sono caratterizzati da Stagionalità notevole distribuzione sul territorio

4 PRODOTTI VITICOLTURA COMPOSTAGGIO UVA RASPI VINIFICAZIONE VINACCE DISTILLAZIONE? REFLUI REFLUI DEPURAZIONE FANGHI ACQUA DEPURATA Schema della filiera del vino con i flussi dei prodotti e dei reflui

5 Lavaggio piazzali, pavimenti e condotte Acque di altri locali Lavaggio recipienti di vinificazione, vasche e botti Lavaggio mezzi di trasporto ACQUE REFLUE DELL ATTIVITÀ ENOLOGICA Lavaggio impianti ed attrezzature Acque Meteoriche Perdite di prodotto Lavaggio e sanitizzazione linea imbottigliamento Provenienza degli inquinati nelle acque di scarico

6 Fattori produttivi che influenzano la tipologia e produzione dei reflui: linee di imbottigliamento grado di automazione nelle operazioni di lavaggio attrezzature specifiche (es. filtri, pastorizzatori) modalità/costo di approvvigionamento dell acqua per il lavaggio modalità di sanificazione degli impianti

7 Risultati dell indagine a campione Fonti approvvigionamento acqua Aziende prov Asti acquedotto+pozzo 6% acquedotto 78% pozzo 16% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Santoro prog CIPE

8 Strategie strutturali per ridurre il consumo di acqua: pavimentazioni realizzate in modo corretto contatori per ogni area per il controllo del consumo di acqua separare le acque pluviali da quelle di scarico riutilizzo di acque pulite o poco sporche (acqua di raffreddamento, concentrazione, pastorizzazione) manutenzione accurata alla rete idrica

9 Strategie operative per ridurre il consumo di acqua: Lance all uscita delle gomme Sistemi efficaci in pressione a baso volume di acqua Detergenti schiumogeni Istruzioni dettagliate per la detergenza e sanificazione e per il controllo dell efficacia dell operazione Sensibilizzare gli addetti alla problematica

10 consumo di acqua (l/l vino) Consumi di acqua nelle aziende viticole piemontesi (Balsari, Airoldi 2004) < > aziende (%)

11 Caratteristiche degli inquinati nelle acque reflue i componenti dei mosti e dei vini (zuccheri, alcol, acidi, polifenoli, SO 2 ) residui di chiarificanti e coadiuvanti di filtrazione residui delle operazioni di detergenza e sanitizzazione residui di altri locali annessi all azienda enologica HO H H OH O HO H OH OH carenza di N e P OH H HO H OH H O H OH H OH

12 Solidi sospesi: matrice organica: frammenti vegetali sali sostanze coloranti precipitate cellule di lieviti cellulosa matrice minerale: residui di coadiuvanti di chiarifica e filtrazione: farine fossili perliti bentonite

13 Determinazione del carico inquinante, principali parametri: indici rapidi per avere una valutazione complessiva delle sostanze inquinanti senza entrare nel merito dei singoli componenti BOD 5 (Biological Oxigen Demand) (mg/l): frazione di ossigeno utilizzata dai microrganismi per ossidare le sostanze inquinanti in 5 giorni. COD (Chemical Oxigen Demand) (mg/l): richiesta chimica di ossigeno per degradare tutte le sostanze inquinanti presenti. BOD 5 /COD: è un indice di biodegradabilità va da 0 a 1

14 Carico inquinante di alcuni costituenti dei mosti e dei vini in mg/l per grammo di composto Soluzione 1 g/l COD BOD 5 COD BOD 5 Glucosio Etanolo Glicerolo Ac. Tartarico Ac. Malico Ac.Lattico Ac. Acetico Polifenoli estratti da vino rosso Colagrande ,688 0,645 0,528 0,531 0,699 0,588 0,540 0,148 Queste sostanze rappresentano il 90 % del COD mentre il restante è dovuto agli altri fattori produttivi

15 Refluo di un azienda enologica che produce vini speciali e spumanti. Ripartizione del COD, in percentuale, tra i diversi composti presenti su un campione di refluo. Alcol 65,7% Ac.Piruvico 0,1% Ac.Capronico 0,2% Ac.Formico 0,2% Ac.Valerianico 0,3% Ac.Butirrico 0,6% Ac.Tartarico 0,7% Ac.Acetico 1,7% Ac.Lattico 1,5% Ac.Propionico 1,3% Zuccheri 28,3%

16 COD tot Rew mg/l 9000 Vendemmia dal 21 al 29 sett COD medio mag mag mag mag 16- mag mag mag mag mag mag giu 06- giu 09- giu 12- giu 15- giu 18- giu 23- giu 26- giu giorni 01- lug 06- lug 09- lug 12- lug 27- ago 30- ago 02- set 08- set 14- set 17- set 22- set 25- set 27- nov 30- nov 03- dic 06- dic Andamento del COD misurato in uno stabilimento enologico che produce vini speciali e spumanti

17 24-gen 31-gen 7-feb 14-feb 21-feb 28-feb 7-mar 14-mar 21-mar 28-mar 4-apr 11-apr 18-apr 25-apr 2-mag 9-mag 16-mag 23-mag 30-mag 6-giu 13-giu 20-giu 27-giu 4-lug 11-lug 18-lug 25-lug 1-ago 8-ago 15-ago 22-ago 29-ago 5-set 12-set 19-set 26-set 3-ott 10-ott 17-ott 24-ott 31-ott 7-nov 14-nov 21-nov 28-nov 5-dic 12-dic mg/l Andamento del COD in Ingresso al depuratore (dopo vasca Imhoff - equalizzazione) Andamento del COD misurato in uno stabilimento enologico produzione e imbottigliamento vini e spumanti Ingresso impianto di depurazione

18 24-gen 31-gen 7-feb 14-feb 21-feb 28-feb 7-mar 14-mar 21-mar 28-mar 4-apr 11-apr 18-apr 25-apr 2-mag 9-mag 16-mag 23-mag 30-mag 6-giu 13-giu 20-giu 27-giu 4-lug 11-lug 18-lug 25-lug 1-ago 8-ago 15-ago 22-ago 29-ago 5-set 12-set 19-set 26-set 3-ott 10-ott 17-ott 24-ott 31-ott 7-nov 14-nov 21-nov 28-nov 5-dic 12-dic mg/l Andamento del COD in Uscita al depuratore Andamento del COD misurato in uno stabilimento enologico produzione e imbottigliamento vini e spumanti Uscita impianto di depurazione

19 la caratteristica comune è L ELEVATA SOLUBILITA DELLE SOSTANZE INQUINANTI E L ELEVATA BIODEGRADABILITA non è pertanto pensabile l uso di trattamenti chimico fisici capaci di precipitare o flocculare gli inquinanti. I SISTEMI DI DEPURAZIONE DEVONO PREVEDERE L INTERVENTO DI MICRORGANISMI CAPACI DI DEGRADARLE METABOLIZZANDOLE

20 Rimozione degli inquinanti organici in condizioni aerobiche in acque superficiali Batteri Corso d acqua Refluo Sostanza organica Batteri Flagellati Flagellati Protozoi Batteriofagi Batteri Flagellati Protozoi batteriofagi Protozoi carnivori Metazoi Protozoi carnivori Protozoi erbivori Metazoi Alghe Protozoi carnivori Alghe Protozoi erbivori Metazoi Organismi superiori Acqua depurata Riduzione del carico inquinante

21 I componenti dei reflui sono un substrato di crescita ideale per i microrganismi aerobi: in un corso d acqua questo provoca contemporaneamente una repentina contrazione dell ossigeno disciolto la destabilizzazione degli equilibri tra le diverse popolazioni di organismi e la morte dei microrganismi aerobi (Masotti 2002)

22 Risultati dell indagine a campione Modalità di raccolta delle acque reflue Destino delle acque reflue 15% 22% 85% 9% 69% no stoccaggio stoccaggio aziendale Santoro prog CIPE ditta specializzata depuratore comunale pubblica fognatura

23 I principali sistemi biologici riproducono e accelerano le condizioni di autodepurazione che avvengono in natura concentrandoli nel tempo e nello spazio. In pratica degradiamo in modo biologico le sostanze inquinanti in modo da ridurre il fabbisogno di ossigeno del refluo che è legato con la quantità di sostanze inquinanti presenti. I trattamenti possono dividersi in aerobici cioè con consumo di ossigeno anaerobici cioè in assenza di ossigeno

24 Modalità di smaltimento/riutilizzo delle acque reflue Eliminare le sostanze Inquinanti: Depurazione Valorizzare la risorsa idrica uso agronomico

25 Principali parametri da considerare per la scelta del sistema gestionale Quantitativi prodotti Caratteristiche qualitative del refluo Localizzazione aziendale Possibilità di conferire ad impianti di depurazione comunali o privati Limiti e costi del sistema di gestione

26 Principali modalità biologiche per il trattamento dei reflui: Impianti aerobici Impianti anaerobici Lagunaggio aerobico/anaerobico Stoccaggio aerato Fitodepurazione

27 Tipologie di depuratori per trattamenti aerobici: con supporto per lo sviluppo dei batteri filtri percolatori biodischi a crescita libera La depurazione Aerobica lagunaggio fanghi attivi con insuflazione di aria atmosferica con insuflazione di ossigeno o misti fitodepurazione

28 L insieme dei microrganismi che attuano la degradazione delle sostanze inquinanti si chiama FANGO ATTIVO Il FANGO ATTIVO è un vero ecosistema o catena alimentare costituito da batteri che degradano la sostanza organica (Microrg. Decompositori) protozoi che sono i predatori dei batteri e riducono il volume di biomassa organica prodotta; sono indice dell efficienza del fango attivo e di buona ossigenazione il risultato è la degradazione delle sostanze e la sedimentabilità del fiocco di fango attivo costituito dai microrganismi e da sost. organiche Portozoi gen. Paramecium indice di fanghi scarsamente ossigenati Protozoi gen.vorticella indice di fanghi ben ossigenati

29 Problematiche degli impianti a FANGHI ATTIVI nelle applicazioni enologiche Picchi di carico organico Materiale inquinante molto ricco di sostanze facilmente fermentescibili con formazione di fanghi leggeri (bulk) ph acido del refluo Carenza di N e P Residui di filtrazione Elevata produzione di schiume Elevata produzione di biomassa in esubero

30 Stoccaggio aerato Prolungato: gg gestione del refluo aziendale Limitato: gg gestione del refluo extraaziendale ODORI!

31 Stoccaggio anaerobico Lo stoccaggio anaerobico Contenitori modulari (~ 8 m 3 ) in PVC spalmato su fibre di poliestere 1 contenitore per ha di vigneto Immissione refluo prelievo refluo campionamento refluo sedimentato Balsari, Santoro 2007

32 IRRIGAZIONE DI SOCCORSO DEL VIGNETO Esempio su 1 ha vigneto: q/ha di uva vino finito: hl/ha acque reflue: 5,6-7,0 m 3 /haxanno equivalenti a 0,6-0,7 mm / anno Balsari, Santoro ,0-1,2 litri per pianta

33 VEICOLAZIONE PRODOTTI FITOIATRICI vigneto: q/ha di uva vino finito: hl di vino / ha acque reflue: l / ha.anno Pari a 9-12 trattamenti per anno e un volume di distribuzione di 600 l/ha Diversi studi hanno evidenziato un incremento dell efficacia del trattamento se il prodotto viene distribuito in una soluzione acida (ph <6,5) Balsari, Santoro 2007

34 Fitodepurazione: depurazione delle acque per mezzo di piante La depurazione viene attuata dai microrganismi presenti e dalla componente vegetale. La Fitodepurazione può essere utilizzata come trattamento biologico sostitutivo ai fanghi attivi con carichi modesti di inquinanti e con elevati N e P o come trattamento di affinamento dei reflui già depurati per eliminare le ultime frazioni inquinanti in genere resistenti ai trattamenti aerobici (tensiottivi)

35 Fitodepurazione vantaggi: impatto positivo sull ambiente minori costi di gestione rendimenti di rimozione costanti e buon effetto tampone delle oscillazioni di carico inquinante nessuna produzione di fanghi ma solo biomassa vegetale scarsa manutenzione Realizzazione di un fitodepuratore

36 Fitodepurazione applicabilità: superficie più ampia rispetto ad un sistema a fanghi attivi a pari abbattimento di inquinanti valutazione attenta della compatibilità tra il refluo enologico (ph, elevata fermentescibilità, scarsità di P ed N) e la fitodepurazione come sistema alternativo ai fanghi attivi soluzione probabilmente valida come affinamento del refluo