Bioraffinazione di reflui oleari

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1 Università degli Studi di Napoli Federico II SCUOLA POLITECNICA E DELLE SCIENZE DI BASE Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale Corso di studio Magistrale in Ingegneria per l Ambiente e il Territorio Bioraffinazione di reflui oleari Relatore: Ch.mo Prof. Ing. Massimiliano Fabbricino Correlatori: Prof. Ing. Luigi Frunzo Ing. Vincenzo Luongo Anno accademico Candidate: Roberta Palmieri M Teresa Maria Tufano M

2 SCOPO DELLA TESI Valorizzazione delle acque di vegetazione tramite il processo di Dark Fermentation ACQUE DI VEGETAZIONE Valorizzazione PRODOTTI ELEVATO VALORE AGGIUNTO

3 ACQUE DI VEGETAZIONE PROCESSO TRADIZIONALE PROCESSO A TRE FASI PROCESSO A DUE FASI ( ) ( ) ( ) Pressatura olio+acqua Decantazione Sansa Centrifugazione Orizzontale 100 kg di olive AV+ Acqua di processo Olio d oliva Sansa kg di AV Centrifugazione Orizzontale Olio d oliva Sansa umida Olio d oliva ACQUE DI VEGETAZIONE Centrifugazione Orizzontale Olio d oliva ACQUE DI VEGETAZIONE

4 ACQUE DI VEGETAZIONE ph Acqua (%) COD (g/l) Composti Organici (%) Polifenoli (%)

5 DARK FERMENTATION Macromolecole organiche complesse (proteine, grassi, carboidrati) Idrolisi Monomeri (amminoacidi, acidi grassi, zuccheri) VFA (Acidi Grassi Volatili ) Acidogenesi Condizioni operative: HRT brevi al fine di mantenere condizioni acidogeniche Regime termico mesofilo termofilo ph controllato (ph<7) Acido Acetico H2 Acetogenesi

6 PROVE SPERIMENTALI PERIODO DI PROVA N. REATTORI Inoculo Substrato SET I 12 Giugno Giugno D1 AV1 SET II 25 Giugno Luglio D1 AV1 SET III 8 Ottobre Ottobre D2 AV3 SET IV 10 dicembre Dicembre D2 AV3 SET I SET II SET III SET VI

7 CARATTERIZZAZIONE MATRICI UTILIZZATE DIGESTATO (D1) (D2) ACQUE di IMPIANTO DI ph COD BUFALINO Digestato 1 Digestato 2 VEGETAZIONE PROVENIENZA [gro2/l] TS (gr/l) VS (gr/l) AV1 IMPIANTO A 3 FASI AV3 IMPIANTO COD (gro 2 /l) TRADIZIONALE PREPARAZIONE REATTORI

8 CAMPIONAMENTI e ANALISI PRELIEVO DEL BIOGAS MISURAZIONE DEL VOLUME DI BIOGAS PRODOTTO PRELIEVO LIQUIDO DI 2ML della SOLUZIONE LIQUIDA MISURAZIONE DEL ph della SOLUZIONE LIQUIDA

9 PROVE SPERIMENTALI SET I SET II SET III SET VI NON PRETRATTATA TERMICO STERILIZZAZIONE

10 RISULTATI NON PRETRATTATA

11 RISULTATI TERMICO

12 RISULTATI STERILIZZAZIONE

13 PROVE SPERIMENTALI - CONCLUSIONI Complessivamente il processo biologico di conversione non ha mostrato i risultati sperati. TRATTAMENTO SUBSTRATO (%) COD CONVERTITO biogas PRODOTTO Acetico [ml] REATTORE BioH2 Acido bio-h 2 PRODOTTO TOT [ml] Acido Butirrico NESSUNO NESSUNO TERMICO TERMICO STERILIZZAZIONE AV.1 A. Acetico A. Butirrico H2 STERILIZZAZIONE

14 Caratterizzazione di sostanze Ignote

15 IDENTIFICAZIONE SOSTANZE IGNOTE FASI: IGNOTO 1 IGNOTO 2 1. SEPARAZIONE 2. PREPARAZIONE CAMPIONE 3. ANALISI DI RISONANZA MAGNETICA NUCLERE (NMR)

16 HPLC (High Performance Liquid Chromatography) STRUMENTAZIONE UTILIZZATA COLLETTORE

17 CROMATOGRAMMA HPLC CARATTERISTICHE DEL PICCO ALTEZZA AMPIEZZA AREA TEMPO DI RITENZIONE Coefficiente specifico CONCENTRAZIONE

18 OSSERVAZIONE DI SOSTANZE IGNOTE Giorno 0 Ignoto 1 Ignoto 2 D1AV1-3 Giorno 4 Ignoto 1 Ignoto 2 Giorno 8 Ignoto 1 Ignoto 2

19 OSSERVAZIONE DI SOSTANZE IGNOTE AV1 Ignoto 1 Ignoto 2 AV3 Ignoto 1

20 TREND CONCENTRAZIONE SOSTANZE IGNOTE 7 REATTORE D1AV1-3 6 D1AV1-3 Area Picco HP PLC [mau*min] Time [Day] IGNOTO1 IGNOTO2

21 TREND CONCENTRAZIONE SOSTANZE IGNOTE 7 REATTORE D1AV D1AV1-5 Area Picco HPLC [mau*min] Time [Day] IGNOTO1 IGNOTO2

22 TREND CONCENTRAZIONE SOSTANZE IGNOTE 7 REATTORE D1AV1-7 D1AV1-7 Area Picco HPLC [mau*min n] Time [Day] IGNOTO1 IGNOTO2

23 SEPARAZIONE E PREPARAZIONE CAMPIONE

24 RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE La spettroscopia di Risonanza Magnetica nucleare (NMR) è una tecnica analitica molto potente che permette di ottenere dettagliate informazioni sulla struttura delle molecole. 1H 13C

25 RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE FID (Free Induction Decay) Dominio delle frequenze Campo magnetico locale Chemical shift

26 ESPERIMENTI NMR 1D 2D SPETTRO 1 H-NMR SPETTRO 13 C-NMR COSY (Correlation Spettroscopy) TOCSY (Total Correlation Spettroscopy) HSQC (Heteronuclear Single Quantum Coherance Correlation )

27 SPETTRO MONODIMENSIONALE 1 H-NMR 6.88 ppm 1 H-NMR [ppm]

28 SPETTRO MONODIMENSIONALE 13 C-NMR 13 C-NMR [ppm]

29 SPETTRO COSY

30 IGNOTO 1 Acido 3 idrossi 4 fenil 2 butenoico. Esperimento Anello Aromatico c d e 1 H-NMR 6.88 ppm 2.05 ppm 4.02 ppm 3.54 ppm Molteplicità segnale 1 H-NMR (m) 2x C-NMR ppm 36.8 ppm 66.2 ppm 74.6 ppm Correlazione COSY ( 1 H- 1 H) Anello -c c-d d-e - Correlazione HSQC ( 1 H- 13 C) Blu Verde CH 2 Blu CH Blu CH

31 CONCLUSIONI HO OH O Acido 3 idrossi 4 fenil 2 butenoico. simile a fenoli; simile a sostanze già estratte per via chimica; accumulo durante il processo biologico. effettuare delle analisi più approfondite; eliminare le impurità dal campione; accumulare una concentrazione maggiore.

32 CONCLUSIONI Nel conteso della bioraffinazione risulta particolarmente adeguato dare seguito alle attività di ricerca illustrate, sia per la valutazione del rendimento della Dark Fermentation che per la caratterizzazione delle sostanze ignote individuate. Grazie per l attenzione!