Digestione anaerobica e aspetti igienico-sanitari

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1 Digestione anaerobica e aspetti igienico-sanitari M. Petruccioli Dipartimento per l Innovazione nei sistemi Biologici, Agroalimentari e Forestali (DIBAF), Università della Tuscia, Viterbo. petrucci@unitus.it Bastia Umbra, 6 Aprile 2013

2 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

3 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

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5 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) Dopo decenni di uso della digestione anaerobica nasce il sospetto: Si possono liberare microrganismi dannosi? Batteri enterici es., Salmonella spp., Escherichia coli, Enterococcus spp.,

6 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

7 Effetto sanitizzante della concentrazione di ammonio

8 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)

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10 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.

11 Conclusione Non sono stati individuati ceppi riconducibili a ceppi e/o specie patogene appartenenti al Gen. Clostridium in ciascuna delle 4 condizioni studiate.

12 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

13 Valori medi delle quantità (mt, milioni di tonnellate) di residui agricoli per uso alimentare non utilizzati in Italia Pianta Residuo Quantità (in secco) (mt) Frazione utilizzata (%) Quantità non utilizzata (mt) Grano tenero Paglia Grano duro Paglia Orzo Paglia Avena Paglia Mais Paglia Mais Stocchi Riso Paglia Girasole Stocchi e paglia Legumi da granella Steli e foglie Soia da granella Steli e foglie Barbabietola da zucchero Foglie e colletto Patata Steli e foglie Pomodoro Steli e foglie Cavolo Steli e foglie Vite Sarmenti Olivo (tronchi) Potatura Olivo (rami) Potatura Melo Potatura Pero Potatura Pesco Potatura Limone Potatura

14 Esempi di rifiuti vegetali e dell industria alimentare in varie Nazioni Nazione Quantità (tonnellate/anno) e tipo di rifiuto t/a rifiuti organici dall industria di trasformazione della patata, frutta e verdura Germania t/a malto e luppolo spenti (ind. birraria) t/a residui grezzi fibrosi (ind. zucchero) t/a residui dalla produzione dei succhi di mela Belgio t/a rifiuti di frutta, verdura e giardini t/a vinacce, vinaccioli e raspi t/a sansa di olive t/a gusci di mandorla Italia t/a gusci di nocciola t/a bucce e semi di pomodoro t/a tegumento dei semi di soia t/a tegumenti dei semi di girasole Spagna > t/a sansa di olive t/a vinacce, vinaccioli e raspi in California 9525 t/a residui dalla produzione dei succhi di mirtillo USA t/a gusci di mandorla t/a bucce d arancia in Florida Portogallo t/a bucce e semi di pomodoro EU t/a polpa di barbabietola

15 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

16 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.

17 Grazie per l attenzione

18 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.)

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