L’industria alimentare genera annualmente una quantità di sottoprodotti di lavorazione considerevole. Il riutilizzo di tali prodotti con tecniche di riciclo diventa dunque un argomento attuale e su cui molti studi si stanno concentrando in un’ottica di economia circolare dal punto di vista ecologico che tecnologico. Ciò contribuisce a ridurre l’impronta di carbonio, preservare la qualità del suolo e dell’acqua e fornire sostenibilità economica attraverso la produzione di prodotti di alto valore.
L’industria dell’olio d’oliva, importante per molte economie, genera una significativa quantità di sottoprodotti, principalmente sotto forma di acque reflue. Questi rifiuti sono ricchi di composti organici, polifenoli e solidi sospesi che presentano sfide ambientali legate alla loro capacità di causare inquinamento del suolo e delle risorse idriche.
In un recente studio sono state valutate le proprietà delle acque reflue dei frantoi oleari, un rifiuto importante e prezioso nell’industria dell’olio d’oliva, i suoi aspetti ambientali e il suo utilizzo in applicazioni biotecnologiche che integrano la chimica verde.
Le sfide ambientali
Nella maggior parte dei frantoi moderni a ciclo continuo l’estrazione avviene tramite decanter a due o tre fasi. La differenza tra i due sistemi di estrazione sta appunto nel numero di prodotti in uscita:
- olio, acque di vegetazione e sansa per il tre fasi
- e olio e sansa umida per il due fasi.
Le acque di vegetazione sono caratterizzate da
- una forte domanda chimica di ossigeno (COD, chemical oxygen demand),
- elevati livelli di polifenoli,
- solidi sospesi
- e composti fenolici.
La distribuzione diretta dell’acqua di vegetazione al suolo, se non effettuata correttamente, può portare a una riduzione della ritenzione idrica e provocare effetti fitotossici e antimicrobici. Inoltre, la presenza di polifenoli e lipidi può alterare la qualità delle acque superficiali.
Recentemente, sono stati compiuti sforzi per sviluppare metodi di trattamento e valorizzazione più sostenibili per le acque di vegetazione, mirando alla loro conversione in prodotti ad alto valore aggiunto. Tecnologie e biotecnologiche stanno emergendo come un’opzione promettente per gestire questi rifiuti, con l’obiettivo di estrarre composti benefici, migliorare l’efficienza delle risorse e ridurre l’impatto ambientale. L’applicazione di queste tecnologie può fornire opportunità economiche attraverso la produzione di bioprodotti innovativi.
Valorizzare le acque reflue tramite la “chimica verde”
La gestione sostenibile delle acque di vegetazione è cruciale per minimizzare il loro impatto ambientale. Sono stati esplorati vari approcci basati sulla chimica verde per trattare e valorizzare questo sottoprodotto. Questi metodi si concentrano sul recupero e sulla valorizzazione dei composti fenolici e di altre sostanze bioattive presenti, che possono essere utilizzati come ingredienti per l’industria alimentare, cosmetica e farmaceutica.
Le tecniche di biorisanamento, come l’uso di microrganismi per degradare i composti organici nelle acque reflue, sono emerse come un’opzione promettente per il trattamento delle acque reflue. Questi approcci non solo aiutano a ridurre il carico inquinante, contribuendo a un’economia più circolare e sostenibile.
Applicazioni dei bioprodotti
L’utilizzo delle acque reflue dei frantoi oleari supporta pratiche sostenibili e riduce l’impatto ambientale.
- Mezzo di fermentazione: le acque di vegetazione possono essere utilizzate come mezzo di fermentazione per la produzione di prodotti ad alto valore. Il loro potenziale come substrato per varie applicazioni biotecnologiche le rende adatte per processi microbici.
- Produzione di acido citrico: Studi hanno dimostrato che possono essere impiegate nei bioreattori per la produzione di acido citrico e cellulasi da parte di funghi come Aspergillus niger. Miglioramenti nella produzione possono essere ottenuti attraverso l’aggiunta di cellulosa al mezzo di coltura.
- Produzione di biosurfattanti: sono utilizzate come fonte di carbonio per la produzione di biosurfattanti da parte di batteri come Pseudomonas aeruginosa e Bacillus subtilis. Questi biosurfattanti hanno proprietà benefiche per applicazioni in condizioni estreme grazie alla loro biodegradabilità e bassa tossicità.
- Nutraceutici e farmaceutici: I progressi nel trattamento dei reflui dei frantoi oleari hanno reso possibile l’estrazione di composti come polifenoli e antiossidanti.
- Biorisanamento e agricoltura: le acque di vegetazione servono come mezzo di crescita per microrganismi benefici utilizzati nel biorisanamento. Hanno applicazioni in agricoltura, dove le acque trattate possono aiutare a migliorare la qualità del suolo.
- Sensori biologici: La biotecnologia può sviluppare sensori biologici per il monitoraggio in tempo reale della qualità delle acque reflue e dei processi di trattamento.
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Trattamento delle acque reflue
Le soluzioni disponibili per il trattamento delle acque reflue dei frantoi oleari sono:
- Tecniche fisiche: filtrazione, diluizione e centrifugazione sono utilizzate per separare le impurità e ridurre il contenuto di solidi sospesi.
- Metodi termici: la combustione e la pirolisi possono essere impiegate per il trattamento termico, convertendo i rifiuti in energia o altri prodotti utili.
- Metodi biologici: i processi anaerobici sono più efficaci di quelli aerobici per la rimozione di inquinanti come polifenoli e agenti coloranti, anche se richiedono un controllo più sensibile del processo.
- Metodi fisico-chimici: assorbimento ed elettrocoagulazione sono utilizzati per eliminare le impurità e trattare le acque di vegetazione.
- Metodi biofisici: coagulazione e flocculazione vengono applicate per migliorare la qualità delle OMW prima di ulteriori trattamenti.
Queste soluzioni mirano a ridurre la domanda biologica e chimica di ossigeno, la concentrazione di materia organica e altri inquinanti. L’implementazione di questi trattamenti contribuisce a minimizzare l’impatto ambientale negativo associato allo smaltimento delle acque reflue dei frantoi oleari.
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Bibliografia
Sayın, B.; Kaban, G. Biotechnological Innovations Unleashing the Potential of Olive Mill Wastewater in Added-Value Bioproducts. Foods 2024, 13, 2245.
