call for paper x il 24 giugno Milano_cutraro

Trattamento del cibo di scarto e rifiuti alimentari per ottenere una biomassa
(B.O.E.D.) da utilizzare come mangime per animali, concime/fertilizzante e CSScombustibile in impianti a biomasse solide o in alternativa a vari combustibili
fossili.
V. CUTRARO *
* Ricercatore nel trattamento rifiuti – Viale Balena bianca, 32 in Contrada Bove Marino - 96017
Noto ( SR ), Italia
Premessa
Lo spreco alimentare è un paradosso del nostro tempo e riguarda tutti i passaggi che portano
gli alimenti dal campo alla tavola e colpisce indistintamente tutti i paesi. In quelli più ricchi la
parte preponderante degli sprechi alimentari avviene a livello domestico e si calcola uno
spreco alimentare di circa 150 Kg /annuo pro-capite ed almeno il 60% di questo spreco
potrebbe essere evitato. Gettando via questo cibo si spreca materia ed energia e questa ricerca
vuole dimostrare che recuperare il cibo di scarto prodotto in ambito domestico vuol dire
recuperare materia ed energia che è contenuta nel rifiuto alimentare ed utilizzabile in
svariati settori. Attualmente la normativa in vigore sui rifiuti (D.lgs 152/2006 e vari decreti
attuativi) permette di recuperare il rifiuto organico e trattarlo in impianti di compostaggio o
in impianti di digestione anaerobica, ma quando non esistono impianti di questo tipo, il rifiuto
organico va in discarica e proprio qui si riscontrano quei problemi che tutti conosciamo (
biogas, percolato, impatti ambientali di non facile soluzione, CO2, cattivi odori, ecc ). La ricerca
vuole dimostrare che trattando l’organico “porta a porta” , rifiuti agro-alimentari , scarti di
cibo, rifiuti da ristorazione ecc. si può ottenere una biomassa che può essere utilizzata nel
settore mangimistico, come concime e/o fertilizzante o CSS-Combustibile.
1.INTRODUZIONE
Da questa premessa nasce l’idea di progettare un impianto di recupero e trattamento di cibo
di scarto proveniente da raccolta “porta a porta” da utenze domestiche, al fine di evitare che
questo cibo possa andare in discarica o in alternativa in impianti di compostaggio o in
digestione anaerobica. L’impianto tratterà solo cibo di scarto e dopo varie fasi di trattamento
si otterrà una biomassa che potrà essere utilizzata come CSS-Combustibile o mangime per
animali o come Concime/Fertilizzante o altri usi. Il processo di trattamento si basa
fondamentalmente sulla fase di Essiccazione, fase che permette l’ottenimento di una
Biomassa “B.O.E.D.” (Biomassa Organica Energetica Disponibile) con una Umidità < 5% e
avente tutte le caratteristiche Chimiche, Nutrizionali e Microbiologiche che ne fanno un
“Prodotto” da poter essere immesso sul mercato come “materia prima “ da destinare ai
mangimifici o da utilizzare per alimentare la caldaia a vapore annessa all’impianto di
essiccazione.
La ricerca vuole dimostrare che la Biomassa prodotta dall’essiccazione del cibo di scarto, dopo
opportuno trattamento, può essere utilizzata, tutta o in parte, o per alimentare la caldaia a
vapore annessa all’impianto di essiccazione o per tutti gli usi previsti dalle normative
attualmente in vigore .Il trattamento proposto in ricerca non utilizza fanghi di depurazione e
nemmeno sfalci di vegetazione, ma solamente cibi di scarto selezionati provenienti da un
ambito domestico e da raccolta “porta a porta” giornaliera. La ricerca ha dimostrato che la
biomassa ottenuta dalla frazione organica dei rifiuti da cucina e ristorazione ( resti di carne,
verdure, pesci, frutta, caffè, pasta, ecc. ) previo lavaggio, triturazione , centrifugazione,
essiccazione, vagliatura ed eventuale igienizzazione, può essere utilizzata nella produzione di
mangimi per animali e nel settore delle energie alternative pulite.
Su questa biomassa si è determinato il profilo chimico e nutrizionale (umidità, proteine
grezze, grassi grezzi, ceneri grezze, fibra grezze, NDF, ADF, ADL, amido e zuccheri) ed il profilo
microbiologico (Salmonella spp, Listeria monocytogenes e Clostridi solfiti riduttori ) e dai
risultati delle analisi chimiche si è potuto catalogare la B.O.E.D. come una “materia prima” a
norma del Reg.(UE) n°68/2013 e quindi utilizzabile nel settore della produzione di mangimi.
A questo punto si è pensato di realizzare un impianto industriale che possa trattare
scarti di cibo proveniente dalla raccolta differenziata “porta a porta” mediante un
trattamento prevalentemente meccanico composto da varie fasi, al fine di produrre una
“biomassa stabile” da utilizzare nella produzione di mangimi, pellet per stufe e nel campo
delle energie alternative pulite.
L’idea di produrre questa B.O.E.D. è nata a seguito della ricerca presentata a “Sardinia
Symposium 2013” per la produzione di “materia prima” come da Regolamento (UE)
n°68/2013 ottenuta dalla frazione organica dei rifiuti da cucina e ristorazione ( resti di carne,
verdure, pesci, frutta, caffè, pasta, ecc. ) che previo trattamento di lavaggio, triturazione ,
centrifugazione, essiccazione, vagliatura ed eventuale igienizzazione, viene utilizzata nella
produzione di mangimi per animali. Partendo da questa “materia prima” con P.C.I. di circa
6000 kcal/kg, si è pensato ad una utilizzazione nel settore energetico e quindi si è
pellettizzata la B.O.E.D. eseguendo prove di combustione in stufe a pellet.
Le prime prove di combustione hanno dimostrato la reale possibilità di questo riutilizzo e da
questi positivi riscontri ci si è chiesto del perché non provare ad utilizzarla anche nel settore
delle energie alternative pulite. Attualmente la ricerca sta approfondendo la progettazione e la
realizzazione di impianti di trattamento di varie dimensioni, anche di 60 tonn./giorno , per la
produzione della B.O.E.D.. Si è progettato e realizzato un “impianto di sperimentazione e di
ricerca” di 1500 Kg./giorno ( D.lgs. 152/2006, art.211), attualmente presente presso la
Facoltà Veterinaria di Messina, che utilizzerà “waste food” proveniente da raccolta “porta a
porta” e rifiuti agro-alimentari da mercati e supermercati ,che produrrà biomassa a bassi
costi energetici ed in tempi di produzione accettabili ( max 2 ore ). Si stanno eseguendo alcune
modifiche agli impianti da 30-60 tonn./giorno per farli funzionare con una caldaia che
utilizzerà parte della biomassa ottenuta dal trattamento.
2.METODO DI RICERCA
2.1 Sistema di Lavaggio
I rifiuti organici provenienti dalla raccolta differenziata “porta a porta” e gli altri rifiuti
organici, vengono avviati ad un sistema di lavaggio temporizzato e selezionati da personale
qualificato, che tramite vaglio a cestello toglie quei rifiuti non adatti alla produzione della
biomassa, che per distrazione sono finiti nel contenitore utilizzato dal cittadino per la raccolta
dei cibi di scarto (carta, plastica, sostanze tossiche, vetro, ecc.). La fase di lavaggio è di estrema
importanza, ciò per evitare che qualsiasi sostanza nociva possa essere presente nella
biomassa, dato l’utilizzo nella produzione di mangimi per animali. L’acqua di lavaggio verrà
avviata ad un impianto di depurazione o sversata in fogna, evidentemente dopo le opportune
analisi fisico-chimiche.
2.2 Triturazione
Il sistema di triturazione consiste nel triturare i “waste food” con H2O in modo da ottenere un
prodotto semiliquido/pastoso adatto ad essere avviato alla fase di centrifugazione, tramite
coclea, in una centrifuga bifase.
2.3 Centrifugazione
La centrifuga permetterà di togliere circa il 60-70% di umidità al rifiuto trattato e lo renderà
idoneo per essere avviato alla fase di essiccazione. La centrifuga lavorerà in continuo e non
verranno utilizzati polielettroliti o altri additivi che comprometterebbero i risultati finali per
cui la ricerca è nata. La fase liquida che uscirà dalla centrifuga verrà inviata in testa alla fase di
triturazione.
2.4 Essicazione
La fase di essiccazione è la fase più importante per tutto il sistema di ricerca e solo dopo un
grande studio di ricerca, sperimentazione e progettazione si è riusciti a brevettare un
”DRYER” che ha permesso l’ottenimento di una biomassa stabile nel tempo, denominata
B.O.E.D. “Biomassa Organica Energetica Disponibile”. L’essiccazione avviene all’interno di un
“DREYER” riscaldato con delle “serpentine” dove scorre olio adiatermico a 180°C e questa
temperatura fa si che all’interno del “DREYER” si possa avere vapore a circa 130°C che
permetterà di ottenere l’essiccazione dei rifiuti organici e quindi una biomassa polverulenta
facilmente trasportabile e stabile nel tempo.
2.5 Twist-screen
Questa fase permette di triturare la biomassa e dal quadro sinottico annesso al twist screen, si
programmeranno le dimensione granulometriche della B.O.E.D. e questa si invierà, tramite
coclea, alla fase di insaccamento in dei Ton-bag.
2.6 Igienizzazione
Dal punto di vista della nutrizione animale l’utilizzo della biomassa è fattibile se si riesce a
separare la parte di “waste food” di origine animale, latte e derivati, pesci e derivati, carni e
derivati, da tutto ciò che è 100% vegetale e quindi differenziare ciò che possiamo dare a cani e
gatti, da quello che possiamo dare ai rimanenti animali. L’igienizzazione viene effettuata sulla
biomassa finale con umidita di circa 5-7 % sottoponendola a processo di sterilizzazione in
autoclave per sanificarla e formulare apposite linee di prodotti per i cani e gatti o per altri
animali. Le analisi standard che si sono fatte sulla biomassa da utilizzare nella produzione di
mangimi, servono per un giusto collocamento per quella categoria di animali da individuare.
Oggi in alimentazione animale si formulano mangimi per categoria, per tipologia di
produzione, per momento fisiologico, per fase produttiva per destinazione finale di prodotto,
ecc. ecc. e sarà pertanto necessario su lotti importanti di “waste food” avere certezze nella
produzione di biomassa che può essere impiegata in mangimificio insieme alle altre materie
prime, ovviamente anche tenuto conto del Reg.(CE) n°178 e sulla sicurezza alimentare.
3. PROCESSO DI TRATTAMENTO DEI “WASTE FOOD”
3.1 SCHEMA GENERALE DEL PROCESSO DI TRATTAMENTO
Il processo per ottenere biomassa dai “waste food” viene riportato su questo schema in cui
vengono evidenziate tutte le fasi più importanti di trattamento.
3.2 FLUOGRAMMA DEL PROCESSO DI ESSICCAZZIONE (caldaia a vapore)
Il fluogramma di processo di essicazione sotto riportato è stato progettato e realizzato per
una potenzialità di trattamento di 5 tonnellate/giorno di “ waste food ” utilizzando una caldaia
a vapore che genera calore di circa 180°C tramite “serpentine”, dove scorre olio diatermico e
all’interno del “DRYER si genera vapore di circa 130°C.
La caldaia può essere alimentata a biomassa solida o in alternativa a gasolio o a corrente
elettrica.
4. Analisi chimico-fisiche sulla Biomassa “B.O.E.D.”
La biomassa ottenuta dal processo di trattamento è stata avviata al laboratorio chimico per la
determinazione del profilo chimico nutrizionale e del profilo microbiologico al fine di
ricercare tutti quei parametri che normalmente si determinano sulle “materie prime” che
vengono utilizzate nei mangimifici .
I parametri ricercati per il profilo chimico nutrizionale sono stati i seguenti:
• Umidità
• Proteine grezze
• Grassi grezzi
• Ceneri grezze
• Fibra grezza
• NDF
• ADF
• ADL
• Amido
• Zuccheri
Il profilo microbiologico è importantissimo per la verifica del rischio microbiologico dei
mangimi per animali destinati alla produzione alimentare ( EFSA “ European food safety
authorty” ) i parametri ricercati sono stati i seguenti:
• Salmonella spp
• Listeria monocytogenes
• Clostridium spp
La Salmonella spp e la Listeria monocytogenes sono i principali pericoli di contaminazione
microbica dei mangimi e quindi devono essere assolutamente assenti. Se dovesse essere
necessario per il Clostridium spp ( solo se superiore a 10.000 UFG/g ) si può procedere ad una
fase di igienizzazione, sottoponendola a processo di sterilizzazione in autoclave per sanificare
la biomassa per circa 10 minuti al fine di procurare uno “shock termico” che impedirebbe
definitivamente
la proliferazione di queste spore antimicrobico-resistenti o geni
antimicrobico-resistenti. La fase essiccazione a 180° con caldaia a vapore ha rilevato l’assenza
di contaminanti microbici di qualsiasi tipo e la sterilizzazione in autoclave si renderà
necessaria solo in casi eccezionali, che fino adesso durante tutte le fasi di sperimentazioni non
si sono rilevate.
Tabella 1. “Materia prima”: Profilo chimico nutrizionale e profilo microbiologico.
PROVA
Unità di misura
Valore
Metodo analitico
Umidità
Proteina grezza
Grassi
Ceneri
Amido
Cellulosa
NDF
ADF
ADL
Clostridi
Clostridi solf.riduttori
Listeria, salmonella
%
%
%
%
%
%
%
%
%
UFC/g
25g
25g
5.5
18.5
9.3
4.9
37.2
3.2
55.0
8.2
7.0
Reg.(CE) 152/2009
Reg.(CE) 152/2009
Reg.(CE) 152/2009
Reg.(CE) 152/2009
Reg.(CE) 152/2009
Reg.(CE) 152/2009
Reg.(CE) 152/2009
Reg.(CE) 152/2009
Reg.(CE) 152/2009
1500
Assente
Assente
ISO 7937 2004
UNI EN ISO 11290 UNI
EN ISO 6479.2008
5. RISULTATI E DISCUSSIONE
La metodica applicata e le analisi chimiche hanno confermato la possibilità di poter utilizzare
“WASTE FOOD” nella produzione di mangimi, concime/fertilizzante e CSS-combustibile. Bisogna
sottolineare che vi sono diversi tipi di mangimi (mangime complementare per vacche da latte,
mangime complementare per bovini, pet food per cani e gatti, mangime complementare per
ovini e suini, mangime per pesci da acquario, ecc.) ed ognuno ha la propria composizione e
componenti analitici, quindi nella produzione di questa biomassa, bisogna sapere che per i
mangimi destinati ai bovini e per quelli da vacche da latte è vietata la presenza di carne e di
ossa di qualsiasi tipo, mentre per gli altri tipi di mangimi la normativa permette la presenza
anche di carne e pesci ( pet food per cani e gatti, mangime per suini ed ovini, ecc.). L’alto
Potere Calorifico Inferiore ( 5880 kcal/kg e 25,7 MJ/kg ) di questa Biomassa, maggiore di
quello del Pellet (4500 kcal/kg ) e non lontano dal PCI del Coke che viene utilizzano nelle
centrali termoelettriche (7000 kcal/kg ) induce ad una seria riflessione ed approfondimenti
su questi valori energetici e bisogna considerare che la biomassa prodotta rientra tra gli “end
of waste”(Decreto Ministeriale 6 luglio 2012) . Un altro aspetto da considerare è la drastica
riduzione del volume del rifiuto organico ( circa 2/3 ) e la facilità di trasporto di questa
Biomassa (Ton-bag o container) e se per necessità si volesse smaltire in discarica, i volumi
sarebbero ridotti di 2/3 e sicuramente si accelererebbero tutti i processi biochimici legati alla
trasformazione della sostanza organica, quindi si ridurrebbero anche i tempi per la
produzione di biogas e di percolato, per non parlare dei cattivi odori che si hanno in una
normale discarica per rifiuti solidi urbani.
6. CONCLUSIONI
L’innovazione a questo tipo di approccio presuppone il recupero dell’organico dai rifiuti domestici
“porta a porta” e dei rifiuti alimentari da grandi catene di distribuzione scaduti o in scadenza , alfine di
evitare che vadano presso impianti di compostaggio o in digestione anaerobica. Non possiamo
permetterci di sprecare materia ed energia proveniente dai rifiuti organici , ne tanto meno alimentare
impianti che distruggono questa risorsa. Bisogna cambiare rotta e quindi cambiare il modo di vedere i
rifiuti urbani, la ricerca proposta va in questa direzione e vuole essere un’alternativa agli impianti di
compostaggio e di digestione anaerobica. Bisogna evitare assolutamente che l’organico /umido, vada
sprecato e il recupero di materia ed energia da questi rifiuti deve essere prioritario ed indispensabile
per sovvertire le vecchie tendenze e tecnologie fin adesso proposte.
La ricerca ha dimostrato che dai “wast food” tramite un processo di trattamento di lavaggio,
triturazione, centrifugazione, essiccazione ed eventuale igienizzazione, si può ottenere una “materia
prima” a norma del Reg.(UE) n°68/2013 da poter essere utilizzata nella produzione di mangimi. Il
mangime si produce nei mangimifici con le diverse “materie prime” catalogate nel Regolamento (UE)
n°68/2013 e dal trattamento proposto in ricerca, otteniamo una Biomassa che ha tutte le
caratteristiche chimico-nutrizionale e microbiologico richiesti dalle normative sui mangimi e quindi
utilizzabile nella produzione di mangime per animali.
Prove di combustione (CSS-Combustibile), dopo eventuale pellettizzazione, hanno dimostrata la reale
possibilità di utilizzare la B.O.E.D. in impianti a biomasse solide, su caldaie a biomassa, su stufe a pellet
e nel settore delle energie alternative pulite, in sostituzione ai combustibili fossili attualmente
utilizzati.
In ultima analisi si vuole ricordare quanto asserito dal Decreto Ministeriale 6 luglio 2012 che stabilisce
le nuove modalità di incentivazione della produzione di energia elettrica da impianti alimentati da
fonti rinnovabili (CSS-combustibili), quale appunto è la biomassa prodotta con questo nuovo impianto
di trattamento per “waste food” essendo tra l’altro un ”end of waste” così come riportato dal Decreto
Ministeriale 6 luglio 2012.
BIBLIOGRAFIA
[1] Cutraro V. Trattamento dei “rifiuti da cucina e ristorazione” per l’ottenimento di “materia
prima” come da Regolamento (UE) n°68/2013, da utilizzare nella produzione di mangimi per
animali o per altri usi. 14th international waste management and landfill Symposium, Settembre
2013.
[2] Cutraro V. “TrattamentoWaste food ” per l’ottenimento di una biomassa da utilizzare nella
produzione di mangimi per animali e CSS-Combustibile” - Brazilian Association of ABES
Sanitary and Environmental Engineering, Giugno 2014
[3] Cutraro V. “ Trattamento “waste food” per ottenere una biomassa (B.O.E.D.) da utilizzare nella
produzione di mangimi, pellet per stufe e in alternativa a vari combustibili fossili.”
Rimini ECOMONDO Novembre 2014 - Sessione poster.
Regolamento (UE) n.68/2013 “catalogo delle materie prime per mangimi ”.
Regolamento (CE) n. 1069/2009 “recante norme sanitarie relative ai sottoprodotti di origine animale e
ai prodotti derivati non destinati al consumo umano”.
Regolamento (CE) del Parlamento Europeo e del Consiglio del 28 gennaio 2002 n°178
“Stabilisce i principi e i requisiti generali della legislazione alimentare, istituisce l'Autorità Europea per
la sicurezza alimentare e fissa procedure nel campo della sicurezza alimentare”
DECRETO LEGISLATIVO 3 aprile 2006, n. 152. Norme in materia ambientale.
Decreto
legislativo 3 dicembre 2010, n.205 "Disposizioni di
2008/98/CE relativa ai rifiuti e che abroga alcune direttive".
attuazione
della
direttiva
DECRETO LEGISLATIVO 29 aprile 2010, n. 75. “Riordino e revisione della disciplina in materia di
fertilizzanti”.
Decreto Ministeriale 6 luglio 2012 “Regolamento recante disciplina della cessazione della qualifica di
rifiuto di determinate tipologie di combustibile solidi secondari……”
Senato della Repubblica (XVII Legislatura) del 18.06.2014
promozione di un “Patto globale per il cibo” per EXPO 2015.
“I. Discussione di mozione sulla