Analisi sperimentale della produzione di bioenergia da fecce del Barbera = Experimental study of bioenergy production from Barbera wine lees

Il vino è una delle bevande alcoliche più bevute al mondo, con oltre 290 Mhl prodotti nel 2018, e viene ricavato attraverso un processo articolato in diverse fasi. Esso ricopre un ruolo di notevole importanza non solo dal punto di vista economico ma anche da quello ambientale, in quanto la sua produzione genera una grande quantità di sottoprodotti (raspi, fecce, vinacce, acque reflue). Quest’ultimi vengono prodotti prevalentemente durante il periodo autunnale, ed essendo caratterizzati da un elevato contenuto di contaminanti organici e inorganici devono essere gestiti correttamente a tutela dell’ambiente. Il presente lavoro di tesi si è concentrato sulla valutazione sperimentale della valorizzazione energetica delle fecce derivanti dalla produzione di Barbera in un’azienda Astigiana. La scelta del Barbera è motivata dal fatto che esso rappresenta il 30% della superficie vitata piemontese. Attualmente la maggior parte delle fecce, che rappresentano circa il 25% degli scarti solidi prodotti durante la vinificazione, sono sottoposte a processi di distillazione insieme alle vinacce per la produzione di composti ad elevato valore aggiunto. L’unico esempio di recupero energetico delle fecce sviluppato su scala industriale è realizzato a valle del processo di distillazione e riguarda la digestione anaerobica delle borlande. Durante l’attività sperimentale sono stati eseguiti due set di prove, ciascuno dei quali è stato svolto in condizioni mesofile (37°C) e in reattori da 0.5 L e 2 L, alimentati in modalità batch, per valutare le potenzialità metanigene del substrato. Per non inibire la fase metanigena del processo le fecce, caratterizzate da pH molto acido (3.5), sono state pretrattate chimicamente attraverso l’aggiunta di bicarbonato fino a raggiungere pH 7 (24 g/L nel primo set e 13.9 g/L nel secondo set). Un set di prove è stato realizzato utilizzando un inoculo mantenuto a 35°C, mentre nell’altro è stato eseguito con un inoculo meno attivo mantenuto a 20°C, al fine di valutare il processo di digestione delle fecce in condizioni penalizzanti, e dunque di testare la stabilità del processo. All’interno di alcuni reattori di ciascun set è stato aggiunto del biochar (in concentrazioni pari a 3 e 10 g/L), per valutare l’influenza di questo additivo sul processo di digestione anaerobica, poiché la letteratura riporta esempi positivi del ruolo del biochar rispetto alla digestione anaerobica di vari substrati. Dai dati sperimentali è risultato che le fecce di Barbera producono produzioni specifiche di biogas (SBP) e metano (SMP) molto elevate, con percentuali di metano del 60-69%: nel primo set di prove, alla scala di 0.5 L sono stati ottenuti SBP pari a 1.866 Nm3/kg VSIN e SMP di 1.234 Nm3/kg VSIN, mentre nel secondo set di prove 1.806 Nm3/kg VSIN e 1.239 Nm3/kg VSIN rispettivamente. L’aggiunta del biochar in concentrazione pari a 3 g/L ha migliorato significativamente la produzione metanigena, mentre sono stati osservati dei cali per la concentrazione di 10 g/L. Per valutare gli effetti di questo additivo sui processi di digestione anaerobica sono però necessarie ulteriori indagini in diverse condizioni operative e con diversi tipi di biochar. Infine, sulla base dei risultati sperimentali ottenuti, è stata valutata la possibilità di sviluppare un impianto di digestione anaerobica in piena scala a servizio all’interno dell’azienda che ha fornito le fecce.