Studio della sostenibilità ambientale ed energetica della filiera di valorizzazione degli scarti frutticoli = Study on the environmental and energy sustainability of the fruit waste-to-value chain

Questa tesi ha lo scopo di presentare tre impianti per la valorizzazione di scarti provenienti dalla lavorazione delle arance, un’industria di massima importanza commerciale che genera una quantità elevata di scarti che possono essere usati poichè contengono grandi quantità di componenti ad alto valore aggiunto come il polifenolo e la pectina. Lo studio è stato localizzato in Sicilia, nello specifico a Catania e si è analizzata la produzione annua dell'isola di 340 ton/anno di bucce di arancia che è stata considerata come l'unità funzionale del processo. Si sono scelti e confrontati tre metodi estrattivi per i polifenoli, ovvero l'estrazione con i solventi eutettici profondi (DES), l'estrazione con campi elettrici pulsati (PEF) e il metodo a ultrasuoni (US). Successivamente il coprodotto è mandato all’estrazione della pectina, fatta con la tecnica innovativa dell'estrazione assistita con microonde (MAE) e infine il restante coprodotto mandato al processo di pirolisi per ottenere biochar da vendere e recuperare energia e calore dal syngas con un impianto di cogenerazione. A seguito quindi della definizione dei dati di inventario si è passato alla fase di Life Cycle Impact Assessment, in cui ogni flusso è stato associata alla categoria di impatto. Lo studio ha portato alla conclusione che l’idea di utilizzare rifiuti come materie prime è ambientalmente sostenibile; infatti, partendo dall’analisi dell’unità funzionale di bucce d’arancia prodotte in Sicilia in un anno si hanno valori di impatto veramente bassi. La categoria di impatto più rilevante risulta quella del riscaldamento globale con il valore minimo di impatto quando si usa l’estrazione PEF pari a 1.3 mentre è massimo nel caso dell’impianto che usa l’estrazione a ultrasuoni, circa 10 volte quello del PEF. Al fine di garantire la compattezza del metodo si è svolta un'analisi di sensibilità, utilizzando la quantità di polifenolo limitante prodotta e la quantità di biochar limitante, queste analisi hanno confermato i risultati ottenuti nel caso in cui si è considerata la biomassa come unità funzionale. La sostenibilità si basa però anche sulla sostenibilità economica, motivo per cui si è valutata la fattibilità economica degli impianti. Purtroppo, le spese operative sono risultate maggiori dei ricavi motivo per cui si ha necessità di incrementare i prezzi di vendita rispetto a quelli di mercato per avere un Net Present Value positivo. L'incremento minore si ha nel caso dell’uso dell’estrazione PEF poiché richiede un aumento del 25% dei prezzi di mercato ovvero 145 €/kg per i polifenoli, 217 €/kg per la pectina e 8.7 €/kg per il biochar, l’uso delle altre due richiedono aumenti maggiori del 50%. In tutti i casi l'impianto non risulta competitivo con i prezzi di mercato, una possibile ottimizzazione potrebbe essere fare un'integrazione energetica del sistema, cercando così di risparmiare nelle spese operative.