“Un approccio di Economia Circolare per la produzione di bioidrogeno e biogas da sottoprodotti agroindustriali” = "A Circular Economy Approach for the Production of Biohydrogen and Biogas from Agro-Industrial By-Products"

Lo scopo della tesi è la produzione di bioidrogeno e biometano a partire da scarti agroalimentari, in particolare dai sottoprodotti dell'azienda Sedamyl. Oggigiorno, a causa dell'esaurimento delle risorse, specialmente di quelle fossili, diventa imprescindibile individuare materie prime alternative e rinnovabili dalle quali ottenere i beni richiesti dalla società. Secondo il Rapporto ISPRA 2023, l’Italia genera circa 38 milioni di tonnellate di rifiuti alimentari ogni anno, i quali costituiscono una significativa opportunità per la produzione di energia pulita. Attraverso l'implementazione di processi biologici come la digestione anaerobica a doppio stadio, è stato possibile valutare la fattibilità tecnica del convertire gli scarti agro-alimentari in bio energia. Il presente studio ha evidenziato come il substrato ricco di zuccheri derivati dagli scarti della lavorazione dell'amido, rappresenti una biomassa idonea per la fermentazione e la produzione di biogas. Sono state utilizzate configurazioni con alimentazione batch in mesofilia per tutte le campagne sperimentali svolte. I risultati sperimentali hanno confermato un'elevata efficienza del processo, in particolare nel primo caso studio, sono stati monitorati i principali parametri operativi come il rapporto C/N, la temperatura e il pH per massimizzare la produzione di bioidrogeno nella fase acidogenica e di metano nella successiva fase metanogenica. Si sono raggiunti rendimenti di produzione cumulata pari a 48,7 mL/gVS di idrogeno nel primo stadio di dark fermentation (DF) e 80,2 mL/gVS di metano nel secondo stadio di digestione anaerobica. Nella successiva campagna sperimentale è stato effettuato un monitoraggio della crescita microbica mostrando una correlazione positiva con i risultati ottenuti, confermando che la massima produzione di biogas cumulata pari a 31.2 mL/gVS si è concentrata nella fase esponenziale di crescita dei microorganismi dopo un tempo di ritenzione idraulica pari a 72 ore, in linea con dati della letteratura scientifica. Le condizioni operative ottimali identificate, come rapporto inoculo-substrato e reinoculo dei microorganismi, hanno permesso di ridurre i tempi di ritenzione idraulica, migliorando la velocità di degradazione e stabilità del processo.   La tesi conclude che la produzione di bioidrogeno e biometano da scarti alimentari rappresenta una soluzione sostenibile in linea con i principi dell'Economia Circolare e del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR).   Pertanto, è fondamentale che la ricerca prosegua in questa direzione, esplorando le potenzialità di altre biomasse e raffinando ulteriormente le tecniche di produzione per garantire un futuro più sostenibile ed energeticamente efficiente.