Valorizzazione di scarti alimentari per la produzione di bioidrogeno = Valorization of food waste for the biohydrogen production

La presente tesi si pone come obiettivo la valorizzazione di scarti alimentari per la produzione di bioidrogeno, il quale può essere visto come futuro vettore energetico, in quanto presenta i seguenti vantaggi: calore di combustione estremamente elevato (142,9 kJ/g); è considerato una fonte di energia pulita in quanto ha un unico prodotto di combustione, acqua e non produce contaminanti; ha un’efficienza termica più alta del 30-60% rispetto a quella delle fonti tradizionali di energia. Il metodo utilizzato durante le campagne sperimentali è stata la fermentazione, che può essere vista come una digestione anaerobica senza la fase di metanogenesi. Per la produzione di idrogeno è fondamentale il pretrattamento della coltura microbica per eliminare i microrganismi metanogeni, mantenendo attivi i batteri produttori di idrogeno che sono in grado di sporificare in condizioni estreme. I microrganismi utilizzati appartengono a una coltura mista. L’inoculo e i substrati utilizzati sono stati analizzati attraverso un analizzatore elementare e attraverso l’analisi dei solidi totali e dei solidi volatili. Sono stati utilizzati configurazioni batch in anaerobiosi e mesofilia per tutte le campagne sperimentali svolte. L’obiettivo principale delle prime due campagne sperimentali è la produzione di idrogeno. Nella prima campagna sono state valutate: la capacità di produzione dei microrganismi presenti nella coltura mista scelta; l’efficacia del pretrattamento termico e dell’utilizzo del terreno di coltura, contenente metalli, nel minimizzare la fase di latenza dei microrganismi. Nella seconda campagna il fine è valorizzare le biomasse per la produzione di idrogeno. I substrati utilizzati durante le campagne sono: residuo di acqua proveniente da un impianto di produzione di lavorati e scarti alimentari vegetali. L’ultima campagna prevedeva la valorizzazione del digestato del primo stadio fermentativo, attraverso un secondo stadio di digestione anaerobica per la produzione di metano. In questo caso, l’inoculo per il secondo stadio non è stato pretrattato termicamente. È stato analizzato il contenuto organico dei digestati delle tre campagne attraverso l’analisi dei solidi totali e volatili. I risultati riguardanti la produzione di biogas sono stati ottenuti utilizzando un gas cromatografo. La produzione di idrogeno massima per la prima campagna sperimentale è stata di 28.87 mL/gVS, mentre per la seconda campagna si è ottenuta una produzione massima di idrogeno pari a 49.1 mL/gVS. Si può concludere che la produzione di bioidrogeno mediante metodi biologici è ancora un’area in via di sviluppo. Tuttavia, sarà necessario concentrarsi su questa tipologia di approccio per favorire la decarbonizzazione e ridurre l’effetto negativo sull’ambiente provocato dai combustibili fossili.