attualitÀ della ricerca nel settore delle energie...

Facoltà di Agraria

Ancona - Facoltà di Agraria

16 - 17 dicembre 2010

IV Sezione

ATTUALITÀ DELLA RICERCA NELSETTORE DELLE ENERGIE

RINNOVABILI DA BIOMASSA

ATTI DEL CONVEGNO

finito di stampare nel mese di febbraio duemiladodici

presso Tipolitografia Trabella,Peschiera Borromeo (MI)

ISBN 978-88-906186-1-1

© 2011 CTI, Milano

Comitato scientifico ed editoriale

Gualtiero Baraldi Remigio Berruto Luigi Bodria Stefano Bona Enrico Cini Andrea Del Gatto Mario Di Candilo Ester Foppa Pedretti Andrea Galli Ilaria Mannazzu Antonio Pazzona Pietro Piccarolo Pier Riccardo Porceddu Giorgio Provolo Paolo Ranalli Giovanni Riva Oriana Silvestroni Franco Sotte Paolo Tarolli Marco Toderi Gianpietro Venturi Atti a cura di: Ester Foppa Pedretti Chiara Mengarelli

I contributi contenuti negli Atti sono stati oggetto di peer-review da parte del comitato scientifico sulla base

dell’intero testo e rappresentano una selezione delle relazioni presentate al convegno.

ATTUALITÀ DELLA RICERCA NEL SETTORE DELLE ENERGIE RINNOVABILI DA BIOMASSA

Indice

Prefazione .................................................................................................................................... 1

Premesse ...................................................................................................................................... 3

Produzione di biomassa dedicata ................................................................................................ 5

Valutazione di ibridi di girasole (Helianthus annuus L.) alto oleico per uso energetico in Italia centro-orientale ..................................................................................... 7

Riduzione della lavorazione su girasole (Helianthus annuus L.) alto oleico per uso energetico..................................................................................................................... 17

Il sorgo coltivato a fini energetici e l’efficienza di utilizzazione dell’acqua in ambiente mediterraneo ....................................................................................................... 25

Tecniche di propagazione della canna comune (Arundo donax L.) a confronto ............... 32

Potenzialità produttiva di sorgo e girasole a destinazione energetica in un ambiente a sussidio idrico limitato ..................................................................................... 40

Un biennio di prove di valutazione agronomica di varietà commerciali di B. napus e B. carinata ............................................................................................................. 50

Valutazione delle caratteristiche produttive di varietà di sorgo da biomassa in Centro Italia ........................................................................................................................ 59

Concimazione azotata e densità di semina in colza (B. Napus L.) .................................... 68

Individuazione di varietà di vite ibride (Vitis Sp.) idonee alla produzione di bioetanolo e cellulosa da impiegare come fonti di bioenergie ........................................... 75

Utilizzo di biomassa residuale ................................................................................................... 81

Caratterizzazione energetica del materiale ritratto da diradamenti in impianti di Pinus spp. in Italia centrale ................................................................................................ 83

Prove di combustione di pollina in un impianto termico sperimentale .............................. 91

Caratteristiche energetiche di sottoprodotti ottenuti dalla coltivazione di lino da fibra .................................................................................................................................... 99

Valorizzazione dei cascami della filiera vinicola ............................................................. 108

Gestione e controllo dei residui delle filiere ............................................................................ 119

L’impiego della frazione separata solida del liquame digerito e non per l’alimentazione dei digestori anaerobici .......................................................................... 121

Livelli di IPA nelle emissioni prodotte da stufe domestiche alimentate a pellet di legno ............................................................................................................................. 129

Prove di strippaggio dell’azoto da reflui ottenuti da impianti di D.A. ............................. 138


4 PRODUZIONE DI BIOMASSA DEDICATA

Produzione di panello e di olio a partire da girasole decorticato con una spremitrice a pressione graduale ...................................................................................... 146

Impiego di farine di disoleazione provenienti dalla filiera biodiesel e di compost da f.o.r.s.u. nell’ammendamento di melanzana e scarola .................................. 154

Caratterizzazione e qualità delle biomasse ............................................................................. 161

Produzione di bio-etanolo da biomasse di patata dolce ................................................... 163

Produzione e caratterizzazione energetica di biomasse erbacee irrigate con acque reflue ...................................................................................................................... 171

La barbabietola da zucchero come coltura dedicta per il biogas ...................................... 181

Il controllo della qualità della biomassa nelle centrali di trasformazione energetica: caso applicativo ............................................................................................. 191

Tracciabilità del cippato in una logica di filiera corta ...................................................... 197

Valutazione della capacità di idrolisi e saccarificazione di biomasse lignocellulosiche da parte di isolati di Trichoderma spp. per la filiera del bioetanolo ......................................................................................................................... 205

La determinazione del contenuto di carbonio biogenico in combustibili ibridi ............... 210

Il campionamento delle biomasse solide .......................................................................... 216

Impiego di additivi inorganici per il miglioramento del comportamento termico delle ceneri nella combustione delle biomasse ................................................................ 224

Meccanizzazione della raccolta della biomassa ...................................................................... 231

Valutazione di un prototipo per la raccolta di colture da biomassa a destinazione energetica .................................................................................................... 233

Sviluppo ed analisi operativa di un’attrezzatura per la raccolta di impianti di pioppo da biomassa lignocellulosica a breve turno di ceduazione ................................... 241

Raccolta dei sarmenti di vite in cippato: disponibilità potenziale e tecnica in provincia di Treviso ......................................................................................................... 249

Valutazioni tecniche, economiche e territoriali ....................................................................... 259

Diritti di proprietà ed organizzazione dell’afferta di biomassa: inquadramento teorico ed indagine empirica ............................................................................................ 261

Produzione di biomassa a fini energetici da un primo diradamento in impianto di pino nero (Pinus nigra Arnold), tempi di lavoro, produttività e costi .......................... 271

Analisi del processo decisionale della filiera energetica dell’olio vegetale ..................... 279

Filiere agro-energetiche: modello per il calcolo dei costi economici, energetici e ambientali a bocca impianto .......................................................................................... 286

Opportunità e riflessi economico-fiscali della produzione di energie rinnovabili nell’impresa agricola ........................................................................................................ 296

Utilizzazione di un ceduo di eucalipto per produzione di biomassa con impiego di meccanizzazione spinta: aspetti tecnici ed economici ................................................. 304


Esperienze in atto sulla conversione agricola verso le colture energetiche ..................... 311

Localizzazzione e dimensionamento di un impianto di digestione anaerobica per la produzione di biogas nella Sicilia sud-orientale .................................................... 318

Metodologia e applicazione territoriale per la valutazione di filiere bio-energetiche ....................................................................................................................... 326

Modelli previsionali della biomassa a fini energetici ritraibile da eucalitteti della .................................................................................................................................. 336

Calabria ............................................................................................................................ 331

Sostenibilità ............................................................................................................................. 347

Applicazione di liquami bovini alle colture dedicate da energia: implicazioni energetiche e sul bilancio del carbonio ........................................................................... 349

Coltivazione di sorgo per bioenergia e ciclo del C del suolo ........................................... 355

Effetto della conversione da colture agricole a colture legnose per energia sull’emissione di gas climalteranti: primi due anni di sperimentazione .......................... 361

Sostenibilità delle filiere bioenergetiche in Italia ............................................................. 371

Un modello di impiego sostenibile delle biomasse forestali in provincia di Nuoro ............................................................................................................................... 381

Un software per la valutazione di sostenibilità delle filiere agro-energetiche ................. 391


1

Prefazione

La necessità di trovare alternative alle risorse energetiche fossili per fare fronte a problemi di

approvvigionamento e ai dissestati equilibri ambientali, ha portato anche allo studio ed allo

sfruttamento delle fonti rinnovabili, con l’intento di valorizzare nei differenti ambiti ed

ambienti le risorse di maggiore interesse.

Analisi delle potenzialità e affinamento delle tecniche per il loro sfruttamento sono attività che

coinvolgono direttamente la ricerca, di base e applicata: da un approfondimento condotto nel

2008 (Kajikawa et Al., 2008), che ha analizzato la bibliografia citata dall’Institute for

Scientific Information (ISI) dal 1970 al 2005, si rileva che i lavori pubblicati in ambito

scientifico e relativi ad argomenti energetici sono stati oltre 150 mila, distribuiti in 68 riviste.

Da questa selezione si evidenzia che la grande maggioranza di lavori relativi alla produzione

energetica riguarda ancora i combustibili di natura fossile, petrolio e carbone, e le tecniche di

combustione.

Un inizio di interesse per le energie rinnovabili, interesse crescente negli anni seguenti, è

segnalato solo a partire dall’ultimo decennio del secolo scorso. Ad oggi, l’attenzione anche a

livello scientifico internazionale è ancora “tiepida”, essendo la numerosità delle pubblicazioni

sulle energie rinnovabili circa il 3% delle complessive e, comunque, rivolta soprattutto allo

sfruttamento diretto dell’energia solare (2/3 delle pubblicazioni sulle rinnovabili sono

riconducibili a questo soggetto).

Nell’ambito descritto, le risorse rinnovabili da biomasse rappresentano un’ulteriore nicchia,

trattata in circa il 10% degli scritti. Da queste riflessioni emerge che, pur essendoci una certa

vivacità nella comunità scientifica internazionale, ci sia la necessità di potenziare le ricerche

nel settore, sperimentando vie nuove per trarre energia, diretta o indiretta, dalle risorse

energetiche rinnovabili e, nello specifico, dalla biomassa.

In questo spaccato internazionale si inserisce, un po’ ambiziosamente, il contenuto di questo

volume di Atti, in cui si raccolgono i lavori di ricercatori di istituzioni ed enti italiani, operanti

soprattutto in ambito agricolo, e centrati sulla produzione di biomassa, coltivata o residuale,

ad utilizzo energetico e sulla sua trasformazione. Le 46 memorie raccolte, sottoposte a peer

review, rappresentano le principali attività di ricerca nel settore attualmente in atto nel Paese.

L’augurio, per il futuro, è che questo contributo possa essere da stimolo per intraprendere

altri studi e ricerche di approfondimento.

Prof. Gualtiero Baraldi

Presidente IV Sezione AIIA

Ancona, dicembre 2011


108 UTILIZZO DI BIOMASSA RESIDUALE

Valorizzazione dei cascami della filiera vinicola

Rossini Giorgio (1), Toscano Giuseppe (1), Olivi Lucia (1) (1) Dipartimento SAIFET dell’Università Politecnica delle Marche, e-mail: [email protected] Parole chiave: filiera, sottoprodotti, caratterizzazione, valorizzazione.

Abstract In the last few years, the interest for the precise indexing of waste byproducts in agro-industrial processes is increased. In this article, we concentrate upon the residues of large scale wine productions. Particularly, the physical-chemical characteristics of the single component (stalks, grape skins and seeds) are examined to obtain an overall potential “usefulness” index for different recycling processes of every residual fraction. Mechanical pressing of grape seeds yields a cooking oil that opens up interesting economic perspectives, also for small wine industries. On the other hand, stalks, skins and other similar by products may have a better usage in boilers for thermal energy production. 1. Introduzione Negli ultimi anni è cresciuto l’interesse verso la possibilità di valorizzare i sottoprodotti derivanti dal settore agro-industriale e agro-alimentare. In particolare, la valorizzazione energetica di tali sottoprodotti è capace di dare un contributo notevole nella risoluzione di tre importanti problemi: quello ambientale, legato allo smaltimento dei rifiuti, quello energetico, legato alla necessità di diversificare le fonti di approvvigionamento di combustibili così da ridurre progressivamente la dipendenza dalle fonti fossili, e quello economico, legato alla necessità di ottimizzare i processi produttivi per massimizzare il valore aggiunto ottenibile. Inoltre, per quanto riguarda la produzione di biocombustibili, l’utilizzo di biomasse residuali risolve, anche se parzialmente, il problema etico della destinazione di superfici agricole per utilizzi “no food”. In questo contributo l’attenzione è stata incentrata prevalentemente sulla possibilità di valorizzare i cascami della filiera vinicola. Tale settore è stato scelto in ragione della sua importanza economica in tutta l’area Mediterranea, con particolare attenzione al contesto nazionale che presenta una superficie destinata alla coltivazione di uva da vino di 800 mila ettari e una produzione vinicola di circa 45 milioni di ettolitri 0. Si è utilizzato il termine “filiera vinicola” e non “filiera viti-vinicola” in quanto l’interesse di questo studio è rivolto alla sola fase di trasformazione della filiera (processo di produzione di vino dall’uva), non considerando la fase di campo. Il sottoprodotto principale di questa fase è rappresentato dalla “vinaccia”, materiale organico eterogeneo composto da bucce (72%), vinaccioli (17%) ed eventualmente raspi (11%) 0. La vinaccia, in funzione del processo da cui deriva, può essere classificata in: - vinaccia vergine, quando non subisce la fermentazione e presenta, quindi, una

concentrazione zuccherina relativamente elevata (es. vinaccia residuata dalla vinificazione in bianco);

- vinaccia fermentata, quando durante il processo di vinificazione viene sottoposta ad una fase di fermentazione e presenta, di conseguenza, una concentrazione alcolica variabile (es. sottoprodotto principale della vinificazione in rosso);

- vinaccia esausta, quando in seguito a fermentazione subisce un processo di distillazione per il recupero della componente alcolica (es. vinaccia residuata da distilleria).

La vinaccia esausta viene già utilizzata, soprattutto nelle grandi centrali termiche, come biomassa per la produzione di energia. Le vinacce vergini e fermentate, fino a poco tempo fa, dovevano essere destinate alla distillazione obbligatoria in distilleria. Attualmente, con la recente approvazione del Decreto Ministeriale n.7407, del 4 agosto 2010 che modifica la normativa sull’utilizzo dei sottoprodotti della vinificazione, viene contemplata la possibilità di


UTILIZZO DI BIOMASSA RESIDUALE 109

un utilizzo alternativo dei prodotti di scarto della vinificazione. Uno dei destini consentiti, oltre a quello agronomico e farmaceutico/cosmetico, è proprio quello energetico. Il decreto assume notevole valenza in quanto consente, per la prima volta, l’utilizzo dei sottoprodotti della vinificazione, aprendo nuove ed interessanti opportunità economiche, ambientali ed agronomiche. Esistono già dei lavori in cui sono state condotte indagini sulle caratteristiche chimico-fisiche della vinaccia nel suo insieme, allo scopo di verificarne limiti e potenzialità all’utilizzo energetico 0000. Altri lavori evidenziano anche la possibilità di destinare la vinaccia ad un utilizzo agronomico 000, all’alimentazione zootecnica 0, a trattamenti per l’estrazione di componenti di interesse farmacologico e cosmetico 000 o all’impiego alimentare. Alcuni studi, infatti, pongono l’attenzione sulle interessanti proprietà nutrizionali dell’olio estratto dai vinaccioli, caratterizzato da una particolare composizione in acidi grassi, da un’elevata concentrazione polifenolica e da un alto punto di fumo (circa 190-230° C) che lo rende particolarmente indicato per la cottura di cibi 0. Quanto si intende proporre in questa prima fase di studio riguarda la caratterizzazione delle singole componenti che costituiscono le vinacce (bucce, raspi e vinaccioli) aprendo alla possibilità, nella pratica realizzabile, di separarle lungo le fasi della lavorazione. A tale scopo sono state condotte, su queste frazioni, una serie di analisi fisico-chimiche per poter esprimere un giudizio sul più conveniente utilizzo delle stesse. 2. Metodologia Il materiale è stato prelevato in 4 cantine della provincia di Ancona, considerate rappresentative del territorio per dimensione e tipologia di uve lavorate. Sono stati raccolti campioni di vinaccia di tre differenti varietà: Verdicchio (varietà a bacca bianca), Montepulciano e Lacrima (varietà a bacca nera). I processi di vinificazione sono numerosi e differiscono in funzione del prodotto che si intende ottenere. Le cantine, inoltre, tendono a personalizzare e ad adattare alle proprie esigenze l’intero processo di trasformazione dell’uva in vino. Per semplificare si riportano gli schemi basilari relativi alle due principali tecniche di vinificazione: la “vinificazione in bianco” e la “vinificazione in rosso”. Nella vinificazione in bianco l’uva viene pigiata e lasciata poi sgrondare per ottenere mosto fiore, successivamente può essere sottoposta a degli ulteriori cicli di torchiatura per l’estrazione di mosto di torchiatura (eventualmente destinato alla produzione di vini da tavola). Il sottoprodotto in uscita è, quindi, rappresentato da una vinaccia costituita da raspi, bucce e vinaccioli (figura 1a). Nella vinificazione in rosso è fondamentale conferire al vino la colorazione rossa ottenuta dagli antociani presenti nella buccia. Per questo motivo si rivela necessario lasciare le bucce a macerare nel mosto per tempi più o meno lunghi. Durante la fase di pigiatura occorre quindi intervenire con una diraspatura, mediante pigiadiraspatrici, allo scopo di eliminare i raspi, responsabili della cessione al mosto di composti indesiderati ed astringenti. La vinaccia diraspata, terminata la prima fase di fermentazione, viene separata dal mosto/vino mediante l’operazione di svinatura e, generalmente, sottoposta ad ulteriore pressatura. A questo punto esce come sottoprodotto dal ciclo di vinificazione (figura 1b).



Il materiale che è stato possibile recuperare nelle 4 cantine precedentemente citate è stato: - vinaccia vergine di Verdicchio (costituita da raspi, bucce e vinaccioli); - vinaccia diraspata e fermentata di Montepulciano (solo bucce e vinaccioli); - vinaccia diraspata e fermentata di Lacrima (solo bucce e vinaccioli). Per quanto riguarda la frazione dei raspi non è stato possibile reperire del materiale in quanto esaurito dalle aziende nel periodo di sviluppo di questo lavoro. Il materiale raccolto è stato sottoposto ad una serie di operazioni ed analisi, seguendo la logica riportata nella figura 2. Si è proceduto alla separazione delle componenti, trattando i campioni tal quali mediante setacci con differenti cut off (diametri: 8,00 mm, 4,76 mm e 3,15 mm) - (Figura 3), e alla determinazione per ciascuna, dell’umidità, del potere calorifico netto (PCN) e superiore (PCS), del contenuto di ceneri e all’analisi dei principali elementi, osservando le corrispondenti normative CEN in materia di analisi delle biomasse solide ad uso energetico (Tabella 1).

b) VINIFICAZIONE IN ROSSO

MOSTO + VINACCIA VERGINE

STABILIZZAZIONE

IMBOTTIGLIAMENTO

VINO + VINACCIA

FERMENTATA

VINO VINACCIA

FERMENTATA

RASPI

VINACCIOLIBUCCE

CONFERIMENTO UVA

PIGIATURA

PRESSATURA

FERMENTAZIONE

DIRASPATURA

SVINATURA

a) VINIFICAZIONE IN BIANCO

CONFERIMENTO UVA

PIGIATURA

MOSTO SGRONDATURA

PRESSATURAFERMENTAZIONE

STABILIZZAZIONE

IMBOTTIGLIAMENTO

VINO

VINACCIA

VERGINE

BUCCE VINACCIOLIRASPI

• Caratterizzazione

fisico-chimica

• Analisi contenuto in olio


fisico-chimica


fisico-chimica

VINACCIA

RASPI

BUCCE

VINACCIOLI

Spremitura

meccanica

PANELLO

OLIO

Figura 1 - Rappresentazione schematica dei processi di vinificazione in bianco (a) e in rosso (b)

Figura 2 - Trattamento delle vinacce



Tabella 1 - Analisi standard per la caratterizzazione energetica e

chimico-fisica delle biomasse solide

Caratterizzazione fisico-chimica delle biomasse solide(vinaccia, raspi, bucce, vinaccioli, panello)

Parametro Metodo analitico

Umidità UNI CEN/TS 14774

Ceneri UNI CEN/TS 14775

PCN, PCS UNI CEN/TS 14918

C, H, N, S, O UNI CEN/TS 15104

Cl, S UNI CEN/TS 15289

Cr, Cu, Mn, Ni, As, Cd, Hg, Pb UNI CEN/TS 15297

Na, K UNI CEN/TS 15290

Analisi contenuto in olio* Estrazione Soxhlet Metodo Interno

* Analisi condotta solo su vinaccioli Inoltre, per esprimere un giudizio comparativo del materiale analizzato, viene proposto un confronto con i valori tipici del pioppo coltivato a ciclo breve riportati nell’allegato C.4 della normativa CEN/TS 14961:2005 0. A proposito dei vinaccioli si è voluto valutare anche il contenuto lipidico, sviluppando un metodo di analisi ad hoc, allo scopo di individuare la possibilità di estrarre, attraverso spremitura meccanica, olio da destinare al mercato alimentare. Nello specifico, per determinare il contenuto di olio nei semi si è proceduto mediante: - essiccazione dei vinaccioli a 45° C per 48 ore; - macinazione di 25 g di seme con mulino analitico IKA A 11 Basic fino a riduzione del

campione in frammenti di dimensione inferiore ad 1 mm; - utilizzo di sistema di estrazione Soxhlet (solvente: esano al 95% di purezza) e manto

riscaldante multiplo FALC (figura 4); - tempo di estrazione di 24 ore; - velocità di estrazione compresa tra 4 e 6 cicli orari; - recupero del solvente tramite distillazione con evaporatore rotante e quantificazione

dell’olio estratto; - calcolo del contenuto d’olio del campione (in % su peso secco). L’analisi è stata condotta anche su semi di girasole convenzionale, di lino da fibra, di Jatropha e di pomodoro allo scopo di poter effettuare un confronto.

Figura 3 - Separazione tramite setacci delle componenti della vinaccia residuata dalla vinificazione in rosso



Successivamente, per verificare la possibilità di estrarre meccanicamente l’olio dai vinaccioli, sono state condotte delle prove di spremitura con pressa meccanica su campioni da 5 kg di vinacciolo di varietà miste, prelevati da una distilleria del Centro Italia. I test sono stati condotti presso il Laboratorio Pesante del Dipartimento SAIFET utilizzando una pressa continua della ditta Bracco s.r.l. (2,27 kW), visibile in figura 5. Le prove sono state effettuate variando i parametri di temperatura di esercizio (95 ÷ 175° C) e modificando il diametro degli anelli spingi pasta, o bussole, (14, 15 e 16 mm) con l’obiettivo di individuare le condizioni operative che ottimizzano la resa di spremitura. Dal processo si è ottenuto olio di vinaccioli grezzo e panello di estrazione. Entrambe le matrici sono state sottoposte ad indagine analitica per identificare la migliore via di valorizzazione possibile. All’olio è stata fatta un’analisi della composizione in acidi grassi per verificare se, effettivamente, il profilo acidico lo rende particolarmente interessante da un punto di vista alimentare. La stessa analisi è stata condotta anche su un campione di olio di semi di girasole convenzionale, così da poter avere un confronto. Per questa analisi si è proceduto con la preparazione del campione, rispettando la metodica UNI EN ISO 5509:2001. Più in particolare è stato seguito il metodo che utilizza il tricloruro di boro (BF3). Per l’analisi vera e propria si è osservato quanto stabilito dalla normativa UNI EN

ISO 5508:1998 e si è utilizzato un gas-cromatografo SHIMADZU GC 2010 con colonna polare Stabilwax (60,0 m x 0,25 mm x 0,25 µm), fase stazionaria rappresentata da glicole polietilenico e fase mobile da elio, sistema di iniezione “on column”, rivelatore a ionizzazione di fiamma (FID). Le condizioni di analisi impostate sono state le seguenti: pressione in colonna pari a 213,0 kPa, flusso in colonna costante a 1,76 ml/min, regime crescente di temperatura (60° C, 20° C/min, 180° C; 1,5° C/min, 235° C), rivelatore a 250° C. Tempo complessivo di analisi pari a 70 min. È stato utilizzato uno standard esterno (SupelcoTM 37 Component FAME Mix). Per l’elaborazione dei risultati è stato sviluppato un foglio di calcolo elettronico dedicato, in grado di semplificare le operazioni di conversione dei dati al fine di poter esprimere i risultati rispettando quanto stabilito dalla normativa specifica. Infine, facendo riferimento al disciplinare del vino “Rosso Conero Riserva DOCG” e ai risultati ottenuti dalle analisi di

Figura 4 - Sistema multiplo di estrazione Soxhlet

Figura 5 - Pressa meccanica da 2,27 kW della ditta

Bracco s.r.l. utilizzata per le prove di spremitura



caratterizzazione della vinaccia e delle sue componenti, è stato elaborato un bilancio di massa riferito alla superficie produttiva unitaria. 3. Risultati Nella tabella 2 sono riportati gli intervalli di variazione entro cui ricadono i risultati delle analisi di caratterizzazione della vinaccia, delle sue componenti e del panello di estrazione ottenuto dalla spremitura meccanica dei vinaccioli. Si riportano, come riferimento per un confronto, anche i valori relativi al cippato di pioppo da coltivazione a ciclo breve (reperiti nell’allegato C4 della normativa CEN/TS 14961:2005).

Tabella 2 – Risultati delle analisi di caratterizzazione della vinaccia, delle singole componenti che la

costituiscono e del panello di spremitura dei vinaccioli, a confronto con il cippato di pioppo da SRF

Parametro

Vinaccia Raspi Bucce Vinaccioli Panello Pioppo*

Umidità % peso t.q. 50-61 55-70 54-70 37-47 1,9 ///

Ceneri % peso t.q. 7-12,5 4,8-9,1 8,0-14,5 3,8-4,6 2,8 1,5-2,5

PCS MJ/kg t.q. 19,5-21 18-19 18-20 23-24 22 20,0-20,4

PCN MJ/kg t.q. 6-8 3,5-4,5 4-7 11-13 20 18,6-19,1

C % s.s. 50-52 46,6-49,6 47,2-51,6 55,4-59,8 55,5 47-51

H % s.s. 6-7 5,8 5,9-6,3 7,0-8,1 6,4 5,8-6,7

O % s.s. 28-33,5 37-38 28,5-32,3 24,5-30,6 33,4 40-46

N % s.s. 1,5-3 1,4-1,7 1,7-2,6 1,7-3,3 1,9 0,2-0,6

Cl % s.s. 0,01-0,02 0,03 0,02-0,03 0,02 0,02 < 0,01-0,05

S % s.s. 0,08-0,12 0,09-0,1 0,1 0,1 0,08 0,02-0,10

Cr ppm 0,4-0,7 0,3-0,4 0,0-0,5 0,4-0,6 0,6 0,3-2

Cu ppm 33-258 27-101,8 28,0-270 16,9-33,1 22,3 2-4

Mn ppm 8-23 35,6-8,7 7,2-23,7 15,9-50,2 14,8 ///

Ni ppm 0,6-1,8 0,8-1,4 0,6-2,1 1,5-1,9 2,9 0,2-1

As ppm 0,1-1,3 0,0-1,1 0,1-1,9 0,0 0,0 < 0,1-0,2

Cd ppm 0,4-0,6 0,2-0,6 0,0-0,1 0,5-0,7 0,0 0,2-1

Hg ppm 0,1-0,3 0,2-0,3 0,1-0,3 0,2-0,3 0,1 < 0,03

Pb ppm 3-5 0,7-4,4 0,0-2,1 3,1-4 1,2 0,1-0,3

Na ppm 11-34 33-142 13-34 5-15 33 ///

K ppm 21500-43000

22000-27500

22000-80000

7500-8500

1300 2000-4000

* Valori riferiti al cippato di pioppo da coltivazione a ciclo breve riportati nell’allegato C4 della normativa CEN/TS 14961:2005 relativa alla caratterizzazione dei biocombustibili solidi 0

Dai risultati si constatano effettive differenze tra la vinaccia e le sue componenti: i vinaccioli differiscono dalle altre biomasse per il ridotto contenuto di umidità e quantitativo di ceneri e presentano un potere calorifico maggiore rispetto a vinaccia, bucce e raspi. Le concentrazioni



di cloro (Cl) e zolfo (S) si eguagliano nelle varie matrici, mantenendosi basse per il cloro e relativamente elevate per lo zolfo. Anche le concentrazioni di azoto (N) e piombo (Pb) non differiscono in modo significativo tra la vinaccia e le singole componenti, tuttavia il valore risulta ben più elevato rispetto a quello della biomassa di confronto (Cippato di pioppo da coltivazione a ciclo breve – Short Rotation Forestry). Il rame (Cu) presenta un range di oscillazione molto elevato in tutte le matrici analizzate, causato senza meno dai trattamenti fitosanitari effettuati in campo. Il panello di estrazione differisce in tutto il profilo analitico, presentando in particolare ridotti livelli di ceneri, ed elevati valori di PCN e PCS. A proposito delle analisi del contenuto in olio nei vinaccioli, si sono ottenuti risultati differenti per le diverse varietà di vite. I valori oscillano mediamente fra il 10% ed il 17% in peso sul tal quale e sono riportati in maniera più dettagliata nella tabella 3, dove viene proposto anche un confronto con semi di altre specie vegetali. Dalle prove di spremitura effettuate sui campioni di vinacciolo prelevati in distilleria (mix di varietà ignote), aventi un contenuto in olio mediamente compreso tra 10% e 12%, si sono ottenute rese di spremitura variabili in funzione degli anelli spingipasta utilizzati e delle temperature di esercizio adottate. Tali risultati oscillano mediamente tra il 9% ed il 10%. Le prove condotte con bussola da 14 mm di diametro si sono dimostrate piuttosto critiche in quanto si sono verificati problemi di inceppamento della pressa stessa, in particolare adottando temperature comprese tra 140 e 145° C. Miglioramenti sono stati osservati con temperature di esercizio intorno a 148-149° C. Le rese di spremitura per l’anello da 14 mm, in definitiva, hanno raggiunto circa il 9%. Le prove effettuate con anello da 15 mm hanno determinato le rese migliori in assoluto, 9,5-10%. La temperatura ottimale per questa prova si è dimostrata essere 150° C. Con la bussola da 16 mm di diametro si sono ottenute rese di spremitura leggermente inferiori rispetto all’anello da 15 mm. Mediamente intorno al 9,5% con temperature di circa 150-152° C.

Tabella 3 – Contenuto di olio in vinaccioli di differenti varietà

a confronto con alcune tipologie di semi oleaginosi. Analisi

condotte nel Laboratorio Biomasse dell’Università Politcnica

delle Marche

Tipologia di seme % olio su s.s.

Vinacciolo Montepulciano 13,5 – 15

Vinacciolo Lacrima 15,5 – 17

Vinacciolo Verdicchio 13 – 15,5

Vinacciolo (mix da distilleria) 10 – 12

Semi di girasole convenzionale 40 – 47

Semi di lino da fibra 28 – 31

Semi di jatropha 29 – 30

Semi di pomodoro 19 – 25



Tabella 4 – Risultati dell’analisi della composizione in acidi grassi dell’olio di vinaccioli ottenuto

dalla spremitura meccanica a confronto con il profilo acidico dell’olio di semi di girasole

convenzionale

Composizione acidica Olio di vinaccioli Olio di semi di girasole

% (m/m) % (m/m)

Acido Linoleico C18:2 71,2 % 54,2 %

Acido Oleico C18:1 17,0 % 35,6 %

Acido Palmitico C16:0 6,6 % 6,2 %

Acido Stearico C18:0 4,1 % 3,4 %

Altro 1,1 % 0,6 %

Il profilo acidico, risultato dall’analisi gascromatografica dell’olio grezzo ottenuto dalle prove di spremitura, viene riportato in tabella 4 (si riporta, come riferimento, anche la composizione in acidi grassi dell’olio di semi di girasole convenzionale). Dall’analisi risulta una percentuale preponderante di acidi grassi insaturi ma con un contenuto maggiore di acido linoleico e minore di acido oleico rispetto all’olio di semi di girasole convenzionale. Considerando una superficie vitata unitaria (1 ha) e ipotizzando di rispettare quanto stabilito nel disciplinare di produzione del vino “Rosso Conero Riserva DOCG”, secondo il quale è consentita una produzione massima di uva di 9 t/ha, si ottiene una resa complessiva di vinaccia fresca pari a 2,4 t da cui si ricavano mediamente 1,76 t di bucce tal quali (≈ 660 kg di bucce essiccate), 270 kg di raspi tal quali (≈ 110 kg di raspi essiccati) e circa 410 t di vinaccioli tal quali (≈ 250 kg di vinaccioli essiccati) da cui è possibile ottenere almeno 25 kg di olio di vinaccioli grezzo (figura 6).

Figura 6 - Bilancio produttivo relativo ad 1 ha di superficie vitata destinata alla produzione di vino “Rosso

Conero Riserva DOCG” nel rispetto del disciplinare di produzione



4. Conclusioni In questo lavoro emerge come il settore enologico produca un’importante quantità di sottoprodotti di vinificazione. In generale, dalla quantità di uva prodotta da un ettaro di superficie, gestita rispettando il disciplinare del vino “Rosso Conero Riserva DOCG”, si ottengono circa 1-1,1 t di sostanza secca di biomassa residuale eterogenea, le cui componenti sono caratterizzate da proprietà fisiche e chimiche differenti. Ragionando su tali differenze è emersa la possibilità di conseguire una maggiore valorizzazione separando le frazioni residuali e destinandole ad utilizzi differenziati. Con la spremitura meccanica dei vinaccioli, infatti, è possibile ottenere ottime rese in olio, circa un 10% estratto su un 12% di contenuto totale del seme. Le interessanti caratteristiche alimentari dell’olio di vinaccioli, come ci dimostrano l’analisi della composizione in acidi grassi e le potenzialità nutrizionali messe in luce da altri lavori, aprono ad interessanti prospettive di mercato anche per realtà vitivinicole relativamente piccole (consorzi, cooperative, cantine sociali). Raspi, bucce e panello di estrazione, invece, si adattano meglio ad una valorizzazione energetica attraverso l’utilizzo in caldaie per la produzione di energia termica. Il contenuto relativamente elevato di zolfo e di azoto ne fanno prevedere, allo stato attuale delle conoscenze, l’uso solo in grandi impianti dotati di sistemi di abbattimento idonei. In tali impianti occorre inoltre implementare tecnologie in grado di gestire le problematiche derivanti dagli elevati contenuti in ceneri, cloro e potassio o prospettarne la produzione di miscele con biomasse più tradizionali. Studi precedenti hanno tuttavia dimostrato che le ceneri presenti nei residui della vinificazione, nonostante siano molto elevate, non determinano problematiche legate alla fusibilità 0 0. Estendendo come esempio gli indici del bilancio di massa di questo contributo ad un comprensorio limitato della Regione Marche, come quello di produzione del vino “Rosso Conero Riserva DOCG”, con una produzione di uva complessiva pari a circa 920t 0, si possono ricavare pressappoco 250 t di vinaccia fresca da cui ottenere 30 t di raspi tal quali, 180 t di bucce fresche, 2,5 t di olio di vinaccioli e 23 t di panello. Se si amplia l’analisi ad un’area più vasta, come quella che comprende le cantine dislocate entro una “distanza stradale” di 40 km dal Comune di Jesi, è possibile stimare una produzione di vinaccia di circa 6600 t 00 da cui ricavare 730 t di raspi tal quali, 4770 t di bucce fresche, 70 t di olio di vinaccioli e 615 t di panello. Da un punto di vista economico la convenienza a separare le componenti della vinaccia al fine di destinarle ad una valorizzazione differenziata è strettamente legata ai costi di gestione di questa realtà – che tuttavia vede come vantaggio il fatto di aver già concentrata la biomassa residuale del processo di vinificazione – e al valore di mercato dell’olio di vinaccioli. Infine, visto il crescente interesse degli ultimi anni, appare anche interessante aprirsi ai pretrattamenti della biomassa, in particolare alla torrefazione, trattamento termochimico che tende a migliorare alcune caratteristiche delle biomasse come ad esempio l’idrofobicità, la macinabilità e la densità energetica 00. Bibliografia [1] http://agri.istat.it/ – Tavola C26 – Superficie (ettari) e produzione (quintali): uva da tavola,

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