Il Recupero e La Gestione Delle Acque Di Vegetazione Dei Frantoi Oleari

F U L V I O C I A N C A B I L L A , AL E S S A N D R A B O N O L I , S I L V I A G O L D O N I

DICMA - FACOLTÀ INGEGNER I A - UNIVERSITÀ DI BOLOGNA

IL RECUPERO E LA GESTIONE DELLE ACQUE DI VEGETAZIONE DEI FRANTOI OLEARI

OSSERVATORIO FIUME SARNO

F U L V I O C I A N C A B I L L A , A L E S S A N D R A B O N O L I , S I L V I A G O L D O N I I L R E C U P E R O E L A G E S T I O N E D E L L E A C Q U E D I V E G E T A Z I O N E D E I F R A N T O I O L E A R I

IL RECUPERO E LA GESTIONE DELLE ACQUE DI VEGETAZIONE DEI FRANTOI OLEARI Fulvio Ciancabilla, Alessandra Bonoli, Silvia Goldoni

DICMA - Facoltà Ingegneria - Università di Bologna

Introduzione Le varietà di olio diffuse attualmente derivano dagli olivi addomesticati dall’uomo circa 6000 anni fa, nell’area siro-palestinese, dove sono state rinvenute le più antiche testimonianze di coltivazione.

L’ulivo, il cui nome botanico è OLEA EUROPEA SATIVA, famiglia olandese, esiste in numerose varietà con oltre 700 tipi locali, chiamate “cultivar”, diffuse in un’area che si estende fra il 35° ed il 45° parallelo di latitudine Nord, una fascia a clima temperato che ben corrisponde alle sue esigenze in fatto di temperatura massima e minima: questo insieme di caratteristiche è splendidamente offerto da tutta la fascia costiera mediterranea, in particolare quella italiana e non a caso l’Italia rimane il maggior produttore di olio d’oliva di qualità.

I processi tradizionali di estrazione dell’olio d’oliva richiedono notevoli quantità di acqua, variabili tra i 40 ed i 120 litri per ogni quintale di olive macinate, di conseguenza si genera una notevole quantità di reflui da trattare. Il processo tradizionale di produzione dell’olio d’oliva è schematizzato nel diagramma riportato in fig.1.

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olive

macinazione

acqua

estrazione

sanse

decantazione

olio acque di vegetazione

FIGURA 1 – Diagramma di flusso del processo tradizionale dell’estrazione dell’olio d’oliva

Attualmente gli impianti di estrazione olearia si stanno specializzando secondo due direzioni che prevedono una sensibile riduzione della immissione di acqua in fase di processo: infatti l’acqua aggiunta può essere nulla se le olive presentano una umidità del 50 %, mentre se la pasta olearia ha un valore di umidità iniziale del 40-45%, l’acqua aggiunta è pari a 10-20 kg per 100 kg di olive macinate.

Tali sistemi innovativi di estrazione centrifuga prevedono che la pasta olearia possa essere frazionata in due sole fasi (olio e sansa molto umida) oppure in tre fasi (olio, sansa meno umida e piccole frazioni di acqua di vegetazione).

Lo schema di tali processi è riportato in fig.2.

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olive

Valutazione del grado di umidità

U < 50 % Immissione acqua pari al 20-30% U > 50 % Nessuna variazione

Estrazione a 2 fasi Estrazione a 3 fasi

Sansa umidità 58-62% Acqua di vegetazione

olio Sansa umidità 50-52%

olio

FIGURA 2 – Diagramma di flusso del processo di estrazione dell’olio d’oliva a basso consumo d’acqua.

Nella tabella seguente si riportano i dati relativi al bilancio di massa nei tre processi di estrazione dell’olio.

TABELLA 1 – Bilancio di massa nell’estrazione centrifuga

Tecnologie di estrazione dell’olio

Acqua aggiunta

(%)

Sansa (kg/100 kg

olive)

Umidità sansa (%)

Acqua di vegetazione (kg/100 kg

olive) Estrazione con processo tradizionale

50 55-57 48-54 80-110

Estrazione a 2 fasi a risparmio d’acqua

0-10 75-80 58-62 -

Estrazione a 3 fasi a risparmio d’acqua

10-20 56-60 50-52 33-35

1. Aspetti normativi: Legge n. 574/96 sullo smaltimento delle acque di vegetazione sul suolo agricolo

Acque di vegetazione.

La principale norma di riferimento è rappresentata dalla Legge n° 574 dell’11 novembre 1996, recante “Nuove norme in materia di utilizzazione agronomica delle acque di vegetazione e di scarichi dei frantoi oleari”.

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Lo stoccaggio delle acque di vegetazione è regolamentato dall’art.6 della legge 574/96, tuttavia è da chiarire il coordinamento tra questa norma ed il Decreto Ronchi, pubblicato successivamente, che regolamenta la gestione dei rifiuti e quindi anche gli aspetti relativi al loro stoccaggio.

Per quanto riguarda il trattamento delle acque di vegetazione, la legge 574/96 ne consente l’utilizzazione agronomica attraverso lo spandimento controllato su terreni adibiti ad usi agricoli, ed in tal caso non sono previsti pre-trattamenti. Il problema che si pone è quello di verificare la conferma o meno della necessità o opportunità dei pre-trattamenti prima della loro utilizzazione agronomica.

Nel caso in cui le acque di vegetazione non siano utilizzate per usi agronomici, tali reflui dovranno essere soggette a processi di depurazione, dai quali si origina una fase liquida soggetta alla norma sulla tutela delle acque (D.Lgs n. 152 del 11 maggio 1999 recante “Disposizioni sulla tutela delle acque dall'inquinamento e recepimento della direttiva 91/271/Cee concernente il trattamento delle acque reflue urbane e della direttiva 91/676/Cee relativa alla protezione delle acque dall'inquinamento provocato dai nitrati provenienti da fonti agricole.”), e da una fase solida soggetta invece al D.Lgs. 27 gennaio 1992 n. 99 (“Attuazione della direttiva 86/278/CEE concernente la protezione dell’ambiente, in particolare del suolo, nell’utilizzazione dei fanghi di depurazione in agricoltura) e alla legge n.748/84 che disciplina i fertilizzanti.

Inoltre l’art.8 comma 1 del Decreto Ronchi stabilisce che sono esclusi dal proprio campo di applicazione, in quanto disciplinati da specifiche disposizioni di legge, “le attività di trattamento degli scarti che danno origine ai fertilizzanti, …”.

Una possibile alternativa è quella dell’utilizzazione agronomica delle acque di vegetazione, non attraverso la diretta applicazione di queste al terreno, ma attraverso una fase intermedia quale può essere la produzione di fertilizzanti allo stato fluido a partire dalla acque di vegetazione.

Sanse umide.

Per quanto riguarda lo stoccaggio della cosiddetta sansa umida (o sansa vergine) esso non è disciplinato dalla Legge 574/96 che esplicitamente esclude tale fase dal proprio ambito di applicazione, pertanto essa risulta soggetta al Decreto Ronchi e in particolare, previa approfondita verifica, alle procedure semplificate di recupero ai sensi degli art. 31 e 33 del D.Lgs.22/97.

La legge 574 del 1996 consente l’utilizzazione agronomica delle “sanse umide provenienti dalla lavorazione delle olive e costituite dalle acque e dalla parte fibrosa di frutto e dai frammenti di nocciolo”, come ammendanti; in particolare lo spandimento delle sanse umide su terreni a destinazione agricola è regolamentato dagli art.4 e 5 della legge stessa, senza pre-trattamenti.

Si pone quindi il problema relativo alle sanse derivanti dagli impianti centrifughi innovativi a due fasi, ovvero se tali materiali possano essere considerati sanse umide ex lege 574/96.

In alternativa ad una utilizzazione agronomica diretta delle sanse umide, si configura la possibilità di ascrivere le stesse nella categoria di rifiuti non pericolosi che possono essere sottoposti alle procedure semplificate di recupero ai sensi degli art. 31 e 33 del D.Lgs.22/97; tali procedure prevedono la possibilità di produrre biogas mediante un processo di digestione anaerobica delle sanse umide, oppure produrre compost attraverso un processo di trasformazione biologica aerobica, le cui caratteristiche sono quelle indicate negli allegati della L.748/84 e successive modificazioni.

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Sanse esauste.

Per quanto riguarda invece le sanse esauste, derivanti dall’estrazione di olio di sansa, queste non rientrano nel campo di applicazione della legge 574/96, per tale motivo il loro stoccaggio e trattamento risulta regolamentato dal Decreto Ronchi.

In particolare il DM 05/02/98 iscrive esplicitamente le sanse esauste nella categoria di rifiuti non pericolosi che possono essere sottoposti alle procedure semplificate di recupero ai sensi degli art. 31 e 33 del D.Lgs.22/97, che prevedono:

per quanto riguarda la fase di stoccaggio, la messa in riserva dei rifiuti o il loro deposito temporaneo (prima del recupero);

per quanto riguarda l’attività di recupero, il reimpiego delle sanse esauste nel settore della produzione e del riciclaggio delle materie plastiche caricate con polvere di legno, produzione del pannello di particelle, previa vagliatura e essiccazione, recupero energetico per mezzo di impianti dedicati al recupero energetico di rifiuti o impianti industriali.

2. Qualità e proprietà dei reflui e delle sanse provenienti dalla lavorazione delle olive

Con il nome di “reflui oleari” o “acque di vegetazione” si intendono i reflui provenienti dalla lavorazione meccanica delle olive e dai processi di estrazione dell’olio e sono costituiti sostanzialmente:

• dall’acqua di vegetazione delle olive stesse, che contiene vari componenti di origine vegetale, soprattutto organici, ma anche minerali, naturalmente presenti nel succo della polpa della drupe di oliva con un modesto residuo di olio;

• dall’acqua di lavaggio delle olive;

• dalle acque di lavaggio degli impianti;

• dalle acque di diluizione delle paste usate negli impianti continui.

L’acqua di costituzione delle olive ammonta al 40-50% in peso della drupa, mentre l’acqua di lavaggio delle olive corrisponde a circa il 5 % del peso delle olive lavorate e le acque di lavaggio degli impianti ne rappresentano il 5-10%.

Pertanto il refluo prodotto nel processo di estrazione tradizionale (discontinuo) dell’olio corrisponde al 50-65% del peso delle drupe lavorate; invece nel caso di processi continui, occorre considerare anche l’acqua usata per la fluidificazione delle paste in fase di estrazione per agevolare la fuoriuscita dell’olio, di conseguenza la produzione di refluo aumenta e raggiunge valori che oscillano, in relazione alla caratteristica delle paste e alle condizioni di estrazione, tra il 90 ed il 120% del peso delle olive lavorate.

I reflui contengono, allo stato di notevole diluizione ed in forma disciolta, numerosi componenti, soprattutto organici, di origine vegetale naturale, che non hanno subito manipolazioni chimiche né hanno ricevuto additivi estranei; inoltre possono essere considerati

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esenti, in linea di principio, da microrganismi e virus patogeni nonché da sostanze organiche ed inorganiche potenzialmente inquinanti e/o tossiche.

Nella tabella 2 si riportano i valori riscontrati in reflui provenienti da impianti tradizionali e continui.

Dall’analisi dei dati di tabella si evince che negli impianti continui, a causa delle maggiori quantità di acqua usate nel processo, tutti i valori – ad eccezione dei solidi sospesi, dell’estratto etereo e del pH – risultano pressoché dimezzati rispetto ai dati corrispondenti riscontrati in reflui provenienti da impianti tradizionali.

Inoltre bisogna tenere presente che, durante lo stoccaggio in vasconi di lavaggio, la concentrazione di alcuni componenti organici facilmente fermentescibili diminuisce, anche notevolmente, per l’azione dei microrganismi aerobi ed anaerobi che li decompongono, il pH generalmente aumenta, mentre il BOD5 tende a diminuire, così come la quantità di solidi sospesi, che tendono a sedimentare e l’estratto etereo, se le sostanze grasse affioranti vengono recuperate.

Per quanto riguarda invece la caratterizzazione microbiologica delle acque di vegetazione, dai dati disponibili emerge che la popolazione microbica è prevalentemente costituita da batteri, tra i quali i più numerosi sono i cellulosolitici mentre risultano assenti i nitrificanti; anche se in numero minore, sono inoltre presenti lieviti e funghi.

TABELLA 2 – Caratteristiche chimico-fisiche delle acque di vegetazione provenienti da due processi di estrazione dell’olio.

Da processo continuo a centrifugazione

Da processo discontinuo a pressatura

parametri

Minimo Medio Massimo Minimo Medio Massimo pH 5.1 5.4 5.8 4.7 5.4 5.5 Acqua (%) 79.85 86.4 91.7 90.4 93.5 96.5 Composti organici (%)

7.22 12 18.3 2.6 5.2 8

Sostanze grasse (%)

0.02 0.5 1 0.5 1.3 2.3

Sostanze azotate (%)

1.2 1.8 2.4 0.17 0.3 0.4

Zuccheri (%)

2 4.5 8 0.5 1.5 2.6

Acidi organici (%)

0.5 0.9 1.5 - tracce -

Polialcoli (%)

1 1.1 1.5 0.9 1.1 1.4

Pectine, mucillagini, tannini (%)

1.3 1.5 1.7 0.23 0.37 0.5

Glucosidi - tracce - - tracce - Polifenoli 1.2 1.7 2.4 0.3 0.63 0.8

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(%) Sostanze minerali a 550°C

1 1.5 1.7 0.2 0.4 0.5

P2O5 (%) 0.14 0.21 0.23 0.03 0.06 0.07 CO2 (%) 0.2 0.3 0.35 0.04 0.08 0.1 SO3, SiO2, FeO, MgO (%)

0.06 0.09 0.1 tracce 0.02 0.03

CaO (%) 0.06 0.09 0.01 0.01 0.02 0.03 K2O (%) 0.47 0.71 0.81 0.11 0.19 0.24 Na2O (%) 0.07 0.1 0.11 0.01 0.03 0.03 Solidi Sospesi (%)

0.08 0.1 0.15 0.7 0.9 1.1

Sostanze secche a 105 °C

8.3 13.6 20.15 3.5 6.5 9.6

COD (g/l) 54.1 208 318 28.9 49.5 79.1 BOD5 (g/l) 19.2 90.2 134.8 17 28.7 41.2 Mc AV / t olive

- 0.4 - - 1.1 -

Mc AV / t olio

- 2 - - 5.5 -

Per quanto riguarda invece le caratteristiche chimico-fisiche della sansa, si precisa prima di tutto che tali caratteristiche sono similari, sia nel caso di sanse provenienti da processi tradizionali, sia nel caso di processi a basso consumo d’acqua.

Nelle tabelle 3 e 4 sono riportati alcuni parametri della sansa vergine.

TABELLA 1 – Caratteristiche chimico fisiche della sansa vergine da impianto tradizionale.

Umidità (a 105 °C) 52.05 pH 5.20 Azoto totale (come N) (%) 0.96 Fosforo totale (come P2O5) (%) 0.56 Carbonio organico totale (%) 60.45 Rapporto C/N 62.97 Carbonio organico totale estratto (%) 30.85 Carbonio umificato estratto (%) 11.40 Carbonio non umificato estratto (%) 18.45 Grado di umificazione (DH) (%) 36.95 Tasso di umificazione (HR) (%) 18.86 Indice di umificazione (HI) (%) 1.65

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Umidità % 71.4 Sostanza organica % s.s. 94.5 Grassi % s.s. 8.6 Lignina % s.s. 35.0 pH 5.19 EC MS cm-1 2.85 Kjedal-N % s.s. 0.97 C/N 46.6 Ceneri % s.s. 5.50 P2O5 % s.s. 0.35 K2O % s.s. 2.06 Ca % s.s. 0.40 Mg % s.s. 0.05 Na % s.s. 0.10 Fe mg kg-1 s.s. 1030 Mn mg kg-1 s.s. 13 Cu mg kg-1 s.s. 138 Zn mg kg-1 s.s. 22 Cd,Co, Pb, Cr, Hg mg kg-1 s.s. < 1

Alla luce dei dati sopra riportati, si evidenzia che i reflui oleari, molto ricchi in elementi nutritivi minerali quali potassio e, in quantità più ridotte, azoto, fosforo e magnesio, possono sostituire parte degli elementi nutritivi apportati dalla fertilizzazione classica. Inoltre, essendo prevalentemente costituiti da sostanza organica essi sono un ottimo substrato per lo sviluppo della microflora che permette il miglioramento delle proprietà chimico-fisiche del suolo.

Pertanto i reflui di frantoio possono essere considerati ammendanti vegetali liquidi di origine naturale e la loro applicazione al suolo come ferti-irriganti realizza il duplice scopo di consentire la loro degradazione chimica e biologica e di arricchire il suolo in sostanza organica ed elementi nutritivi.

In questa ottica, gli elevati valori di BOD5 e di COD dei reflui oleari, che li rende estremamente a rischio nel caso di un loro scarico in corpi idrici superficiali e profondi, rappresentano invece un’opportunità nel caso del loro spandimento nel suolo.

Occorre però tenere conto che la valorizzazione agronomica dei reflui oleari dipende da fattori quali le modalità e le dosi di spendimento, la tipologia del refluo, le caratteristiche del suolo, la tipologia di coltivazione presente sul suolo, la natura della falda acquifera, le condizioni climatiche e i regimi irrigui, ecc., pertanto l’applicazione dei reflui oleari tal quali ha dato risposte molto diverse e contraddittorie tra loro.

In ogni caso le acque di vegetazione possono senza dubbio essere utilizzate per la fertirrigazione, eventualmente dopo semplici ed economici pretrattamenti che consentono l’eliminazione dei composti organici fitotossici e dei fenomeni fermentativi e di putrefazione, e seguendo le buone pratiche agronomiche di comune uso, controllandone e differenziandone i dosaggi a seconda delle caratteristiche del terreno.

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3. Utilizzazione agronomica dei reflui da frantoi oleari: effetto sul terreno e sulle colture.

La progressiva diminuzione del contenuto di sostanza organica nei suoli sottoposti ad agricoltura intensiva è particolarmente preoccupante in Italia, specialmente nelle regioni meridionali dove la sostanza organica si decompone più rapidamente.

Le conseguenze di tale diminuzione sono immediatamente identificabili dalla degradazione delle proprietà fisiche dei suoli accompagnata dal consistente aumento dei rischi erosivi.

L’utilizzazione agronomica di biomasse di rifiuto e di scarto come i sottoprodotti dei frantoi oleari ha quindi assunto particolare interesse quale mezzo per reintegrare la perdita di sostanza organica, per riciclare in maniera corretta gli elementi nutritivi ed infine per la possibilità di smaltire questi rifiuti al più basso costo possibile.

Per una valutazione quantitativa delle modificazioni fisiche e chimiche dei terreni trattati con i residui della lavorazione delle olive è necessario tener presente la notevole variabilità della composizione chimica di questi materiali, tutti caratterizzati da bassi pH e da una elevata presenza di sali e di sostanza organica contenente elevate quantità di frazioni difficilmente biodegradabili; inoltre la loro composizione chimica può variare anche a causa dello stoccaggio per effetto della parziale sedimentazione della frazione insolubile, della trasformazione microbiologica della sostanza organica e dell’evaporazione della componente acquosa.

Per quanto riguarda le modificazioni delle proprietà fisiche del terreno indotte dallo spandimento delle acque di vegetazione, queste vengono quantificate tramite le caratteristiche strutturali quali la porosità, la stabilità degli aggregati, la ritenzione e i movimenti.

La porosità è l’indicatore principale della qualità strutturale di un suolo: le informazioni disponibili evidenziano che la somministrazione dei sottoprodotti dei frantoi oleari migliora, in generale, il sistema dei pori, riducendo notevolmente la formazione della crosta superficiale che riduce l’infiltrazione dell’acqua aumentando i rischi di erosione.

Un fattore importante è l’epoca della somministrazione, in quanto i migliori risultati si ottengono con i trattamenti primaverili, dato che le condizioni di umidità e temperatura favoriscono l’attività biologica del terreno.

Dal punto di vista della stabilità degli aggregati, si ha che il miglioramento di questo aspetto è evidente soprattutto nello strato superficiale, in quei terreni che presentano il problema delle croste superficiali per effetto delle piogge battenti. Si deve segnalare però che, in terreni caratterizzati da elevati livelli di salinità, la somministrazione di acque di vegetazione può provocare una ulteriore diminuzione della stabilità degli aggregati, in quanto la concentrazione salina presente nelle acque reflue causa ulteriore dispersione delle particelle del terreno.

Qualche settimana dopo la somministrazione dei reflui oleari si osserva un aumento della ritenzione idrica da parte del terreno, per due effetti: il primo è quello diretto dovuto alla frazione organica dei reflui e dei prodotti di decomposizione che hanno una elevata capacità di assorbimento dell’acqua; il secondo è una conseguenza indiretta dovuta al miglioramento della porosità del terreno.

I dati disponibili in letteratura circa l’effetto della somministrazione dei sottoprodotti dei frantoi oleari sull’infiltrazione e la conducibilità idrica sono molto scarsi: tuttavia è evidente che

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i miglioramenti sopra descritti circa la porosità e la stabilità degli aggregati comportano un miglioramento delle proprietà idrologiche del terreno trattato, dopo alcune settimane dalo spandimento.

La conducibilità idrica è un parametro essenziale per stabilire i volumi da somministrare: infatti in caso di bassa conducibilità (< 5 mm/h) è essenziale procedere con somministrazioni di bassi volumi, per evitare che le perdite per ruscellamento possano causare l’inquinamento delle acque superficiali.

Passiamo ora ad approfondire le proprietà chimiche dei terreni trattati con sottoprodotti da frantoi oleari: i valori analitici dei diversi parametri chimici sono la risultante di complesse interazioni che possono alterare, anche in maniera consistente, i valori analitici presenti nei reflui prima del loro incorporamento nel terreno.

Il pH e la conducibilità elettrica sono parametri scarsamente influenzati, se i reflui sono utilizzati secondo le dosi stabilite dalla legislazione vigente.

Per quanto riguarda invece la sostanza organica, la normativa stabilisce dosi mediamente pari a 5 t / ha, mentre dosi superiori potrebbero determinare potenziali inquinamenti. Si tratta di analizzare i processi che nel suolo regolano la degradazione e quindi la progressiva scomparsa dei solidi presenti nel refluo: recenti prove di laboratorio hanno mostrato nei suoli trattati un contenuto di sostanza organica ancora superiore a quella dei testimoni dopo sei mesi. Per alcune specifiche sostanze, quali grassi, acidi volatili e zuccheri, il loro incremento è proporzionale alla quantità di reflui aggiunti e comunque si assiste alla loro completa degradazione dopo poco più di un mese, mentre, alla stessa data, il COD dei suoli trattati è ancora più elevato rispetto a quello dei testimoni.

Altri composti con peculiare comportamento sono quelli fenolici: tali sostanze, oltre a conferire il colore marrone alle acque di vegetazione, sono caratterizzati da lenta biodegradabilità e da un’azione antimicrobica che ostacola sensibilmente la naturale riduzione del carico inquinante dei reflui e che inibisce inoltre fenomeni di germinazione, crescita e sviluppo di diverse piante erbacee (a questo proposito è stato osservato un effetto erbicida in terreni trattati con reflui oleari).

Rispetto invece alla fertilità dei terreni agrari è necessario prendere in esame i tre principali elementi, cioè potassio, azoto e fosforo: i risultati più recenti dimostrano che il fosforo assimilabile e il potassio scambiabile aumentano nei suoli trattati con reflui contenenti quantità adeguate di tali ioni, inoltre risulta evidente l’effetto di immobilizzazione dell’azoto, per cui il tempo di comparsa dei nitrati è inversamente proporzionale alla dose aggiunta al suolo.

Per quanto riguarda le proprietà biologiche, si osserva che l’apporto dei reflui di frantoio provoca inizialmente una generale diminuzione della microflora totale, probabilmente dovuta alla presenza di composti batteriostatici e/ o battericidi per alcuni ceppi, seguita da una successiva ricrescita della microflora sino a raggiungere e superare i valori iniziali nel periodo di 7-15 giorni. Dal punto di vista igienico sanitario, si è constatato che lo spandimento dei reflui è da valutare favorevolmente in quanto le acque di vegetazione sono prive di quei parametri microbiologici che invece rendono pericolosi i liquami urbani per le colture da consumare crude e per la salubrità dell’ambiente.

In conclusione si può affermare che se i reflui sono utilizzati nelle dosi indicate dalla legge 574/96, i parametri chimici dei suoli ne risultano scarsamente influenzati, sia in senso negativo che in senso positivo. Ovviamente a dosi maggiori corrispondono scostamenti più evidenti dai testimoni ma, sia l’alterazione del pH che l’aumento dei fenoli e della salinità sono fenomeni

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temporanei non più rilevabili dopo tre mesi. La sostanza organica, il fosforo e il potassio hanno invece effetti più duraturi associati ad una immobilizzazione dell’azoto.

Complessivamente questi risultati portano a concludere che i reflui oleari possono essere utilizzati come fertirriganti e fertilizzanti a lento effetto.

Dopo aver considerato gli effetti sul terreno derivanti dall’utilizzazione agronomica dei reflui oleari, è interessante prendere in esame l’effetto di questi sulle colture.

Dalla letteratura disponibile è possibile trarre indicazioni a favore dello spandimento di reflui oleari (i quali se distribuiti in tempi opportuni e in quantità adeguate, agiscono beneficamente su alcune colture quali olivo, vite e cereali), ma anche dati a sfavore (a causa del potenziale carico inquinante, dell’effetto inibente sulla germinazione, della presenza di sali minerali, di elevata acidità e di componenti fitotossici che possono arrecare danni alle colture).

Anche nel caso della distribuzione dei reflui sulle colture erbacee è evidente che gli effetti variano in relazione alla composizione del refluo, alla quantità distribuita per unità di superficie, all’epoca di distribuzione rispetto alla fase di semina e all’andamento pluviometrico dopo la distribuzione. Dai riferimenti bibliografici appare che lo spargimento delle acque di vegetazione, come tali o neutralizzate con calce, se realizzato con modalità e tempi adeguati non provoca nessun danno alle colture erbacee e frequentemente dà effetti positivi; tuttavia si pongono le seguenti problematiche: l’intervallo di tempo ottimale tra lo spandimento del refluo e la semina; l’opportunità o meno di distribuire il refluo con la coltura in atto; i tipi di terreno idonei allo spargimento; la quantità da spargere per unità di superficie e le modalità di spargimento.

Particolare attenzione è stata posta anche all’utilizzo delle acque di vegetazione per colture arboree, in particolare per gli uliveti: in questo ambito, infatti, da molti anni sono state avviate ricerche mirate a valutare gli effetti della somministrazione di dosi diverse di acque di vegetazione sul terreno e su giovani piantine di ulivo. I risultati non hanno lasciato adito a controindicazioni in merito alla somministrazione controllata delle acque di vegetazione, anche ad alto dosaggio per unità di superficie: si è infatti rilevato che il pH, stabile intorno a 5 nel terreno non trattato, era prossimo alla neutralità nei terreni trattati con effetti positivi sui processi microbiologici del suolo, evidenziando che non si realizza la temuta lenta acidificazione del terreno stesso. Per quanto riguarda il possibile inquinamento delle falde freatiche, le esperienze effettuate hanno dimostrato che anche dosi elevate non rappresentano un pericolo di inquinamento delle falde più superficiali nei terreni a prevalente matrice argillosa. Ulteriori possibili utilizzazioni delle acque reflue potrebbero verificarsi in futuro anche nella difesa fitosanitaria dell’olivo, ad esempio come repellente nei confronti della mosca delle olive e come agente antimicotico.

A conclusione di questo paragrafo, si vuole mettere in evidenza come anche lo spandimento delle sanse vergini sul suolo produce un complessivo miglioramento delle caratteristiche chimico fisiche del terreno, grazie alla maggiore presenza di azoto, fosforo e carbonio organico totale, nonostante si siano riscontrati bassi valori del grado di umificazione.

Si veda in proposito la tabella 5 che riporta valori sperimentali: tali dati dimostrano la utilizzabilità delle sanse vergine direttamente sul suolo, ma di fatto è preferibile procedere ad un’azione di compostaggio prima del loro utilizzo su terreni agricoli.

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Terreno trattato con

sansa vergine

Testimone Terreno trattato con

sansa vergine

Testimone Parametri

Dopo 2 anni dalla distribuzione Dopo 3 anni dalla distribuzione Umidità (%) 21.04 12.30 18.21 19.92 pH (H2O) 1:2,5 7.9 8.0 8.0 8.0 Sabbia (%) 53.3 53.5 54.0 53.8 Limo (%) 18.4 20.3 18.9 17.9 Argilla (%) 28.3 26.2 27.1 28.3 C.S.C. (mq/100g)

27.3 23.5 22.2 22.9

Calcare attivo (% p.s.)

1.40 1.96 2.18 1.93

Calcare totale (% p.s.)

1.27 4.56 4.30 4.00

Azoto totale (% p.s.)

0.291 0.148 0.137 0.159

Fosforo assimilabile (mg/kg p.s.)

112.7 84.5 57.3 83.5

Carbonio organico totale (% p.s.)

5.33 1.47 1.53 1.91

Sostanza organica totale (% p.s.)

9.19 2.53 2.63 3.28

C/N 18.3 9.93 11.2 12.01 Carbonio organico totale estratto (% p.s.)

0.69 0.21 0.29 0.33

Carbonio umificato estratto (% p.s.)

0.09 0.13 0.19 0.20

Carbonio non umificato estratto (% p.s.)

0.60 0.08 0.10 0.13

Grado di umificazione (DH %)

13.04 41.94 65.52 60.06

Tasso di umificazione (HR %)

1.69 8.84 12.42 10.47

Indice di umificazione (HI)

0.87 0.62 0.53 0.65

p.s. = peso secco

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4. Il compostaggio delle acque di vegetazione e delle sanse

Per il trattamento delle acque di vegetazione sono stati proposti sia processi di tipo fisico-chimico, sia processi di tipo biologico.

Tra i primi, finalizzati soprattutto ad una riduzione drastica dei volumi ovvero alla completa mineralizzazione (incenerimento) delle matrici da smaltire, sono da annoverarsi i processi di concentrazione dei reflui attraverso distillazione ed evaporazione, la filtrazione su membrana, la chiari-flocculazione e la combustione.

Sul fronte dei processi biologici, invece, il riferimento è a processi di separazione sia aerobici che anaerobici.

Le filiere di trattamento biologico aerobico comprendono i processi a fanghi attivi ed i filtri percolatori, e si basano sul principio della trasformazione dei composti contaminanti, disciolti nei reflui o di natura colloidale, in elementi minerali non inquinanti e biomassa microbica sedimentabile.

I processi anaerobici sono invece caratterizzati dalla trasformazione microbica dei reflui, in assenza di ossigeno molecolare: in questo caso, le sostanze inquinanti di natura organica sono convertite in una miscela combustibile (biogas) costituita prevalentemente da metano ed anidride carbonica, ovvero in sostanze volatili idrogenate (es. acidi grassi ed alcoli). I processi anaerobici sino ad ora proposti vanno dal semplice lagunaggio al trattamento in reattori tradizionali CSTR (completely stirred tank reactor) mediante co-digestione con matrici organiche meno refrattarie (es. fanghi di depurazione) e, ancora, dal conferimento in discarica al trattamento in speciali tipologie di digestori a contatto, quali i reattori UASB (up-flow anaerobic sludge blanket) ed i filtri anaerobici.

Tuttavia, anche laddove i suddetti trattamenti hanno dimostrato di essere in grado di abbattere il potere inquinante delle acque di vegetazione, all’atto pratico si sono rivelati difficilmente sostenibili dal punto di vista economico per la quasi totalità dei frantoi: è infatti opportuno ricordare che la stagionalità dei flussi e le spiccate caratteristiche di tossicità biologica rendono difficile la gestione del trattamento dei reflui oleari presso i comuni impianti di depurazione delle acque urbane; d’altra parte strutture così onerose non possono essere concepite per impieghi su base stagionale.

La necessità quindi di mettere a disposizione di un’utenza diffusa, dotata di limitate risorse finanziarie, sistemi di trattamento dei reflui oleari semplici, affidabili, flessibili e di facile gestione, ha orientato negli ultimi anni l’indagine verso lo sfruttamento dei processi biologici basati sulla stabilizzazione aerobica delle acque di vegetazione in combinazione con residui ligno-cellulosici: la preventiva imbibizione dei reflui oleari su matrici di supporto di natura vegetale, dotate di adeguate caratteristiche fisico-meccaniche (porosità, struttura, tessitura e dimensione delle particelle), consente di sottoporre le acque di vegetazione alle reazioni di bioossidazione in fase solida, tipiche del compostaggio.

Questo processo, attraverso la parziale mineralizzazione ed umificazione del substrato di partenza, porta all’ottenimento di un prodotto finale metastabile, privo di effetti fitotossici, destinabile, senza controindicazioni, all’uso agricolo come ammendante organico.

Le prime esperienze circa il recupero dei reflui oleari e delle sanse attraverso processi di compostaggio cominciano ad apparire in letteratura a partire dalla metà degli anni ’80: nella

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maggior parte dei casi si trattava di prove di stabilizzazione condotte in cumuli statici aerati, con controllo (feed-back) della temperatura. La stabilizzazione dei reflui oleari mediante compostaggio veniva attuata previa miscelazione della fase liquida con materiali di supporto quali paglia, foglie, segatura, stocchi di mais, cascami provenienti dalla lavorazione del cotone, ovvero sanse derivate anch’esse dal processo di frangitura delle olive.

Intorno alla metà degli anni ’90, gli studi prendono in considerazione i parametri di processo nell’ambito di esperimenti condotti con quantità di biomassa iniziale riconducibile a situazioni molto vicine a quelle di esercizio in scala reale (15-26 t).

Viene proposto un processo di compostaggio con fase termofila prolungata grazie ad una adduzione ripetuta di acque di vegetazione sulla miscela iniziale, una volta innescatesi le reazioni bioossidative esotermiche. L’aspetto comune a tutte le ricerche ricordate è rappresentato dai tempi dilatati (da 3 a 6 mesi) per il raggiungimento della piena stabilizzazione delle matrici di partenza e per il superamento dei fenomeni di fitotossicità.

Si riporta in tabella 6 il risultato dell’analisi di un compost dopo 140 giorni dall’inizio del processo:tale compost è stato ottenuto in un impianto pilota per il compostaggio dei reflui oleari utilizzando paglia di grano come matrice assorbente, in pila statica ad areazione forzata.

L’aria richiesta è stata fornita da una soffiante collegata ad un sistema di tubi forati fissati sul pavimento dell’impianto; un opportuno sistema ha permesso di riportare sul cumulo le acque di drenaggio; l’impianto è stato riempito con paglia di grano tritata (5-6 cm) addizionata con urea commerciale (2%) per assicurare un corretto rapporto tra carbonio e azoto; la temperatura all’interno del cumulo è stata controllata tramite termistori sistemati nei diversi strati della pila e collegati con un sistema di controllo in grado di innescare la soffiante per valori di temperatura superiori a 55 °C. La paglia è stata bagnata con reflui di frantoio in rapporto 1:1 peso/volume: ogni 3 giorni, al cumulo è stata apportata la stessa quantità di refluo, prolungando così la fase termofila per 5-6 settimane.

I valori così ottenuti indicano che il processo non dà un prodotto completamente umificato, tuttavia, per fini agronomici, è importante apportare al terreno un materiale privo di fitotossicità e in cui sia già avviato il processo di umificazione.

TABELLA 6 – Analisi del compost dopo 140 giorni dall’inizio del processo di compostaggio

Umidità (%) 37.3 Massa volumica (kg/dm3) 0.345 Ritenzione idrica (%) 195 Conducibilità elettrica (mS/cm) 9.56 Indice di germinazione (30%) 75 Grado di umificazione (%) 78.2 Tasso di umificazione (%) 41.6 Indice di umificazione 0.28 Azoto totale (%p.s.) 3.1 P2O5 (%p.s.) 1.4 K2O (%p.s.) 2.1 Ca (%p.s.) 1.9 Fe (%p.s.) 0.5 MgO (%p.s.) 1.3 Mn (%p.s.) 0.02

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Zn (%p.s.) 0.02 Al (%p.s.) 0.2 Cu, Cd, Pb, Hg (ppm) <1

Anche il compostaggio di sanse esauste ha dato risultati incoraggianti circa l’utilizzazione agronomica di questo compost.

Al fine di verificare la validità agronomica delle sanse esauste sottoposte a compostaggio dopo miscelazione con fanghi provenienti da impianti di depurazione civile, si riportano in tabella 7 i parametri di fertilità del suddetto prodotto in confronto ad altri due campioni di compost presenti in commercio e precisamente:

• campione “D”, ottenuto dal compostaggio di fanghi civili miscelati con sansa esausta, sottoposti a trattamento di ossidazione in cumuli all’aperto movimentati con pala meccanica;

• campione “E” ottenuto con pollina essiccata, ma non sottoposta a trattamento biologico di ossidazione termofila;

• campione “F” ottenuto con pollina miscelata a trucioli di legno umificata in impianto chiuso a fossa orizzontale dinamica, in 60 giorni e successivamente cubettata.

TABELLA 2 – Analisi chimiche e parametri di fertilità di campioni prelevati sul mercato di sansa esausta e fanghi civili (D) confrontati con compost a base di pollina (E) con trinciato di legno, trattato e cubettato (F)

Parametri Compost D Compost E Compost F pH 8.60 8.01 9.00 Umidità a 105 °C (%) 33.40 28.90 9.71 Ceneri a 550 °C (%) 29.50 31.10 46.26 Ceneri a 800 °C (%) - 24.82 35.99 Carbonio organico totale (% p.s.) 35.10 34.52 27.55 Sostanza organica totale (% p.s.) 60.40 59.37 47.39 Azoto totale (% p.s.) 0.78 6.12 1.67 Azoto ammoniacale (% p.s.) - 1.29 0.29 C/N 45.00 5.64 16.49 Fosforo totale P2O5 (% p.s.) 1.33 2.20 3.05 Potassio totale K2O (% p.s.) 0.73 1.12 0.80 Carbonio organico totale estratto (% p.s.) 5.12 20.16 10.42 Carbonio umificato estratto (% p.s.) 4.01 6.01 8.19 Carbonio non umificato estratto (% p.s.) 1.11 14.15 2.23 Grado di umificazione (% DH) 78.32 29.81 78.60 Tasso di umificazione (% HR) 11.42 17.41 29.73 Indice di umificazione (HI) 0.28 2.35 0.27

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Dall’analisi dei dati della tabella 7 si può concludere che il compost ottenuto da sansa esausta può essere considerato un prodotto idoneo per migliorare le proprietà fisiche del terreno, ma con contenuti modesti di elementi idonei a fertilizzarlo: pertanto per ottenere un buon compost sarebbe necessario miscelare il prodotto in fase iniziale con carbonio umificabile, proveniente da prodotti cellulosici, e con azoto organico proveniente da letame.

5. Conclusioni Le acque di vegetazione delle olive, pur non contenendo sostanze tossiche, sono considerate refluo a tasso inquinante fra i più elevati nell’ambito dell’industria agro-alimentare, per la presenza di composti ad attività biostatica quali in particolare i polifenoli.

Contemporaneamente però i reflui da frantoi oleari rappresentano una potenziale risorsa per la presenza di zuccheri semplici e complessi oltre che di sostanze di interesse agro-alimentare o più strettamente chimico quali, ad esempio, composti aromatici, antiossidanti, pigmenti.

Oltre alle tecnologie di recupero in campo agronomico sopra descritte (spandimento agronomico, compostaggio per uso agricolo), è possibile ipotizzare il recupero dei reflui oleari anche finalizzato all’estrazione di composti ad alto valore aggiunto (antiossidanti, coloranti, antimicrobici, bioinsetticidi, fitoregolatori) e alla produzione di biomasse (algali, fungine, microbiche)

Tali tecnologie sono ancora a livello sperimentale ma sono estremamente interessanti, pertanto devono essere perseguite anche attraverso l’impiego delle usuali tecniche di estrazione e di fermentazione.

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Documents

Il Recupero e La Gestione Delle Acque Di Vegetazione Dei Frantoi Oleari