Il progetto Valsovit, valorizzazione degli scarti vitivinicoli

Lo scorso 22 maggio si è concluso con un seminario il progetto di ricerca Valsovit - Valorizzazione sostenibile degli scarti della filiera vitivinicola, per l'industria chimica e salutistica.
La ricerca, durata due anni, è stata finanziata dalla Regione Emilia Romagna con un contributo di 978mila euro grazie alla misura Progetti di ricerca industriale della Strategia di specializzazione intelligente del POR-FESR 2014-2020.
I beneficiari del finanziamento sono sati: Terra&Acqua Tech (coordinatore), il Centro interdipartimentale di ricerca industriale energia e ambiente (Ciri-Ea), il Laboratorio Crpa Lab, Centro ricerche produzioni animali - Crpa Spa e il Consorzio Leap: Laboratorio energia ambiente Piacenza (Leap). Inoltre, hanno affiancato i centri di ricerca proponenti le quattro imprese partecipanti: Caviro distillerie Srl, Eridania Sadam Spa, AmbrosiaLab Srl, e Cbc Europe Srl.

l progetto è orientato allo sviluppo parallelo di studi per la valorizzazione degli scarti (vinaccioli, bucce, raspi freschi, vinaccia bianca, feccia, teste e code di distillazione dell'etanolo) sia in ambito chimico ed energetico, sia nel settore nutraceutico, cosmetico, della biostimolazione e della difesa delle piante.

Obiettivi specifici della prima linea di ricerca sono l'ottimizzazione di processi per la produzione di:

• bio-anidride maleica (bio-AM) per conversione di etanolo da scarti di distillazione utilizzando catalizzatori bifunzionali progettati ad hoc;
• poliidrossialcanoati (Pha, Foto 1) attraverso la realizzazione di tre processi, ovvero pirolisi dello scarto, fermentazione acidogenica per ottenere acidi grassi volatili (Vfa), e fermentazione aerobica dei Vfa per produrre Pha;
• CH₄ e H₂ mediante allestimento di opportuni fermentatori. Alla fase di validazione in laboratorio farà seguito la fase di sviluppo pre-industriale dei processi.

 
Obiettivo della seconda linea di ricerca è la preparazione di formulati per il settore nutraceutico, cosmetico, della biostimolazione e difesa delle piante.

La strategia comune prevede l'individuazione delle molecole attive attraverso opportuni test di bioattività, seguita dall'attività di formulazione da svolgere in collaborazione con le aziende coinvolte. L'intero sviluppo della ricerca, per entrambe le linee, è accompagnato da valutazioni dei processi in base a criteri di sostenibilità economica, ambientale e sociale.

Il progetto si inserisce in un contesto regionale di filiera vitivinicola che allo stato attuale considera principalmente i processi di valorizzazione di prima generazione degli scarti (raspi freschi, bucce, vinaccia bianca, feccia, teste e code di distillazione dell'etanolo). Si intende per "processi di prima generazione" l'utilizzo energetico degli scarti, tecnica perfettamente lecita ma non più in linea con le direttive europee in materia di economia circolare, che pongono la valorizzazione energetica al penultimo livello di priorità, un gradino sopra allo smaltimento in discarica.
 
Una valorizzazione di seconda generazione potrebbe avere importanti ricadute per l'industria chimica e salutistica, nonché fitoiatrica e dei biostimolanti promuovendo, con un approccio operativo ispirato ad un modello di simbiosi industriale, uno sviluppo tecnologico sostenibile della filiera.

I processi sostenibili si realizzano impiegando approcci biotecnologici industriali ad esempio per la produzione di polimeri biodegradabili di nuovi materiali avanzati (catalizzatori) e di prodotti chimici con processi propri della chimica verde. L'impiego di processi industriali sostenibili risponde sia al bisogno di valorizzare e salvaguardare l'ambiente, inteso come bene collettivo, e sia per realizzare formulati per l'alimentazione salutare e per l'agricoltura eco-compatibile, insomma per generare i presupposti per il miglioramento della qualità della vita.
 

Il potenziale della viticoltura italiana ed i risultati del progetto

L'Italia è il primo produttore di vino al mondo, con 42,5 milioni di ettolitri nel 2017 (dati Istat). Se consideriamo che per ogni ettolitro di vino vengono prodotti contemporaneamente 13 chilogrammi di vinacce, 6,5 chilogrammi di vinaccioli, 4 chilogrammi di raspi e 6,5 chilogrammi di fecce, la disponibilità di materia prima per la valorizzazione di seconda generazione è dell'ordine di migliaia di tonnellate.

Dalle ricerche pubblicate nel seminario conclusivo dello scorso 22 maggio, possiamo riassumere così le potenzialità industriali degli scarti vitivinicoli:

• Biogas
  La Tabella 1 mostra il Bmp (potenziale metanigeno, per definizione e approfondimenti si veda Il Bmp, quello sconosciuto) dei diversi scarti vitivinicoli della distilleria Caviro, misurati dal Crpa.
• Biobutanolo e anidride maleica a partire dall'etanolo di scarto della distilleria
  Mediante la reazione di Guerbet (nota sin dal 1899) è possibile ottenere butanolo a partire da etanolo. Il butanolo è un prodotto chimico utilizzato in svariati settori industriali come ad esempio: vernici e solventi, sostituto biologico della benzina, fabbricazione di plastiche, e liquido dei freni. Mediante la reazione di Lebedev, invece, è possibile ottenere butadiene - materia prima per la gomma sintetica - a partire da etanolo. L'anidride maleica trova impiego per la fabbricazione di resine poliestere insature, additivi per olii lubrificanti, copolimeri per il trattamento acque, solventi, esteri e fibre sintetiche. Durante il progetto è stato trovato e brevettato un catalizzatore più efficiente rispetto a quelli attualmente in uso per i processi basati sulla reazione di Guerbet.
• Estrazione di antiossidanti, acidi carbossilici e poliidrossialcanoati
  Gli antiossidanti - polifenoli, antocianine, flavonoidi, ecc. - sono prodotti fondamentali, di alto valore aggiunto, per le industrie nutraceutica e farmaceutica (per approfondimenti si veda, dello stesso autore, Stress ossidativo, antiossidanti e malattie neurodegenerative). Gli acidi carbossilici - formico, acetico, propionico, ecc. - trovano largo impiego nell'industria alimentare, come conservanti o aromatizzanti. I poliidrossialcanoati (Pha) sono biopolimeri, prodotti da particolari colture microbiche, nutrite appunto con gli scarti della filiera vitivinicola (Foto 1). Trovano impiego per la produzione di bioplastiche o come additivi ai plastici derivati dal petrolio.

Conclusioni

I risultati del progetto sembrano molto promettenti per la grande varietà di materie prime di alto valore commerciale ricavabili dagli scarti della filiera vitivinicola. La sostenibilità dell'approccio "di seconda generazione" è maggiore rispetto alla classica valorizzazione energetica degli scarti, sia in termini di riduzione dell'impatto ambientale, che di creazione di posti di lavoro.

Tuttavia, vi sono alcuni fattori limitanti all'adozione su larga scala delle scoperte del progetto, come: la complessità dei processi, ancora fuori dalla portata delle singole aziende e cooperative vitivinicole, e la barriera culturale che ogni innovazione radicale comporta, la quale si tradurrà in difficoltà di ricorrere a finanziamenti da investitori privati o prestiti dalle banche.

Invitiamo a un ultimo spunto di riflessione su possibili scenari futuri: poiché le vinacce sono già un sottoprodotto molto richiesto per gli impianti di biogas, ed il recente Decreto biometano (Biometano Day 2018) istituisce il pagamento di incentivi solo per "biometano avanzato" (in pratica, da scarti agricoli) possiamo prevedere che si innescherà una concorrenza fra i futuri impianti di produzione di biometano e le eventuali future industrie nutraceutiche e bioplastiche.

Per ulteriori informazioni, i lettori interessati possono scrivere direttamente ai responsabili del progetto, i cui dati di contatto si trovano al seguente link.