Co-digestione di acque di vegetazione e foglie d'oliva: più metano dal recupero degli scarti

La filiera dell'olio d'oliva produce ogni anno enormi quantità di residui: acque di vegetazione (OMWW), sansa e foglie. Solo l'Italia e la Spagna, insieme, generano oltre 2,5 milioni di tonnellate di olio all'anno, con un volume di reflui che rappresenta una sfida ambientale ma anche una risorsa energetica.

Le OMWW sono note per l'elevato carico organico e per il buon potenziale di produzione di biogas tramite digestione anaerobica. Il problema è la loro composizione: gli alti livelli di composti fenolici possono danneggiare i batteri metanigeni, riducendo la resa in metano. La soluzione più studiata è la co-digestione con substrati azotati o facilmente biodegradabili, come letame o reflui lattiero-caseari, che diluiscono gli inibitori e riequilibrano il rapporto carbonio/azoto.

Le foglie d'oliva, però, erano rimaste ai margini. Ricche di lignina e polifenoli, sono difficili da degradare, ma proprio per questo potrebbero svolgere un ruolo complementare: apportare carbonio strutturale e diluire le sostanze tossiche delle acque di vegetazione.

Come è stato condotto lo studio

I ricercatori del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari dell'Università di Bologna hanno prelevato OMWW e foglie d'oliva da un frantoio di Brisighella (Ravenna) durante la campagna olearia 2023. Le foglie rappresentano circa il 4% in peso delle acque di vegetazione prodotte: questa proporzione è stata usata per formulare le miscele.

Sono stati confrontati due substrati:

• FM1: solo acqua di vegetazione;

• FM2: acqua di vegetazione addizionata con il 4% (peso/peso su sostanza secca) di foglie d'oliva tritate.

Entrambi sono stati diluiti con acqua deionizzata fino a circa l'8% di solidi volatili e miscelati con un inoculo proveniente da un impianto di digestione anaerobica mesofila. I test di potenziale metanigeno (BMP) sono stati condotti in batch a 42 °C, con tre repliche per condizione e un controllo di solo inoculo, monitorando pressione e composizione del gas.

I risultati: meno volume, più qualità

Il test ha prodotto risultati interessanti e in parte controintuitivi.

FM1 ha raggiunto una resa cumulativa di biogas di 192,80 Nm³/t, contro gli 8,35 Nm³/t del controllo: la conversione del substrato è stata quindi efficace. La curva di produzione ha seguito un profilo sigmoidale tipico, con fase di latenza, produzione attiva e plateau.

FM2 si è fermato a 163,90 Nm³/t, quindi un volume inferiore. Il test è stato interrotto al giorno 35 per un problema tecnico a un reattore, ma la produzione si era già stabilizzata al giorno 33 in tutte le repliche, quindi i dati restano validi per il confronto.

La differenza vera sta nella qualità del biogas:

L'aumento di metano in FM2 è statisticamente significativo (p = 0,0353), mentre la differenza nel volume totale di biogas non lo è. In altre parole: la co-digestione non fa produrre più gas, ma lo rende più energetico.

Perché le foglie d'oliva aiutano

L'ipotesi degli autori è che le foglie svolgano un doppio ruolo.

Da un lato, apportano carbonio strutturale sotto forma di carboidrati lignocellulosici, contribuendo a riequilibrare il rapporto C/N delle acque di vegetazione, tradizionalmente sbilanciato verso l'azoto.

Dall'altro, diluiscono i composti fenolici inibitori presenti nelle OMWW. I polifenoli interferiscono con l'attività enzimatica e la stabilità della comunità microbica; ridurne la concentrazione relativa può favorire i metanigeni. Non è escluso che le stesse foglie, pur contenendo polifenoli, forniscano anche composti che tamponano l'effetto tossico.

Lo studio non ha quantificato il contenuto fenolico dei substrati, quindi il meccanismo resta un'ipotesi da verificare. Servirebbero analisi specifiche e profili microbiologici per capire esattamente cosa accade nel reattore.

Limiti e prospettive

Gli autori sono i primi a riconoscere i limiti della ricerca. Si tratta di test in batch, non in continuo, condotti su un'unica campagna olearia. La variabilità stagionale e annuale delle biomasse non è stata catturata. Inoltre, non è stata valutata la presenza di contaminanti, come il rame residuo dei trattamenti agricoli, che potrebbe accumularsi nel digestato e pregiudicarne l'uso agronomico.

I prossimi passi indicati sono chiari:

• test su più campagne olearie, per catturare la variabilità dei substrati;

• prove in reattori continui a scala laboratorio e poi reale;

• ottimizzazione del rapporto di co-digestione;

• caratterizzazione dei composti fenolici e del loro effetto sulla comunità microbica;

• analisi dei contaminanti e valutazione economica della strategia.

In sintesi

La co-digestione di acque di vegetazione e foglie d'oliva non aumenta la quantità di biogas, ma ne migliora il contenuto di metano. In un'ottica di economia circolare, significa trasformare due scarti della stessa filiera in un vettore energetico di qualità superiore, senza input esterni. È un primo passo, ma indica una direzione promettente per i frantoi del Mediterraneo: valorizzare le foglie, oggi spesso smaltite o poco sfruttate, come co-substrato per la digestione anaerobica delle acque di vegetazione.