• dark fermentation
• pretrattamento sonico
• pretrattamento termico
• rifiuti biodegradabili

La presente tesi sperimentale si inserisce all'interno del progetto europeo PRIN BIOSMARTFERT con l’obiettivo di sviluppare un sistema produttivo sostenibile per ricavare biofertilizzanti innovativi, i cosiddetti "Smart Release Fertilisers" (SRF). Questi fertilizzanti, derivati dal digestato dei rifiuti biodegradabili, sono progettati per rilasciare nutrienti in maniera controllata, ottimizzando l’efficienza agronomica e minimizzando l’impatto ambientale. Il processo di produzione degli SRF si basa su una bioraffinazione anaerobica, che trasforma i rifiuti agroalimentari in risorse utili. Successivamente, la frazione granulare ottenuta viene sottoposta a incapsulamento e rivestimento con biopolimeri degradabili, come i poliidrossialcanoati (PHA), garantendo un rilascio modulato dei nutrienti. Questa innovativa metodologia contribuisce a una gestione sostenibile dei rifiuti e all’economia circolare, riducendo gli sprechi e massimizzando il recupero dei materiali.
Nell’ambito del progetto PRIN BIOSMARTFERT, la tesi si concentra sull’analisi di due specifici pretrattamenti da applicare ai rifiuti biodegradabili per migliorare la produzione degli acidi grassi volatili durante il processo di dark fermentation dove questi rifiuti vengono inoculati con fanghi di depurazione. Nello specifico i pretrattamenti studiati sono il tradizionale pretrattamento termico e l'innovativo pretrattamento sonico combinato con il termico. L'applicazione dei pretrattamenti si presenta nell'ottica di migliorare l’efficacia dei fertilizzanti derivati dai rifiuti biodegradabili e dai fanghi di depurazione. Attraverso prove sperimentali condotte in laboratorio, si è osservata la capacità dei due pretrattamenti di ottimizzare il rilascio di nutrienti, in particolare degli acidi grassi volatili che sono fondamentali alla produzione dei biofertilizzanti, durante il successivo processo di dark fermentation. Inoltre, sono stati analizzati sia dopo l’applicazione dei pretrattamenti ai soli rifiuti biodegradabili che dopo il processo di fermentazione ai rifiuti inoculati i seguenti parametri: la domanda chimica di ossigeno, la produzione di biogas e la sua composizione, l’oxygen uptake rate e la concentrazione di proteine, carboidrati, ione ammonio e degli acidi grassi volatili che a loro volta sono stati caratterizzati anche al gas cromatografo. Tutti questi parametri sono stati analizzati in modo dettagliato con l'obiettivo di interpretare i risultati ottenuti sia per le prove sperimentali relative a ciascun pretrattamento, sia per effettuare un confronto diretto tra i due metodi. L'analisi si è focalizzata sulle differenze di resa in termini di produzione di acidi grassi volatili, un elemento fondamentale per valutare l'efficacia dei pretrattamenti studiati. Questo approccio ha permesso di identificare quale tra il pretrattamento termico tradizionale e il pretrattamento sonico combinato con il termico offrisse prestazioni superiori. Attraverso il confronto, è stato possibile individuare il metodo più efficace per massimizzare il rilascio di nutrienti utili, con l'obiettivo di migliorare la produzione di biofertilizzanti e contribuire alla valorizzazione dei rifiuti biodegradabili. Infine sono stati ricavati per mezzo di una elaborazione statistica agli RSM, condotta tramite il software “Minitab”, i valori di tutti i parametri misurati durante la fase sperimentale per ottenere la miglior condizione di pretrattamento, sia per il termico che per il sonico combinato al termico, che portasse a massimizzare la produzione degli acidi grassi volatili. Successivamente sono stati analizzati in laboratorio questi pretrattamenti “ottimi” che hanno permesso di valutare l’effettiva efficacia in termini di rilascio di nutrienti necessari per la successiva preparazione dei biofertilizzanti.