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Acque reflue di frantoio: risorsa o rifiuto inquinante?

Le Acque Reflue di Frantoio (ARF), note anche all’inglese come Olive Milling Wastewaters (OMW) e in spagnolo come alpechínes, sono un fluido acquoso derivante dall’unione delle Acque di Vegetazione (AVG) delle olive molite ai fini dell’estrazione dell’olio, e delle acque di processo degli impianti oleari. Tale fluido, contenente circa l’80% di acqua, è caratteristicamente torbido per la presenza di particelle più o meno fini di polpa d’oliva, di frammenti di nocciolo, nonché di goccioline di olio residuo emulsionato.

La composizione delle ARF risente moltissimo della varietà di olive, del loro grado di maturazione, del tipo di frantoio e di variabili peculiari di processo, tipiche di ogni impianto. In linea di massima, le ARF sono ricche di sostanza organica, in particolare polisaccaridi (zuccheri complessi) mucillaginosi derivanti dalla polpa delle olive, e polialcoli come il mannitolo. Scarseggiano gli zuccheri semplici e, infatti, le olive difettano del gusto dolce che il senso comune attribuisce alle frutta commestibili. Scarsi sono anche i composti azotati come aminoacidi e proteine. Le mucillagini consentono invece alle ARF di tenere in emulsione stabile una certa percentuale di olio residuo, impossibile da estrarre con mezzi ordinari. Alla grande variabilità quali-quantitativa del carico organico corrisponde una domanda chimica di ossigeno (COD) che può variare tra 20–30.000 e più di 200.000 ppm. Si tratta in ogni caso di valori eccezionalmente elevati che esercitano un ruolo decisivo nell’insorgere dei problemi riscontrati nell’applicazione dei varie processi di smaltimento.

Tra le sostanze inorganiche, predominano nelle ARF i fosfati di potassio e di magnesio.

Tuttavia, la componente più caratteristica delle ARF sono i cosiddetti polifenoli (PF). i PF sono una classe numerosissima ed eterogenea di sostanze naturali, perlopiù di origine vegetale, il cui ruolo biologico resta in gran parte sconosciuto. Molti hanno sapore amaro e/o acre, astringente. Spesso mostrano proprietà antisettiche o addirittura biocide, che li rendono relativamente resistenti (recalcitranti) alla biodegradazione. I PF costituiscono dall’1 al 5% circa in peso delle ARF, un valore comparativamente molto elevato rispetto ai succhi di frutta propriamente detti, e sono i principali responsabili, unitamente alla carenza di zuccheri semplici, dei problemi che insorgono riguardo al trattamento e allo smaltimento delle ARF. I tentativi di ricavare alcol etilico (etanolo) dalle ARF sono stati numerosi, ma tutti deludenti, proprio perché la scarsità di zuccheri fermentabili unita all’elevata concentrazione di PF ostacola il processo, e dà luogo a soluzioni alcoliche molto diluite, e dalle quali il recupero dell’alcol risulta antieconomico. Le ARF sono tuttavia soggette a profonda alterazione chimica e chimico-fisica se conservate senza particolari accorgimenti, perché alcuni enzimi presenti nella polpa delle olive catalizzano trasformazioni biologiche che portano, tra l’altro, all’abbassamento del pH, inizialmente solo lievemente acido, per l’idrolisi di esteri e trigliceridi, con liberazione di acidi organici. La presenza di fenolasi produce l’ossidazione graduale dei PF, con formazione di prodotti chinonici non ben definiti chimicamente. Questi impartiscono il caratteristico colore brunastro alle ARF non troppo fresche, e sono responsabili della graduale formazione di precipitati mucillaginosi e della formazione di più o meno fini coaguli. Inoltre tali chinoni mostrano spesso proprietà biocide e contribuiscono a rallentare e/o ostacolare la degradazione microbiologica delle ARF. Queste non sono tuttavia immuni dall’attacco di microrganismi, tra cui batteri anaerobi che promuovono la formazione di gas fetido e comunque impartiscono alle ARF invecchiate un caratteristico odore forte e disgustoso. La superficie delle ARF conservate in recipienti non completamente pieni o stoccate in vasche e/o lagune può essere colonizzata da muffe che ricoprono il liquido con uno spesso strato impermeabile, il quale favorisce l’ulteriore fermentazione putrida del fluido sottostante.

Il problema del corretto smaltimento delle ARF è stato per secoli sottovalutato, in parte con ragione, a causa dell’esistenza di un gran numero di piccoli impianti di frangitura, molto ben dispersi nelle campagne e mai troppo distanti dagli oliveti. La progressiva industrializzazione e razionalizzazione dell’attività oleicola ha portato a riduzione del numero degli impianti concomitante con la crescita delle loro dimensioni, per ragioni logistiche e soprattutto economiche. La conseguenza è la concentrazione nel tempo e nello spazio della produzione di ARF, con la necessità di trattare in tempi ragionevolmente brevi grandi volumi di fluidi a carico organico elevato o elevatissimo, e non gestibile con i convenzionali sistemi di depurazione a fanghi attivi. Infatti, a meno di grandissime diluizioni, di regola non realizzabili per ragioni pratiche, le ARF danneggiano o al limite distruggono la componente vitale dei fanghi attivi, a causa del potere biocida dei PF. Inoltre, varie esperienze hanno dimostrato che i PF in gran parte sfuggono al processo di ossidazione biologica convenzionale e si ritrovano nelle acque depurate, che se assoggettate a clorazione danno luogo alla formazione di clorofenoli particolarmente tossici e recalcitranti. Il problema dello smaltimento delle ARF è tanto grave che in tutti i Paesi adatti alla coltura dell’olivo sono stati studiati e messi a punto vari metodi di trattamento, alcuni relativamente accettabili, altri affetti da limitazioni tali da renderli di fatto inadeguati. Per consentire la sopravvivenza dell’attività oleicola, l’Italia ha modificato la propria legislazione in materia di reflui e loro trattamento, per consentire lo smaltimento irriguo delle ARF considerate non più come rifiuto ma come materia prima. Le modifiche legislative naturalmente non hanno risolto il problema, ma sono un mero espediente che serve soltanto a salvaguardare un’attività agroindustriale di estremo rilievo in Italia e in tutti i Paesi circummediterranei.

Smaltimento delle acque reflue di frantoio mediante incenerimento

Un metodo assai drastico e teoricamente risolutivo per risolvere il problema delle acque reflue di frantoio è l’incenerimento. Infatti, idealmente la combustione del refluo produce anidride carbonica, vapor d’acqua, azoto, e ceneri costituite dai sali minerali presenti, calcinati in modo da essere costituiti infine essenzialmente da carbonato di potassio. Nella pratica, le acque reflue di frantoio vengono bruciate per mezzo di appositi iniettori che le immettono dentro una fiamma generata, dentro un’apposita cella rivestita di materiale refrattario, dalla combustione in eccesso di aria di un adatto combustibile, per esempio gas naturale. Il metodo tuttavia nella pratica non è quasi mai adottato per due importanti ragioni:

  1. un semplice calcolo dimostra che la sola evaporazione dell’acqua richiede così tante calorie da rendere il processo sicuramente antieconomico;
  2. il carbonato di potassio prodotto ha azione fondente sul rivestimento refrattario della fornace.

In conclusione, nonostante i notevoli sforzi messi in campo, il metodo si è dimostrato fallimentare.