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Cucine circolari e valorizzazione di rifiuti organici
La produzione e conservazione dei cibi produce inevitabilmente rifiuti organici. La cucina è uno dei luoghi in cui si produce la maggior parte di questi rifiuti. Fondi di caffè e bucce di frutta e verdura sono solo alcuni degli scarti che produciamo ogni giorno (Fig. 1).
Ogni anno si producono nel mondo 650 milioni di tonnellate di rifiuto organico e si stima che entro il 2030 questo volume raddoppierà. [1]
Al giorno d’oggi, meno del 2% di rifiuto organico è valorizzato. Nell’attuale sistema lineare, secondo lo schema “estrarre-produrre-usare-gettare”, la maggior parte dei nutrienti ancora presenti nei rifiuti organici viene dispersa nell’ambiente, dove può creare problemi alla salute, essere una fonte di emissioni di CO2 e portare ad alti impatti ambientali con conseguenze anche economiche [2].
Uno dei metodi attualmente in atto per riportare questi nutrienti in un sistema circolare è quello di creare compost, digestati o biocarburanti.
Secondo gli approcci di economia circolare, la valorizzazione di scarti è necessaria per incoraggiare il loro ulteriore potenziale, invece di essere usati per la produzione di bioenergia e biocarburanti [3]. Nuove tecnologie ed innovazioni si stanno facendo strada per produrre prodotti circolari da questi sottoprodotti.
Caso studio degli oli alimentari esausti
Gli oli vegetali e i grassi animali, come olio d’oliva e burro, comunemente chiamati oli alimentari, sono ingredienti essenziali nella preparazione e conservazioni di cibi (Fig. 2).
Questi oli sono costituiti da trigliceridi. I trigliceridi sono molecole di glicerolo esterificate con tre molecole di acidi grassi. Gli acidi grassi presenti nei trigliceridi possono essere saturi o insaturi, aventi doppi legami nella loro struttura.
La presenza di insaturazioni negli acidi grassi permette, da un lato, di avere un prodotto liquido a temperatura ambiente, dall’altro di avere attività funzionale nei sistemi biologici, come la riduzione del livello di colesterolo nel sangue. [4]
In Italia, consumiamo annualmente circa 1.4 tonnellate di oli alimentare. Ma non tutta questa quantità viene ingerita dall’organismo. Una percentuale viene convertita nei cosiddetti oli alimentari esausti, che in Italia equivalgono a circa 260 mila tonnellate [5].
La cottura di questi oli ad alte temperature, come nel caso di processi di frittura, produce reazioni chimiche che rilasciano acidi grassi e composti secondari che, se in elevate concentrazioni, possono essere dannosi alla salute umana
Inoltre, questi oli, se non correttamente raccolti, possono avere un impatto negativo sull’ambiente. Infatti, solamente 1 kg di olio alimentare esausto può rendere non potabile una superficie d’acqua fino a 1000 m2, creando un film superficiale che impedisce il trasferimento di ossigeno e di raggi solari.
In Italia, grazie al decreto legislativo n. 152/06, gli oli alimentari esausti industriali, quindi prodotti dalle attività commerciali, devono essere raccolti e trattati per ridurre l’inquinamento delle risorse naturali.
Purtroppo, la maggior parte di questo rifiuto proviene dalla produzione domestica ed equivale al 64% della produzione totale. Di questo, ancora oggi, solo il 20% viene raccolto, a causa di una mancata comunicazione e sensibilizzazione della popolazione.
Attuali e future possibilità per gli oli alimentari esausti
Il riciclo degli oli alimentari rappresenta una sfida e un’opportunità significativa per la sostenibilità ambientale. In Italia, raccogliamo ogni anno circa 70 mila tonnellate di olio alimentare esausto, principalmente dal settore industriale ed in parte da quello domestico. Dell’olio raccolto, circa il 90% viene utilizzato per la produzione di biocarburante, come biodiesel [6]. Sebbene la produzione di bioenergia da materiale di scarto e, in generale, da materiale biologico permette una riduzione netta delle emissioni di CO2-eq [7], la produzione di biocarburante è un vicolo cieco per l’economia circolare. La produzione di prodotti ad alto valore aggiunto deve essere sempre incoraggiata (Fig. 3).
Oltre alla produzione di biocarburanti, gli oli alimentari esausti possono essere trattati attraverso processi tecnologici tradizionali o innovativi per produrre diversi tipi di materiali.
Uno dei metodi tradizionali per la valorizzazione di oli alimentari esausti è la loro conversione in saponi, un metodo in cui i trigliceridi vengono idrolizzati nei loro costituenti (glicerolo e acidi grassi) per la produzione di sali degli acidi grassi attraverso idrossido di sodio.
Altri metodi innovativi possono permettere una più alta valorizzazione degli oli alimentari esausti per trovare applicazione nel mercato. Un metodo innovativo per valorizzare questo rifiuto prevede l’uso di enzimi.
Gli enzimi sono proteine che fungono da catalizzatori biologici e permettono alle reazioni chimiche di avvenire all’interno degli organismi viventi.
Gli enzimi, a differenza dei classici catalizzatori metallici, sono molecole che non hanno bisogno né di temperature elevate né della presenza di solventi organici per essere attivati.
Infatti, vengono principalmente usati per migliorare la sostenibilità ambientale ed economica dei processi chimici usando temperature più basse rispetto a quelle usate nell’industria chimica e soprattutto permettendo alle reazioni di avvenire in soluzioni acquose. Inoltre, seguendo i principi della Chimica Verde e dell’economia circolare, gli enzimi sono anche capaci di catalizzare specificatamente reazioni chimiche in modo da ridurre la produzione di prodotti secondari e quindi di scarti [8].
Attraverso l’uso di enzimi, si possono quindi trasformare oli alimentari esausti in prodotti ad alto valore aggiunto. In particolare, partendo da un rifiuto, e con l’uso di enzimi, si possono produrre composti che hanno gruppi funzionali in grado di essere successivamente polimerizzati in maniera sintetica, così da produrre nuove bioplastiche. Al giorno d’oggi, produciamo 300 milioni di tonnellate di plastica di cui solo l’1% deriva da risorse rinnovabili. La produzione di bioplastica da materiale di scarto, potrebbe migliorare il loro interesse sul mercato e avere una maggiore sostenibilità rispetto alla bioplastica prodotta da colture ad ho
Conclusioni
I rifiuti organici sono una risorsa preziosa. Lo loro trasformazione in compost o biocarburante crea grandissimi vantaggi. Tuttavia, attraverso processi innovativi, questi rifiuti possono avere una seconda vita ed essere trasformati in prodotti ad alto valore aggiunto come le bioplastiche.
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[1] Ellen MacArthur Foundation. Effective organic collection system: Success stories from Italy. https://www.ellenmacarthurfoundation.org/our-work/activities/food/stories/effective-organic-collection-systems, 2017.
[2] Ellen MacArthur Foundation. High value products from organic waste: Italian entrepreneurs in the circular bioeconomy. https://www.ellenmacarthurfoundation.org/our-work/activities/food/stories/high-value-products-from-food-by-products, 2017.
[3] Carus, M.; Dammer, L. The Circular Bioeconomy – Concepts, Opportunities, and Limitations. Industrial Biotechnology, 14, 83-91, 2018.
[4] Hunter, J.E.; Zhang, J.; Kris-Etherton P.M. Cardiovascular disease risk of dietary stearic acid compared with trans, other saturated, and unsaturated fatty acids: a systematic review. The American Journal of Clinical Nutrition, 91, 1, 46-63, 2010.
[5] CONOE, 2018
[6] Marchetti, R.; Vasmara, C.; Bertin, L.; Fiume, F. Conversion of waste cooking oil into biogas: perspectives and limits. Applied Microbiology and Biotechnology, 104, 2833-56, 2020.
[7] Wisniewski, P.; Kistowski, M. Greenhouse Gas Emissions from Cultivation of Plants Used for Biofuel Production in Poland. Atmosphere, 11, 394, 1-12, 2020
[8] Abdelraheem, E.M.M.; Busch, H.; Hanefeld, U., Tonin, F. Biocatalysis explained: from pharmaceutical to bulk chemical production. Reaction Chemistry and Engineering, 11, 4, 1878-94, 2019.
Antonino Biundo
Laureato in Biotecnologie per l’Industria e la Ricerca Scientifica presso l’Università di Palermo, ha ottenuto un Dottorato in Biotecnologie presso la BOKU University di Vienna. Dopo un assegno di ricerca al KTH di Stoccolma ed uno all’Università di Bari adesso è Amministratore della startup innovativa REWOW srl per valorizzare oli alimentari esausti.
