Dalle acque di vegetazione olearie molecole antiossidanti ai fini terapeutici - Agricoltura eco-sostenibile, agroindustria, biotecnologie

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QUALCHE SPUNTO SU...

Dalle acque di vegetazione olearie molecole antiossidanti ai fini terapeutici


Intervista a Massimo Pizzichini

Le acque di risulta delle lavorazioni olearie (acque di vegetazione) che si generano dalla produzione dell’olio extra vergine di oliva costituiscono uno dei maggiori problemi ambientali dei Paesi a vocazione olivicola, in particolare di quelli che si affacciano sul bacino del Mediterraneo. La questione del loro smaltimento è ancora all’ordine del giorno in tutte le agende dei Ministri dell’Agricoltura, non solo italiani.
Queste acque di vegetazione (AV) sono caratterizzate da un elevato carico inquinante e da una conseguente difficoltà di smaltimento anche in ragione dei grandi volumi prodotti. In Italia si calcola la produzione di AV in circa 4 milioni di ton/anno, di cui solo 2 milioni nella sola Regione Puglia. ENEA ha sviluppato un nuovo processo, brevettato a livello internazionale, che permette di trattare le Acque di Vegetazione in modo da ricavare tutti i prodotti di interesse commerciale, eliminando nel contempo il loro carico inquinante. Il brevetto si basa sull’impiego delle tecnologie separative mediante membrana, definite a livello internazionale BAT (Best Available Technologies). Il processo è stato messo a punto presso il Centro Ricerche della Casaccia da Massimo Pizzichini e Claudio Russo ed è la dimostrazione, ancora una volta, come i rifiuti possano diventare nuova risorsa economica.

In che cosa consiste il brevetto ENEA?
Con il nostro brevetto è possibile “smontare” le AV attraverso la tecnologia di filtrazione tangenziale e recuperare 5 frazioni liquide che hanno una composizione chimica diversa, ma che risultano tutte di interesse applicativo.
La descrizione dettagliata del processo è stata ampiamente descritta in recenti pubblicazioni e non può essere trattata in questa sede,  mentre riportiamo la possibile destinazione d’uso delle 5 frazioni liquide che si ottengono dal processo a membrane.
Le prime due frazioni, cioè il concentrato di microfiltrazione e di ultrafiltrazione, sono impoverite in polifenoli, per questo possono essere destinate alla produzione di energia, tramite processo anaerobico. Da 1 m3 di queste frazioni si ottengono circa 99 kWh di energia elettrica attraverso un processo di cogenerazione del biogas prodotto.
Le frazioni 3 e 4, cioé i concentrati di nano filtrazione e di osmosi inversa, contengono le molecole bioattive antiossidanti; la prima una frazione ricca in verbasco side, la seconda ricca in idrossitirosolo. Queste due frazioni possono essere trasformate in polvere per ottenere prodotti stabili nel tempo e più facilmente commercializzabili, ad esempio in pastiglie per applicazioni fitoterapiche sull’esempio delle vitamine o degli integratori alimentari in genere.
Abbiamo quindi la 5 frazione, il permeato di osmosi inversa, che rappresenta il 70% circa in volume delle AV grezze di partenza. Questa frazione è costituita da un’acqua ultrapura con una  composizione chimica particolare  perché è sterile, è povera di sali minerali, ma ricca di potassio cloruro, quindi può avere un grande interesse nell’industria delle bevande.
Non solo è possibile, quindi, recuperare molecole di interesse biomedico, ma anche di produrre energia verde e di trasformare l’acqua non potabile in risorsa idrica bevibile e curativa.


Perché le acque di vegetazioni sono dannose all’ambiente?
Queste acque sono fototossiche, quindi creano problemi di fertilità dei terreni, quando vengono smaltite nel rispetto della normativa vigente. Questo effetto deriva soprattutto dalla presenza di molecole polifenoli nelle AV, che invece hanno interessanti proprietà biomediche, quindi un potenziale valore aggiunto.
Occorre ricordare che le AV sono reflui con pH leggermente acido, alta conducibilità elettrica, facilmente fermentabili per la presenza di zuccheri e proteine. Il loro carico inquinante è legato all’elevato contenuto di sostanze organiche quali zuccheri, pectine, grassi, sostanze azotate, polialcoli, poliacidi, fosforo, potassio, magnesio. Tutte queste molecole hanno spiccate proprietà antimicrobiche e fitotossiche, conseguentemente sono anche resistenti alla degradazione biologica, in particolare di tipo aerobico. La legislazione vigente (D.M. n. 574, 11/11/96), permette lo spandimento sul terreno delle acque di vegetazione considerandolo un mezzo economico per smaltire un indesiderato sottoprodotto dell’industria olearia. Si tratta di un atteggiamento medioevale perché l’effetto negativo, a medio termine, sulla flora microbica dei suoli, quindi sulla loro fertilità, è ampiamente dimostrato come pure la contaminazione delle falde idriche del sottosuolo.

I polifenoli quindi fanno bene alla salute?
Le proprietà biomediche dei polifenoli presenti nelle AV sono ampiamente note nella letteratura scientifica da almeno 7 anni, ma nessuno aveva trovato il modo di trattare i grandi volumi in gioco delle AV, che si generano nei frantoi, per consentire il recupero di tutte le sue componenti chimiche e ridurre contemporaneamente il carico inquinante, cioè il COD (Chemical Oxigen Demand).
Tutti conoscono le proprietà salutistiche dell’olio extra vergine di oliva, soprattutto italiano, ma pochi sanno che le proprietà benefiche dell’olio derivano dai polifenoli che però nell’olio sono presenti solo in piccole quantità (2,5 %) del totale presente nelle olive. Nelle AV i polifenoli raggiungono il 49 %, quindi sono molto più ricche di principi attivi, cioè di polifenoli ad altissimo valore antiossidante, come il verbasco side, l’idrossitirosolo, l’oleuropeina ecc.
Tali molecole hanno effetti cardioprotettivi, antinfiammatori, anticancro, stimolanti del sistema immunitario, sbiancanti della pelle per uso cosmetico, ecc.
I polifenoli dell’ulivo hanno straordinarie proprietà antiossidanti, con effetti positivi sull’apparato cardiocircolatorio, in particolare di tipo Chd (Coronary heart disease), proprietà anticancro (seno, colon, prostata), di alcune molecole polifenoliche, come il tirosolo, l’idrossitirosolo, l’oleuropeina l’acido caffeico ecc.   Questi composti si estraggono dalle olive, quindi sono considerati sostanze naturali, al pari delle vitamine. L'importanza dell'inserimento di alimenti "funzionali", soprattutto di origine vegetale, nella dieta trova una rilevante base scientifica, nella presenza di sostanze capaci di ritardare l'ossidazione lipidica e proteica, con una conseguente attività di "protezione" dell'organismo umano nei confronti dei meccanismi degradativi di tipo ossidativi. Questi composti naturali, in forma di integratori alimentari, sono prodotti anche in Italia e ovviamente commercializzati a livello internazionale sul web. Tali scoperte, sulle proprietà antiossidanti dei polifenoli, sono state confermate a livello internazionale ed hanno subito spostato l’interesse verso il riutilizzo, piuttosto che verso la depurazione, che ha solo un costo e non un ritorno economico.

Possibili impieghi di questa acqua purificata?
Quest’acqua, vista la sua composizione chimica iposalina, ma ricca in potassio e povera di sodio, potrebbe essere impiegata come base per bevande speciali, con caratteristiche ipotensive e nutraceutiche. Un altro settore importante è quello cosmetico, ma è necessario che le acque di vegetazione di provenienza siano certificate come biologiche, cioè ottenute da olive che non sono state trattate con anticrittogamici, pesticidi ecc. Il nuovo processo ENEA consente di frazionare le AV per recuperare sostanze di interesse alimentare, nutraceutico, cosmetico ed anche energetico (biogas), pur eliminando definitivamente l’impatto ambientale.

Avete un case study?
Sì, abbiamo fatto uno studio su una tipologia di frantoio oleario di medie dimensioni, che tratta 200 q/giorno di olive. Abbiamo fatto anche delle valutazioni tecnico-economiche. Bisogna pensare a questo sistema come un mezzo che potrebbe portare un utile lordo finale superiore ai 2000 euro al giorno.  Le valutazioni economiche del processo, dimensionato per trattare 200 q/giorno di olive, sono molto favorevoli. Un esempio è l’Olivenol, un prodotto americano a base di polifenoli, commercializzato attraverso internet. Dal trattamento di 100 kg di olive si può ottenere un utile netto che può arrivare anche a 800 €.  Queste stime sono indicative, perché la commercializzazione dei prodotti raffinati richiede un preciso impegno di marketing, che non compete ad un ente pubblico, come ENEA. Per questi motivi le stime di cui sopra possono essere imprecise, ma per difetto, sicuramente i ritorni economici sono elevatissimi, al punto che l’olio d’oliva può diventare quasi un sottoprodotto di lavorazione. Le stime non tengono conto del costo dei rischi, fra cui le denuncie per violazioni della normativa ambientale, che attualmente corrono i proprietari delle aziende olearie.

Chi dovrebbe vendere i prodotti ricavati dalle acque di vegetazione?
ENEA è un ente pubblico di ricerca che non è interessato alla commercializzazione dei prodotti a base polifenolica, tuttavia ha attivato uno spin-off con la FILAS, (Finanziaria della Regione Lazio), proprio per sviluppare il marketing dei prodotti a base polifenolica.
E’ stato attivato un Business-Lab ENEA-FILAS,  con tre giovani ricercatori selezionati a livello nazionale, finalizzato al marketing dei prodotti di nostro interesse. In questo ambito è stata condotta un’approfondita indagine di mercato, da una società specializzata come la Pragma, che ha fornito risultati molto positivi. E’ stato anche coinvolto un “capital venture” che crede molto nel progetto e che costruirà il primo impianto di trattamento in scala industriale, in Provincia di Rieti.
Fra breve verrà costituita una società privata Biophenolive srl, specializzata nella commercializzazione dei polifenoli ricavati dalle Acque di Vegetazione, che sfrutterà il nostro brevetto.

Un nuovo futuro attende le industrie molitorie?
La fattibilità tecnica del nuovo processo è reale, ampiamente collaudata e sperimentata da ENEA, anche in condizioni estreme di composizione delle acque di vegetazione. Il processo brevettato non ha problemi di scala industriale, è quindi in grado di trattare centinaia di t/giorno. Il processo è stato pensato per essere applicato da frantoi importanti o da consorzi oleari che si fanno carico di raccogliere e di processare le acque di vegetazione. Per ogni realtà produttiva, specialmente se di grandi dimensioni, bisogna definire bene alcuni parametri operativi che devono essere calibrati per tipologie di produzioni regionali ed anche per singolo frantoio oleario. Infatti, incidono sul processo, quindi sui bilanci economici alcune variabili agronomiche che influenzano il contenuto dei polifenoli delle Acque di Vegetazione, come:il tipo di cultivar, le condizioni pedoclimatiche di produzione, le procedure di raccolta delle olive, le tecniche di molitura, i trattamenti con fitofarmaci, la conservazione delle AV ecc. Anche il costo di trasporto deve essere posto in relazione con la conservazione della matrice. Infatti, le AV  non possono essere conservate per più di qualche giorno, altrimenti si compromettono la chimica dei polifenoli ed il corretto funzionamento degli impianti di trattamento. Le industrie molitorie nazionali sanno bene che i controlli e la normativa nazionale vigente stanno diventando sempre più  restrittivi,  e lo saranno sempre di più nel futuro, in virtù dei maggiori vincoli ambientali imposti dalla UE, a livello europeo, vincoli ai quali l’Italia deve attenersi.  Si ricorda che le stesse acque di lavaggio delle olive, non solo non possono essere mescolate alle AV, ma neanche possono essere scaricate al suolo, perché fuori dalla normativa prevista dal DM 152 del 1999.
Il messaggio che viene da ENEA è molto semplice: o le industrie molitorie si mettono in regola con le normative ambientali, oppure saranno costrette a chiudere.

 

Processo di molitura: AV in primo piano ed olio extravergine in uscita dal decanter a tre fasi

Prototipo di impianto di microfiltrazione tangenziale

Frazioni liquide delle A.V. separate con processo a membrana. In primo piano si vede il campione di acqua ultrapura incolore (permeato di Ol), mentre in colore arancio è riportato il concentrato di Ol, ricco in ortodifenoli, in particolare i idrossitirosolo.

 


Valutazioni economiche del processo di trattamento
ENEA. Da queste valutazioni si ricava che l'impianto
in oggetto fornisce un utile lordo finale di circa
2.455 €/giorno, al netto dei costi fissi e variabili,
ammortamento compreso, inseriti all'interno della
cifra 1.409 €/giorno.

 

 "Dagli scarti delle olive nuovi prodotti farmaceutici"

 

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