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Title: Biowaste4SP – Turning biowaste into sustainable products: development of appropriate conversion technologies applicable in developing countries.

Type: Research collaborative project

Funding program: EC FP7 Research and Technological Development (FP7/2007-2013).

Timeframe: 10/2012-09/2015

Objective.

Biowaste4SP è un progetto di ricerca che coinvolge 16 partners di 10 diversi paesi: Egitto, Ghana, Kenya, Marocco, Sudafrica (cinque paesi africani oggetto dello studio), Danimarca, Svezia, Italia, Turchia e Malesia.

Il progetto esplora la possibilità di sviluppare filiere produttive per la trasformazione della frazione biodegradabile di rifiuti agricoli e alimentari in energia e fertilizzanti in paesi in via di sviluppo in Africa e nel Mediterraneo. Il Progetto è finalizzato al trasferimento di conoscenze fra Europa e Africa.

Biowaste4SP mira a sviluppare processi integrati che A) utilizzano rifiuti organici ricchi di zuccheri (i.e. carboidrati) per la produzione di bioetanolo e proteine e B) utilizzano residui con elevato contenuto di nutrienti per la co-produzione di biogas e biofertilizzanti. Il riutilizzo degli scarti della produzione di bioetanolo rende inoltre possibile la produzione di altri prodotti come amminoacidi a acido lattico; quest’ultimo è un prodotto particolarmente utile nell’industria alimentare, soprattutto per la conservazione dei cibi.

Un’accurata indagine sulla produzione dei rifiuti organici nei cinque paesi africani presi in esame ha portato alla redazione di un catalogo che annovera circa 50 tipologie di biorifiuti potenzialmente utilizzabili per la produzione di bioetanolo e biomateriali da un lato e di fertilizzanti e biogas dall’altro.

Si riportano di seguito alcuni dei principali biorifiuti identificati nel corso del progetto, raggruppati secondo la classificazione in biomassa riccha di zuccheri o di nutrienti.

Biorifiuti ricchi di zuccheri:

  • Residui di mais
  • Bucce di cassava
  • Bucce di ananas
  • Sansa di olive
  • Banane scartate

Biorifiuti ricchi di nutrienti:

  • Crusca di riso
  • Baccelli di cacao
  • Scarti di cavolo
  • Letame
  • Residui di soia

Per ognuna delle due filiere valutate nell’ambito del progetto è stata considerata una tecnologia dedicata che sia la più adeguata possibile in riferimento al contesto in cui dovrà svilupparsi.

•               Trasformazione di rifiuti ricchi di zuccheri: è prevista una prima fase di pre-trattamento del rifiuto a cui fa seguito il successivo processo di bioconversione. Il pre-trattamento può realizzarsi, ad esempio, mediante la combinazione di processi di frazionamento umido e idrolisi enzimatica. La bioconversione dei carboidrati può avvenire al fine di co-produrre bioetanolo e proteine oppure può essere finalizzata alla produzione di acido lattico e amminoacidi, mediante l’utilizzo di ceppi batterici appositamente selezionati e modificati.

•               Trasformazione di rifiuti ricchi di nutrienti: in questo caso la tecnologia considerata si basa sulla fermentazione anaerobica dei biorifiuti selezionati allo scopo di produrre fertilizzanti organici e vettori energetici come il biogas.

img-biowaste
Bioresidues from rice production, discharged bananas not feasible for the market, cassava (peeled by hand).

Outcomes.

Principali risultati del progetto consistono nella redazione di un catalogo della biomassa potenzialmente disponibile e linee guida sulla gestione sostenibile dei biorifiuti in Africa, con l’obiettivo di fornire uno strumento di supporto per l’implementazione di filiere di bioraffinazione. (http://www.biowaste4sp.eu/383_240_0/Web/WebPage/Project-Results/Project-Results.html).

Fra le ricadute positive delle soluzioni individuate dal progetto Biowaste4SP, vi è sicuramente l’accesso all’energia e la creazione di posti lavoro per le comunità locali. Questa dinamica riguarda in particolare lo sviluppo della filiera della produzione di biogas, che si presta ad essere implementata su scala locale mediante impianti di piccole dimensioni. Il campionamento dei potenziali biorifiuti è stato georeferenziato in modo da redigere una mappa sulla disponibilità delle biomasse che possa favorire la pianificazione di reti integrate di bioraffinerie (http://www.biowaste4sp.eu/383_240_0/Web/WebPage/Project-Results/Project-Results.html).

[EG] Nell’ambito del progetto, EG ha curato lo studio di sostenibilità delle produzioni di biofuel e biomateriali. Le valutazioni di sostenibilità ambientale hanno evidenziato che i residui di cassava (bucce) e il letame derivato dagli allevamenti bovini sono i biorifiuti con maggiore rinnovabilità e minori impatti ambientali. Sulla base dei dati elaborati nel corso del progetto, è possibile stimare le rese potenziali in termini di quantità di bioetanolo prodotto di alcuni dei biorifiuti analizzati.

Biorifiuto

Quantità biorifiuto (t)

Resa bioetanolo (t)

Sansa di olive

2847.5

146.0

Bucce di cassava

662.2

187.9

Bucce di ananas

779.6

34.4

Banane scartate

1582.0

569.4

Ecodynamics Group ha inoltre compiuto un’attività di training sulle metodologie di studio della sostenibilità ambientale della durata di due anni ospitando un ricercatore della University of Dodoma (Tanzania) prima, e un altro della Moi University (Kenya) poi.

Project partners.

DTI – Danish Technological Institute (Denmark)

IVL – Swedish Environmental Research Institute (Sweden)

TUBITAK – The Scientific and Technological Council of Turkey (Turkey)

SIRIM – Sirim Berhad (Malaysia)

CSIR-GH – Council for Scientific and Industrial Research (Ghana)

CSIR-ZA – Council for Scientific and Industrial Research (South-Africa)

ARC – Agricultural Research Centre (Egypt)

IAV – Institute of Agronomy and Veterinary Medicine (Marocco)

DTU – The Technical University of Denmark (Danimarca)

ETM – Ethekwini Municipality (South-Africa)

MYAGRI – Myagri Group of Companies (Malaysia)

BV – Biovelop International AB (Sweden)

AMADES – Moroccan Association of Solid Waste (Marocco)

AICAD – African Institute for Capacity Development (Kenya)

WAITRO – World Associationof Industrial and Technological Research Organizations (Malaysia)

References.

Biomass and Bioenergy (Saladini F, Vuai SA, Langat BK, Gustavsson M, Bayitse R, Gidamis AB, Belmakki M, Owis AS, Rashamuse K, Sila DN, Bastianoni S. Sustainability assessment of selected biowaste as feedstocks for biofuel and biomaterial production by emergy evaluation in five African countries, Biomass and Bioenergy 85 (2015) 100-108).

Keywords: Biorefinery, Biofuels, Biowaste, Bioenergy, Bioproducts.

Methods: Emergy Evaluation, LCA

Website: www.biowaste4sp.eu

Principal investigator @EG: Fabrizio Saladini (PhD student)