Sviluppo di un sistema di fermentazione estrattiva a pressione ridotta per la produzione di acidi grassi volatili (VFA) da scarti alimentari

La fermentazione acidogenica sta acquisendo notevole interesse scientifico e commerciale poiché rappresenta una metodologia utile per il trattamento della frazione organica dei rifiuti solidi e per la produzione di acidi grassi volatili, composti chimici piattaforma ad alto valore aggiunto. La tesi ha come obbiettivo quello di sviluppare un sistema di fermentazione estrattiva che sia in grado di produrre VFA in condizioni di pressione ridotta e a partire da scarti alimentari. L’estrazione è stata effettuata attraverso un processo di strippaggio effettuato tramite un bioreattore innovativo, operante in condizioni di termofilia sotto vuoto, in grado di estrarre i VFA tramite una corrente di vapore rarefatto, con l’ottenimento di sali calcici. Il sistema ha permesso l’estrazione continua dei VFA ad elevato grado di purezza con una produttività volumetrica di estrazione pari a 4.69 gCODVFAL-1g-1. Le rese di ogni VFA e le produttività volumetriche del reattore sono state confrontate con quelle ottenute in un reattore convenzionale operante a condizione simili e a pressione atmosferica. Il confronto ha permesso di valutare l’effetto della rimozione continua di VFA e della pressione ridotta sulla performance della fermentazione acidogenica. I risultati hanno mostrato, per la prima volta, che la fermentazione estrattiva sottovuoto è compatibile con l’attività acidogenica, con un efficace e selettiva conversione del substrato in acidi grassi a media catena (prevalentemente acido butirrico) e l’ottenimento dei corrispondenti carbossilati di calcio in forma adeguatamente purificata per gli utilizzi chimici o mangimistici. In termini assoluti, rese e produttività volumetriche sono risultate confrontabili con quelle ottenute nel maggior numero di studi effettuati con reattori convenzionali. In termini relativi, le produttività volumetriche sono risultate essere dipendenti dal pH della fermentazione con performance accettabili a pH inferiori a 5.5.