Autore/i TAVERNITI, NICOLA
Relatore MALPEI, FRANCESCA
Correlatore/i BELLANDI, GIACOMO
Scuola ING I - Scuola di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale
Data 25-lug-2019
Anno accademico 2018/2019
Titolo della tesi Digestione anaerobica di reflui da lavorazione dei lupini : potenzialità e pretrattamenti
Abstract in italiano Nel presente lavoro si è indagato l’effetto di alcuni pretrattamenti sulla biodegradabilità anaerobica di acque generate dal processo di lavorazione dei lupini. Tali acque contengono diversi composti organici e inorganici tra cui composti azotati e alcaloidi: questi ultimi sono contenuti nei lupini e rimossi per evitare problemi di tossicità nell’essere umano ma, se recuperati, possono essere impiegati in altri ambiti quali quello farmaceutico. Il contenuto organico di tali acque potrebbe essere ridotto tramite una fase di digestione anaerobica che al contempo permetterebbe di generare biogas e dunque produrre energia. A tale scopo già in passato è stata indagata la biodegradabilità di tali reflui mostrando valori piuttosto limitati pertanto in questo lavoro si è deciso di testare l’effetto di pretrattamenti di tipo termico, termo-chimico ed enzimatico per valutare eventuali miglioramenti in termini di biodegradabilità. Le acque utilizzate per i test derivano dalla fase di cottura dei lupini e sono state prodotte in laboratorio seguendo la stessa procedura di cottura effettuate in ditta. Il pretrattamento termico è avvenuto combinando due temperature (80 °C e 100 °C) con due durate (30 e 60 minuti) mostrando un incremento massimo del BMP pari a + 13.4% per il campione pretrattato a 80 °C per 60 minuti. I trattamenti termo-chimici sono avvenuti con gli stessi parametri di tempo e durata del trattamento termico ma i campioni sono stati prima portati a pH basici (pH= 9.2) o acidi (pH=4.0) tramite uso di NaOH e H2SO4. L’attacco termo-acido non ha mostrato effetti sui valori di BMP rispetto al campione non trattato mentre il trattamento termo-basico ha apportato un incremento massimo pari a +12.5% per il campione trattato 30 minuti a 80 °C. Un ulteriore campione trattato solo chimicamente con NaOH (pH =11) ha mostrato un incremento sulla biodegradabilità pari a +11.2%. Infine, i pretrattamenti enzimatici a base di proteasi, volti a idrolizzare eventuali macromolecole quali le proteine, hanno causato una diminuzione del contenuto proteico dei campioni, mostrando effetti crescenti con la durata del contatto con l’enzima ma senza apportare effetti rilevanti sulla biodegradabilità. Le due dosi utilizzate (11 U/ g COD e 571 U/ g COD) non hanno mostrato differenze di risultato a parità di durata del trattamento. Nel complesso i massimi valori di biodegradabilità raggiunti non superano il 70% mentre l’acqua di cottura non trattata ha mostrato biodegradabilità variabile tra il 54.4% e il 65.9%. Tali risultati sono più probabilmente attribuibili a sostanze difficili da biodegradare piuttosto che a problemi di inibizione del processo, come dimostrato da misure di BOD fatte sul campione tal quale che evidenziano un rapporto BOD/COD poco superiore al 70%.
Abstract in inglese The following research paper has investigated the effect of chemical and enzymathic pre-treatments on the anaerobic biodegradability of wastewater derived from the lupin beans debittering process. The wastewater contains organic and inorganic compounds, some of which are alkaloids, which should be removed from lupin beans in order to avoid toxic effects for human health. However, if recovered, alkaloids can be useful for pharmaceutical applications. The organic content of wastewater could be removed with an anaerobic digestion phase, which involves the production of methane. For this purpose, some past studies have investigated the degradability of wastewater with limited results. The current work has employed thermo-chemical and enxymathic pre-treatments to some samples of cooking water produced in laboratory with the same procedure as done in lupin industries, in search of better results. The thermal pre-treatment consisted in heating the sample at two temperatures (80 °C and 100 °C) for two different time periods (30 and 60 minutes) showing a maximun increase on BMP value of +13.4% (sample 80 °C - 60 minutes). The thermo-chemical pre-treatment has been done with same time periods and temperatures values but with addiction of NaOH (ph=9.2) and H 2SO 4 (ph=4.0) showing positive effect only for the thermo-alkaline pre-treated sample (80 °C - 30 minutes) with an increase of +12.5%. In another BMP experiment, a sample pre-treated only with NaOH (ph=11) showed an increase on biodegradability of +11.2%. The enzymathic pre-treatment has been done using two dosage of protease from Aspergillus oryzae (11 U/g COD, 571 U/g COD) and treating the sample for two different time periods (24 h, 90 h) showing a positive relation between protein hydrolysis and time of the enzyme-substrate contact but with no significative effect on BMP value. Moreover, no differences on biodegradability has been found between samples treated with the different dosages. The maximum biodegradability values achieved are near to 70%, while the untreated sample of cooking water showed biodegradability value ranging between 54.4- 65.9%. These results are most probably due to substances that are difficult to be biodegraded, and not to inibition of the anaerobic process, as seen by some BOD analysis which showed a BOD/COD rate of 70%.
Tipo di documento Tesi di laurea Magistrale
Appare nelle tipologie: Tesi di laurea Magistrale
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/10589/148684