TRASFORMAZIONE DEI PRODOTTI
V ANNO
AGRARIA AGROALIMENTARE E AGROINDUSTRIA
- Enologia
- Cantina
- Aspetti Ambientali Agronomici delle Acque Reflue
- Acque Reflue dei Caseifici
- Trattamenti Industriali
- Microbiologia Industriale
- Stabilizzazione degli Alimenti tramite Trattamenti Termici
- Sicurezza Alimentare e Tracciabilità
- Normativa per il Controllo dell'Inquinamento
ENOLOGIA
L'enologia (dal greco "oinos" (vino) e "logos" (studio)) è la scienza che studia la trasformazione dell'uva in vino, l'uva atta alla sua produzione, (la microbiologia, la chimica e le caratteristiche sensoriali), ma anche il processo produttivo in sé, quindi le tecniche ad esso connesso (es. filtrazioni, pressatura, rimontaggi).
Generalità
Dovendo tracciare un arco temporale nel quale inquadrare gli oggetti di studio dell'enologia, per l'uva solitamente in enologia si fa riferimento al periodo che va dalla fase erbacea alla maturità tecnologica (ovvero il momento in cui mediante analisi si ritiene che il frutto abbia in sé le concentrazioni necessarie di sostanze utili all'obbiettivo enologico prefissato, es.vino spumante, vino di pronta beva, vino da invecchiamento, vino passito ecc., tale momento coincide con la vendemmia). Per quanto attiene il vino l'enologia se ne occupa dall'ammostatura (o vinificazione delle uve) sino all'imbottigliamento, ma anche oltre in quanto si occupa anche della conservazione del prodotto.
Le caratteristiche di un vino sono determinate essenzialmente da due fattori: il vitigno o i vitigni utilizzati per produrlo, ed il "terroir", vocabolo francese che non ha un corrispondente termine in italiano, e che indica l'insieme delle caratteristiche geologiche, fisiche e climatiche del territorio nel quale cresce la vite. Ogni vitigno possiede caratteristiche aromatiche tali da influenzare significativamente il vino che ne deriva.
Il termine "terroir" comprende il tipo di terreno (calcareo, gessoso, ecc.), il numero di giorni di sole, l'umidità, la temperatura, e le condizioni ambientali in genere; ogni vitigno si adatta più o meno bene ad un "terroir", per cui il prodotto finale sarà influenzato anche da questa scelta.
Perché il vino mantenga le proprie caratteristiche è importante che venga conservato in maniera adatta; in questo senso diventano fondamentali le caratteristiche che deve avere la cantina ideale.
La degustazione infine è l'insieme delle tecniche elaborate per poter gustare al meglio un vino e valutarne in maniera per quanto possibile oggettiva le caratteristiche organolettiche.
Viticoltura
La viticoltura è fondamentale nella produzione del vino; fino a pochi anni fa si riteneva che per ottenere un buon vino si dovesse curare maggiormente il lavoro in
cantina; da pochi anni a questa parte si è constatato che per ottenere un prodotto qualitativamente elevato occorre dedicarsi con attenzione anche alle attività in vigna (pratiche agronomiche).
I filari di un vigneto
La vite è una pianta che ha un ciclo vegetativo annuale suddiviso in periodi, ognuno dei quali si chiama “fase fenologica”. La pianta della vite ha un ciclo biologico (vita) della durata di circa 40 anni; per i primi tre anni la pianta non è produttiva, il periodo migliore per la produzione va dal quinto al venticinquesimo anno. Non è comunque raro trovare vigne molto vecchie che forniscono ancora un ottimo prodotto. Le zone di coltivazione della vite si trovano quasi esclusivamente fra il 30º ed il 50º grado di latitudine nord e sud, e ad un'altitudine compresa tra il livello del mare ed i 1000 metri circa.
La vite è quindi una pianta che si adatta a climi molto differenti tra loro; tuttavia, all'aumentare della latitudine (e dell'altitudine) si preferisce la coltivazione delle uve a bacca bianca, meno resistenti ai freddi autunnali e quindi vendemmiabili a fine estate, mentre al diminuire della latitudine (e dell'altitudine) si preferisce coltivare uve a bacca rossa e vitigni che possono essere sottoposti alla cosiddetta “vendemmia tardiva”, destinati a produrre vini ad elevata gradazione alcolica.
I fattori fondamentali che permettono di ottenere delle ottime uve da vino, e quindi dei vini di qualità, sono il vitigno (varietà di vite utilizzata), il tipo di terreno (uno stesso vitigno fornisce prodotti più o meno buoni a seconda del tipo di terreno in cui è piantato), il “sesto d'impianto” o densità di distribuzione delle piante (con sesti d'impianto fitti si producono pochi grappoli di uva per pianta ma di migliore qualità), il tempo di esposizione alla luce (almeno 1600 ore/anno), il clima temperato, la zona in cui si trova la vigna (in Italia i pendii collinari sono solitamente le zone di produzione dei vini migliori).
Fra le attività in vigna sono da considerarsi determinanti ai fini della qualità del prodotto finale le potature, ed il diradamento dei grappoli (come detto, minore è il numero di grappoli per pianta, maggiore sarà la qualità dell'uva).
Ultimi parametri, ma non meno importanti, per la produzione di un vino di qualità, sono la scelta del giusto periodo della raccolta dell'uva (vendemmia), il sistema di raccolta (quello manuale, più selettivo, è preferibile al meccanico), ed il sistema di conferimento, o trasporto, delle uve in cantina (per preservarne l'integrità).
Naturalmente tutti i fattori indicati contribuiscono a determinare il prezzo più o meno elevato del prodotto finale.
Vinificazione
Con il termine "vinificazione" si intende l'insieme delle operazioni necessarie per trasformare l'uva di determinati vitigni in vino; essa consiste sinteticamente nella pigiatura o spremitura dell'uva con conseguente formazione del mosto, nell'eventuale macerazione (fase in cui le vinacce rimangono a contatto, per un periodo di tempo più o meno lungo, con la polpa), nella trasformazione del mosto in vino (fermentazione alcolica, processo chimico in cui l'azione dei lieviti provoca la trasformazione dei glucidi in alcol e anidride carbonica), nella svinatura (separazione del vino dalle vinacce), nell'eventuale diminuzione dell'acidità Fermentazione malolattica, processo chimico in cui il verificarsi di determinate condizioni provoca la trasformazione dell'acido malico in acido lattico, consentendo così di ottenere un vino dal sapore meno acido e più armonico, e nel travaso del vino nei contenitori per l'eventuale affinamento e invecchiamento o direttamente per il consumo.
Esistono vari sistemi di vinificazione: le cosiddette vinificazioni in bianco, in rosato ed in rosso (che permettono di ottenere rispettivamente i vini bianchi, i vini rosati ed i vini rossi) e le vinificazioni che permettono di ottenere i vini spumanti (metodo classico, chiamato anche metodo champenoise, e metodo Charmat chiamato anche metodo Martinotti), i vini passiti, i vini liquorosi ed i vini aromatizzati.
Un tipo particolare di vinificazione, detto macerazione carbonica, è quella che permette di ottenere i vini novelli. Essa consiste in una macerazione in vasche chiuse ermeticamente di uva intera disposta su graticci o cassette forate, sotto saturazione di CO2 aggiunta. L'ambiente saturo di CO2 permette, tramite processi enzimatici, la
trasformazione di acido malico in acido lattico prima ancora della fermentazione alcolica. L'acido lattico conferisce caratteristiche di morbidezza rispetto all'acido malico che conferisce sapori più aspri ed acerbi. La CO2 sotto pressione favorisce la
transizione degli antociani dalla buccia alla polpa, colorando infine il mosto che ne risulterà (effetto di estrazione). Passato un periodo variabile di tempo (da 15 a 20 giorni circa) terminerà la macerazione con CO2 e sul fondo della vasca si sarà
accumulato mosto percolato dagli acini di uva (circa un 5% in peso rispetto all'uva inserita). Il restante mosto (circa 70% in peso) verrà estratto con i convenzionali
metodi di estrazione (pigiatura e pressatura). Il mosto di percolazione ed il mosto di estrazione meccanica verranno posti nello stesso recipiente (vasca o serbatoio) per procedere alla fermentazione alcolica. Tale macerazione permette di non arricchire
il vino in tannini che conferiranno caratteristiche di astringenza ma di estrarre antociani, che daranno al vino un colore rosso rubino.
La produzione di vini novelli interessa una grossa fetta del mercato di vino in bottiglia anche se, alcuni tecnici e degustatori professionisti non sono favorevoli a questo tipo di prodotto in quanto, la macerazione carbonica, non conferisce caratteristiche di pregio ai vini prodotti.
Conservazione
Il luogo destinato alla conservazione del vino è la cantina. Con questo termine si identificano sia i locali dell'azienda produttrice in cui si effettua la vinificazione, la conservazione del vino appena prodotto ed il suo affinamento (élevage), sia il locale privato dove vengono conservate le bottiglie di vino.
La cantina ideale di un'azienda dovrebbe disporre di vari locali separati, ognuno adeguato al tipo di funzione alla quale è destinato:
• ricevimento delle uve
il locale dovrà essere dotato di una bilancia e di dimensioni adeguate alla quantità di uve conferite
• pigiatura
il locale dovrà essere dotato di un adeguato numero di contenitori per contenere l'uva che sarà pigiata, e delle relative macchine
• fermentazione
il locale (chiamato anche tinaia) dovrà essere dotato delle vasche o dei tini di fermentazione, dei macchinari ausiliari (pompe per il travaso del liquido, impianti di estrazione dell'anidride carbonica, termogeneratori), e soprattutto dovrà essere facilmente pulibile
• elaborazione e conservazione
il locale dovrà essere dotato di adeguati contenitori per il completamento della fermentazione del vino, e di caratteristiche tali da consentire l'eventuale fermentazione malolattica
il locale (o più propriamente la cantina) dovrà avere adeguate caratteristiche di temperatura, umidità, luminosità e ventilazione al fine di non causare danni al vino in affinamento o in giacenza
La cantina privata ideale deve avere caratteristiche analoghe alla cantina ideale di un'azienda; ovviamente sarà di dimensioni adeguate all'esigenza dell'utilizzatore (privato o commerciale).
Degustazione
La degustazione è il procedimento tecnico finalizzato a determinare in maniera per quanto possibile oggettiva le caratteristiche di un vino.
Affinché la degustazione possa fornire risultati oggettivi, è necessario stabilire delle regole generali valide per tutti coloro che eseguono una degustazione.
Esistono diverse metodologie di degustazione, elaborate dalle varie organizzazioni che si occupano di vino, ma tutte sostanzialmente prevedono tre distinte fasi di analisi sensoriale:
• analisi visiva • analisi olfattiva • analisi gustativa
Dopo aver completato le tre fasi dell'analisi sensoriale, si arriva ad una fase conclusiva, rivolta a descrivere le sensazioni generali derivate dall'insieme dei parametri considerati.
CANTINA
Il termine cantina (che per gli antichi romani era detta apoteca e che Alessandro Manzoni nei Promessi Sposi chiamerà stanza terrena) identifica sia i locali delle aziende produttrici destinati alla vinificazione, conservazione ed affinamento dei vini ed in generale delle bevande alcoliche prodotti, sia il locale che un privato o il titolare di ristorante o di enoteca destina alla corretta conservazione delle bottiglie prima del consumo o della vendita.
Un'antica cantina per la maturazione del vino in botti
Questa voce tratta le caratteristiche ideali che deve avere una cantina privata affinché il vino possa essere conservato nella maniera corretta senza subire alterazioni o danneggiamenti.
Tali caratteristiche, tuttavia, possono essere considerate valide anche nel caso dei locali di un'azienda destinati alla conservazione ed all'affinamento, prima della sua commercializzazione, del vino prodotto.
Caratteristiche generali
Nonostante le caratteristiche della cantina ideale possano cambiare in base alle idee, alle aspettative di ciascuno, esistono dei principi oggettivi di base da rispettare.
Il vino infatti, essendo una sostanza delicata ed in continua evoluzione, va conservato in un luogo protetto ma anche aerato, scuro, umido, fresco, silenzioso, al riparo da vibrazioni, esente da fonti di cattivo odore.
Nell'adibire un locale a cantina, occorre accertarsi che lo stesso abbia determinate caratteristiche climatiche e fisiche.
Umidità
Sulla base dell'esperienza acquisita nel tempo, si è constatato che il parametro umidità, in genere meno considerato, è invece quello da tenere di più sotto controllo.
Il valore di umidità relativa della cantina dovrebbe sempre essere compreso tra il 70 e l'80%, ancora meglio se superiore a 80.
Infatti nella bottiglia, che va conservata sempre in posizione orizzontale, da una parte del tappo c'è il vino, e quindi il valore di umidità è al 100%, dall'altra c'è l'ambiente, che dovrebbe avvicinarsi a questo valore affinché venga limitata la tendenza del vino ad uscire dalla bottiglia.
Infatti un'eccessiva secchezza del sughero dalla parte esterna della bottiglia rischierebbe di favorire l'uscita del contenuto verso l'esterno, facendolo quindi diminuire e provocandone l'ossidazione. Il tappo si deve idratare anche con l'aria esterna e non solo risucchiando il vino dall'interno.
Una lieve formazione di muffa dalla parte esterna del tappo, benché remota, è possibile, ma sicuramente meno dannosa della secchezza del tappo. Si ha esperienza di cantine umidissime, che riducono le etichette a brandelli in pochi anni, ma che al tempo stesso conservano i vini in modo esemplare.
Per poter mantenere un elevato valore di umidità nel locale è preferibile lasciare il fondo senza pavimentazione, ricoperto eventualmente da alcuni centimetri di ghiaia o argilla espansa, affinché la cantina si possa "nutrire" dell'umidità trasmessa dal sottosuolo.
La ghiaia potrà anche essere leggermente innaffiata di tanto in tanto, se l'umidità dovesse rivelarsi non sufficiente.
Se proprio non si può avere un fondo non pavimentato, si può cercare di ovviare disponendo in cantina una o più bacinelle contenenti acqua con un po' di polvere di calce sul fondo, onde evitare che l'acqua si trasformi in coltura batterica.
Per evitare il deterioramento dell'etichetta si può avvolgere la bottiglia con una pellicola di plastica per alimenti.
Temperatura
La temperatura deve mantenersi costante lungo il corso dell'anno, o almeno variare lentamente; i bruschi cambiamenti di temperatura sono estremamente dannosi per il
vino, che si contrae e si dilata al variare della stessa. L'energia accumulata sotto forma di temperatura può provocare l'aggregazione e la precipitazione dei polifenoli (antociani) e tannini, che sono le sostanze coloranti del vino. Le dilatazioni e contrazioni inoltre premono e tirano sul tappo, aumentando il ricambio d'aria e di conseguenza l'ossidazione. Oltre ad evitare che vi siano eccessive variazioni di temperatura, occorre stabilire qual è la temperatura ottimale.
Se la temperatura è troppo elevata il vino evolve più in fretta, matura ed invecchia prima, o addirittura potrebbe leggermente rifermentare se vi fossero al suo interno lieviti ancora vivi ed un qualche residuo zuccherino.
Se la temperatura è troppo bassa potrebbero avere luogo precipitazioni dell'acido tartarico in sali di tartrato che in qualche modo impoverirebbero il vino.
Sulla base dell'esperienza acquisita si è rilevato che le temperature ottimali sono 10-12 °C per i vini bianchi e 10-12-14 °C per i vini rossi.
Dovendo effettuare una scelta, è bene ricordare che un'escursione più fredda è meglio di un'escursione più calda.
Affinché il locale possa avere le caratteristiche termiche desiderate è preferibile che lo stesso si trovi ad almeno quattro metri sotto il livello del suolo; se ciò non fosse possibile, si può cercare di ovviare all'inconveniente con una piccola finestra aperta sul lato nord, ed isolando il locale con pannelli isolanti di varia natura. Questi accorgimenti dovrebbero essere sufficienti nei paesi dal clima temperato, salvo alcune località del sud.
In alternativa si può prendere in considerazione l'installazione di un climatizzatore, tuttavia i costi, in genere ingiustificati rispetto al valore dei vini contenuti in una cantina "normale", potrebbero essere eccessivi.
Infine, se si conoscono i valori di temperatura nei vari punti del locale, è preferibile disporre i vini bianchi ed i vini spumanti nelle zone più fresche (solitamente in basso), e i vini rosati, i rossi leggeri ed i rossi importanti nelle zone meno fresche (solitamente in alto), in analogia alle diverse temperature consigliate per il consumo dei vini.
Luce
La cantina deve essere buia; infatti anche la luce è energia e, come per la temperatura, l'energia che il vino accumula può provocare l'aggregazione e la precipitazione dei polifenoli; di conseguenza un vino esposto alla luce invecchia più rapidamente.
In Francia si definisce goût de lumière, gusto di luce, il sapore che assumerebbero i vini ad essa esposti.
Affinché il locale possa avere le caratteristiche di luminosità desiderate lo stesso deve essere dotato di poche aperture verso l'esterno; sarebbe inoltre preferibile che lo spessore delle pareti, in corrispondenza delle aperture, fosse elevato.
Odore
Il vino ha la proprietà di assorbire gli odori che lo circondano; è necessario quindi evitare nel locale la presenza di odori indesiderabili. Occorre perciò evitare l'uso della cantina come locale di stoccaggio di qualsiasi materiale di natura chimica, quali taniche di gasolio o benzina, barattoli di vernici, candeggine, detersivi, saponi, ma anche di materiali che possono ammuffire quali carta e cartoni.
Evitare altresì lo stoccaggio di generi alimentari, soprattutto quelli molto "odorosi", quali cipolla, aglio, tartufo, formaggi, salumi ecc.
Affinché nel locale non vi sia ristagno di odori, e per evitare la formazione eccessiva di muffe, l'aria deve essere lentamente ma continuamente rinnovata. Due piccole aperture, in basso ad est ed in alto a nord, senza bottiglie nelle vicinanze, assicureranno un corretto ricambio d'aria.
Vibrazioni
Evitare assolutamente di costruire cantine in zone ad alto inquinamento acustico, laddove passano nelle vicinanze autobus, metro, camion. Da evitare anche la vicinanza alle trombe degli ascensori o ad alcuni elettrodomestici, lavatrici in particolare.
Sistemazione
Supporti
Il metodo migliore per sistemare le bottiglie è utilizzare degli scaffali. La scelta potrà cadere su vari materiali, a seconda dei gusti: metallo, legno, terracotta, cemento, plastica. In un ambiente dove non si siano potute evitare completamente le vibrazioni, è preferibile il legno per le sue caratteristiche fonoassorbenti e pneumatiche.
Chi non ha molti vini può optare per un sistema di scaffalatura delle bottiglie "una ad una", chi ne ha molte o è solito acquistarne a dozzine di ciascuna potrà cercare di risparmiare spazio con sistemi ad alveoli più grandi, in grado di contenere ciascuno decine di bottiglie, tenendo conto che è opportuno evitare di creare sovrapposizioni di bottiglie per più di cinque piani.
In genere si consiglia di non riempire subito tutti gli scaffali disponibili ma di averne sempre un 20% libero per poter sistemare i nuovi acquisti o per poter gestire più facilmente una riorganizzazione della disposizione dei vini.
Posizione delle bottiglie
Per tutti i vini, tranne alcune eccezioni, la posizione di conservazione è orizzontale, con l'etichetta sempre in alto o comunque in modo che sia facilmente leggibile.
In particolare, le bottiglie dei vini spumanti andranno poste in posizione perfettamente orizzontale ed in basso. Anche per le bottiglie di vino normale va bene la posizione orizzontale, ma si preferisce una posizione con il collo leggermente rialzato, facendo in modo che il tappo resti bagnato dal vino ma che il liquido non prema troppo contro lo stesso.
I vini da consumarsi giovani, che possono anche essere provvisti di un tappo sintetico, vanno tenuti in posizione verticale, così come i vini liquorosi quali Marsala, Porto, Sherry, ed i liquori.
Soluzioni alternative
Per chiunque non abbia la possibilità di costruirsi una cantina con le caratteristiche sopra descritte, l'armadio climatizzato può rappresentare la soluzione ideale o almeno la più semplice. Si tratta sostanzialmente di un frigorifero, ma ne esistono modelli con un aspetto esterno da normale mobile a vetrina in noce, ciliegio, mogano ecc.
I criteri di scelta vertono principalmente su tre punti: capacità, vibrazioni, tipo di conservazione.
• Capacità
ne esistono di diverse taglie, che vanno in genere dalle 50 alle 400 bottiglie; è consigliabile scegliere in funzione della quantità delle bottiglie che si prevede di gestire (avendo cura di lasciare un 20% di riserva), e dello spazio a disposizione nell'abitazione.
è opportuno scegliere un armadio-climatizzato con basso livello di vibrazioni del motore, e con il miglior sistema pneumatico di isolamento dalle stesse.
• Tipo di conservazione
alcuni armadi frigo sono destinati alla conservazione del vino, altri al servizio (le temperature di conservazione e di servizio non sono quasi mai le stesse), altri ancora combinano le due esigenze avendo differenti scomparti.
ASPETTI AMBIENTALI ED AGRONOMICI DELL’IMPIEGO
DELLE ACQUE REFLUE
Considerazioni generali
L’adozione di sistemi colturali e di allevamento sempre più intensivi, uniti a tecniche di trasformazione delle produzioni agrarie progressivamente più sofisticate ed industrializzate, ha portato, nel corso degli anni, ad un crescente sfruttamento delle risorse naturali e, nel contempo, al manifestarsi di alcuni problemi non trascurabili a livello di compatibilità ambientale dell’intero modello produttivo.
Una valutazione delle eventuali conseguenze ambientali del comportamento umano, qualunque sia il settore di applicazione considerato, comporta la definizione e l’analisi delle singole componenti che ne caratterizzano il meccanismo di diffusione e cioè la sorgente, la via critica ed il bersaglio (Bacci et al., 1989).
La sorgente va identificata nella fonte di emissione dell’impatto (puntiforme o diffusa), sia questo costituito da un agente inquinante piuttosto che da un disturbo arrecato all’armonia del paesaggio, e risulta definita dal tipo e dall’intensità che ne caratterizza l’azione.
La via critica è costituita invece dall’insieme dei meccanismi di trasferimento o di diffusione che permettono all’inquinante di raggiungere il bersaglio; la sua criticità dipende, dunque, dalla capacità di effettuare il trasporto o di trasmettere il disturbo e/o dal verificarsi, durante il percorso, di eventuali processi di trasformazione (detossificazione, alterazioni chimiche, temporaneità delle conseguenze, ecc.) che di fatto possono determinare un’attenuazione degli effetti indesiderati.
Il bersaglio, infine, è rappresentato dal comparto ambientale che costituisce il ricettore (ultimo od intermedio) dell’impatto stesso e che si dimostra vulnerabile al disturbo arrecato, subendo una degradazione più o meno sensibile del proprio stato ed una conseguente limitazione e/o scadimento delle potenzialità d’uso.
Un’accurata definizione delle tre componenti appena descritte rappresenta dunque un presupposto indispensabile per impostare correttamente il problema dell’analisi di impatto ambientale; risulterebbe, infatti, poco significativo tentare di procedere attraverso un approccio generalista ed onnicomprensivo, in quanto la molteplicità delle variabili in gioco non permette, in genere, di giungere a nessuna conclusione di utilità pratica ai fini della gestione e della programmazione territoriale di un determinato comprensorio.
L’analisi dei rischi ambientali derivanti dall’impiego delle acque reflue in agricoltura comporta, rispetto ad altri studi rivolti all’analisi di fonti di inquinamento puntiforme, considerevoli difficoltà di tipo analitico e metodologico. Innanzitutto risulta molto
difficile, determinare con precisione la natura e spesso anche la consistenza delle acque prodotte, sia perché le fonti risultano largamente diffuse sul territorio, sia perché ogni singolo impianto in grado di produrre reflui può compiere, relativamente ai processi tecnologici coinvolti, scelte anche molto diverse riguardo all’impiego di macchinari, cicli di produzione, quantità e qualità dei materiali di partenza, ecc. Inoltre, in alcuni casi i fenomeni di interesse (come ad esempio l’arricchimento in nutrienti di un corpo idrico o l’incremento della salinità di un terreno) avrebbero semplicemente l’effetto di accentuare l’intensità di fenomeni naturali, costringendo a considerare la sola quota aggiuntiva imputabile all’impiego dei reflui.
A ciò si devono poi aggiungere due ulteriori importanti considerazioni di ordine generale; per prima cosa, gli eventuali episodi di inquinamento ambientale legati al riuso di acque reflue, una volta definitone l’impiego in termini di dose, epoca e modalità di distribuzione, risultano sostanzialmente modulati dalle caratteristiche ambientali di uno specifico comprensorio (regime pluviometrico, caratteristiche pedologiche, altezza della falda sotterranea, ecc.), che spesso sfuggono ai tentativi di controllo e/o mitigazione da parte dell’uomo. In secondo luogo, nella maggior parte dei casi, la responsabilità dei processi di alterazione ambientale va ripartita fra una pluralità di soggetti, ciascuno dei quali contribuisce in maniera trascurabile a determinare la consistenza finale assunta dal fenomeno, rendendo arduo ogni tentativo di controllo e/o di regolamentazione.
In ogni caso, i principali problemi di compatibilità ambientale ed agronomica connessi con l’utilizzo di reflui possono essere fondamentalmente ricondotti alla possibile dispersione ambientale di macro e micronutrienti, all’accumulo di metalli pesanti o di altri elementi estranei al metabolismo vegetale, alla contaminazione dovuta al veicolamento di batteri patogeni o comunque di microrganismi non facenti parte della microfauna e microflora “normale” di un terreno agrario e quindi, più in generale, a qualunque disturbo in grado di provocare un’alterazione ed un deterioramento delle funzionalità del comparto suolo traducibili direttamente o indirettamente in un decremento della sua fertilità.
Lo sfruttamento delle sostanze utili ancora presenti nelle acque reflue, come i nutrienti ed il carico di sostanza organica, oltre all’apporto idrico, che in alcune circostanze può risultare tutt’altro che trascurabile, costituiscono infatti una ricchezza sfruttabile in senso agronomico. L’utilizzo in agricoltura degli effluenti agro-industriali e civili può consentire, dunque, un’effettiva valorizzazione di sotto- prodotti altrimenti smaltibili con difficoltà, contribuendo ad evitarne usi “selvaggi” che possono risultare estremamente pericolosi da un punto di vista ambientale.
Sono al riguardo indispensabili, però, criteri chiari per ottenere dal loro reimpiego il maggior vantaggio agronomico ed il minor rischio possibile di alterazione dell’agroecosistema, lasciando come sempre agli agricoltori il compito di adattare alle specifiche condizioni della propria azienda quegli orientamenti tecnici validi in senso generale ed utili ad ispirarne il comportamento. L’impiego di acque reflue in quantità eccessive e secondo modalità scorrette (su terreni, in epoche e con tecniche
non idonee) può causare, infatti, una serie di inconvenienti, quali la degradazione della struttura del terreno,
l’aumento della salinità, la modifica della biocenosi tellurica, ecc., tali da ribaltare il giudizio positivo sull’adozione di tali pratiche.
L’utilizzazione agronomica degli effluenti richiede quindi una adeguata conoscenza delle condizioni climatiche, pedologiche e colturali del territorio, oltre che, naturalmente, delle caratteristiche stesse del refluo. Fattori come la piovosità e la temperatura, la tessitura e la porosità del terreno, gli avvicendamenti e le tecniche di lavorazione adottate, costituiscono, infatti, elementi fondamentali per poter definire razionalmente le corrette modalità di utilizzazione degli effluenti e per poter segnalare le eventuali “controindicazioni” necessarie, in relazione alla particolare composizione del refluo.
Anche in questo caso la convenienza nell’adottare un comportamento agronomico piuttosto che un altro deve essere attentamente valutata in relazione alla tipologia di refluo che si intende utilizzare (composizione, stagionalità di produzione, ecc.); la scelta tecnica adottata dovrà, in ogni caso, essere coerente con l’organizzazione del sistema aziendale.
La tecnica colturale
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In generale l’utilizzo irriguo o fertirriguo di acque reflue deve prevedere l’utilizzo di particolari accorgimenti agronomici che garantiscano la migliore utilizzazione possibile dei reflui da parte delle piante. I sistemi colturali che già fanno ricorso all’irrigazione, o per i quali se ne può prevedere l’adozione senza apportare eccessive modifiche alla struttura aziendale od all’organizzazione produttiva, sono da considerare potenzialmente più idonei alla somministrazione degli effluenti.
E’ necessario, innanzitutto, effettuare una rotazione degli appezzamenti da trattare e disporre, pertanto, di una area minima su cui effettuare lo spandimento. Occorre poi regolarizzarne la superficie in modo da rendere più uniforme la distribuzione dei reflui, evitando l’insorgenza di ristagni localizzati.
Il terreno deve essere ben drenato in modo da evitare problemi di asfissia radicale, soprattutto quando è necessario distribuire elevati volumi d’acqua (è il caso dei reflui salini) o quando i reflui risultano ricchi di solidi sospesi, che tendono ad intasare gli strati più superficiali del suolo. Massima attenzione deve essere, pertanto, posta alla manutenzione delle sistemazioni idraulico-agrarie, od alla loro realizzazione qualora non fossero già esistenti; nel caso in cui sia presente uno strato impermeabile lungo il profilo del terreno, si dovrebbe ricorrere al drenaggio artificiale che può assicurare un migliore sgrondo delle acque rispetto all’affossatura superficiale.
A questo proposito può risultare importante anche il ruolo giocato dalle lavorazioni del terreno in relazione al tipo di attrezzo prescelto per la loro esecuzione, ma anche alla profondità ed all’epoca in cui si effettua l’intervento meccanico. In generale si
può affermare che il ricorso alla discissura è da preferire all’aratura in considerazione dei rischi di formazione di uno strato impermeabile più o meno profondo (suola d’aratura) che la ripetizione di quest’ultima può formare nel suolo.
È da evitare la somministrazione dei reflui nei giorni seguenti la semina in quanto, durante le fasi di germinazione, la sensibilità dei vegetali nei confronti degli effluenti è massima e possono verificarsi pericolosi fenomeni di fitotossicità diretta, piuttosto rari, invece, nelle fasi successive del ciclo fenologico della coltura.
Anche la scelta dei concimi deve essere effettuata tenendo presente che i fertilizzanti sono costituiti da sali, per cui la loro distribuzione comporta, comunque, un aumento della concentrazione di tali elementi nel terreno.
In alcuni casi può essere previsto l’utilizzo di correttivi per contrastare la salinità, da distribuire sull’appezzamento piuttosto che da disciogliere nell’acqua, a causa della limitata solubilità idrica e del rischio di occlusione degli irrigatori. Come correttivi possono essere utilizzati lo zolfo (zolfo in polvere) nel caso di terreni ricchi di calcare od il gesso (gesso agricolo) nel caso di terreni alcalini. In ogni caso nel calcolo della quantità di concimi da distribuire, si dovrà sempre considerare l’apporto, seppure minimo, di elementi nutritivi distribuiti con i reflui, tenendo presente, tuttavia, che i nutrienti si rendono spesso disponibili solo a partire dall’anno successivo alla loro somministrazione, a causa della lentezza nella mineralizzazione della frazione organica.
Può, infine, rivelarsi utile un monitoraggio in continuo dei rischi di contaminazione ambientale attraverso il ricorso ad opportune piante-spia, ovvero a specie particolarmente sensibili alle sostanze di interesse. Anche per quanto riguarda il pericolo dell’ingresso di sostanze dannose all’interno della catena alimentare, possono essere individuate specie vegetali in grado di accumulare selettivamente le molecole “a rischio” e mettere, quindi, in evidenza i pericoli di contaminazione a carico del comparto biotico.
La distribuzione dei reflui
A prescindere dalle condizioni ambientali (difficilmente modificabili, almeno nel breve periodo) e delle caratteristiche del sistema colturale adottato (più facilmente mutabili da parte dell’agricoltore), sono le modalità di distribuzione del refluo (dose, epoca, tecnica di distribuzione e stoccaggio) a giocare però un ruolo determinante sulla efficacia e sulla correttezza dell’impiego degli effluenti in agricoltura.
La dose di impiego
La scelta della dose più opportuna da somministrare per ciascuna tipologia di refluo costituisce un passaggio cruciale nella stesura di un programma per la distribuzione degli effluenti sui campi coltivati.
Dal punto di vista agronomico, quando si intenda somministrare alle colture acque reflue di varia origine è possibile scegliere fra tre distinte modalità di intervento.
La prima consiste nella irrigazione intensiva (o ad alto carico), nella quale si distribuiscono carichi idraulici (volume di liquido apportato nell’unità di superficie e di tempo) ed organici (quantità di sostanza organica apportata nell’unità di superficie e di tempo) più elevati rispetto a quelli strettamente indispensabili alle colture, i cui fabbisogni idrici e nutrizionali passano, quindi, in secondo ordine, essendo questo tipo di somministrazione più assimilabile allo smaltimento che alla irrigazione e/o alla fertilizzazione delle piante. In questo caso non tutte le colture possono sopportare un tale trattamento (ad esempio dimostrano una buona “adattabilità” i prati stabili ed altre coltivazioni a basso reddito) ed è spesso inevitabile che queste pratiche provochino fenomeni negativi sulle piante e sul terreno per gli elevati carichi somministrati.
La seconda tipologia di intervento è l’irrigazione estensiva (o a basso carico) che è finalizzata principalmente a soddisfare le esigenze delle colture che non devono subire riduzioni quanti-qualitative delle produzioni. E’ necessario, quindi, calcolare le dosi di impiego considerando gli effettivi fabbisogni trofici e idrici delle piante, ma valutando, allo stesso tempo, anche il rischio di apportare al terreno eccessive quantità di elementi minerali o composti organici indesiderati, prevedibilmente in grado di interferire con le normali funzionalità del suolo e/o con la fisiologia delle diverse colture.
La terza tipologia di intervento prevede una ulteriore, e cospicua, riduzione della dose somministrata, che può rivelarsi necessaria a causa dell’elevato contenuto di uno o più elementi o composti nelle acque. Ovviamente gli elementi che devono essere presi in considerazione, per la determinazione del quantitativo da distribuire, sono da ricercarsi tra le caratteristiche chimiche dei reflui e del terreno, nel parametro più limitante, cioè in quello che si ritiene responsabile dell’effetto maggiormente dannoso.
Dal punto di vista normativo, con l’emanazione del testo unico in materia ambientale (decreto legislativo 3 aprile 2006, n. 152) vengono, in generale, riconfermate, all’articolo 112, le disposizioni già previste, per quanto riguarda l’utilizzazione agronomica dei reflui, dall’articolo 38 del previgente decreto legislativo 152/99. La pratica della utilizzazione agronomica dei reflui provenienti da attività agricole ha, infatti, una disciplina separata e distinta dallo scarico e può essere realizzata solo nei casi e secondo le procedure descritte nel citato articolo 112 del D.lgs. 152/2006. Una diversa disciplina regola, invece, il riutilizzo delle acque reflue depurate, secondo quanto previsto dall’articolo 99 dello stesso decreto legislativo.
L’ epoca di somministrazione
La scelta dell’epoca più idonea per la somministrazione dei reflui è condizionata da fattori diversi ed in parte interagenti, quali la trafficabilità del terreno, la presenza ed il grado di sviluppo della coltura, il sistema di distribuzione adottato.
Il periodo in cui la distribuzione risulta più facile è quello della preparazione del terreno prima della semina della coltura, che nella prassi agronomica, per le colture erbacee arative, si traduce nell’epoca primaverile, estivo-autunnale od invernale. Dal punto di vista dell’efficienza di utilizzazione dei nutrienti da parte delle colture sarebbe importante, invece, che il periodo di distribuzione dei reflui coincidesse con quello di massimo assorbimento da parte delle piante. In pratica, la distribuzione eseguita in prossimità dell’impianto, o ancora di più, della fase di massimo accrescimento delle colture permette di conseguire un’elevata efficienza di utilizzazione, mentre trattamenti eseguiti con molto anticipo comportano generalmente risultati peggiori.
ACQUE REFLUE DEI CASEIFICI
La filiera produttiva
L’industria lattiero-casearia è articolata nella produzione di latte pastorizzato e sterile, burro, crema, latti fermentati, condensati e concentrati e formaggi (freschi, stagionati, cotti, ecc.). Circa il 60% del latte prodotto in Italia viene destinato alla trasformazione in prodotti caseari. Questo comparto produttivo è chiaramente differenziato tra media e grande industria, da un lato, e caseifici cooperativi a dimensione artigianale e residue piccole unità annesse alle aziende agrarie dall’altro. La maggior parte delle medie e grandi industrie operano nel comparto del latte alimentare ed in quello della produzione dei formaggi freschi di largo consumo, mentre le imprese di piccole dimensioni e le aziende cooperative sono prevalentemente dedite alla produzione di formaggi duri o semiduri di tipici e di qualità (come parmigiano reggiano, grana, provolone; ENEA, 1999).
Nel 2002, Emilia Romagna, Campania, Lombardia, Puglia e Veneto sono state le regioni italiane con il maggior numero di unità produttive. Nell’area meridionale il maggior numero di impianti è concentrato in Campania ed in Puglia; in queste due regioni, infatti, sono localizzati più del 65% degli impianti complessivamente presenti nel Mezzogiorno e sempre queste due regioni fanno registrare la prima e la seconda presenza, a livello nazionale, di caseifici e di centrali del latte, con 278 e 197 stabilimenti rispettivamente (dati ISTAT).
Nella produzione italiana abbiano particolare rilievo i formaggi a pasta dura (e fra questi il parmigiano ed i vari tipi di grana) ed i formaggi freschi, che costituiscono, nel complesso, oltre il 75% dell’intera produzione casearia.
Il processo tecnologico
Le latterie sono gli stabilimenti in cui vengono svolte quasi esclusivamente operazioni finalizzate ad evitare alterazioni delle proprietà e della composizione del latte in modo che questo possa essere conservato il più possibile integro e stabile nel tempo.
I processi che vengono adottati consistono essenzialmente nella pastorizzazione, sterilizzazione e confezionamento asettico del prodotto ottenuto. In questi stabilimenti, oltre al prodotto principale (latte per consumo diretto), si hanno quasi sempre altri prodotti, come burro e panna.
Burrificazione
Nei caseifici di modeste capacità lavorative viene applicato lo schema tradizionale che prevede una linea di lavorazione discontinua e lenta; in questi caseifici le attrezzature per la burrificazione sono rappresentate essenzialmente da una zangola in acciaio inossidabile e da una impastatrice/formatrice.
Su grande scala, invece, il processo di burrificazione viene realizzato con impianti computerizzati attraverso un procedimento continuo, che ripropone le stesse operazioni della lavorazione discontinua, ma con risparmio di tempo e di manodopera e maggiori garanzie igieniche. Tra i processi in continuo il più diffuso, specialmente nei Paesi della UE è il processo Fritz. Altri metodi in uso sono il processo Alfa e il processo Senn, mentre il processo Golden-Flow è quello più diffuso negli USA.
La differenza in termini di caratteristiche del prodotto finale riguarda la percentuale di grasso contenuta nel burro e quindi di quella persa nel latticello (nel processo Senn la perdita di grasso nel latticello è di appena lo 0,15-0,20%).
Figura 5.1 - Schema sintetico del processo di trasformazione del latte per la produzione di burro e formaggio.
Con la formazione dei grani di burro, si procede, nella zangola stessa, ad allontanare il latticello, il cui titolo di grasso è normalmente inferiore allo 0,5%; segue la fase di lavaggio con acqua che permette l’allontanamento del sottoprodotto residuo. Questa operazione di lavaggio viene normalmente ripetuta 2-3 volte.
Relativamente ai volumi di acqua utilizzati in questi stabilimenti, i dati riportati in letteratura mostrano una notevole variabilità, evidenziando l’esistenza di differenze tutt’altro che trascurabili. Tale eterogeneità dipende, in primo luogo, dai diversi tipi di impianto e quindi dal recupero più o meno spinto delle acque e delle soluzioni di lavaggio, e secondariamente dalla maggiore o minore disponibilità di acqua e dalle abitudini del personale.
Il rapporto tra consumi idrici e latte lavorato nei diversi stabilimenti varia tra 4:1 e 2:1, con i valori più bassi in quelli più piccoli.
Caseificazione
Per quanto riguarda lo schema di produzione del formaggio, è noto come questo sia molto variabile a seconda del tipo di prodotto finito, ovvero delle sue peculiari caratteristiche organolettiche e merceologiche.
Riguardo alla resa del latte in formaggio è altresì noto come questa sia correlata soprattutto alla quantità di azoto proteico e di caseina presente nel latte in ingresso. Le tecnologie adottate in diversi Paesi stranieri (USA, Inghilterra, ecc.) presentano, spesso, il vantaggio di aumentare la resa in formaggio, riducendo così le perdite, nel siero, di grasso e di proteine solubili. In Italia, tuttavia, questi sistemi di caseificazione non si sono particolarmente affermati, soprattutto a causa degli effetti di deterioramento delle caratteristiche organolettiche del prodotto che sembrano determinare.
Prendendo in esame le categorie dei principali formaggi tipici italiani, si rileva che le rese in peso del processo (formaggio maturo/latte impiegato) equivalgono mediamente al 7-8% per il parmigiano reggiano e i formaggi grana, al 12-13% per i provoloni, al 5-6% per i formaggi tipo pecorino, al 10% per l’Asiago ed il gorgonzola ed all’8% per i formaggi a pasta filata.
Gli effluenti liquidi che più frequentemente si producono nel corso del processo di burrificazione sono i seguenti:
• acque di lavaggio dei recipienti in cui avviene lo stoccaggio e la pastorizzazione del latte e della crema;
• acque di lavaggio dei recipienti in cui avviene l’impastamento del burro;
• acque impiegate nei degasatori, nel raffreddamento delle celle e nel condizionamento dei magazzini;
• acque impiegate a fine giornata lavorativa per la pulizia degli ambienti e delle parti esterne dei macchinari.
Per quanto riguarda, invece, il processo di caseificazione si originano sostanzialmente i seguenti tipi di refluo:
• acque di lavaggio dei recipienti in cui avviene la coagulazione del latte;
• spurgo della cagliata, le cui caratteristiche quantitative e qualitative variano in rapporto al tipo di formaggio prodotto;
• salamoie esauste dei locali di salatura;
• acque impiegate nel raffreddamento delle celle e nel condizionamento dei magazzini;
• acque impiegate a fine giornata lavorativa per la pulizia degli ambienti e delle parti esterne dei macchinari.
Le caratteristiche dei reflui
I materiali in uscita, che in aggiunta alla produzione principale si originano dall’industria della caseificazione, sono gli effluenti ed i sottoprodotti dei processi di lavorazione; fra questi ultimi i principali sono il siero, il latticello e la scotta. Le loro caratteristiche chimico-fisiche e microbiologiche sono estremamente variabili, in rapporto soprattutto alla tipologia di prodotto e alle dimensioni dell’industria.
Siero
Il siero è un liquido torbido giallo-verdastro, che resta nella caldaia dopo la separazione della cagliata e si distingue, in relazione all’origine del latte, in siero ovino, bufalino o vaccino. Esso contiene tutti gli elementi solubili del latte che non hanno partecipato direttamente alla coagulazione, principalmente lattosio, sieroproteine e sali solubili, unitamente al grasso in misura tanto maggiore quanto più pronunciata è stata la lavorazione della cagliata.
La composizione del siero varia in funzione di diversi fattori, quali la specie allevata, l’alimentazione, la stagione di produzione del latte, la fase di lattazione, il tipo di formaggio nonché la tipologia di lavorazione adottata. Quest’ultima influisce sensibilmente sull’acidità del siero che, a seconda del processo produttivo, può risultare dolce (cioè a bassa acidità) con pH > 5,6, oppure acido con pH < 5,1; nel nostro Paese la stragrande maggioranza di siero prodotto è di tipo dolce, ma questo va spontaneamente incontro ad una rapida acidificazione per azione dei batteri lattici raggiungendo in ogni caso, nel giro di poche ore, valori pH inferiori a 4. Il peso specifico del siero è di circa 1,025-1,030 g/mL a 15°C.
Effluenti
Relativamente alla composizione degli effluenti, da quanto detto in precedenza risulta evidente che gli inquinanti contenuti negli scarichi delle industrie lattiero-casearie sono rappresentati dai residui del latte e dei suoi sottoprodotti e da eventuali sostanze impiegate nelle lavorazioni; a questi si dovranno aggiungere i prodotti utilizzati nel lavaggio e nella disinfezione degli ambienti e delle attrezzature e nei servizi complementari.
TRATTAMENTI INDUSTRIALI
Industrie alimentari
Le acque residue prodotte dalle varie industrie alimentari, benchè molto diverse da tipo a tipo di industria, e talvolta anche da uno stabilimento a un altro dello stesso tipo, presentano tuttavia alcune caratteristiche comuni, tali da consentire di classificarle sotto lo stesso titolo.
Anzitutto, i liquami provenienti dalle industrie alimentari, e delle fermentazioni sono caratterizzati da un elevato contenuto di sostanze organiche biodegradabili e, di conseguenza, da un'alta domanda di ossigeno. Essi pertanto si prestano di solito agevolmente a un trattamento biologico, preferibilmente aerobio; tuttavia i rapporti tra il carbonio organico e le sostanze nutritizie non sempre sono quelli ideali per questo tipo di depurazione e pertanto accade talvolta di assistere ad inconvenienti abbastanza gravi, quali ad es. il bulking o voluminosità dei fanghi attivi e di humus, con relativi fenomeni di intasamento od addirittura di putrefazione.
Per questo motivo è preferibile, se la situazione locale lo consente, eseguire una depurazione combinata, nello stesso impianto, degli scarichi industriali e dei liquami della fognatura municipale; in altri casi si possono aggiungere alle acque residue industriali opportuni correttivi, sotto forma di reagenti adeguatamente dosati, oppure sostituire o integrare il trattamento biologico con un processo chimico-fisico ponderatamente scelto secondo le circostanze.
Un'altra caratteristica comune a molti scarichi delle industrie alimentari consiste nell'elevato tenore di sostanze solide sospese, che pone il problema della loro separazione e dello smaltimento dei fanghi così prodotti. Sono invece generalmente assenti sostanze tossiche e ciò favorisce indubbiamente l'accoglimento di questi effluenti nelle fognature municipali.
Sovente, anche se non sempre, le industrie alimentari hanno un andamento stagionale, legato alle vicende dell'agricoltura o, almeno, delle punte di produzione che si verificano in determinati periodi dell'anno, con la conseguenza che gli impianti di depurazione devono essere progettati e dimensionati in modo da sopportare senza difficoltà sovraccarichi anche sensibili.
Particolare cura, nel caso di trattamento combinato con liquami cloacali, deve essere posta nella compensazione degli scarichi industriali in bacini opportunamente dimensionati, e nel loro proporzionamento, allo scopo di evitare sovraccarichi che potrebbero porre fuori uso l'impianto municipale di depurazione.
Industria lattiero-casearia
L'industria lattiero-casearia è soggetta a legislazione relativa all'industria alimentare. Questo significa una cura particolare per le condizioni igienico-sanitarie. La pulizia è indispensabile sia per quanto riguarda gli impianti produttivi che per le superfici produttive. Poiché molti processi necessitano di elevate temperature spesso siamo in presenza di reflui molto caldi. L’effluente deve essere trattato con tecnologie appropriate prima di essere sversato in un impianto di depurazione civile.
L'industria alimentare si distingue come un grosso consumatore di acqua.
II latte in ingresso viene ripulito, scaldato, scremato dipendentemente dal prodotto richiesto. Un ciclo dì pulizia automatico provvede, solitamente, a mantenere batteriologicamente puri i macchinari, la strumentazione e le condotte. Guasti a questi sistemi possono causare fuoriuscite nei liquami di grassi o proteine, oppure acidi e basi. Per la pulizia automatica degli impianti si ricorre, di norma, al cosiddetto "sistema CIP” (cleaning in place), che utilizza potenti reagenti chimici quali: soda caustica, acido nitrico, candeggianti come l'ipoclorito di sodio o l'acqua ossigenata. I liquidi detergenti mantengono temperature di 80...85°C. Dopo la pulizia i reagenti vengono recuperati e rigenerati per l'utilizzo nel ciclo successivo.
La maggior parte delle industrie lattiero-casearie pretratta autonomamente i propri reflui ricorrendo spesso alla cosiddetta "neutralizzazione". I liquami vengono raccolti in vasche nelle quali , tramite cicli di immissione di acidi e basi, giungono ad un valore di pH accettabile prima dello sversamento in fognatura. In queste vasche vengono pure immerse altre sostanze atte a ridurre l'inquinamento ambientale. Le industrie più grosse devono spesso attrezzarsi con un impianto di depurazione proprio per non sovraccaricare il depuratore civile.
Produzione birra
I reflui di birreria presentano caratteristiche tutte proprie, quali variazioni di portata, alte concentrazioni di sostanze come i carboidrati, valori di pH fluttuanti e influsso di reagenti di pulizia e disinfezione. Per un impianto ben gestito con basse perdite di prodotto e riciclo di sottoprodotti valgono i seguenti dati.
consumo d'acqua specifico: 0,4...0,8 m3/hl birra venduta produzione liquami specifici: 0,25...0,6 m3/hl birra venduta
richiesta specifica di BOD5: ca. 0,5 Kg B0D5/hl birra venduta = 8 abitanti
La produzione di reflui dipende dal processo produttivo. II fondo che precipita nel tino durante la cottura del mosto (ca. 120.000 mg B0D5/kg) contiene amidi e
proteine. Con l'aggiunta di lievito di birra il mosto ricco di zuccheri si trasforma in birra. Questo avviene nel fermentatore. Lo stesso avviene nei serbatoi di stoccaggio dove i reflui con
130.000 mg B0D5/kg vanno
in fognatura. Perdite di birra avvengono
durante il pompaggio, la filtrazione e l'imbottigliament o. Poiché la birreria, come tutte le altre industrie
alimentari, deve mantenere un elevato standard di igiene e pulizia, i serbatoi e le condotte vengono pulite
con l'ausilio di soda e acido nitrico ed eventualmente disinfettati. Gran parte dei reflui sversati dalla birreria provengono dalla pulizia delle bottiglie e delle botti, eseguita con soda caustica ad elevata temperatura. Da ciò deriva il valore di pH fortemente alcalino (pH> 10) dei liquami.
Gran parte delle birrerie adduce i liquami all'impianto di depurazione civile solo dopo averli pretrattati. Per poter rientrare nei valori limite prefissati, temperatura sotto i 35°C, valori di pH compresi tra 6,5 e 10, è necessario un trattamento acque all'interno dell'azienda produttrice. II sistema più semplice è stoccare i reflui di tre ore di produzione in serbatoi di compensazione chiusi. Se necessario si provvede alla neutralizzazione acida con l'ausilio di acido solforico, acido carbonico derivante dalla fermentazione, fumi di combustione.
Talvolta si procede pure ad una depurazione biologica parziale in vasche aerate, qualora il fango di supero possa essere mandato al depuratore civile.
Industria tessile
La vastità dei processi tecnologici impiegati nell'industria tessile produce liquami con caratteristiche diversificate, ma che presentano una matrice comune:
• scarsa presenza di microrganismi
• bassa percentuale di molecole organiche azotate
• presenza di metalli pesanti solo se sono usati coloranti specifici
• elevata temperatura dei liquami, compresa tra 20°C e 30°C, talvolta anche maggiore!
• liquami generalmente alcalini
• la percentuale di fosfati dipende dal processo.
Un importante criterio di valutazione dell'afflusso di liquami è il rapporto di bagno. II bagno è dato dal materiale più le sostanze immesse. Un rapporto di 1:1 non produce praticamente reflui poiché i reagenti chimici vengono immessi senza diluizione. Con un rapporto di 1:50 occorrono invece per 100Kg di merce, 5000 Kg di bagno (solitamente per colorazioni) che devono essere poi smaltiti in fognatura.
Nei processi bagnati troviamo quattro operazioni basilari, che richiedono, ognuna reagenti chimici specifici.
Operazione Sostanze immesse/risultanti Rapporto di bagno
Lavaggio
- sostanze connesse alle fibre
(es. grassi animali, particelle di sporco)
-tensioattivi derivanti dai detergenti - materiali risultanti da trattamenti ossidativi o enzimatici
1:5 fino a 1:50
Trattamento cottura alcalina, candeggio
- soda caustica
-ossidanti quali acqua ossigenata, ipoclorito di sodio, clorito di sodio -sostanze raramente riducenti (es. sodio ditionile)
1 :1 fino a 1 : 50
Colorazione - un grande numero di coloranti
Lavaggio - il lavaggio serve a rimuovere le sostanze citate nelle operazioni precedenti
Finissaggio:
aggiunta di sostanze a secco o con poca acqua al substrato (per substrato si intende la merce a secco).
- es. tensioattivi o cere per favorire la lavorabilità meccanica
Materiali contenuti nei reflui
Quasi sempre i liquami devono essere trattati prima dello sversamento in fognatura. Talvolta basta una loro omogeneizzazione. Generalmente nei reflui da industrie tessili è carente la frazione organica, nutriente per la fauna batterica degli impianti biologici. Una miscelazione con impianti civili è quindi conveniente. I trattamenti sono semplificati se si prevedono vasche di raccolta per le sporadiche punte di portata. Per alcune sostanze sono necessari i soliti trattamenti specifici, quali precipitazione, flocculazione, filtrazione e assorbimento.
Cartiere
I reflui di cartiera contengono spesso particelle solide o sospese quali fibre e frammenti fibrosi, pezzi di legno e corteccia, fango, cenere e cariche. La richiesta d'acqua e quindi la produzione
di liquami per la produzione di carta è enorme: per produrre una tonnellata di carta sono necessari circa 200 m3 di acqua.
La filtrazione dei reflui riduce il consumo di acque primarie; vengono inoltre recuperati 0,5...5 Kg di sostanze solide per ogni m3 di acqua. II processo depurativo avviene in tre stadi: meccanico, chimico e biologico.
II trattamento meccanico consiste nella sedimentazione, flottazione e filtrazione. II più comune è la sedimentazione. I materiali precipitati vengono così rimossi dai liquami.
Per aumentare l'efficacia della sedimentazione sono utilizzati reagenti chimici quali, ad esempio, il solfato di alluminio o i polielettroliti. A seconda del flocculante utilizzato può avere importanza la misura del valore di pH.
La velocità di depurazione del trattamento
biologico viene fortemente
influenzata da temperatura, valore di pH, presenza di nitriti ed ossigeno disciolto. I valori ottimali di temperatura vanno da 20°C a 30°C e il valore di pH da 6,5 a 8,5. La
rimozione del BOD in vasche senza aerazione è molto modesta; si devono utilizzare grosse vasche con velocità di flusso molto basse. L'ossidazione con insufflazione migliora enormemente la situazione. La misura del valore di pH, dell'ossigeno disciolto e della portata rivestono grande importanza. Vasche a fanghi attivi vengono impiegate nel caso di grosse portate ad elevato contenuto di BOD. Limitare i tempi di detenzione significa abbassare i costi di costruzione. I valori di ossigeno e pH devono essere misurati e regolati.
Lavorazione metalli
Reflui da lavorazione metalli provengono dai seguenti settori produttivi:
- galvaniche - circuiti stampati - decapaggi - costruzione accumulatori
- anodizzazione - smaltatura - brunitura - officina meccanica
- zincatura a caldo - tornitura - temperatura - verniciatura
A seconda della lavorazione si utilizzano acidi, alcali e soluzioni saline. Le soluzioni saline possono contenere sostanze tossiche che devono essere rimosse:
cadmio, mercurio, (produzione batterie), molecole ammoniacali, cloro, cromo, cianidi, (produzione circuiti stampati), fluoro, piombo, rame, nickel, nitriti, sulfidi, zinco, idrocarburi, cobalto (nella smaltatura).
I cianidi sono probabilmente i più pericolosi veleni riscontrabili nei reflui. Per mezzo dell'ossidazione sono trasformati in innocui cianati. Gli ossidanti usati sono l'ipoclorito di sodio e il solfito di ferro bivalente.
II cromo esavalente deve essere ridotto a trivalente, poiché solo questa molecola precipita come idrossido insolubile nel seguente stadio di neutralizzazione.
Per la decontaminazione i processi di riduzione o ossidazione, neutralizzazione e precipitazione necessitano di misure e regolazioni continue dei valori di pH e Redox. E' importante l'impiego di elettrodi di pH e Redox protetti dall' avvelenamento (ponte elettrolitico, orbisint, sensopac, ecc.) e insensibile allo sporcamento.
Accanto ai trattamenti tradizionali si propongono, oggigiorno, processi atti al riciclo dei reflui nella produzione.
I processi applicati sono: micro e ultrafiltrazione, osmosi inversa e scambio ionico. Per essi è importante la misura di conducibilità.
Galvaniche
Un caso particolare della lavorazione dei metalli è rappresentato dall'industria galvanica, i cui reflui, accanto ad alcune sostanze organiche insolubili, possono contenere i seguenti agenti inquinanti.
- cadmio - alluminio - composti ammoniacali - piombo
- cloro - cianidi - ferro - fluoro
- rame - nickel
- zinco - argento.
Distinguiamo in processi galvanici
"alcalini" e "acidi".
Un impianto galvanico si compone
generalmente di numerose
vasche nelle quali vengono immerse le parti metalliche da trattare.
Vi sono due tipi di liquami: a) acque da bagni di lavaggio
La concentrazione degli agenti inquinanti in soluzione è compresa tra 100 mg/I e 900 mg/I.
b) soluzioni saline da bagni esausti
I bagni vengono svuotati periodicamente.
La concentrazione di agenti inquinanti è dell'ordine di gr/I.
E' di primaria importanza separare i bagni alcalini da quelli acidi. In presenza di cianidi in campo acido i liquami possono sviluppare l'altamente tossico acido prussico. A seconda della solubilità i metalli vengono precipitati con latte di calce. I processi impiegati sono simili a quelli precedentemente descritti nella lavorazione metalli.
Industria conciaria
L'industria conciaria è una delle più antiche lavorazioni di materiale naturale. Essa è caratterizzata da un elevato consumo d'acqua.
I reflui di conceria sono generalmente di colorazione grigio-verdastra, torbidi e spesso putridi. A causa delle diverse fasi di lavorazione il valore di pH passa da valori alcalini (pH 12) a valori acidi (pH 2-3). II contenuto di inquinanti organici è elevatissimo con presenza anche di solfuri e cromo.
II trattamento dei reflui passa attraverso numerosi stadi:
- grigliatura
- omogeneizzazione (in vasche di stoccaggio circolari dotate di agitatori rotanti) - prechiarificazione con rimozione del cromo - precipitazione dei solfuri
- sedimentazione finale
- invio al trattamento biologico
Per la precipitazione dei solfuri si impiegano solfato di ferro e acido solforico. Dopo il dosaggio il solfuro di ferro viene rimosso per mezzo di sostanze flocculanti quali, ad esempio, i polielettroliti.
8. Cave, miniere, cementifici
II settore comprende l'industria estrattiva così come quella della lavorazione materiali per l'edilizia. Essa include prodotti quali: cemento, calce e gesso, ed anche materiali ceramici grossolani (laterizi, gres, refrattari) e fini (piastrelle e abrasivi).
Le aziende medio-grandi trattano direttamente i loro reflui. Con poche eccezioni i liquami contengono sostanze facilmente sedimentabili come: ghiaia, sabbia, calce e dolomia. Per questo sono generalmente separati dai reflui civili e raccolti e trattati a parte.
Spesso viene addotta ai sedimentatori, assieme ai reflui di produzione, anche la portata di pioggia derivante dal dilavamento di grandi aree operative o di coperture dove può essersi depositata polvere, sabbia o altre sostanze minerali. Spesso l'acqua depurata viene riciclata in produzione. Se nelle acque scaricate sono presenti degli idrocarburi, a causa, ad esempio, di officine meccaniche, sono da prevedersi appositi separatori.
Generalmente i liquami dell'industria estrattiva non hanno bisogno di pretrattamenti, prima della sedimentazione.
La forma e le dimensioni dei sedimentatori o dei bacini di sedimentazione, dipendono dal contenuto di sostanze solide e dal tempo di determinazione dei liquami. I sedimentatori vanno svuotati periodicamente mentre i bacini generalmente no.
La sedimentabilità può essere migliorata con l'aggiunta di sostanze flocculanti. I fanghi derivanti dalla sedimentazione sono spesso disidratati al 40...50% per mezzo di nastropresse o di separatori a centrifuga. I fanghi disidratati possono essere, con poche eccezioni, smaltiti tranquillamente. Le eccezioni riguardano fanghi contenenti
metalli pesanti insolubili e smalti proveniente dall'industria ceramica o cromo esavalente derivante dal fibrocemento.
Chimica e petrolchimica
I reflui dell'industria chimica e petrolchimica presentano caratteristiche fortemente variabili a seconda del processo e del sito produttivo. Si passa da acque praticamente pulite (di raffreddamento) fino a reflui fortemente tossici.
Quella che segue è una lista parziale di processi produttivi caratterizzati da elevate portate di liquami.
produzione soda produzione idrocarburi produzione farmaceutica produzione fibre chimiche produzione perborati produzione fertilizzanti produzione composti di bario raffinerie
ossidi disperse
I trattamenti depurativi dipendono fortemente dall'origine dei reflui e dai loro contenuti. Alcuni dei più usato processi di depurazione sono:
setacciatura sedimentazione con o senza additivi chimici flottazione dopo flocculazione e precipitazione filtrazione
scambio ionico ossidazione osmosi inversa assorbimento distillazione neutralizzazione
detossificazione processi biologici: trattamento aerobico e anaerobico
Nell' installazione di sensori di misura per portate, livelli ed analisi è da porre la massima attenzione alla resistenza alla corrosione da agenti contenuti nei liquami quali acidi o basi.
Se sono presenti pure idrocarburi e oli si devono controllare anche le guarnizioni e gli o-ring delle armature e delle parti in movimento. Ogni paese disciplina lo
sversamento di reflui in acque pubbliche secondo proprie prescrizioni che includono, a seconda della tipologia produttiva: metalli pesanti, COD, ittiotossicità, temperatura, pH, cloro attivo, Redox, indice di fenolo, idrocarburi da campione omogeneo non sedimentabile, azoto da nitrati ed una lunga serie di altri parametri.
MICROBIOLOGIA INDUSTRIALE
L’uso biotecnologico dei microrganismi ha radici antichissime, in particolare per le cosiddette biotecnologie classiche che sfruttano i microrganismi per la trasformazione spontanea delle materie prime alimentari. Fanno parte di questo vasto e ormai antico insieme di utilizzi la fermentazione di succhi zuccherini ottenuti da frutta, la produzione di aceto, di diversi tipi di latte fermentato e di formaggi.
L’identificazione degli agenti responsabili di tali processi è all’origine delle moderne biotecnologie, sistemi di trasformazione pilotati e controllati che hanno avuto un vorticoso sviluppo nel corso degli ultimi due secoli. Uno degli esempi più significativi in questo senso è costituito dalla messa a punto del processo di produzione della birra: solo nel 1883, Emil Christian Hansen presso la Carlsberg in Danimarca, ha allestito il processo di birrificazione impiegando per la prima volta una coltura pura di un ceppo di lievito, segnando una decisa evoluzione per una produzione dalle radici molto antiche, risalenti già ai Sumeri.
Poco prima di Hansen, nel 1846, era già stato messo a punto, in Austria, il processo di produzione di lievito da impiegare specificatamente nella panificazione. Tuttavia, sono le ricerche di Louis Pasteur sulla fermentazione lattica e alcolica a essere considerate come pietra miliare per la nascita della microbiologia industriale. Con i suoi studi Pasteur dimostrò che la produzione di vino, birra e altri processi fermentativi sono di origine microbica e non processi chimici. Tuttavia, solo alla fine del XIX sec. si è passati da processi condotti in sistemi non isolati (vale a dire non sterili), a processi realizzati in condizioni controllate (in sterilità). In seguito, tra il 1900 e il 1940, sono stati messi a punto processi che hanno consentito di ottenere numerosi prodotti su larga scala, quali i solventi acetone e butanolo e gli acidi organici (in particolare l’acido citrico).
A partire dagli anni della Seconda guerra mondiale, le biotecnologie sono state protagoniste dello sviluppo dei processi di produzione industriale di penicillina e altri antibiotici, mentre dagli anni Ottanta del Novecento l’interesse commerciale dei processi fermentativi si è spostato verso piccoli volumi di prodotti ad alto valore aggiunto, in particolare alcune molecole ad attività biologica da impiegare per la prevenzione o la cura di diverse patologie. Inoltre, grazie a tecniche genetiche è stato possibile modificare microrganismi allo scopo di ottenere molecole normalmente prodotte dalle cellule animali, quali l’insulina, l’ormone della crescita, l’interferone e così via. Le applicazioni di tali tecnologie hanno avuto un impatto importante sull’industria fermentativa, rappresentando un deciso cambiamento qualitativo, poiché non sarebbe stato possibile raggiungere questi risultati con le tecniche tradizionali.
