La presente invenzione riguarda lo sviluppo di un processo di estrazione per il recupero integrale e la valorizzazione delle componenti delle trebbie, sottoprodotto principale dalla produzione della birra. La produzione mondiale di trebbie è pari a ~40 milioni di t/anno, di cui ~8 milioni/anno sono prodotte in Europa e ~240.000 t/anno in Italia. Il riutilizzo delle trebbie di birra è attrattivo dal punto di vista dell’economia dell’industria birraria. Infatti, la vendita dei sottoprodotti riduce marcatamente la necessità di smaltimento di questi, oltre a costituire una fonte di reddito per le aziende.
Stato del brevetto
DEPOSITATO
Numero di priorità
102021000021299
Data di priorità
05/08/2021
Licenza
ITALIA
Mercato
Aree di inserimento principali del brevetto:
L’implementazione della procedura finalizzata alla valorizzazione di circa 5000 tonnellate/anno di trebbie destinate altrimenti alla discarica (corrispondenti a una produzione di birra di 250000 hl) porta alla produzione di circa 4000 tonnellate/anno di formulati per imballaggi in bioplastica.
Problema
La produzione globale annuale di trebbie è enorme: ~40 milioni di tonnellate. Nell’Unione Europea la produzione è di ~8 milioni di tonnellate, di cui ~240.000 tonnellate prodotte in Italia. Circa il 70% delle trebbie viene destinato all’alimentazione zootecnica di basso valore (~35 Eur/ton), ma il loro elevato contenuto di umidità e la carica microbica comportano una breve durata di conservazione (8-10 giorni). Circa il 20% di trebbie viene immesso in discarica (ma vengono rilasciati 513 kg di CO2 equivalenti/tonnellata di trebbie) e circa il 10% è utilizzato per la produzione di biogas. È urgente dunque sviluppare utilizzi alternativi di trebbie che ne consentano la valorizzazione efficiente, nel contesto della sostenibilità e dell’economia circolare. Il riutilizzo delle trebbie di birra è particolarmente attrattivo dal punto di vista dell’economia dell’industria birraria. Infatti, la vendita dei sottoprodotti elimina (o comunque, riduce marcatamente) la necessità di smaltimento di questi, oltre a fornite una fonte di reddito per le aziende. La gestione dei sottoprodotti, o dei rifiuti, viene anche motivata dal valore di mercato secondario di essi.
Limiti attuali tecnologie / Soluzioni
Sono stati condotti diversi studi per sviluppare tecniche per la valorizzazione di trebbie attraverso la separazione e l’isolamento dei suoi preziosi componenti; tuttavia, la maggior parte di essi si concentra solo sull’estrazione di proteine da trebbie, e scarsa attenzione è stata posta al recupero sia della parte fibrosa, che rappresenta il costituente principale, sia delle componenti strutturali di essa (emicellulosa, cellulosa, lignina). Nessuna di queste tecnologie è stata implementata su scala industriale, a causa delle limitazioni che includono gli elevati costi di essiccamento delle trebbie di birra, che provengono dal processo di produzione con una elevata percentuale di umidità (~80%). Ulteriori limitazioni sono rappresentate dall’utilizzo di solventi eutettici profondi (DES) o liquidi ionici (IL) come solventi di estrazione, che sono costosi e presentano problemi di tossicità.
Killer Application
Tecnologia e nostra soluzione
Questo processo utilizza trebbie umide e viene condotto in ambiente alcalino acquoso, in un reattore discontinuo, semicontinuo oppure continuo, mantenuto a T< 90°C e operante a pressione atmosferica.
Il processo permette la separazione della componente proteica delle trebbie di birra, ma anche la separazione efficiente di cellulosa, lignina e, attraverso uno step cosiddetto di «estrazione reattiva» promosso dall’aggiunta di un composto organico sicuro, l’estrazione e la simultanea funzionalizzazione dell’emicellulosa.
Vantaggi
Il processo oggetto della presente invenzione permette il recupero integrale, efficiente e di qualità di tutte le componenti principali delle trebbie di birra, rendendo così possibile la valorizzazione di tale sottoprodotto, permettendone il riutilizzo in altri processi e reimmettendolo in un ciclo produttivo. Inoltre, il processo utilizza trebbie umide senza pretrattamento mediante processi di disidratazione, essiccamento e asciugatura, costosi sia dal punto di vista energetico che economico.
Comprende uno step di estrazione reattiva, che permette di estrarre e simultaneamente funzionalizzare l’emicellulosa, aumentando così il valore di questa per le bioraffinerie. Si può realizzare in maniera semicontinua o continua, il che è considerato un beneficio anche dal punto di vista della sicurezza.
Può essere applicato anche ad altri scarti agro-alimentari lignocellulosici (sansa di olive residuale dal processo di estrazione dell’olio, residui della trebbiatura dei cereali, ecc.).
Roadmap
Il TRL attuale della tecnologia è 3 e si stanno compiendo studi per la validazione in laboratorio del processo (TRL 4). Si rende necessaria l’interazione con aziende operanti nel settore della produzione delle bioplastiche per lo scale-up e la validazione del processo in ambiente rilevante (TRL 5-6). Questo permetterebbe inoltre di esplorare le numerose e diverse applicazioni dei materiali ottenibili dal processo stesso.
Sono inoltre programmati ulteriori studi di ottimizzazione di formulazioni per bioplastiche, con particolare attenzione alla realizzazione di materiali con attività antimicrobica.
TRL
Team
