Ente o Amministrazione
Sapienza Università di Roma
Titolo
Smaltimento e valorizzazione dei residui di estrazione del caffè
Descrizione e sintesi dei contenuti
La produzione mondiale di caffè supera i sei milioni di tonnellate annue e questa cifra rappresenta, in prima approssimazione, i quantitativi di rifiuto solido complessivamente prodotti. Le fonti di generazione di questi rifiuti sono diverse: le industrie produttrici di caffè solubile, il comparto della ristorazione (bar, ristoranti, mense) e le utenze di tipo domestico o relative ai luoghi di lavoro dove si utilizzano macchine automatiche per il caffè. Se si escludono alcune iniziative a carattere sperimentale o locale, la quasi totalità dei residui di estrazione del caffè viene attualmente conferita in discarica, con le conseguenze economiche e ambientali che tale smaltimento comporta.
Per ovviare a questi problemi è stato studiato e messo a punto un procedimento innovativo che utilizza i residui del caffè come materia prima per il recupero dei polifenoli – antiossidanti naturali ad alto valore aggiunto utilizzati nel settore cosmetico e dietetico-alimentare – presenti in quantitativi significativi nel caffè esausto. Il processo si basa sull’impiego di miscele etanolo–acqua come solvente estrattivo e consente di recuperare fino al 90–95% dei polifenoli presenti nel rifiuto. Gli estratti ottenuti hanno mostrato un’elevata capacità antiossidante, confrontabile con quella di prodotti sintetici.
Nel corso della ricerca è stato affrontato anche il problema dell’utilizzo del solido inerte che rimane dopo l’estrazione dei composti fenolici. Attraverso misure calorimetriche è stato verificato che questo materiale possiede un altissimo potere calorifico, prossimo o superiore a quello di legni pregiati. Ciò lascia intravedere la possibilità di realizzare un processo integrato in cui l’estrazione dei polifenoli dalla polvere di caffè è seguita dalla produzione di un biocombustibile, in forma di pellets o di bricchette, utilizzabile a fini energetici.
Lo sviluppo della ricerca prevede l’individuazione e la validazione di soluzioni alternative per la valorizzazione del residuo inerte. Un’interessante possibilità è legata al suo impiego per la rimozione di metalli pesanti (quali il piombo, il cadmio e il ferro) da acque contaminate. Si valuterà anche la possibilità di utilizzare le capsule monodose esauste prodotte dalle macchine automatiche per il caffè per recuperare, oltre ai polifenoli, la plastica e/o l’alluminio con cui sono realizzati i contenitori.
Obiettivi / Finalità
L’obiettivo principale della ricerca è quello di valorizzare, in maniera efficiente ed ecosostenibile, i residui solidi derivanti dalla produzione del caffè. Un secondo obiettivo è quello di sviluppare un processo integrato per lo smaltimento delle capsule monodose prodotte dalle macchine automatiche per il caffè che preveda anche il recupero del polipropilene e/o dell’alluminio presenti in questa tipologia di rifiuto.
Competenze e tipologia risorse umane impegnate
Le competenze dei componenti il gruppo di ricerca sono molteplici e riguardano la scienza e le tecnologie chimiche di base, lo sviluppo di processi chimici innovativi per la valorizzazione dei residui agroindustriali e la messa a punto di metodi analitici per la valutazione del potere antiossidante di estratti vegetali.
Oltre al responsabile e al coautore della ricerca, l’Ing. Antonio Zuorro, il gruppo di ricerca si avvale del supporto di un biologo molecolare, il Dott. Marco Fidaleo, e della collaborazione di tirocinanti e laureandi.
Risultati ottenuti
È stato sviluppato un nuovo processo per il recupero dei polifenoli dal caffè esausto che, attraverso l’impiego di miscele etanolo–acqua, consente di recuperare oltre il 90% dei composti fenolici presenti.
Nel corso della sperimentazione sono state messe a punto delle metodologie analitiche basate sull’utilizzo di radicali liberi stabili per la misura del potere antiossidante degli estratti. È stato anche verificato che il residuo inerte che rimane dopo l’estrazione dei polifenoli ha un potere calorifico molto alto, confrontabile con quello di un legno di qualità. Infine, si è appurato che questo stesso residuo è un ottimo adsorbente per la rimozione di metalli pesanti.
La sperimentazione è stata interamente realizzata su scala di laboratorio, utilizzando apparecchiature, dispositivi e strumentazione normalmente presenti in un laboratorio chimico.
Risposte a bisogni individuali e collettivi
I residui solidi dell’estrazione del caffè, così come il materiale con cui vengono realizzate le capsule monodose, sono prodotti in quantitativi ingenti sia in Italia che all’estero. Per lo smaltimento di questa tipologia di rifiuti non sono state ancora trovate soluzioni diverse dal conferimento in discarica. Il processo proposto ne consentirebbe, invece, la completa valorizzazione. Oltre a produrre estratti titolati con elevato potere antiossidante da utilizzare per impieghi cosmetici o nutraceutici, dal rifiuto si potrebbe ricavare un biocombustibile ecologico o, in alternativa, un adsorbente a basso costo per la depurazione di acque contaminate da metalli pesanti.
