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Produzione di biocombustibili da trattamento di biomasse e di matrici organiche contaminate

Parole chiave: rifiuti solidi urbani, scarti organici, digestione anaerobica, biometano, bioidrogeno, biodiesel.

Obiettivo del filone di ricerca è la produzione di biocombustibili sia da processi di digestione anaerobica (DA) di rifiuti organici (bioidrogeno e biometano) che dalla valorizzazione di biomasse e matrici di scarto ricche in lipidi (biodiesel).

Per quanto riguarda la DA, l’attività ha come obiettivi: a) lo studio della biometanazione di matrici organiche di scarto non convenzionali, quali alghe, rifiuti solidi urbani, fanghi di supero da processi di trattamento di reflui industriali, scarti dell’industria alimentare; b) lo sviluppo di pretrattamenti chimici, fisici ed enzimatici per la successiva biometanazione di metrici organiche ad elevato contenuto ligno-cellulosico; c) lo sviluppo di reattori innovativi (a biomassa adesa, con tipologie di mixing non convenzionali); d) lo sviluppo di processi a 2 stadi, con bioproduzione di idrogeno nel 1° stadio e di metano nel 2°; e) lo sviluppo di prototipi dei reattori finalizzati allo studio ed ottimizzazione della fluidodinamica del processo tramite tecniche quali la Particle Image Velocimetry e la tomografia; f) la modellazione cinetica e fluidodinamica del processo, utilizzando anche strumenti di Computational Fluid Dynamics (CFD), e la sua successiva ottimizzazione. L’approccio di ricerca prevede inoltre la caratterizzazione biochimica, fisiologica, cinetica e filogenetica delle colture microbiche.

Un secondo filone di ricerca ha come obiettivo l’ottimizzazione del processo di produzione di biodiesel da oli vegetali, alghe, batteri oleoginosi e scarti organici ricchi in lipidi. La ricerca ha come obiettivi: a) l’ottimizzazione energetica del processo; b) lo studio di sistemi di miscelazione innovativi (static mixers) anche tramite CFD; c) lo sviluppo di processi innovativi in catalisi eterogenea e/o enzimatica; d) l’ottimizzazione del processo di separazione del biodiesel dalla fase polare (glicerina e acque di lavaggio) mediante coalescers; e) la valorizzazione biotecnologica del glicerolo tramite la sua conversione in 1,3-propandiolo; f) la modellazione cinetica e fluidodinamica complessiva del processo.

Principali pubblicazioni

Bertin L., Grilli S., Spagni A., Fava F. (2013). Innovative two-stage anaerobic process for effective codigestion of cheese whey and cattle manure. Biores. Technol., 128, 779-783.

Cappelletti M., Bucchi G., De Sousa Mendes J., Alberini A., Fedi S., Bertin L., Frascari D. (2012). Biohydrogen production from glucose, molasses and cheese whey by suspended and attached cells of four hyperthermophilic Thermotoga strains. J. Chem. Technol. Biotechnol., 87, 1291-1301.

Bertin L., Bettini C., Zanaroli G., Frascari D., Fava F. (2012). A continuous-flow approach for the development of an anaerobic consortium capable of an effective biomethanization of a mechanically sorted organic fraction of municipal solid waste as the sole substrate. Water Res., 46, 413-424.

Bertin L., Bettini C., Zanaroli G., Fraraccio S., Negroni A., Fava F. (2012). Acclimation of an anaerobic consortium capable of an effective biomethanization of mechanically-sorted organic fraction of municipal solid waste through a semi-continuous enrichment procedure. J. Chem. Technol. Biotechnol., 87, No 9, 1312-1319.

Casali S., Gungormusler M., Bertin L., Fava F., Azbar N. (2012). Development of a biofilm technology for the production of 1,3-propanediol (1,3-PDO) from crude glycerol. Biochem. Eng. J., 64, 84-90.

Bertin L., Capodicasa S., Fedi S., Zannoni D., Marchetti L., Fava F. (2011). Biotransformation of a highly-chlorinated PCB mixture in an activated sludge collected from a Membrane Biological Reactor (MBR) subjected to anaerobic digestion. J. Hazard. Mater., 186, 2060-2067.

Frascari D., Zuccaro M., Paglianti A., Pinelli D. (2009). Optimization of mechanical agitation and evaluation of the mass-transfer resistance in the oil transesterification reaction for biodiesel production. Ind. Eng. Chem. Res., 48, 7540-7549.

Bertin L., Todaro D., Bettini C., Fava F. (2008). Anaerobic codigestion of the mechanically sorted organic fraction of a municipal solid waste with cattle manure in packed microcosms under batch conditions, Water Sci. Technol., 58, 1735-1742.

Frascari D., Zuccaro M., Pinelli D., Paglianti A. (2008). A pilot-scale study of alkali-catalysed sunflower oil transesterification with static mixing and with mechanical agitation. Energy & Fuels, 22, 1493–1501.

Bertin L., Capodicasa S., Occulti F., Girotti S., Marchetti L., Fava F. (2007). Microbial processes associated to the decontamination and detoxification of a polluted activated sludge during its anaerobic stabilization, Water Res., 41, 2407-2416.

Dionisi D., Bertin L., Bornaroni L., Capodicasa S., Petrangeli Papini M., Fava F. (2006). Removal of organic xenobiotics in activated sludges under aerobic conditions and anaerobic digestion of the adsorbed species, J. Chem. Technol. Biotechnol., 81, 1496-1505.

Progetti di ricerca correlati

Progetto EU FP6-2004-ID 019829: BIOCARD (Global Process to Improve Cynara cardunculus Exploitation for Energy Applications) (2005-2009).

Progetto BIOHYDRO (Produzione combinata di idrogeno e metano da scarti agro-zootecnici tramite processi biologici) (2009-2013), finanziato dal Ministero delle Politiche Agricole, Alimentari e Forestali (MIPAAF).

Progetto EXTRAVALORE (Valorizzazione dei sottoprodotti della filiera del biodiesel) (2010-2013), finanziato dal Ministero delle Politiche Agricole, Alimentari e Forestali (MIPAAF).

Progetto EU FP7-2012-ID 311933: WATER4CROPS (Integrating bio-treated wastewater with enhanced water use efficiency to support the Green Economy in EU and India).