La digestione anaerobica (DA), in assenza di ossigeno e in presenza di opportuni microrganismi, trasforma la sostanza organica (SO) delle biomasse di scarto in biogas costituito prevalentemente da metano ed anidride carbonica. Alla fine del processo, la sostanza organica si riduce del 60-70% e il prodotto finale, il digestato, è caratterizzato da elevata stabilità biologica, elevata presenza di molecole recalcitranti ed elevato contenuto in nutrienti. L’analisi termica in Calorimetria a Scansione Differenziale (DSC) è stata applicata alla caratterizzazione di acidi umici e fulvici di diversa origine e di materiali compostati ottenuti da matrici diverse ma pochi lavori sono reperibili in letteratura sui prodotti della DA. Lo scopo di questo lavoro è utilizzare la DSC in associazione con la procedura di deconvoluzione (FSD) degli spettri FTIR ottenuti prima e dopo il riscaldamento a 400 °C e 550 °C allo scopo di identificare i gruppi funzionali responsabili dell’effetto termico osservato sulle curve di campioni tal quali della frazione organica dei residui solidi urbani (FORSU1 e FORSU2)) e di fanghi di depurazione (FD1 e FD2) prelevati nel comune di Bagnacavallo (RA) e miscelati nel rapporto 1:1, nonchè dei digestati (D) ottenuti in seguito al processo di DA in fase mesofila. Il campione di FORSU1 conteneva in parte residui di scarti alimentari provenienti da una locale azienda di ristorazione. I termogrammi delle matrici in ingresso presentano un picco esotermico tra i 200-400 °C generalmente attribuito alla combustione di carboidrati come cellulosa e composti lignocellulosici ed uno ad alta temperatura, intorno a 510 °C, attribuito alla combustione di strutture aromatiche. Gli FD presentano un picco endotermico aggiuntivo a 160 °C dovuto alla disidratazione. La differente composizione dei due campioni di FORSU si ripercuote sui rispettivi termogrammi. Infatti, la FORSU 2 è caratterizzata dal picco esotermico alle medie temperature spostato a valori più alti, indice di una matrice più ricca di cellulosa e lignina. Le differenze tra i due campioni di FORSU riscontrate nei profili DSC sono confermate dalla maggiore intensità dei picchi attribuibili a proteine e fenoli provenienti dagli scarti di ristorazione nella traccia FSD della FORSU 1. Gli spettri FTIR degli FD sono dominati da picchi attribuiti agli inerti che permangono anche a 550 °C. Le tracce FSD di questi campioni consentono, invece, di assegnare il picco alle medie temperature a decarbossilazione e deamminazione di gruppi proteici. I termogrammi dei D sono caratterizzati da due endoterme (a 150 °C e 230 °C) e da un’esoterma a più alta temperatura (540 °C) rispetto alle matrici in ingresso a conferma dell’avvenuta stabilizzazione della SO alla fine del processo. L’elevato contenuto in inerti degli FD si riflette sulla composizione dei D che presentano spettri FTIR e tracce FDS simili agli FD.

Analisi termica associata alla Fourier self-deconvolution di spettri IR applicata allo studio della digestione anaerobica di residui solidi urbani e fanghi di depurazione.

BUSCAROLI, ALESSANDRO;
2011

Abstract

La digestione anaerobica (DA), in assenza di ossigeno e in presenza di opportuni microrganismi, trasforma la sostanza organica (SO) delle biomasse di scarto in biogas costituito prevalentemente da metano ed anidride carbonica. Alla fine del processo, la sostanza organica si riduce del 60-70% e il prodotto finale, il digestato, è caratterizzato da elevata stabilità biologica, elevata presenza di molecole recalcitranti ed elevato contenuto in nutrienti. L’analisi termica in Calorimetria a Scansione Differenziale (DSC) è stata applicata alla caratterizzazione di acidi umici e fulvici di diversa origine e di materiali compostati ottenuti da matrici diverse ma pochi lavori sono reperibili in letteratura sui prodotti della DA. Lo scopo di questo lavoro è utilizzare la DSC in associazione con la procedura di deconvoluzione (FSD) degli spettri FTIR ottenuti prima e dopo il riscaldamento a 400 °C e 550 °C allo scopo di identificare i gruppi funzionali responsabili dell’effetto termico osservato sulle curve di campioni tal quali della frazione organica dei residui solidi urbani (FORSU1 e FORSU2)) e di fanghi di depurazione (FD1 e FD2) prelevati nel comune di Bagnacavallo (RA) e miscelati nel rapporto 1:1, nonchè dei digestati (D) ottenuti in seguito al processo di DA in fase mesofila. Il campione di FORSU1 conteneva in parte residui di scarti alimentari provenienti da una locale azienda di ristorazione. I termogrammi delle matrici in ingresso presentano un picco esotermico tra i 200-400 °C generalmente attribuito alla combustione di carboidrati come cellulosa e composti lignocellulosici ed uno ad alta temperatura, intorno a 510 °C, attribuito alla combustione di strutture aromatiche. Gli FD presentano un picco endotermico aggiuntivo a 160 °C dovuto alla disidratazione. La differente composizione dei due campioni di FORSU si ripercuote sui rispettivi termogrammi. Infatti, la FORSU 2 è caratterizzata dal picco esotermico alle medie temperature spostato a valori più alti, indice di una matrice più ricca di cellulosa e lignina. Le differenze tra i due campioni di FORSU riscontrate nei profili DSC sono confermate dalla maggiore intensità dei picchi attribuibili a proteine e fenoli provenienti dagli scarti di ristorazione nella traccia FSD della FORSU 1. Gli spettri FTIR degli FD sono dominati da picchi attribuiti agli inerti che permangono anche a 550 °C. Le tracce FSD di questi campioni consentono, invece, di assegnare il picco alle medie temperature a decarbossilazione e deamminazione di gruppi proteici. I termogrammi dei D sono caratterizzati da due endoterme (a 150 °C e 230 °C) e da un’esoterma a più alta temperatura (540 °C) rispetto alle matrici in ingresso a conferma dell’avvenuta stabilizzazione della SO alla fine del processo. L’elevato contenuto in inerti degli FD si riflette sulla composizione dei D che presentano spettri FTIR e tracce FDS simili agli FD.
Relazione suolo-pianta e qualità delle produzioni
62
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Provenzano M. R.; Malerba D.; Buscaroli A.; Senesi N.
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