Innovazioni ecosostenibili provenienti dagli scarti degli agrumi siciliani. Il caso Orange Fiber

L’Italia è uno dei principali stati produttori di agrumi. Infatti, la superficie dedicata alla produzione è pari a 170.000 ettari (ISMEA, 2013) e registra una produzione media di 3 milioni di tonnellate.
Gli agrumi vengono principalmente consumati allo stato fresco o trasformati in succo. Tuttavia, il principale sottoprodotto dei processi di trasformazione viene comunemente chiamato “pastazzo” e ammonta a circa 500.000 tonnellate all’anno. Il pastazzo è costituito principalmente dai residui della prima estrazione del succo, da bucce, frammenti di albedo, membrane residuali di endocarpo, semi e foglie.
Nell’ambito dell’iniziativa allo scopo di sostenere la ricerca e sviluppo nel settore agro – industriale nel territorio di produzione della Sicilia orientale, il Ministero dello Sviluppo Economico ha finanziato un progetto chiamato “Uso sostenibile dei sottoprodotti provenienti dalle lavorazioni dell’industria degli agrumi”. Questo progetto aveva come obiettivo quello di:

- realizzare prototipi industriali per l’utilizzo innovativo e sostenibile dei sottoprodotti di lavorazione degli agrumi;
- la stesura di linee guida affinché si possa garantire la sostenibilità degli utilizzi tradizionali del pastazzo sia dal punto di vista economico che dal punto di vista ambientale.

Il pastazzo di agrumi è utilizzabile sia per fini agronomici, come ammendante o come base per la produzione di compost. Ne è stato anche proposto l’utilizzo come combustibile o come matrice organica per la produzione di bioetanolo e biogas. Di recente è stato individuato anche l’utilizzo del pastazzo per la produzione di fibre, per la realizzazione di tessuti oppure di prodotti per l’alimentazione umana.
Il pastazzo può essere impiegato allo stato fresco ovvero senza alcuna lavorazione successiva alla separazione del succo, oppure a seguito di pressatura ed essiccazione che permettono di diminuire i costi relativi allo stoccaggio e al trasporto.
I possibili utilizzi del pastazzo dipendono da numerosi fattori come la densità dell’area, la variabilità stagionale della produzione e della domanda, i costi di movimentazione, trasporto e stoccaggio e gli aspetti normativi e ambientali. Questi influenzano la sostenibilità economica delle diverse modalità di impiego, determinando destinazioni ottimali del pastazzo che varia di caso in caso.
Il pastazzo di agrumi contiene scorze (60-65% in peso), polpa (30-35%) e semi. La sua composizione chimica dipende da numerosi fattori quali ad esempio le condizioni climatiche, le modalità di coltivazione, la tipologia e il livello di maturazione.
Il pastazzo di agrumi è costituito da:
- carboidrati insolubili (cellulosa, pectina);
- zuccheri (glucosio, fruttosio e saccarosio);
- acidi (acido citrico, malico, tartarico, benzoico, ossalico e succinico);
- lipidi (acido oleico, linoleico, linolenico e glicerolo);
- elementi minerali (azoto, calcio e potassio);
- costituenti volatili (alcoli, aldeidi, chetoni, esteri);
- flavonoidi e limonoidi;
- oli essenziali;
- enzimi (pectinesterasi, fosfatasi e perossidasi);
- pigmenti (carotene e xantofili);
- vitamine (acido ascorbico, vitamina B, carotenoidi).

Nella figura 2.8 sottostante è possibile vedere le differenti caratteristiche chimiche tra il pastazzo di arancia e quello di limone.
Il pastazzo è caratterizzato da una elevata acidità, con un pH compreso tra 3,5 e 5,8. Il suo contenuto idrico è pari al 90%, per quello pressato il valore scende a 80% e quello essiccato ha un contenuto idrico di circa 8-10%. Si può quindi stimare che tutte le lavorazioni a cui può essere sottoposto il pastazzo di agrumi determina una diminuzione del contenuto idrico.
Il suo peso volumico vale circa 900 kg/m3, mentre vale circa 1000 kg/m3 per quello pressato e compattato; mentre per il pastazzo essiccato il valore scende a 200-300 kg/m3. Da questi dati emerge che il processo di essiccazione determina sia delle perdite idriche ma anche una notevole riduzione di volume.
In base alla tipologia di agrume e di lavorazione, il pastazzo fresco costituisce un valore compreso tra 49% e 69% in peso del frutto.
Affinché si possa rendere disponibile il pastazzo di agrumi in periodi diversi da quelli di produzione, sono necessari operazioni di conservazione che possono essere effettuate per acidificazione naturale o per essiccazione.
All’interno dell’industria alimentare uno dei sottoprodotti più utilizzati è proprio il pastazzo di agrumi. Gli scarti degli agrumi costituiscono infatti circa il 50% del peso del frutto fresco, a differenza della spremitura e la produzione del succo che costituiscono insieme ai semi e parti di polpa il pastazzo.
Successivamente, verranno analizzati i diversi impieghi che può avere il pastazzo di agrumi.
Principalmente il pastazzo di agrumi viene utilizzato per l’alimentazione zootecnica. Si può stimare che tale impiego assorbe circa una quota variabile di almeno 70 – 80% della produzione annua. Infatti, il pastazzo viene principalmente utilizzato in sostituzione alle fonti energetiche più comuni, quali ad esempio i cereali. Le quantità che devono essere somministrate dipendono dalla razza e dallo stato fisiologico del bestiame.
La convenienza economica dell’utilizzo del pastazzo fresco in allevamenti distanti dal luogo di produzione è limitata dai costi di trasporto. Tuttavia, risulta economicamente conveniente e allo stesso tempo più apprezzato utilizzare il pastazzo di agrumi essiccato. La possibilità di utilizzare il pastazzo di agrumi come alimento zootecnico è condizionata da diversi fattori, quali ad esempio quelli relativi alla diversa varietà della produzione e della domanda. Questi dipendono:

- dalla stagionalità della campagna di trasformazione degli agrumi, che interessa solamente alcuni mesi dell’anno, ovvero tra gennaio e aprile, come è possibile vedere in figura 2.9;
- dall’andamento della domanda di alimenti zootecnici, che dipendono dalle condizioni climatiche, dalla disponibilità e i costi degli alternativi alimenti zootecnici;
- variabilità inter – annuale della quantità di agrumi che viene sottoposto alla trasformazione industriale, che dipende dalla produzione agricola e dall’andamento del mercato del prodotto fresco;
L’andamento temporale della disponibilità del pastazzo di agrumi durante l’anno non corrisponde alla domanda per l’alimentazione animale, che solitamente risulta maggiore nel periodo estivo. Risulta però necessario trasferire nel tempo almeno una parte del pastazzo prodotto al fine di favorire la corrispondenza tra domanda e offerta e favorire l’utilizzo del pastazzo per l’alimentazione zootecnica in tutti i mesi dell’anno.

I trasferimenti del pastazzo si effettuano principalmente su strada. Il costo dei trasporti dipende da diversi fattori, quali:
- distanza tra il luogo di produzione e quello di utilizzazione;
- caratteri della strada da percorrere;
- dimensione e caratteristiche del mezzo di trasporto;
- tempi di attesa per caricare il pastazzo sul mezzo di trasporto;
- tempo di preparazione dei documenti di trasporto.

Il pastazzo degli agrumi viene anche utilizzato per l’alimentazione umana.
La caratteristica principale degli agrumi è di possedere la stessa composizione chimica in ogni parte del frutto, ma con diverso gradiente di concentrazione. Infatti, gli zuccheri che si trovano nel succo sono uguali, ma in diverse quantità, a quelli che si trovano nell’albedo e nel flavedo (parti interne ed esterne della buccia). Stessa cosa vale per gli acidi, aminoacidi e i minerali, sempre presenti ma in diverse concentrazioni. Tuttavia, il pastazzo presenta una quantità maggiore di tutte quelle sostanze che sono caratterizzate da una elevata azione antiossidante che hanno effetti benefici sulla salute.
L’estrazione di pectine viene utilizzata per la produzione di marmellate, gelatine o altri prodotti alimentari. Le pectine, presente anche nelle bucce, vengono utilizzate anche nell’industria farmaceutica per la produzione di farmaci utilizzati per il trattamento di disturbi gastro – intestinali.

Le sperimentazioni sull’impiego del pastazzo di agrumi nell’alimentazione umana fa riferimento alla:
- produzione di bevande poco amare e con elevate concentrazioni di sostanze pectiche;
- produzione di fibra solubile da arancia concentrata;
- produzione di fibre essiccate;
- valutazione degli effetti dell’impiego della fibra non solubile del pastazzo di agrumi, che può sostituire i lipidi in merito alle caratteristiche qualitative e sulla “shelf- life” di prodotti di pasta a lievitazione naturale artigianali.

Il pastazzo degli agrumi, in alcune circostanze, può essere utilizzato come ammendante. Gli ammendanti organici fanno parte del gruppo “Ammendanti e Correttivi” e rappresentano “qualsiasi sostanza, naturale o sintetica, minerale o organica, capace di modificare e migliorare le proprietà e le caratteristiche chimiche, fisiche, biologiche e meccaniche di un terreno”. L’utilizzo agronomico del pastazzo di agrumi permette di incrementare e mantenere la fertilità organica del terreno, la stabilità degli aggregati del suolo, la resistenza all’azione battente delle piogge, la macro-porosità ed evita la filtrabilità. Inoltre, il pastazzo di agrumi usato come ammendante permette una più elevata capacità di ritenzione idrica, una maggiore porosità e permeabilità all’aria e all’acqua, ecc…
Le sperimentazioni condotte dal Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente dell’Università degli Studi di Catania hanno come scopo quello di valutare la sostenibilità ambientale dell’utilizzo del pastazzo fresco di agrumi come ammendante di suoli agrari.

Gli obiettivi della sperimentazione sono:
- valutazione dell’eventuale modifica delle caratteristiche fisiche, chimiche,
- microbiologiche ed idrauliche del suolo in cui è stato utilizzato il pastazzo fresco;
- analisi dell’eventuale modifica delle caratteristiche fisiologiche, delle rese produttive e qualitative;
- assistere alla realizzazione di linee guida da parte del Ministero dell’Ambiente affinché possa supportare queste attività sperimentali.

La convenienza dell’utilizzo agronomico del pastazzo di agrumi come ammentante dipende da diversi fattori come, ad esempio, la distanza fra il luogo di produzione e quello di utilizzo, il grado di meccanizzazione delle operazioni di somministrazione e la disponibilità dei suoli. In particolare, l’utilizzo agronomico del pastazzo ha interessato in passato principalmente terreni a riposo in rotazione alla coltivazione di grano duro ovvero nei mesi tra la deposizione in cumuli e la semina.

Il pastazzo di agrumi può essere utilizzato anche per la produzione di compost di qualità. Il processo di compostaggio del pastazzo permette di aumentare il livello di umidificazione e mineralizzazione della sostanza organica, aumentare la presenza di macronutrienti e ridurre il grado di umidità.
Gli aspetti negativi del processo di compostaggio del pastazzo riguardano principalmente la durata del processo, la resa e gli elevati costi.
Per far fronte alle problematicità appena citate, si è pensato di sottoporre il pastazzo ad un’altra tecnica di compostaggio, ovvero il compostaggio a freddo. Tale tecnica permette di stabilizzare il materiale organico attraverso bio-ossidazione e determina una serie di vantaggi, tra cui tempi più brevi, bassi costi dovuti dalla scarsa presenza di operatori, ottenimento di un prodotto inodore, stabilizzato e ricco di nutrienti.
Affinché si possa accelerare il processo è necessario preventivamente mescolare il pastazzo fresco con residui agricoli o agro – industriali, come ad esempio residui di lavorazione del grano e della potatura, permettendo una maggiore circolazione dell’aria nei cumuli anche se questo comporta un aumento dei costi.
Il pastazzo di agrumi può essere utilizzato come combustibile oppure come matrice organica per l’estrazione di bioetanolo o biogas. Da tempo è stato preso in considerazione la possibilità di poter estrarre bioetanolo dal pastazzo di agrumi. Questo viene svolto principalmente mediante fermentazione alcolica. Il fattore maggiormente limitante è dato dall’elevato contenuto di oli essenziali che ostacolano il processo della fermentazione alcolica data la loro tossicità nei confronti di molti microorganismi.
In Florida, ad esempio, il bioetanolo è prodotto dalla malassa di agrumi che contiene una minore concentrazione di oli essenziali rispetto al pastazzo. Il processo risulta essere molto costoso, infatti sono necessari impianti di grandi dimensioni.
Sebbene sia possibile utilizzare direttamente il bioetanolo all’80% come carburante nei motori Otto, tuttavia questo potrebbe provocare la corrosione dei componenti in acciaio del motore; per questo motivo si preferisce utilizzare bioetanolo anidro miscelato alla benzina.
È possibile, inoltre, tramite digestione anaerobica ottenere biogas dal pastazzo di agrumi. La qualità del biogas ottenuto dipende da numerosi fattori come la varietà degli agrumi, la disponibilità di nutrienti per i microorganismi, la concentrazione di sostanza organica nel substrato, la temperatura e il pH.

Il pastazzo di agrumi può essere utilizzato anche per la produzione di tessuti. In particolare, attraverso uno specifico processo, si estrae cellulosa atta alla filatura utilizzata dalle industrie tessili. L’estrazione della cellulosa per la produzione di tessuti sarà approfondita nel capitolo successivo.
Il pastazzo di agrumi è stato considerato in Italia rifiuto. Tuttavia, dal punto di vista normativo, i residui di agrumi sono considerati sia prodotto agricolo (allegato 1 del Trattato di Amsterdam dell’Unione Europea) che di alimento zootecnico (D. Lgs. 360/99 di attuazione della Direttiva 98/67/CE). In quest’ultima norma appena citata viene riportata la definizione generale di mangimi ovvero “prodotti di origine vegetale o animale allo stato naturale, freschi e conservati, nonché i loro derivati della loro trasformazione industriale destinata all’alimentazione degli animali” (Allegato I) e include tra le materie prime per mangimi, nell’allegato II al punto 5.02, il pastazzo di agrumi come “sottoprodotto ottenuto per pressione degli agrumi”.
Il D. Lgs. 152/2006, modificato dal D. Lgs 4/2008, ha permesso di sottolineare la differenza fra “rifiuto” e “sottoprodotto” (art.183). Il decreto stabilisce che rientri nella definizione di rifiuto “qualsiasi sostanza o oggetto … di cui il detentore si disfi o abbia l’obbligo di disfare”, mentre si definisce sottoprodotto (art.184) tutte quelle sostanze e i materiali dei quali il produttore non intende disfarsi e che rispettano i seguenti criteri:

- siano originati da un processo non direttamente destinato alla loro produzione;
- il loro utilizzo sia certo sin dalla fase di produzione;
- soddisfino requisiti di qualità ambientale in modo tale che il loro impiego non provochi emissioni e impatti ambientali diversi da quelli permessi per l’impianto nel quale sono destinati;
- non devono essere sottoposti a lavorazioni preventive per soddisfare i requisiti merceologici, ma devono possedere quei requisiti sin dalla fase di origine;
- possiedono un valore economico di mercato.

Tuttavia, nonostante il quadro normativo, il pastazzo di agrumi continua ad essere considerato un rifiuto, a causa di alcuni fattori:

- la buccia degli agrumi a seguito della spremitura è un rifiuto che viene generalmente smaltino in ambito domestico, mentre le utilizzazioni del pastazzo prodotto in industria sono conosciuti solo da chi opera nel settore;
- alcune industrie di trasformazione agrumarie hanno gestito in passato come rifiuto una parte della produzione nei periodi di punta;
- l’emissione di odori non gradevoli da parte del pastazzo di agrumi, a seguito di operazioni quali fermentazioni acide, può essere associata al concetto di rifiuto e di danno ambientale. La stessa cosa accade per l’imbrunimento del prodotto a seguito dell’essiccazione;
- la mancanza di competenze e di conoscenze tecniche favoriscono interpretazioni errate della normativa ambientale da parte della magistratura;