PROCESSI SOSTENIBILI PER IL TRATTAMENTO E LA VALORIZZAZIONE DEI SOTTOPRODOTTI DELL’INDUSTRIA DELL’OLIO EXTRAVERGINE D’OLIVA

Since olive oil production is a significant economic activity, particularly in Italy and Spain, recently the focus has been driven to alternative processes of disposal and the valorization of by-products, in the frame of circular economy. The leaves, the pomace, the stones and the olive oil mill wastewater are rich in polyphenols, which can represent a source of pollution if dispersed in the environment but can be converted into value-added products for the food and pharmaceutical industry. The aim of this thesis is to identify sustainable processes to treat and valorize the different by-products of the EVOO industry. As regards the leaves, a screening of microwave extraction conditions was performed using only water as solvent, optimizing the parameters according to the extraction yields and the content of total polyphenols (TPC). Aiming to zero-waste waste processes, the solid post-extraction residue was also valorized through the conversion of the cellulose to levulinic acid, an important chemical platform. Similar screenings were carried out on pomace and stones. Particularly, the post-extraction residues of stones were then subjected to delignification processes, to further valorize the lignin contained. Olive oil mill wastewater is the most polluting component of EVOO oil industry by-products, but also the richest in polyphenols. These compounds were concentrated through ultrafiltration and nanofiltration treatments. In addition, the vegetation water was treated with a hybrid reactor that combines hydrodynamic cavitation with cold plasma to reduce the organic content. In conclusion, starting from the by-products of EVOO, polyphenols were extracted from leaves, stones and pomace using microwaves, that allowed the reduction of extraction times, and using greener solvents such as water. In addition, the post-extraction residues were valorized by producing lignin and levulinic acid, compounds of industrial interest. The separation with membranes enabled the concentration of polyphenols, which can be used as additives in the food and pharmaceutical industry. Finally, olive oil mill wastewater was treated with a new hybrid reactor that made it possible to obtain cleaner water that could be dispersed in the environment or reused. These processes are therefore part of the current context of the circular economy.

Poiché l’industria dell’olio EVOO è particolarmente sviluppata in Italia e in Spagna, recentemente l’attenzione è stata rivolta a processi alternativi di smaltimento e valorizzazione dei sottoprodotti, in un’ottica di economia circolare. Le foglie, la sansa, i noccioli e l’acqua di vegetazione sono ricchi di polifenoli che diventano fonte di inquinamento se dispersi nell’ambiente, ma che possono essere convertiti in prodotti a valore aggiunto per l’industria alimentare e farmaceutica. L’obiettivo di questa tesi è di individuare dei processi sostenibili per trattare e valorizzare i diversi sottoprodotti dell’industria dell’EVOO. Per quanto riguarda le foglie, è stato eseguito uno screening di condizioni di estrazione in microonde impiegando come solvente solamente acqua, ottimizzando i parametri sulla base delle rese di estrazione e del contenuto di polifenoli totali (TPC). Nell’ottica di processi privi di scarto, anche il residuo solido post estrazione è stato valorizzato attraverso la conversione della cellulosa presente ad acido levulinico, un importante platform chemical. Screening analoghi sono stati effettuati sulla sansa e sui noccioli. I residui post estrazione di questi ultimi sono stati quindi sottoposti a processi di delignificazione, per valorizzare la lignina contenuta. L’acqua di vegetazione è la componente più inquinante dei sottoprodotti, ma anche più ricca di polifenoli. Questi possono essere concentrati attraverso trattamenti di ultrafiltrazione e nanofiltrazione. Inoltre, l’acqua di vegetazione è stata trattata con un reattore ibrido che abbina la cavitazione idrodinamica al plasma freddo per abbattere il contenuto organico. In conclusione, a partire dai sottoprodotti dell’EVOO, sono stati estratti i polifenoli da foglie, noccioli e sansa in microonde, riducendo i tempi di estrazione e impiegando solventi più green come l’acqua. Inoltre, sono stati valorizzati i post estratti producendo lignina e acido levulinico, di interesse industriale. Dall’acqua di vegetazione è possibile concentrare attraverso separazione con membrane i polifenoli, che si possono impiegare come additivi nell’industria alimentare e farmaceutica. Infine, l’acqua di vegetazione è stata trattata con un nuovo reattore ibrido che ha permesso di ottenere acqua più pulita che potrebbe essere dispersa in ambiente o riutilizzata. Questi processi si inseriscono quindi nel contesto attuale di economia circolare.