Studi di degradazione in compost

La biodegradazione dei prodotti ottenuti è stata eseguita nei laboratori del dipartimento D.I.C.A.M. utilizzando del compost gentilmente fornito dalla società “Nuova Geovis S.p.A.” - Gruppo HERA di Sant’Agata Bolognese (BO) che gestisce lo smaltimento dei rifiuti.

Per la produzione di compost, questa società agisce nella maniera seguente:

• Miscelazione accurata delle varie frazioni organiche: quest’operazione varia in funzione del tenore d’umidità, del contenuto d’azoto e fosforo e della struttura fisica delle varie componenti. Questa fase è attuata con la frantumazione dei tessuti freschi previa pesatura delle varie matrici;

• Biossidazione della miscela ottenuta attraverso frequenti rivoltamenti del materiale depositato in cumuli all’interno di tunnel areati. In questa fase, caratterizzata da una temperatura di circa 60°C, si agevola la fermentazione aerobica della massa in modo da garantirne l'igienizzazione, riducendo i fenomeni di fitotossicità e fitopatogenicità. La biossidazione presenta una durata minima di

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18 giorni ed è necessario garantire una temperatura superiore a 55°C per almeno tre giorni;

• Maturazione della massa fermentata: i rivoltamenti si fanno sempre più radi, in modo da assicurare il giusto bilanciamento tra la prosecuzione della fase d’igienizzazione aerobica e la produzione delle molecole humiche che qualificano il prodotto finale. La fase di maturazione ha una durata minima di 32 giorni ma non necessita di un controllo della temperatura.

Gli studi di degradazione sono stati organizzati nel seguente modo.

Si eseguono i test su tre tipi di materiale organico con diverso grado di maturazione: 1) Scarti organici freschi triturati;

2) Materiale a “metà vita” cioè a 30 giorni dall’inizio del processo di maturazione; 3) Materiale maturo che si è trasformato in compost.

Ad ogni stadio di maturazione del materiale organico corrispondono diverse proprietà, microorganismi e forza di degradazione.

I campioni per questa prova derivano dai film stampati in precedenza tramite pressa idraulica. I film sono stati ritagliati in una forma quadrata di dimensione di circa 2 x 2 cm2 _{con un peso compreso tra i 30 e 60 mg.}

I campioni amorfi, ossia quelli contenenti minore quantità di PLLA, non sono stati inclusi in queste prove in quanto non è possibile filmarli.

Si sono eseguiti tre prelievi a tempi diversi per monitorare il progresso della degradazione. Per tutti i film si sono eseguite due prove per ogni tipo di compost e per ogni tempo di prelievo, in modo da avere una più corretta statistica del risultato finale. Per la prova sono state utilizzate delle scatole porta minuterie in polipropilene aventi dei box al suo interno di dimensioni 5,3 cm x 3,7 cm x 3,1 cm.

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Prima delle prove di compostaggio, le scatole con i relativi box sono state forate per favorire una corretta ventilazione anche nella parte inferiore dei contenitori.

Figura 3.26: Box forato.

Figura 3.27: Disposizione del materiale organico nei box.

Le dimensioni dei fori sono state scelte in base alla morfologia del materiale. L’organico fresco presenta una pezzatura grossolana.

L’organico a trenta giorni presenta una pezzatura già più uniforme del precedente (oltre ad avere un odore molto più forte) e leggermente più piccola.

Infine il compost maturo ha una granulometria simile al terriccio.

Sul fondo di ogni box si è messo uno strato di materiale organico, in seguito il ritaglio del film e infine un ulteriore strato di materiale. Lo stesso procedimento è stato effettuato per la seconda scatola dello stesso materiale organico. Le due scatole si sono adagiate su due supporti in cartone per favorire il passaggio d’aria anche nella parte inferiore della scatola.

(a) (b)

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I vari contenitori si sono inseriti in un sacco grande della spazzatura per proteggere le scatole con il loro contenuto da pioggia, raffiche di vento e uccelli. Prima di inserire il termometro a mercurio per monitorare la temperatura, è stato distribuito un altro strato di materiale sui singoli box.

(a) (b) (c)

Figura 3.29: Disposizione delle scatole all’interno dei sacchi. (a) organico fresco; (b) organico a 30 giorni di maturazione; (c) compost maturo. In ogni scatola è presente un termometro per la rilevazione della temperatura.

La temperatura e l’umidità sono monitorate giornalmente attraverso un termometro e un igrometro.

3.8.1 Perdite in peso

A tempi stabiliti si eseguono dei prelievi per monitorare le eventuali perdite di peso da parte dei campioni.

Questi tre prelievi sono stati organizzati in modo di avere un ugual tempo tra un prelievo e l’altro. Nel dettaglio questi prelievi sono:

− 1° Prelievo: 21 giorni dalla data di deposizione dei film nelle tre matrici organiche;

− 2° Prelievo: 15 giorni dalla data del primo prelievo; − 3° Prelievo: 16 giorni dalla data del secondo prelievo.

Prima di eseguire queste misurazioni, i campioni sono lavati dallo sporco della matrice in questa maniera:

1. Si pesano le provette vuote per fare la tara;

2. Si estraggono i film dalla matrice (organico fresco, materiale a trenta giorni e compost finale) e si lavano con acqua distillata per togliere la maggior parte dello sporco;

3. I film precedentemente lavati si lasciano qualche minuto a bagno in una soluzione al 70% di etanolo e acqua distillata all’interno di una Petri. Per il primo lavaggio si usa sempre la stessa soluzione di etanolo al 70%;

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4. I campioni sono tamponati delicatamente con la carta;

5. Dopo aver asciugato i film, si trasferiscono nelle provette e si aggiunge una quantità di circa 2-3 pipette Pasteur di una soluzione di SDS (lauri solfato di sodio) al 2% in acqua distillata;

6. Le varie provette contenenti il campione e l’SDS, sono trasferiti nell'incubatore ad aria a 37°C e si lascia almeno per tre ore;

7. Le provette sono svuotate e il campione è messo su un foglio di carta. Le provette utilizzate fino ad ora sono lavate con acqua distillata e si asciugano accuratamente;

8. Si prepara una nuova miscela etanolo al 70% e acqua distillata e si lavano nuovamente i campioni;

9. I campioni lavati sono tamponati con della carta per asciugarli e in seguito si metteranno nelle provette asciugate in precedenza;

10. Infine le provette contenenti i campioni puliti si pongono all’interno di un essiccatore per almeno un paio di notti prima della successiva misurazione della perdita di peso.

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CAPITOLO 4: