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- W3035822893 abstract "La produzione di metano attraverso il processo di digestione anaerobica di substrati lignocellulosici (es. residui agricoli e colture energetiche) e in grado di offrire una valida alternativa alla produzione di energia da combustibili fossili. Tuttavia la biodegradabilita anaerobica e, di conseguenza, la potenziale produzione di biogas di questi substrati e in genere limitata da alcune loro componenti e caratteristiche strutturali (es. la struttura cristallina della cellulosa, la presenza di lignina, il grado di superficie accessibile all’attacco enzimatico...). Pertanto, in letteratura sono stati proposti vari metodi di pretrattamento, inizialmente applicati per la produzione di bioetanolo e piu recentemente studiati al fine di alterare la struttura dei substrati lignocellulosici e favorirne la produzione di metano. Tuttavia, l'elevata variabilita delle condizioni di pretrattamento, dei metodi impiegati e dei risultati ottenuti, anche confrontando substrati simili, suggeriscono che un consenso definitivo sulla loro efficacia per il miglioramento della biodegradabilita anaerobica di residui agricoli e colture energetiche non e stato ancora raggiunto. In questo contesto, gli obiettivi pricipali della tesi sono stati: 1) valutare e comparare l'effetto di vari tipi di pretrattamento (meccanico, termico, alcalino, biologico), anche in combinazione tra loro, sulla composizione chimica e la produzione di metano di due substrati lignocellulosici (sorgo da foraggio insilato e paglia di frumento); 2) valutare l'influenza di sei varieta di sorgo (una varieta di sorgo da biomassa, due varieta di sorgo da foraggio e tre varieta di sorgo zuccherino) sull'efficacia del pretrattamento alcalino; 3) valutare l'applicabilita della fase di pretrattamento alcalino a monte di un processo di digestione anaerobica, monitorato mediante l’impiego di un reattore in continuo. I risultati dello studio suggeriscono che, il trattamento meccanico del sorgo da foraggio insilato non ha influito sulla struttura e composizione chimica della matrice, sminuzzata in particelle di dimensioni comprese tra 2 e 0.25 mm. Al contrario, i trattamenti alcalino, termico, termo-alcalino, alcalino-meccanico, biologico (sia con enzimi commerciali e ezimi estratti da funghi) e alcalino-biologico hanno consentito la solubilizzazione di cellulosa, emicellulosa e lignina sia per il sorgo da foraggio insilato e la paglia di grano. Per quanto riguarda i risultati ottenuti a seguito del processo di digestione anaerobica, il pretrattamento meccanico non ha consentito di incrementare la produzione di metano del sorgo da foraggio insilato, ne di megliorarne le cinetiche di idrolisi, come suggerito dai risultati ottenuti sulla struttura fisico-chimica della matrice. Combinando il pretrattamento meccanico e alcalino, e stato osservato sia un aumento della produzione specifica di metano (20%) sia della cinetica di processo (del 31%), ma i risultati non sono stati influenzati dalla riduzione delle dimensioni delle particelle. I migliori risultati ottenuti in termini di aumento della produzione di metano sono stati osservati trattando la paglia di grano a 40°C e 100°C con 10 gNaOH/100gTS per 24 ore (43% e 67%, rispettivamente) e il sorgo foraggio insilato a 40°C a parita di dose di idrossido di sodio (32%). I pretrattamenti biologici, effettuati con preparati enzimatici commerciali (xilanasi, endo ed eso-glucanasi), hanno comportato un aumento della produzione di metano di entrambi i substrati (15% e 55%, per il sorgo e la paglia di frumento, rispettivamente). Al contrario, i pretrattamenti biologici effettuati con l’estratto enzimatico di un ceppo fungino, non hanno incrementato la produzione di metano delle matrici. La combinazione del pretrattamento alcalino-biologico non ha comportato risultati migliori in termini di incremento di metano rispetto al solo pretrattamento alcalino. Pertanto, secondo i risultati precedenti, il pretrattamento alcalino con idrossido di sodio (10 gNaOH/100gTS, 40 °C, 24 h), che si e dimostrata la migliore strategia di pretrattamento per trattare il sorgo da foraggio insilato, e stato scelto al fine di valutare la sua influenza su sei varieta di sorgo. Nel caso delle cinque varieta (una varieta di sorgo da biomassa, una varieta di sorgo da foraggio e tre varieta di sorgo zuccherino), differenti dal sorgo da foraggio insilato, il pretrattamento alcalino ha avuto un effetto positivo sulla cinetica di digestione anaerobica (31%), ma non ha incrementato la produzione di metano. Per questo motivo, il sorgo da foraggio insilato e stato scelto come substrato per verificare l’applicabilita del pretrattamento alcalino a monte di un reattore anaerobico operante in semi-continuo. I risultati ottenuti hanno mostrato che il trattamento alcalino puo avere un effetto benefico sia sulla produzione di metano, con un aumento del 25% rispetto alla produzione di metano a partire da sorgo non trattato, sia sulla stabilita del processo di digestione anaerobica, garantita per tutta la durata della sperimentazione." @default.
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