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Analisi dei vantaggi nell'impiego della CO2 allo stato supercritico PDF Stampa E-mail
Lunedì 24 Agosto 2009 13:32

Caratteristiche della CO2 allo stato supercritico e vantaggi derivati dalle specifiche caratteristiche:

  • è inodore, non tossica
  • non contamina nè materiale nè ambiente di lavoro
  • è un gas presente nell’atmosfera e nei processi biologici che non lascia tracce e non contamina
  • consente valorizzazione dei prodotti di scarto come materia prima derivata o come altro prodotto
  • la temperatura critica e di processo è prossima a quella ambiente
  • possibilità di ottenere estratti termolabili senza alterazioni
  • conserva l’elevata permeabilità alla materia di un gas
  • il tempo di estrazione generalmente è più breve di quello richiesto dall’estrazione con il comune solvente
  • le variazioni delle condizioni di pressione e temperatura possono cambiare le proprietà solventi
  • elevata efficienza estrattiva e selettiva nel frazionamento e nell’estrazione, alta funzionalità del prodotto finale
  • è poco costosa, non brucia, non presenta i rischi connessi all’impiego di solventi organici
  • facilità di impiego
  • riciclaggio industriale semplice sia come materiale di consumo in altri processi (es. fotosintesi) e/o per lo stesso processo
  • risparmi nei costi di solvente ed energetici
  • i processi di ricircolo della CO2 applicati al processo industriale non alterano gli equilibri ambientali
  • riunisce l’estrazione e la rimozione dell’estratto in unica fase industriale, non necessità di processi accessori per eliminare sostanze nocive
  • riduzione dei tempi di lavorazione
  • satura completamente la camera di estrazione
  • inibizione dei processi ossidativi
  • l’alta pressione di processo realizza differenziali di pressione fra l’interno e l’esterno delle cellule di batteri e microrganismi
  • la disattivazione dei microrganismi determina un  notevole e anche totale abbattimento della carica batterica
  • possibilità di impiego in diversi processi industriali date le sue caratteristiche chimico-fisiche
  • Impiego in processi di estrazione, frazionamento, pastorizzazione, polimerizzazione e micronizzazione
  1. Da questa serie di vantaggi tecnici scaturiscono una serie di vantaggi economici che possono essere di notevole impatto se gestiti con una forte propensione all’efficienza e alla qualità.
    I vantaggi saranno:
    La disponibilità di maggiore produzione di qualità (le rese estrattive della tecnologia proposta rispetto alle rese tradizionali possono essere maggiori di oltre il 50%). Questo aumento della disponibilità si riferisce anche a nuovi prodotti ricavati dalla lavorazione dell’uva e dell’olivo e di altri vegetali che caratterizzano una filiera strutturata di prodotti. Di conseguenza si potrà avere una crescita di quelle produzioni che ora sono marginali se non assenti. Tali produzioni si caratterizzano senz’altro come produzioni  ad alto valore aggiunto specialmente per il settore nutraceutico, cosmetico, fitoterapico, farmacologico.
  2. Accesso a nuovi mercati. La possibilità di nuovi prodotti consentirà di accedere a nuovi mercati e di caratterizzare maggiormente l’impresa che li produce come multifunzionale. I settori interessati dalle nuove produzioni difatti saranno il settore nutraceutico, farmaceutico, cosmetico,  fitoterapico, e alimentare per prodotti dietetici (bevande a basso tenore alcolico, dolci dietetici e/o salutistici). Le forniture riguarderanno materie prime per imprese che operano in questi settori. Queste materie prime faranno parte a loro volta di formulati finali in cui le filiere che li esprimono possono ottenere maggiore visibilità. 
  3. Aumento della competitività dell’impresa. L’ aumento della competitività dell’impresa avverrà come effetto dell’aumento del fatturato pro capite, dell’impiego di tecnologie più produttive ed avanzate, dell’ inserimento della produzione in nuovi settori, della considerevole riduzione dell’impatto ambientale che eliminerà condizionamenti e costi impliciti (es.: risparmio di costi per smaltimento di reflui trattati con solventi organici ecc.) che nel lungo periodo possono diventare ostacoli alla crescita dimensionale e qualitativa. La competitività potrà aumentare anche come effetto della competizione con altri mercati.
  4. La performance aziendale potrà essere positiva per effetto del miglioramento del  fatturato pro capite, del prodotto pro capite e della qualità della produzione dovuta alle scelte tecnologiche da sviluppare.
  5. Accrescimento del grado d’innovazione dell’impresa. L’accrescimento del grado d’innovazione dell’impresa si verifica attraverso l’inserimento e l’impiego della CO2  allo stato supercritico sia in fase di pastorizzazione che in fase di estrazione, di separazione, micronizzazione e incapsulamento di polveri con polimeri. Un aspetto che qualifica  l’innovazione è la conseguente riduzione dell’impatto ambientale per la “non addizione” di  solventi organici nel processo estrattivo e di frazionamento.
  6. Promozione di un nuovo marchio per il prodotto finale abbinato a quello tradizionale (se quello tradizionale ha contenuti di qualità come ad es. uva, olio d’olivo ecc.) . Ad esempio ancora, nella valutazione di nuovo marchio per un vino a bassa gradazione alcolica e elevata qualità aromatica si  pone come obiettivo nel prodotto finale la permanenza degli aromi originali col fine di collegare la tradizione enologica all’innovazione dovuta ad esigenze di mercato che richiedono minor consumo di alcol. Le caratteristiche di questo prodotto dovranno essere ben identificate con i vantaggi che offre, vantaggi che sono correlati alla tecnologia applicata.
  7. Miglioramento della qualità di prodotto e maggior inserimento dei prodotti di filiera dei vegetali, dell’ uva e dell’olio in settori diversi. Il miglioramento della qualità di prodotto sarà una risultante della tecnologia applicata e del grado di applicazione ai diversi segmenti di prodotto di altri sistemi ecocompatibili oltre alla  estrazione mediante fluidi allo stato supercritico. 
  8. Riduzione dei costi di produzione e riqualificazione dei costi – aumento dei ricavi
    Si prevede che l’applicazione industriale, a fronte di un aumento della produzione di olio di oliva per la maggior resa industriale e per la miglior qualità produrrà un aumento dei ricavi e una sostanziale stagnazione e riqualificazione dei costi per effetto di:
    - aumento di costi per ricerca e sviluppo e controllo qualità
    - diminuzione dei costi per materiali di consumo (solventi organici)
    - maggior impiego degli impianti per produzione di olio
    - aumento dei costi del personale per tecnici qualificati e laureati
    - abbattimento dei costi per smaltimento reflui e prodotti di scarto
  9. Miglioramento del processo produttivo o dei prodotti/servizi;
    Il  miglioramento del processo produttivo per effetto dell’impiego dell’alta pressione con cui verrà veicolata la CO2 impiegata come solvente inibirà le reazioni ossidative da una parte e dall’altra abbatterà la carica batterica (numerose sono le pubblicazioni scientifiche in tal senso). La qualità dei composti termolabili inoltre verrà preservata dalla temperatura di processo a livello ambiente (35 °C ) e dalla possibilità di estrarre le sostanze più volatili in fasi estrattive dedicate (in separatori ciclonici e non nei separatori gravimetrici dove vengono separati i composti dal peso molecolare più rilevante). Inoltre il non impiego di anidride solforosa e di solventi organici nella fase di frazionamento, pastorizzazione e di estrazione consentirà di ottenere dei prodotti di qualità (concentrati in polifenoli, oli di pregio da vinaccioli, bevande a basso tenore alcolico ecc.). Al miglioramento del processo produttivo sarà accompagnato anche un miglioramento dell’ambiente di lavoro che non sarà più saturo di anidride solforosa e/o di solventi organici. L’allargamento della produzione aumenterà la capacità di valutare la qualità non solamente nei prodotti principali ma anche per altri prodotti realizzati nella filiera vegetale interessata (es. farine disoleate per prodotti dietetici come quelle derivate dal mandorlo). Verranno ridotti sensibilmente o annullati i prodotti di scarto come effetto dell’impiego di tecnologie di qualità.
  10. Realizzazione di nuovo prodotto o servizio. E’possibile realizzare una serie di nuovi prodotti ricavati dalle filiere di vegetali interessate che potranno essere inseriti in diversi settori identificati ne: alimentare (bevande a basso tenore alcolico, vini bianchi di elevata qualità ), nutraceutico (estratti concentrati in polifenoli, oli di vinaccioli  ad elevata funzionalità), fitoterapico (estratti caratterizzati in oleuropeina ed altre molecole antivirali ed antibatteriche, estratti ad alta funzionalità), farmaceutico (estratti caratterizzati in antiossidanti, e ad alta funzionalità), cosmetico (cere abbinate a polifenoli).
  11. Abbattimento dell’impatto ambientale generato da trasformazione di prodotti primari.
    La situazione tecnologica proposta consentirà, nel lungo periodo e col crescere delle regolamentazioni alla trasformazione, di acquisire vantaggi competitivi su un segmento così importante per l’economia nazionale.  Accanto al prodotto il servizio di analisi e controllo qualità sviluppato a seguito del progetto contribuirà ad offrire un prodotto/servizio di maggior interesse per una clientela più variegata. Difatti la tecnologia SCF (supercriticalfluid) si presenta come  la tecnologia più efficiente ed avanzata nel segmento interessato. Se industrialmente applicata in condizioni tecnicamente valide è in grado di garantire un elevato livello di protezione dell’ambiente nel suo complesso: sistemi di controllo e di sicurezza, sistemi di recupero dei prodotti che per altre tecnologie sono di scarto, non impiego di solventi chimici e/o sostanze inquinanti nei sistemi di trasformazione delle materie prime.  È interessante notare come, nella Direttiva 96/61/CE sulla prevenzione e la riduzione integrata dell’inquinamento, rientrino in questa definizione anche le modalità di progettazione, costruzione, manutenzione, esercizio e dismissione di un impianto. L’applicazione della migliore tecnologia disponibile per la riduzione e l’abbattimento dell’inquinamento generato dall’esercizio di un impianto è la base sulla quale il legislatore fissa i valori limite di emissione degli inquinanti. Il ricorso alla BAT intende qualificare come impresa sostenibile.

Applicazioni industriali interessate dai fluidi allo stato supercritico:

  1. Estrazione ed estrazione frazionata (SFE—Supercritical Fluid Extraction).
    Applicazione a matrici vegetali solide per l’estrazione di oli essenziali, oleoresine, aromi, principi attivi, di interesse in campo alimentare, cosmetico e farmaceutico;
  2. Ottenimento di frazioni arricchite. La frazione esausta spesso, perché non contaminata dal trattamento, diventa prodotto principale se concentrata in una sostanza che non si è estratto per scelta. Es. ipericina da iperico.
  3. Frazionamento di cariche liquide (SFF—Supercritical Fluid Fractionation).
    Trattamento di olio di sansa, colza, lampante per la riduzione nel valore dell’acidità, del contenuto sterolico, allontanamento di pigmenti e della frazione cerosa;
  4. Trattamento di miscele di olio di pesce; Trattamento di miscele di olio estratto da biomasse microalgali;Trattamento di miscele di etil e metil esteri.
  5. Estrazione di composti idrosolubili. Con l’impiego di acqua in fase subcritica (pressione 
  6. Cromatografia preparativa (SFC—Supercritical Fluid cromatography).
    Trattamento di miscele di etil e metil esteri per l’ottenimento di prodotti ad elevata purezza (% EPA > 92%; % DHA > 90%).
  7. Sostituzione dei solventi organici nell’industria alimentare, cosmetica, farmaceutica.
  8. Purificazione di prodotti di sintesi.
  9. Rimozione di solventi organici (alcoli superiori, organo clorurati, DMSO, NMP, DMF) da antibiotici, polimeri
  10. Impregnazione di matrici inerti per la preparazione di catalizzatori supportati.
    Deposizione di metallo-ceni per espansione rapida di una soluzione supercritica (RESS) condotta in modalità batch.
  11. Processi di micronizzazione.
  12. Espansione rapida di una soluzione supercritica (RESS) applicata a polveri farmaceutiche quali antibiotici (acido salicilico), antimicotici (griseofulvina), ormoni (progesterone, testosterone);
  13. Precipitazione indotta da un antisolvente supercritico (SAS) a partire da soluzione omogenea, condotta in modo continuo e discontinuo, applicata a sostanze di interesse farmaceutico (acido ialuronico, salbutanolo, pentamidina) ed elettronico (acetato di ittrio quale semiconduttore)
  14. Precipitazione da soluzione saturata con gas (PGSS) applicata a polietilenglicole.
  15. Ricoprimento di farmaci (tecnica SAS eterogenea in discontinuo) con etilcellulosa, polimeri acrilici, ftalati.
  16. Medical devices.
    Sistemi a rilascio controllato di farmaci (controlled drug delivery release);
  17. Nuovi farmaci ingegnerizzati.
  18. Reazioni in fase supercritica.
  19. Contenimento della carica microbica o batterica. Pastorizzazione di liquidi
  20. Allontanamento di pesticidi.
  21. Decontaminazione di terreni e/o fanghi inquinati. Pulizia di materiali.
    Sgrassatura e pulitura di utensili per meccanica di precisione, industria orafa, apparati per microelettronica.


 

 

 

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