Di Alice Mannucci
Introduzione
Negli ultimi anni sono stati condotti diversi studi riguardanti l’applicabilità del biochar nel rimuovere gli odori derivanti dai rifiuti solidi organici. La degradazione della materia organica, infatti, comporta l’emissione di odori a noi sgradevoli. Ogni rifiuto organico, a prescindere dalla composizione, è inevitabilmente destinato a subire decomposizione o putrefazione[1]. I composti vegetali e i loro derivati, come la carta subiscono decomposizione, mentre quelli di origine animale, putrefazione. Quello che rende la ‘spazzatura umida’ maleodorante sono le molecole odorose che vengono rilasciate a seguito di i processi degradativi e la loro interazione con le nostre cellule olfattive. Il nostro sistema olfattivo consiste in un processo indotto dall’interazione tra le cellule sensoriali e i composti molecolari odorosi. Per questo, il grado di percezione dell’odore è funzione della sensibilità del singolo individuo.
Il malessere legato alla percezione di odori sgradevoli è dovuto all’atavicità della funzione olfattiva. L’olfatto è determinante nell’interazione con l’ambiente e con gli individui, fondamentale anche per svolgere le funzioni di ricerca del cibo e di riproduzione. A causa dell’intrinseca connessione con la struttura cerebrale, e dunque con il benessere degli individui, in Italia e in Europa sono state istituite norme specifiche che riguardano le “molestie olfattive”, nelle quali si incorre ogni qualvolta vengono prodotte emissioni in grado di ledere il benessere degli individui[2].
[1] L’insieme dei processi di fermentazione anaerobica indotta da batteri aerofagi.
[2] https://www.ambientediritto.it/dottrina/la-normativa-sulle-discariche-e-il-problema-delle-emissioni-diffuse/
I processi di decomposizione della materia organica
Il cattivo odore dovuto alla putrefazione di prodotti di origine animale e derivati (formaggi e latte) è dovuto al rilascio dei composti volatili di degradazione intermedia; tali composti sono il risultato delle condizioni aerobiche. Gli elementi come azoto, carbonio e zolfo, presenti nei lipidi e nelle proteine si ossidano in modo incompleto generando idrogeno solforato (H₂S), anidride carbonica (CO2), metano (CH4), anidrite solforosa (SO2), ammoniaca (NH3) e idrogeno (H2). A questi si aggiungono le ammine biogeniche (putrescina e cadaverina), il cui odore risulta sgradevole alla percezione olfattiva umana, a cui si aggiunge l’ormai nota tossicità di questi composti.
Ammine biogeniche
Le ammine biogeniche si trovano in carne, pesce, formaggi, in alimenti fermentati (vino o birra) e in alcuni cibi di origine vegetale altamente proteici. La loro concentrazione cresce in funzione del grado di degradazione o putrefazione e possono provocare allergie, problemi dermatologici, intestinali, mal di testa, etc.
Degradazione dei composti vegetali
In questo caso i processi di degradazione iniziali delle biomasse vegetali sono dovuti all’attività dell’enzima lipossigenasi. Questo enzima che si trova nei semi si attiva innescando reazioni di ossidazione di tre tipi di acidi grassi vegetali: l’acido linoleico, linolenico ed arachidonico.
Il risultato di queste reazioni è la formazione di idroperossidi, i quali, in seguito, si degradano generando prodotti volatili e non volatili. La lipossigenasi, pertanto, può modificare l’aroma rendendolo sgradevole (Richardson & Hyslop,1985; Galliard, 1989).
Tra le sostanze generate dalla degradazione degli scarti organici sono presenti anche gas biogenici noti per il contributo al riscaldamento della superficie terrestre: CO2, CO e CH4 (Yasmin et al., 2022). Alla degradazione dei rifiuti organici alimentari, infatti, viene attribuito un quantitativo annuale di emissioni di CO2 pari a 4,4 Gton di CO2eq (FAO – Food and Agriculture Organ United Nations, Rome, 2011; Amicarelli et al., 2021). A queste devono essere aggiunte le emissioni di metano (CH4), gas con un potenziale inquinante circa 28 volte superiore a quello della CO2 (Deng et al., 2023). Tuttavia, le emissioni di metano hanno luogo in un secondo momento del processo di degradazione, vale a dire nella fase termofila di stabilizzazione[1], che si verifica per lo più quando i rifiuti stazionano nelle discariche. Alle discariche viene attribuito circa il 12% delle emissioni annuali di metano (CH4) (vale a dire, 734 kg di CO2-eq/tonnellata di rifiuti umidi trattati) (Basha et al., 2021).
[1] Questa è caratterizzata da temperature maggiori (40-65° C) e condizioni aerobiche (Nordahl et al., 2023).
Il biochar, una soluzione
Le mille potenzialità del biochar. Cheng et al. 2025
In quest’ambito, dunque, il biochar si presenta come una possibile soluzione, perché in grado di intrappolare le emissioni gassose e potenziare le attività microbiche coinvolte nella degradazione della materia organica.
Questa capacità dei biochar è stata affrontata da diversi studi (Chen et al. 2024; Jang et al., 2018; Meiirkhanuly et al., 2020; Kaikiti et al., 2021). I fattori determinanti, che rendono questo prodotto efficiente nell’assorbire biogas, sono l’ampia superficie specifica e l’elevata porosità, capacità di scambio ionico e la presenza di molteplici gruppi funzionali sulla sua superficie (Chen et al. 2024).
Le capacità adsorbenti dei biochar si sono dimostrate soddisfacenti nella maggior parte dei casi, tuttavia le performance variano in funzione delle specifiche del prodotto. È infatti necessario sottolineare che con il termine biochar si indicano tutti i prodotti carboniosi ottenuti dalla degradazione termochimica di biomasse vergini. Questo dunque da la possibilità di utilizzare un’ampia gamma di biomasse e tipologie di reattori con specifiche tecniche diverse che rendono i biochar diversi tra loro.
Per questo motivo è possibile scegliere le specifiche fisico chimiche ottimali per raggiungere gli obiettivi adsorbenti desiderati (Chen et al,. 2024). Inoltre, come sottolineano diversi studi (Chen et al., 2024;) è necessario definire anche il quantitativo giusto di biochar da predisporre sotto la pattumiera. L’argomento è ancora in discussione; gli odori in-door, infatti necessario il 4-30% riportato (Dougherty et al., 2017).
Fermo restando che l’efficacia del trattamento dipende dalle specifiche del biochar, dal tipo di accumulo organico e dai fattori esterni. Ad oggi, i risultati sono incoraggianti, ma è necessario uno sforzo più mirato per rendere questa una soluzione ad uso comune.
Bibliografia
Amicarelli V., Lagioia G., Bux C. Global warming potential of food waste through the life cycle assessment: an analytical review Environ Impact Assess Rev, 91 (2021), Article 106677,10.1016/j.eiar.2021.106677.
Chen B., Jacek A., Koziel J. A, Bialowiec A., O’Brien S.O, 2024. The potential role of biochar in mitigating gaseous emissions from livestock waste – A mini-review.
Deng Z., Ciais P., Hu L., Martinez A., Saunois M., Thompson R.L., Tibrewa K., Wouter Peters W., Byrne B., Grassi G., Palmer P.I., Luijkx I.T., Liu Z., Liu J., Fang X., Wang T., Tian H., Katsumasa Tanaka K., Bastos A., Sitch S., Poulter B., Albergel C., Tsuruta A., Maksyutov S., Janardanan R., Niwa Y., Zheng B., Thanwerdas J.,Belikov D., Segers A., Chevallier F:, 2023. Global greenhouse gas reconciliation 2022. Earth Syst. Sci. Data, 17, 1121–1152, https://doi.org/10.5194/essd-17-1121-2025, 2025. Journal of Environmental Management 370 (2024) 122692. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.122692
Dougherty, B., Gray, M., Johnson, M.G., Kleber, M., 2017. Can biochar covers reduce emissions from manure lagoons while capturing nutrients? J. Environ. Qual. 46,659–666. https://doi.org/10.2134/jeq2016.12.0478.
Galliard T., 1986. Oxygen consumption of aqueous suspensions of wheat wholemeal, bran and germ: Involvement of lipase and lipoxygenase. J. Cereal Sci., 4, 33-50.
Global food loss and food waste: Causes and solutions – extent, causes and prevention FAO – Food and Agriculture Organ United Nations, Rome (2011), pp. 1-29
Kaikiti, K., Stylianou, M., Agapiou, A., 2021. Use of biochar for the sorption of volatile organic compounds (VOCs) emitted from cattle manure. Environ. Sci. Pollut. Res. 28, 59141–59149. https://doi.org/10.1007/s11356-020-09545-y.
Meiirkhanuly, Z., Koziel, J.A., Chen, B., Białowiec, A., Lee, M., Wi, J., Banik, C., Brown, R.C., Bakshi, S., 2020. Mitigation of gaseous emissions from swine manure with the surficial application of biochars. Atmosphere 11, 1179. https://doi.org/10.3390/atmos11111179.
Richardson, T. & Hyslop, D. B. (1985). Enzymes. In Food Chemistry, 2nd edn (revised and expanded), ed. 0. R. Fennema. Marcel Dekker, New York, pp. 371476. Somers, T. C. (1971).
Jang, H.M., Choi, Y.-K., Kan, E., 2018. Effects of dairy manure-derived biochar on psychrophilic, mesophilic and thermophilic anaerobic digestions of dairy manure. Bioresour. Technol. 250, 927–931. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.11.074.
Yasmin N., Jamuda M., Panda A.K., Samal K., Nayak J.K. Emission of greenhouse gases (GHGs) during composting and vermicomposting: Measurement, mitigation, and perspectives Energy Nexus, 7 (Sep. 2022), Article 100092, 10.1016/j.nexus.2022.100092
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