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Progetto RiceRes: gli scarti della produzione di riso valgono oro

città: Milano - pubblicato il:
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riceres produzione del risoValorizzare gli scarti della produzione e della lavorazione del riso per ricavarne sostanze e materiali utili: è l’obiettivo del progetto RiceRes del Cnr, finanziato da Fondazione Cariplo.

Si calcola infatti che la produzione di 1 tonnellata di riso comporti la co-produzione di 200 kg di lolla e 70 kg di pula che trovano scarse e poco remunerative applicazioni, oltre a 1,3 tonnellate di paglia che non spesso vengono nemmeno rimosse dal campo.

Con lo scopo di farne uno scarto di valore aggiungendo valore alla filiera del riso e sviluppando un modello di bioraffineria è nato circa nove mesi fa il progetto RiceRes. Il tempo adesso è sufficiente perche Nicoletta Ravasio, primo ricercatore del Cnr Istm, tiri le prime somme. Questo articolo riprende proprio la sua esperienza sul campo.

Cosa abbiamo imparato dal progetto RiceRes

L’approccio adottato dai ricercatori è quello di individuare le classi di composti chimici contenute nei diversi scarti per poi valorizzarli rispettandone la struttura molecolare e non ditruggendola bruciando o fermentando indiscriminatamente tutta la biomassa per produrre energia.

La paglia per esempio è composta da cellulosa, lignina, cere, minerali e silicati. Nell’ambito del progetto RiceRes viene proposto un modo alternativo di utilizzo della paglia insieme a lana di scarto per la fabbricazione di pannelli termoisolanti e fonoassorbenti autoportanti da impiegare in bioedilizia.

La paglia si presta bene come materiale edile in quanto presenta un elevato potere termoisolante e fonoassorbente, è una risorsa rinnovabile, eco-compatibile, biodegradabile, presenta un’elevata traspirabilità e può essere impiegata nelle strutture antisismiche. Il processo per la fabbricazione del pannello è semplice.

Una volta mescolate opportunamente lana e paglia si trattano con una soluzione di soda. Il trattamento alcalino attacca le fibre di lana causandone il rigonfiamento e provocando il rilascio di una parte della proteina che le compone (cheratina). In questo modo si ottiene una pasta dalla consistenza viscosa, capace di prendere la forma desiderata, che andrà a costituire la matrice proteica adesiva del pannello.

Il risultato del trattamento alcalino su entrambi i materiali è quello di ottenere un bio-composito in cui la lana funge da matrice proteica responsabile della coesione fra le fibre e la paglia di riso costituisce la fibra di rinforzo. Aspetto fondamentale da considerare è che l’adesione fra le fibre è ottenuta senza l’utilizzo di alcun legante artificiale o sintetico.

Per quanto riguarda la lolla, il lavoro di ricerca del progetto RiceRes di questo primo periodo si è concentrato sulla preparazione di quattro diversi additivi per materia plastiche sottoponendo la lolla a processi meccanici, termici e chimici. In particolare si è ottenuta una silice amorfa di origine naturale che può essere utilizzata nella mescola di pneumatici, come già dimostrato da Pirelli, ma anche in altre applicazioni.

È interessante notare che la presenza di silice rappresenta il principale ostacolo alla valorizzazione energetica della lolla, quindi in questo progetto ancora una volta un problema vene trasformato in risorsa. Dalla pula poi si può estrarre con una discreta resa (15-20%) olio che a sua volta contiene molecole di elevato valore aggiunto.

Nel progetto RiceRes è stata studiata l’idrolisi enzimatica dell’olio estratto dalla pula di riso allo scopo di ottenere esclusivamente gli acidi grassi da utilizzare come precursori per la sintesi di bioprodotti innovativi quali bioadesivi e derivati di fitosteroli di potenziale impiego nutraceutico. Come biocatalizzatori sono state utilizzate le lipasi che, in Natura, catalizzano l’idrolisi dei trigliceridi ad acidi grassi e monogliceridi. Per le condizioni blande che caratterizzano i processi biocatalizzati, questo approccio garantisce l’integrità dei componenti dell’olio e, grazie alla specificità degli enzimi, non si ha la formazione di sottoprodotti.

Inoltre sono stati separati composti antiossidanti quali orizanolo, tocoferoli, vitamina E, fitosteroli e acido ferulico. In particolare l’orizanolo che arriva a costituire l’1-3% della pula di riso, possiede spiccate proprietà antiossidanti, antiipercolesterolinemiche, anabolizzanti e trova impiego nel trattamento di disordini associati alla menopausa e in cosmesi come schermante da radiazione UV per la pelle. La resa quantitativa e qualitativa di questi componenti è fortemente dipendente, oltre che dalla cultivar del riso, anche dalla filiera produttiva.

Per esempio, se la pula di riso prodotta non viene immediatamente tostata ad alta temperatura, si assiste a una rapida degradazione dei trigliceridi, con aumento dell’acidità libera dell’olio fino al 60-70%; in tale caso risulta poi difficile l’isolamento dell’orizanolo e dei fitosteroli, il cui contenuto può apparire sensibilmente diminuito.

Il progetto RiceRes valorizza anche la pula di riso

Nell’ambito del progetto RiceRes è stata elaborata una procedura originale di valorizzazione della pula di riso, ottenuta come scarto dalla filiera produttiva lombarda e comunemente caratterizzata da un medio-elevato grado di acidità (fino al 40-65%). In particolare, l’attenzione è stata posta sulla messa a punto di un protocollo economicamente conveniente per l’isolamento dell’orizanolo e in generale dei fitosteroli ivi contenuti e sull’individuazione di specifiche e semplici trasformazioni chimiche, finalizzate al potenziamento delle già note proprietà nutraceutiche, farmacologiche e cosmetiche.

L’olio, che ha un elevatissimo contenuto in acidi grassi liberi (fino all’80%) può essere convertito in una miscela di trigliceridi o in prodotti chimici interessanti come i monogliceridi, molto usati in campo alimentare. Questi ultimi si possono ottenere in unico stadio con un processo di esterificazione+transesterificazione su catalizzatore solido acido con rese migliori rispetto al processo convenzionale di esterificazione di acidi grassi liberi. Inoltre il nuovo processo non produce reflui, a differenza di quello tradizionale.

Utilizzando quantità maggiori di glicerolo, un sottoprodotto dell’industria del Biodiesel, si ottiene invece un olio di bassa acidità adatto ad alimentare impianti di generazione di corrente elettrica. Il residuo dell’estrazione dell’olio dalla pula contiene infine preziose proteine.

La carenza di proteine in molte parti del mondo, è motivo di forte preoccupazione in considerazione della sempre maggiore crescita demografica, della sostenibilità ambientale e socio-economica, dello sfruttamento del suolo per la produzione di mangimi per animali, della sicurezza alimentare. La ricerca di nuove fonti di proteine rappresenta quindi un obiettivo prioritario. Il contenuto proteico del riso (circa il 7%) è relativamente basso in confronto a quello di altri cereali.

Se si considera però l’entità della produzione annua mondiale di riso, la quantità di proteine potenzialmente disponibili è considerevole. Inoltre dal punto di vista qualitativo le proteine del riso sono eccellenti: sono prive di glutine, hanno un alto valore nutrizionale come pure un’ottima digeribilità. Queste proteine non sono uniformemente distribuite nel chicco ma sono per lo più concentrate nella pula che ne contiene fino al 20%.

Obiettivo della ricerca è lo sviluppo di un metodo di estrazione efficiente, economico e riproducibile delle proteine della pula di riso utilizzando un approccio di tipo biotecnologico, a utilizzando enzimi in grado di idrolizzare le proteine stesse rendendole maggiormente solubili in acqua.

Gli idrolizzati di proteine del riso così ottenuti saranno successivamente caratterizzati per valutarne le potenzialità applicative. In particolare ne verranno studiate le proprietà funzionali (capacità emulsionanti e schiumogene), biologiche (attività antiossidante e antibatterica), nutrizionali (digeribilità) e sensoriali (gusto umami).

Nel progetto RiceRes si ottiene quindi dagli scarti dell’industria del riso, una gamma piuttosto ampia di prodotti a diverso valore aggiunto che ne possono rendere sostenibile il processo di valorizzazione anche dal punto di vista economico.

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