biotehnologii ecologice de tratare a deseurilor agroalimentare badita

8/10/2019 Biotehnologii Ecologice de Tratare a Deseurilor Agroalimentare Badita

1/11

1

Universitatea Politehnica Bucureti

Facultatea Ingineria Sistemelor Biotehnice

Referat la disciplina

-Biotehnologii-

Profestor ndrumtor :Isopencu Gabriela Student:

Bdi Constantin

An IV, grupa733


2/11

2

Biotehnologii ecologice de valorificare a

deeurilor agroalimentare

1.Introducere

Termenul de biotehnologieeste o form prescurtat a expresiei tehnologie biologic i a fostintrodus n limbajul curent, pe la mijlocul anilor 70, ca un substituent al noiunii mult maiambigue de bioinginerie, care a fost ntrebuinat frecvent pentru a descrie procesele de ingineriechimic n care se utilizeaz microorganisme sau componente active ale acestora, n special,proiectarea fermentatoarelor, precum i recuperarea i purificarea produselor biologice

obinute.

Biotehnologia-reprezint o tiin care studiaz procesele de bioproducie bazate,preponderent, pe activitatea microorganismelor i a principalelor componente ale acestora,precum i pe utilizarea celulelor i a esuturilor aparinnd organismelor superioare.

2.Biotehnologi i ecologice

Biotehnologiile ecologicereprezint acel grup distinct de biotehnologii moderne, utilizate nscopul prevenirii sau combaterii efectelor fenomenelor de poluare a ecosistemelor, prin utilizareaunor specii de microorganisme, care au capacitatea metabolic de a converti factorii poluani nproduse biogene, cu proprieti benefice pentru starea de sntate a populaiilor umane, precum

i pentru meninerea calitii naturale a mediului ambiant.

Aplicarea acestor biotehnologii ecologice, cu precdere n domeniul activitilor agro-industriale, are un dublu efect benefic, prin:

1) soluionarea problemelor legate de impactul asupra mediului, generat prin acumulareaanumitor deeuri vegetale, rezultate din procesele tehnologice de prelucrare a produselor agro-alimentare, utiliznd n acest scop mijloace biologice pentru valorificarea lor integral, frefecte poluante i eficiente din punct de vedere economic;

2) obinerea unor suplimente alimentare cu valoare nutritiv ridicat, ale cror efecte terapeuticevor determina creterea strii de sntate a publicului consumator.


3/11

3

n acest context, elaborarea i aplicarea biotehnologiilor ecologice de fermentare fungic adeeurilor vegetale, rezultate din fluxurile tehnologice utilizate n industria agro-alimentar,

precum i n industria de vinificaie, reprezint o alternativ cu dublu efect benefic, respectiv,att asupra alimentaiei i sntii populaiilor umane, prin obinerea de suplimente alimentare,

bogate n compui biologic activi, cu proprieti nutritive remarcabile, ct i asupra calitii

mediului, prin valorificarea superioar a tuturor acestor materiale vegetale reziduale.

Biotehnologiile ecologice constituie acele tehnologii moderne, destinate intensificriimetabolismului specific microorganismelor utilizate pentru conversia anumitor substraturi, prin

creterea i multiplicarea celulelor microbiene n bioreactoare, complet automatizate icomputerizate, care ofernumeroase avantaje economice, tehnice i de pstrare a strii de

sntate a mediului. Iat numai cteva dintre aceste avantaje, cu efecte extrem de importante nplan economic:

scurtarea semnificativ a ciclului biologic de dezvoltare celular, n medie, de la 6 - 10

sptmni (n sistemul clasic, n funcie de specia respectiv), pn la cel mult o sptmn ;

asigurarea parametrilor optimi de aciune a factorilor abiotici, indispensabili pentru realizareacantitilor maxime de biomas celular, n cel mai scurt timp;

reducerea considerabil a cheltuielilor de energie i manoper, precum i a volumului dematerii prime manipulate;

eliminarea oricror surse de poluare, prin utilizarea unor medii de cretere i dezvoltare aculturilor celulare, care sunt preparate fr utilizarea unor amendamente sau a unor aditivi desintez chimic, aa cum se procedeazn culturile de tip clasic, precum i prin absena total a

reziduurilor de orice natur;

biomasa celular (vegetal, animal sau microbian), obinut prin aplicarea acestorbiotehnologii de cultivare ecologic este 100% natural i poate fi utilizat integral pentrufabricarea de produse alimentare sau farmaceutice, care vor contribui la creterea strii desntate a consumatorilor umani.

Aplicarea biotehnologiilor ecologice va facilita atingerea obiectivelor socioeconomice privindcreterea capacitii societilor comerciale de procesare industrial a produselor agroalimentare,de a respecta normele i directivele programului de protecie a mediului elaborat de Uniunea

European, avnd un impact deosebit n mai multe planuri.

1. n plan tehnologic, prin:

utilizarea biotehnologiilor de valorificare superioar a deeurilor i subproduselor dinhorticultur, viticultur i industria agroalimentar, pentru producerea de biomas fungicnutritiv;


4/11

4

creterea productivitii activitilor efectuaten domeniile menionate, prin utilizarea integrala tuturor materiilor prime utilizate n fluxurile tehnologice de procesare;

2. n plan operaional, prin:

sporirea performanelor de producie va conduce la creterea veniturilor celor implicai nactivitile productive din aceste domenii, precum i obinerea unui profit economic semnificativ;

aplicarea standardelor de calitate i de protecia mediului la nivelul cerinelor UniuniiEuropene.

3.Definirea deeurilor

Deeurile reprezint o pierdere substanial de resurse, privit att sub form de materiale dar ide energie. Aceasta este consecina faptului c generarea excesiv de deeuri este rspunsul unor

procese de producie ineficiente, a durabilitii reduse a bunurilor i al unui anumit profil al

consumului. Volumul de deeuri este un indicator al modului n care o societate utilizeazeficient sau nu materiile prime ( Oros V., 2002; Ungureanu C., 2006; Suteu D., 2009).

3.1Clasificarea deeurilori proprietile deeurilor industriei agroalimentare

In general, intr-un proces de productie intra materii prime si materiale auxiliare si ies produselefinite si deseuri care pot fi deseuri specifice produsului obtinut sau deseuri nespecifice.

Cantitatea i calitatea deeurilor nespecifice este practic independent de tipul i calitateaprodusului finit. Ca de exemplu de deeuri nespecifice se pot meniona containerele pentruprodusele chimice utilizate n curirea i dezinfecia instalaiilor industriei agroalimentare.

Numrul i timpul acestorcontainere care trebuie ndeprtate nu influieneaz calitateaprodusului obinut.

n cazul deeurilor specifice, cantitatea generat raportat la nivelul produciei nu poate fimodificat dect prin mijloace tehnice, mijloace care, de cele mai multe ori,conduc la

modificare calitii produselor. Ca exemple tipice de astfel de deeuri pot fi menionate bobele deorz epuizate la fabricarea berii, subprodusele de abatorizare din produia de carne, cojile de

cartof sau de citrice, pinea nvechit etc. Deeurile specifice se acumuleaz n mod inevitabil caurmare a prelucrrii materiilor prime. Ele sunt produse n diverse etape ale procesului

biotehnologic, etape n care din materia prim sunt extrase produsele dorite. Dup extragereaacestora, deseori n deeuri mai rmn n componentele potenial utile.

Deeurile din industria agroalimentar sunt caracterizate de o valoare ridicat a raportului dintrecantitile de deeuri specifice i de produse finita. Aceasta nseamn c, pe lng faptul cgenerarea acestor deeuri specifice este inevitabil, cantitatea i tipul deeurilor produse,

constnd n principal din resturi organice ale materiei prime prelucrate, este dificil de modificatcu meninerea intacta a calitii produsului finit. Uilizarea i depozitarea deeurilor specifice este


5/11

5

dificldatorita instabilitii biologice, a naturii potenial patogene, a coninutului ridicat de ap, apotenialului rapid de autooxidare, precum i datorit nivelului ridicat al activitii enzimatice.

Diversele tipuri de deeuri generate n diferite ramuri ale industriei agroalimentare pot ficunatificate n funcie de nivelul produciei n ramura respectiv.

Metodele actuale de utilizare a deeurilor specifice s-au dezvoltat odat cu liniile tradiionale deproductie, fiind strns legate de originea agricol a materiilor prime. Dou sunt metodeletradiionale de utilizare a deeurilor: ca hran pentru animale( boabele de cereale epuizate,frunzele si coletele de sfecl, de ex) sau ca ngrmnt ( nmolul de la filtrare saude la

carbonatare din industria zahrului, de ex). Majoritatea soluiilor agricole pentru depozitareadeeurilor reprezint un echilibru ntre reglementrile legislative i ele mai bune soluii ecologice

i economice.

Analizand diverse ramuri ale industriei alimentare se pot determina cantitile de deeurigenerate pe fazele procesului tehnologic. Se poate calcula un indice al deeurilor specifice (IDS),

definit ca raport intre masa deeurilor acumulate raportatela masa produsului comercializabil.Tabelul 1prezint principalele deeuri din diversele ramuri ale industriei agroalimentare, precum

si valorile deeurilor specifice.

Tabelul 1. Principalele deeuri din industria agroalimentar


6/11

6

Panin prezent, cea mai important metodde a scapa de deseurile industriei alimentare a fostutilizarea acestora n hrana animalelor.

n tabelul 2. sunt prezentate informatii referitoare la compoziia diferitelor deeuri utilizate cahrana pentru animale.

Tabelul 2. Informaii referitoare la compoziia diferitelor deeuri utilizate ca hranpentruanimale.


7/11

7

Pe lang deeurile solide, industria agroalimentara produce i poluanti aeropurtai (gaze,particule solide sau lichide) precum si ape reziduale. Apele reziduale reprezint cel mai intalnit

deeu al industriei agroalimentare, intruct multe operaii unitare ale tehnologiilor produselor

alimentare (splare, evaporare, filtrare, extracie, etc) se desfasoar in mediu apos sau necesitcantii importante de ap. Apele reziduale provenite din aceste procese conin uzual cantiti

importante de solide n suspensie, compui organici dizolvati (glucide, lipide, proteine), punndprobleme dificile in ceea ce privete deversarea. In tabelul 3. sunt prezentate caracteristicile

tipice ale unor ape reziduale provenite din diverse ramuri.

,

Tabelul 3. Caracteristicile tipice ale unor ape reziduala provenite din diverse ramuri.

Deeurile biodegradabilereprezinta o categorie de deseuri formate din:

O fractie importanta din deseuri municipale (40-70%);

Deseuri rezultate din activitati agricole si zootehnice;

Deseuri de la prelucrarile agro-industriale, precum si

Namolul de la statiile de epurare a apelor.

Deeurile agroindustriale sunt in proportie foarte mare de tip biodegradabil i pot rezulta dinurmatoarele activiti: din horticultur, viticultur(ramuri, frunze, etc), culturi agricole (paie,

coceni, frunze, ramuri, etc), deseuri din zootehnie (gunoi de grajd), activitati industriale(industria de procesare, industria piscicol, industria vinului, industria berii).

O parte din aceste deeuri pot fi utilizate fie in hrana animalelor (o serie de subproduse de lafabricile de zahar, de la macinarea cerealelor) sau ca ingrminte organice. Gunoiul de grajd,excrementele de la fermele de crestere a pasrilor, formeaza o cantitate importanta de deeuri

biodegradabile utilizabile in procese de digestie (anaerob si aerob)

Stocarea n depozite (ecologice sau nu) a deeurilor biodegradabile prezinto serie dedezavantaje majore in ceea ce priveste impactul asupra mediului si asupra sntaii populaiei.


8/11

8

Selecia finala metodei de tratare in defavoarea depozitarii depinde de infrastructura, conditiieconomice si de mediu specific fiecrei zone.n alegerea metodei de tratare se au n vedere

urmatoarele:

Cantitatea, tipul si accesibilitatea materialelor biodegradabile;

Necesitatea (cererea) de fertilizani, amelioratori pentru sol sau energie; Caracteristicile zonei (distanta fata de sursa de deseuri, urbanizarea, etc)

Posibilitatea racordarii la sistemul zonal de distributie a caldurii sau electricitatii;

Pretul energiei electrice

4.Tehnologii de tratare biologic

Plecnd de la capacitatea deeurilor biodegradabile de a fermenta, n vederea implementrii unortehnici eficiente de tratare a acestei categorii de deeuri, au fost dezvoltate i mbuntite

numeroase biotehnologii, care n o serie de cazuri functioneaz n paralel sau nlocuiesc tehnicile

de incinerare i depozitare controlat. Acestea reprezint marele avantaj c reduc volumul dedeeuri, producnd n schimb dou produse extrem de utile: compostul i biogazul.

Dintre biotehnologiile aplicate n valorificarea i tratarea deeurilor de o atenie deosebit sebucur in ultimul timp tehnologiile de digestie( aerob compostarea i anaerob fermentarea

(digestia) anaerob ). Acestea prin produsele principale generate se aliniaz noilor tendine dinUniunea European privind obinerea de energie i de noi resurse i nlocuirea produselor

chimice de condiionare a solului cu produse ecologice, cu ipact negativ redus asupra faunei iflorei.

Indiferent de tehnologia de digestie adoptat, fluxul tehnologic va fi schematizat ca n schema 1.

Schema 1. Reprezentarea schematizat a fluxului tehnologic al digestie

Colectare selectiv/ Sortare

Tratare mecanic mrunire

separare

Digestie Condiionare

produse

inocul


9/11

9

Compostarea

Compostarea( figura 2), este o metod ecologic de procesare a deeurilor biodegradabile, printransformarea lor intr-un produs nepoluant numit compost, cu nalt valoare nutritiv pentru

plante i cereale, respectiv un foarte bun amendament al strii fizice i chimice a solurilor. Ea

reprezint totalitatea transformrilor fizice, chimice i biochimice pe care le sufer deeurilebiodegradabile, de la forma iniial i pn ajung n diferite stadii de humificare. Este un procesbiologic natural, aerob i exoterm, n care microorganismele convertesc deeurile biodegradabile

n CO2, vapori de H2O i compost.

Procesul de compostare are ca rezultat stabilizarea deeurilor i reducerea volumului.Fezabilitatea procesului depinde de existena unei piee de desfacere pentru produsul final.Separarea la surs a deeurilor este esenial, reducnd substanial costurile procesului de

compostare.

Figura 2.Compostarea


10/11

10

Digestia anaeroba

Digestia anaeroba este un process biologic, de descompunere a materiei organice umede, care sedesfasoar n incinte inchise, n absena oxigenului molecular si a luminii si n prezena maimultor specii de bacterii. In acest process microorganismele descompun material organica n

substane cu molecula simpl i amestec de gaze. Amestecul gazos este format din CH4si CO2alturi de care se ntalnesc cantii mici de H2, H2S, mercaptani, vapori de ap i urme de NH3,

N2i se numeste biogaz.

Digestia anaeroba are ca rezultat reducerea volumului deeurilor cu stabilizarea acestora siobinerea de fertlizatori pentru sol i biogaz. Prin aceastmetodapot fi tratate toate tipurile dedeeuri biodegradabile nsa cel mai bine se preteaz deeurile provenite de la fermele de animale

(bovine, porcine). Fezabilitatea metodei depinde de existena unei piee de desfacere a fertilizatorilor si biogazului. O importanfoarte mare o are separarea la sursa a deseurilor. Cu

toate cmetoda este cunoscuta de foarte mult timp, aplicarea la scarindustrials-a facut doar in

ultimii 10 ani.

Tratarea prin procese de membran

Procesele de membran cum ar fi osmoza invers, diafiltrarea i electro dializa sunt utilizate n specialpentru tratarea zerului provenit de la fabricarea brnzeturilor. Prin procese de membran pot fi recuperate

anuminte componente valorificabile ale zerului, cum ar fi concentratul proteic, de exemplu.

5.Noi metode de valorificare a deeurilor

Noile metode de prelucrare a deeurilor industriei alimentare se concentreazpe anumitecomponente ale acestora. Coninutuluide fibre (solubile si insolubile) din alimente i se acorda o

importan din ce in ce mai mare in nutriia uman. Cerealele epuizate i rezidurile de laprelucrarea morcovilor pot fi utilizate pentru obinerea fibrelor destinate consumului uman.

Fibrele solubile si insolubile din deeurile de mere, tomate si morcovi, precum si din cojile decitricepot fi extrase diverse clase.n producia de alimente, aceste fibre servesc la legarea apei,

datorita proprietatilor lor adsorbtive si a capacitatii de a forma geluri.

Materialul fibros al cerealelor epuizate din industria berii poate fi utilizat ca material deumplutur sau ca material de structur suplimentar in plcile fibrolemnoase.

Grsimile recuperate din deeurile de la abatorizare servesc ca bazpentru numeroase produsedin industria chimic i industria cosmeticelor.


11/11

11

Obinerea alcoolului din tescovin este metoda clasicde valorificare a acesteia. Dupdescoperirea valorii nutritive a uleiului din smburii strugurilor, acestia sunt separate din

tescovin i supui extraciei prin presare in vederea obinerii uleiului. Dup fermentare ncondiii speciale, tescovina poate fi utilizat i ca ngrmnt.

Prelucrarea laptelui conduce la cantiti importante de zerpentru a crui valorificare sunt cautatediferite alternative. Este posibil utilizarea zerului in alimentaie, dar cantitatea utilizat esteredus n raport cu producia totalde zer din industria produselor lactate. Exist posibiliti

tehnice pentru fermentarea zerului cu producere de alcool sau pentru extracia i valorificarealactozei, dar acestea nu sunt intotdeauna si economice ieficiente.

BIBLIOGRAFIE:

1.-Engineered Approaches to In Situ Bioremediation of Chlorinated Solvents:Fundamentals and Field Applications, US Environmental Protection Agency, EPA-542-R-00-008, 2000.

2.-Malschi Dana, 2009. Biotehnologii si depoluarea sistemelor ecologice. (Tehnologii dedepoluare biol ogica, Tehnologi i de bior emediere. Reconstructia ecologica). Note de curs si

aplicatii practice. Manual in format electronic Facultatea de Stiinta Mediului, UniversitateaBabes-Bolyai Cluj-Napoca. Editura Bioflux, Cluj-Napoca. 2009, P. 200. 978-606-92028-5-2.http://www.editura.bioflux.com.ro/carti-2009/

3. Bica I., Protectia mediului. Politici si instrumente, Editura HGA, 2002

4.Banu, C.- Biotehnologii in industria alimentar, Editura Tehnic, Bucureti,1987

5.Banu, C.- Biotehnologii in industria alimentar, Editura Tehnic, Bucureti,2000
http://www.editura.bioflux.com.ro/carti-2009/http://www.editura.bioflux.com.ro/carti-2009/http://www.editura.bioflux.com.ro/carti-2009/

biotehnologii ecologice de tratare a deseurilor agroalimentare badita

Documents