LA VALORIZZAZIONE DEI SOTTOPRODOTTI DELLA FILIERA VITIVINICOLA
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CHIMICA & NOI
Raffaele Cuccinielloa, Adriano Intisob
a
Dipartimento di Chimica e Biologia “Adolfo Zambelli”
Università di Salerno
rcucciniello@unisa.it
b
Intiso Chemicals Srl, Solofra (AV)
Consigliere del Gruppo Interdivisionale di Diffusione della Cultura Chimica
intisochemicals@gmail.com
LA VALORIZZAZIONE
DEI SOTTOPRODOTTI
DELLA FILIERA VITIVINICOLA
Il settore enogastronomico è una delle eccellenze che hanno reso l’Italia leader indiscusso
a livello internazionale. In questo articolo illustreremo lo stato dell’arte nel recupero e nella
valorizzazione dei sottoprodotti della filiera vitivinicola, con uno sguardo alle nuove tecnologie
sempre più improntate alla sostenibilità e alla green economy.
mosto. La vinificazione in rosso, di contro, prevede
una fase di macerazione in cui avviene la dissolu-
zione delle frazioni solubili all’interno del mosto. Il
processo di produzione del vino prevede, quindi,
una serie di operazioni che permettono la trasfor-
mazione delle uve di partenza, in un prodotto ad
elevato valore aggiunto; in particolare possiamo
distinguere le seguenti fasi:
- raccolta
- diraspatura e pigiatura
- fermentazione
- macerazione
C on il termine vino si definisce “il prodotto otte-
nuto esclusivamente dalla fermentazione alco-
lica, totale o parziale, di uve fresche, pigiate o non;
- svinatura
- pressatura delle vinacce
- chiarificazione, maturazione e stabilizzazione.
oppure di mosto di vino” [1]. In base al processo La vendemmia è la prima fase del processo di vi-
di lavorazione, alla tipologia di uve impiegate, ai nificazione e consiste nella raccolta (sia fatta con
prodotti chimici utilizzati durante la vinificazione e l’uso di macchine sia manualmente) dei grappoli di
al contenuto alcolico che si vuole raggiungere, si ot- uva. Successivamente, tramite una macchina di-
tengono diverse tipologie di prodotti, in particolare raspatrice si procede alla separazione degli acini
vini da tavola, spumanti, vini passiti e grappe. da steli, foglie e gambi. La pigiatura dell’acino per-
Sulla base del processo di vinificazione è possibi- mette la fuoriuscita della polpa e la produzione del
le, inoltre, distinguere il vino bianco da quello rosso mosto che sarà sottoposto a fermentazione.
[2]. La vinificazione in bianco, tramite la sgrondatu- Questa fase è estremamente delicata; mediante
ra, permette la separazione delle vinacce dal mosto l’azione di lieviti e attivanti (aggiunti in precedenza)
ottenuto durante la pigiatura, procedendo diretta- si ha la conversione degli zuccheri in alcool etilico
mente con la fermentazione. Questo procedimento e anidride carbonica. Il conferimento della maggior
evita che il colore delle bucce (indipendentemente parte delle caratteristiche visive, olfattive e gustati-
dalla tipologia di uva impiegata) venga trasferito al ve avviene durante la macerazione, in cui il rilascio
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l’immagazzinamento o dopo trattamenti autorizzati,
così come i residui ottenuti da filtrazione o centrifu-
gazione di questo prodotto. In base alla velocità di
sedimentazione si distingue in pesante e leggera;
costituita principalmente da cellule di lievito prodot-
te durante il processo fermentativo, batteri, residui
di cellule, etanolo e sali tartarici, essa rappresenta in
media il 2-6% del totale del vino prodotto [5].
Infine, ci sono le acque reflue, che derivano dalle
operazioni di lavaggio di attrezzature e vasche uti-
lizzate lungo tutto il processo produttivo. Il recupe-
Fig. 1 - Schema delle varie fasi del processo di vinificazione
ro e la valorizzazione dei sottoprodotti costituisce,
di enzimi dalle cellule dell’uva, permette la libe- dunque, un raccordo essenziale per la realizzazio-
razione e la solubilizzazione dei composti fenolici ne di un ciclo chiuso che rispetti i principi fonda-
presenti nella polpa, nei semi e nelle bucce. mentali di sostenibilità ed economia circolare.
La svinatura permette la separazione del vino dalle Una stima offerta dall’OIV (International Organisa-
vinacce e dalle fecce; le fasi finali di chiarificazione, tion of Vine and Wine), afferma che nel 2014, in
maturazione e stabilizzazione permettono infine di Italia, sono stati prodotti 44,4 milioni di ettolitri di
ottenere il prodotto finito così come viene poi con- vino, con uno scarto complessivo pari a 8 milio-
sumato dal cliente finale. In Fig. 1 si riporta uno ni di quintali di vinacce comprensive di vinaccioli
schema del processo di produzione del vino. (pari al 15% dell’uva vinificata) e di 2.250.000 et-
Da un’attenta analisi delle ricerche condotte in tale tolitri di fecce (pari al 5% del vino prodotto), oltre
settore, è chiaro come per filiera vitivinicola, non si a circa 3·106 m3 di acque reflue [6]. Il DM 28/2008
intende solo la produzione del vino, il confeziona- afferma che i sottoprodotti del processo di vinifi-
mento e la sua commercializzazione, bensì è ne- cazione devono essere considerati come tali e non
cessario includere anche i processi di distillazione come rifiuti. Per quanto riguarda la definizione di
e di trasformazione dei sottoprodotti e degli scarti sottoprodotto l’articolo 183 del D.Lgs. 152/2006
per l’ottenimento di altre merci, e/o di energia [3]. afferma che: “le sostanze ed i materiali dei quali
Negli ultimi anni, le problematiche ambientali han- il produttore non intende disfarsi ai sensi dell’arti-
no coinvolto anche il settore vinicolo, dove, accan- colo 183, comma 1, lettera a), che soddisfino tutti
to ad un’esigenza produttiva sempre maggiore, si i seguenti criteri, requisiti e condizioni: 1) siano ori-
affiancava il bisogno di uno smaltimento corretto ginati da un processo non direttamente destinato
dei rifiuti prodotti [4]. Grazie a legislazioni sempre alla loro produzione; 2) il loro impiego sia certo, sin
più attente alle problematiche ambientali e all’inno- dalla fase della produzione, integrale e avvenga di-
vazione tecnologica, sono state gettate le basi per rettamente nel corso del processo di produzione o
un futuro più sostenibile dell’intera filiera vitivinico- di utilizzazione preventivamente individuato e defi-
la, soprattutto per quanto riguarda la gestione e la nito; 3) soddisfino requisiti merceologici e di quali-
valorizzazione degli scarti e dei sottoprodotti delle tà ambientale idonei a garantire che il loro impiego
varie fasi di produzione del vino. non dia luogo ad emissioni e ad impatti ambientali
A partire da ogni fase sopra descritta, si ottengono qualitativamente e quantitativamente diversi da
diversi sottoprodotti. I raspi, ottenuti dalla diraspa- quelli autorizzati per l’impianto dove sono destina-
tura, corrispondono alla parte legnosa del grappolo. ti ad essere utilizzati; 4) non debbano essere sot-
Le vinacce, ottenute dal processo di vinificazione, toposti a trattamenti preventivi o a trasformazioni
sono costituite da vinaccioli, bucce e residui di ra- preliminari per soddisfare i requisiti merceologici e
spi. Con il termine feccia di vino (regolamento CEE di qualità ambientale di cui al punto 3), ma posseg-
n. 337/79), si intende il residuo melmoso che si de- gano tali requisiti sin dalla fase della produzione; 5)
posita nei recipienti dopo la fermentazione, durante abbiano un valore economico di mercato” [7].
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Le fecce e le vinacce devono essere consegnate todi proposti hanno consentito l’ottimizzazione della
in distilleria generalmente entro 30 giorni dal loro bonifica dei rifiuti con due applicazioni: lo sviluppo di
ottenimento (art. 13, L. n. 238/16), rientrando così ingredienti per l’industria nutraceutica e alimentare e
all’interno di un ciclo virtuoso per la preparazione la produzione di biochar ed energie rinnovabili [9].
di altri prodotti a valore aggiunto. Un altro approccio interessante riguarda la prepa-
Tuttavia, sono consentiti diversi impieghi di questi razione di substrati adsorbenti per la rimozione di
sottoprodotti tra cui: metalli pesanti da matrici acquose. Le proprietà
- utilizzo diretto in ambito agricolo tramite spandi- dei fanghi di scarto della lavorazione del vino sono
mento; simili a quelle di altri fanghi, come i fanghi di scarto
- uso indiretto in ambito agricolo tramite la prepa- della lavorazione dei frutti di mare o dei fanghi di
razione di fertilizzanti (compostaggio); scarto urbani, conferendogli la capacità di adsor-
- valorizzazione energetica come biomassa impie- bire i metalli pesanti [10]. In uno studio recente di
gata in processi di combustione e/o di produzio- Li e collaboratori, è stato dimostrato che i fanghi
ne di biogas; di scarto della lavorazione del vino sono un adsor-
- utilizzo in ambito zootecnico per la preparazione bente efficace per l’adsorbimento di Cr(III) dalla
di mangimi; soluzione acquosa. Questo risultato può essere
- uso farmaceutico, cosmetico ed alimentare attra- considerato, ad esempio, per il trattamento delle
verso processi di estrazione di prodotti ad alto acque reflue dei processi di concia.
valore aggiunto. Considerando il concetto di bioraffineria legata alla
Per quanto concerne le acque reflue, in alcuni casi produzione di prodotti/composti/materiali a parti-
specifici la legge prevede il loro re-impiego ai fini agri- re dalla vite, è possibile considerare l’impiego di
coli, tramite spandimento nel terreno, oppure posso- vinaccia, semi, gambi o semi per la sintesi di com-
no essere utilizzate per veicolare i prodotti fitosanitari. posti funzionali per svariate applicazioni. Le parti
Negli ultimi anni, accanto ai metodi discussi prece- della vite descritte in precedenza possono essere
dentemente per il recupero e la valorizzazione dei frazionate per idrolisi enzimatica o chimica, in tre
sottoprodotti, diversi sono gli studi proposti con blocchi di sostanze chimiche di base quali:
l’obiettivo di rendere la filiera vitivinicola sempre più - emicellulosa;
sostenibile e allineata ai principi cardine dell’eco- - zuccheri pentosi, polimeri C5, cellulosa, zuccheri
nomia circolare [8]. esosi, polimeri C6;
Un esempio estremamente interessante riguarda la - lignina e fenoli.
valorizzazione degli scarti dell’industria vitivinicola Una volta ottenuti questi importanti building-block,
mediante un approccio combinato che prevede in è possibile immaginare la successiva conversione
un primo step l’estrazione per l’ottenimento di com- in sostanze chimiche utili, come ad esempio eta-
posti bioattivi e un successivo passaggio di pirolisi nolo, acidi carbossilici (acido acetico, acido butirri-
del residuo solido per ottenere prodotti chimici a va- co), butanolo e acetone.
lore aggiunto, come il biochar. Gli estratti sono stati In questo contesto, il gruppo del prof. Cavani dell’U-
analizzati per solidi solubili, zuccheri, acidi, polifenoli niversità di Bologna ha investigato l’ottenimento di
totali, contenuto, attività antiossidante e colore su- bio-butanolo e di alcoli maggiori sia lineari che ra-
perficiale. L’estratto di gambo d’uva ha presentato mificati mediante reazione di Guerbet a partire da
la maggiore concentrazione di polifenoli (1.758±24 bio-etanolo in presenza di un innovativo catalizzatore
g di acido gallico/100 kg) e capacità antiossidante bifunzionale a base di rutenio mediante catalisi omo-
(156±6 g di acido gallico/100 kg) e tali risultati hanno genea. I risultati ottenuti in collaborazione con un’im-
prospettato l’impiego delle frazioni liquide per la pre- portante realtà industriale italiana hanno permesso,
parazione di ingredienti funzionali. Il biochar ottenu- mediante anche un’approfondita analisi di ciclo di vita
to, invece, può essere utilizzato per la produzione di (LCA), di valutare gli impatti ambientali connessi alla
carbone attivo da impiegare in applicazioni combu- tecnologia sviluppata per valutarne la sostenibilità e la
stibili e come rinforzo della struttura del suolo. I me- potenziale implementazione su scala industriale [11].
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72La vinaccia è ricca di zuccheri emicellulosici che BIBLIOGRAFIA
possono essere facilmente idrolizzati formando mi- [1] Tesi di Laurea di A. Finesso, “Valorizzazione di
scele di xilosio e glucosio che potrebbero essere scarti vinicoli per il recupero di prodotti ad alto
convertiti in acido lattico in presenza di microrgani- valore aggiunto ed energia”, 2005.
smi come L. pentosus e L. rhamnosus. Studi recenti [2] C. Navarre, Enologia. Caratteristiche e raccolta
hanno anche dimostrato che contemporaneamen- dell’uva - Fermentazione alcolica e malolattica
te alla produzione di acido lattico si osserva anche - Procedimenti di vinificazione - Il vino:
quella di bio-surfattanti. produzione, malattie e alterazioni, analisi”,
Altri usi della vinaccia includono la produzione di bio- Ulrico Hoepli Editore Spa, Milano.
massa con elevata concentrazione di proteine, come [3] V. Novello, L’Informatore Agrario, 2015, 33, 61.
ingrediente per mangimi per acquacoltura, e la pro- [4] A. Kumar, C. Saison et al., “Impact of Winery
duzione di proteine unicellulari. Dalle vinacce si può wastewater on ecosystem health”, final report
recuperare efficacemente anche l’acido tartarico, il of CSIRO Research Organization, 2006.
quale è ampiamente applicato negli alimenti e nell’in- [5] E. Naziri, F. Mantzouridou, M.Z. Tsimidou,
dustria delle bibite come conservante acido naturale Journal of Agricultural and Food Chemistry,
e come una valida alternativa agli acidi citrico e fo- 2012, 60, 9195.
sforico. Un’interessante applicazione del distillato di [6] OIV (Organisation Internationale de la Vigne
fecce di uva riguarda il recupero di acido tartarico et du Vin), 2015, 2013 Global economic
mediante estrazione chimica (trattamento con HCl vitiviniculture data, http://www.oiv.int/oiv/
e precipitazione con generazione di CaCl2). L’estrat- info/enpoint2013
to liofilizzato è stato utilizzato come mezzo nutritivo [7] Per maggiori dettagli visitare il sito:
per la crescita del Lactobacillus pentosus, ottenendo https://www.camera.it/parlam/leggi/
una produzione di acido lattico di circa 20 g L-1 [12]. deleghe/06152dl3.htm#177
Gli scarti di vinaccia mostrano anche un buon poten- [8] I.S. Arvanitoyannis, D. Ladas, A. Mavromatis,
ziale dal punto di vista ambientale in qualità di risorsa International Journal of Food Science and
energetica rispettosa dell’ambiente. Sono riporta- Technology, 2006, 41, 475.
ti diversi studi che ne valutano l’applicazione come [9] P. Sette, A. Fernandez et al., Journal of
materia prima per la produzione di calore, anche se i Cleaner Production, 2020, 242, 118486.
processi di essiccazione e di combustione richiedono [10] Y. Li, C. Liu, C. Chiou, Journal of Colloid and
ulteriori miglioramenti. Tuttavia, il suo massimo po- Interface Science, 2004, 273, 95.
tenziale a questo proposito è come materia prima per [11] R. Mazzoni, C. Cesari et al., ACS Sustainable
la digestione anaerobica per la produzione di biogas, Chemistry and Engineering, 2019, 7, 224.
considerato come una delle più importanti tecnologie [12] M.P. Zacharof, Waste Biomass Valor, 2017,
di trattamento sostenibile per valorizzare e stabilizzare 8, 1011.
la frazione organica dei rifiuti. Questo trattamento pro- [13] H. Javier, S.J. Angel et al., J. Chem. Technol.
duce biogas e un digestato che può essere utilizzato Biotechnol., 2019, 94, 1499.
come emendante biologico. Il biogas è composto prin-
cipalmente da metano e anidride carbonica, che può
essere utilizzato per ottenere elettricità e calore [13]. Valorization of the Viticultural By-Products
In conclusione, è possibile affermare che negli ultimi Food and wine sector is one of the excellences
anni sono stati compiuti degli enormi progressi nella that make Italy an indisputable international lead-
filiera vitivinicola per rendere più sostenibile, rinnovare er. In this article we will show the state of art in
ed innovare un settore strategico e fondamentale per the recovery and exploitation of the by-products
l’economia italiana. Nonostante questo, diverse sono of the wine supply chain, focusing the attention
le sfide e gli obiettivi che la ricerca (accademica ed in- on the new technology increasingly marked by
dustriale) dovrà sviluppare per garantire all’Italia il ruolo sustainability and the green economy.
di leader indiscusso a livello europeo ed internazionale.
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