In un contesto in cui la sostenibilità ambientale è diventata una priorità globale, l’economia circolare rappresenta un modello sempre più centrale nelle strategie industriali e scientifiche. Tra i settori più interessati dalla transizione verso modelli produttivi sostenibili vi è quello agroalimentare, che genera ogni anno ingenti quantità di prodotti “fuori calibro” o con standard qualitativi fuori mercato, spesso destinati all’alimentazione animale, al compostaggio o smaltimento. Gli agrumi e i kiwi, in particolare, producono grandi volumi di scarti ricchi di composti bioattivi e zuccheri fermentescibili: un rilevante patrimonio che, come la ricerca sta dimostrando, può diventare materia prima per la produzione di biomateriali innovativi.

Tra questi, la biocellulosa batterica rappresenta un prodotto di grande interesse scientifico e industriale. Si tratta di una cellulosa di elevatissima purezza prodotta da specifici batteri, in grado di formare una matrice tridimensionale resistente, flessibile e biodegradabile. La possibilità di produrre la biocellulosa a partire da sottoprodotti agricoli non solo riduce l’impatto ambientale dei rifiuti agroalimentari, ma offre nuove prospettive per la produzione di ottime bioplastiche.

Gli scarti degli agrumi contengono zuccheri semplici, pectine, composti aromatici e fibre, mentre i residui della lavorazione dei kiwi sono ricchi di glucosio e fruttosio, acidi organici e micronutrienti. Questi componenti, oltre a essere facilmente accessibili e a basso costo, rappresentano substrati ideali per la crescita di batteri acetici come Komagataeibacter xylinus, uno dei principali produttori industriali di biocellulosa.

Tradizionalmente, la coltivazione di questi ceppi richiede mezzi relativamente costosi, vale a dire substrati sintetici con composizione nutrizionale definita e bilanciata. L’utilizzo di estratti ottenuti da scarti vegetali permette invece di sostituire gran parte delle costose fonti di carbonio e nutrienti con materiali quasi a costo zero. Questo approccio ha un duplice vantaggio: abbassa il costo di produzione della biocellulosa e permette di valorizzare residui che altrimenti finirebbero come rifiuti.

Produzione di biocellulosa a partire da sottoprodotti: dalla buccia al biomateriale

Sfruttando le basi e i risultati raggiunti nei progetti “Re-Wave” e “Onfoods”, nell’ambito delle attività congiunte tra la OP Melodia di Battipaglia (SA) e il DAFE dell’Università degli Studi della Basilicata (UNIBAS) sono state esplorate e ottimizzate le condizioni per lo sviluppo di un protocollo industriale per la conversione degli scarti di kiwi e arancia in biocellulosa, utilizzando substrati con diverse concentrazioni di scarti e inoculati con un ceppo di Komagataeibacter xylinus, isolato da kombucha.

Il protocollo prevede:

Raccolta e preparazione del substrato: le bucce o i residui vengono lavati, triturati e sottoposti a una fase di estrazione meccanica. Questa procedura consente di rilasciare un estratto ricco di zuccheri e nutrienti. Il composto liquido ottenuto da ogni scarto ortofrutticolo è stato sterilizzato a 121 °C per 30 min. Per lo studio eseguito è stato utilizzato a diverse concentrazioni.

Fermentazione: Il filtrato ottenuto viene integrato con una fonte di azoto (talvolta anch’essa derivata da scarti agroalimentari) e inoculato con ceppi di Komagataeibacter xylinus. Durante la fermentazione statica a 28 °C, che dura in genere circa 7 giorni, i batteri producono una pellicola di cellulosa che si accumula sulla superficie del liquido sotto forma di film bianco-gelatinoso.