Dissertations / Theses on the topic 'Composting science'

In a large agricultural operation, such as the one at Cal Poly San Luis Obispo, disposal of deceased animals is an immense issue. The cost of transporting and rendering every dead animal is inhibitory to the general function of the agricultural operations and their thin budget. Therefore, we propose that composting mortalities could be an economical alternative. Composting is a recognized method for taking animal waste products along with carbon waste and turning it into a pathogen-free, nutrient-rich topsoil. Carcass composting is in fact performed in other countries and states to varying degrees of success. However, the California EPA limits carcass composing to only private land. Therefore, the purpose of this work was to determine the efficacy of killing pathogens by composting using bench top composting models. Ultimately, our goal is to provide “proof of concept” data in order to gain permission for a full-scale carcass compost pile to be set up at Cal Poly San Luis Obispo. Using thermo tolerant Salmonella senftenberg as an indicator organism, we performed bench top trials of traditional and carcass compost in the lab. Samples were inoculated with S. senftenberg and kept at 55°C for 15 days in accordance with the California EPA and Test Method for the Examination of Composting and Compost (TMECC). Samples were then plated and processed for multiple tube analysis and most probable number. Samples were also partitioned for a viability qPCR with propidium monoazide (PMA) to compare to the classic techniques. Using these methods we were then able to track and produce thermal death time data for S. senftenberg in both traditional and carcass compost. By comparing the types of compost, we were able to determine that the composting method presented by the California EPA and the TMECC produces safe, pathogen free compost, even when inoculated carcasses were introduced. However, even with removal of dead cells by PMA, qPCR did not outperform the classical microbiological methods for as tracking pathogen killing.

Thesis (PhD)--Stellenbosch University, 2012.
ENGLISH ABSTRACT: The use of cowdung as an organic fertilizer in Asian and African agriculture is an ancient practice. This explains its renewed interest, partly due to the financial inability of most farmers to purchase agrochemicals but also the ever increasing need to adopt greener technologies that do not adversely affect soil health, water quality, biodiversity and promote sustained or even increased food production. In this context, many innovative farmers have developed their own novel technologies based on the use of local resources. One such innovation is Sanjeevak (a mix of cow dung, cow urine, water and a handful of sugar); which showed very promising boosting effect on crop productivity. However, very little scientific work has so far been conducted to evaluate its effect as an organic product for soil amendments. The present study was subdivided into three main objectives. (i) To assess the fertilizing value, human health and ecological risk profiles of Sanjeevak; (ii) To screen Sanjeevak for phytohormones content using Salkowski colorimetric method and liquid chromatography – mass spectrometry (LC-MS) (iii) To evaluate Sanjeevak application at various rates on growth parameters and yield of various crops cultivated in glasshouse and field conditions. Sanjeevak was assessed for its micro and macro nutrients contents. The analysis showed the presence of micronutrients such as Mg, Na, Ca and Zn at variable concentrations and phosphorus (P) (0.007%) and potassium (K) (0.063%). However, Sanjeevak content in total nitrogen (TN) (0.11%), and total organic carbon (TOC) (0.71%) was very low; suggesting that it may be a viable source of nutrients only if applied at higher and consistent rates or alternatively by improving its formulation. Also, Sanjeevak was analysed for its microbiological characteristics and level of heavy metals content in comparison to the strictest legislations that regulate the use and application of wastewater sludge to agricultural land in South Africa. The findings showed that heavy metals, which averaged from 0.03±0.01 for Arsenic (As) to 4.74±0.92 mg/kg for Zinc (Zn) and feacal coliform was estimated at 1.2×102 CFU/g dry matter measured were considerably below the threshold (for Arsenic between 40 to 75 mg/kg dry weight; for Zinc between 2800 to 7500 mg/kg dry weight) and faecal coliform bacteria between 1000 to 1×107 CFU/g dry weight for application as a source of soil amendments. Studies investigating the detection and concentration of phytohormones in Sanjeevak were carried out. In using the Salkowski colorimetric method to detect and quantify auxins from Sanjeevak and its composites (cow urine and dung), the results showed the presence of indole-3-acetic acid (IAA) at variable concentrations ranging from 20.38±2.1 ppm in cow urine, 20.1±6.6 ppm in cow dung, Sanjeevak 17.90±1.1 ppm to up to 138.31±12.6 ppm when LTRP was added to Sanjeevak bacterial cultures and by varying parameters such as incubaton time and temperature. Screening of the above mentioned samples for IAA using LC-MS analysis validated earlier findings. Further analysis of these results strongly emphasized the influence of bacteria in Sanjeevak in producing IAA. Trials were carried out both in the glasshouse and the field. In the greenhouse, different Sanjeevak application rates consistently confirmed its root promoting effect on crops such as tomato, cucumber and grapevine and increased wheat yield independent of the nutrients it contains. Marginal increases were recorded between treatments under field conditions; for example compost and compost + Sanjeevak 20.35 and 20.61 t/ha; and 2.46 and 2.60 t/ha compared to the control 11.67 t/ha and 1.29 t/ha respectively for tomato and maize. However, statistical analysis of the results obtained, revealed that there was no difference between treatments (control, compost, Sanjeevak and compost + Sanjeevak) for the same crop tested due to the high coefficient of variation of the data. Therefore, the use of Sanjeevak as an organic source of soil amendments may be considered as a cheaper alternative to effective microorganisms (EM) technology made up of local and natural resources. As observed in the study, it may be best used in combination with a reliable source of plant nutrients.
RESUMEE: L'utilisation des excréments de vaches comme engrais organique dans l'agriculture asiatique et africaine est une pratique très ancienne. Ceci explique son intérêt renouvelé, en partie due à aux restrictions monétaires de la plupart des agriculteurs d'acheter des produits agrochimiques, mais aussi la nécessité croissante d'adopter des technologies vertes qui ne nuissent pas à la qualité des sols, des eaux, la biodiversité et qui permettent d’améliorer la production agricole. C’est dans ce contexte que de nombreux paysans ont développé des techniques nouvelles dépendant des ressources naturelles et locales. L’utilisation de Sanjeevak (un mélange d’excréments de vaches, d’urine de vaches, l'eau et du sucre), a démontré sa capacité à accroître la productivité des plantes vivrières. Cependant, très peu de travaux scientifiques ont jusqu'à présent été menée pour étudier ce produit organique. La présente étude a été subdivisée en trois objectifs principaux. (i) Evaluation de la valeur fertilisante, et les profils de risques écologiques et sanitaires de Sanjeevak, (ii) Etudes de détection des phytohormones et leurs concentrations en utilisant une méthode colorimétrique adaptée de celle de Salkowski et la chromatographie liquide - spectrométrie de masse (LC-MS) (iii) Etude des effets de l’utilisation de Sanjeevak a différents taux d’applications sur la croissance et le développement des plants. Sanjeevak a été évaluée pour son contenu en micro et macro nutriments. L'analyse a montré la présence d'oligo-éléments tels que Mg, Na, Ca et Zn à des concentrations variables. De plus, son contenu en éléments majors tels que le phosphore (P) (0.007%), le potassium (K) (0.063%), l’azote (N) (0.11%), et carbone (C) (0.71%) est très faible; suggérant qu'il pourrait être une source viable de nutriments que si elle est appliquée à des taux plus élevés et répétés ou alternativement en améliorant sa formulation. En outre, Sanjeevak a été analysé pour ses caractéristiques microbiologiques et sa concentration en métaux lourds en comparaison a la législation qui réglemente l'utilisation et l'application de déchets liquide d’origines domestiques sur les terres agricoles en Afrique du Sud. Les résultats ont révélé que des métaux lourds et le niveau de coliformes fécaux mesuré était inférieur aux seuils d'application en tant que source d'amendements de sols agricoles. Les études portant sur la détection et la concentration d’hormones végétales ont été effectuées. En utilisant la méthode colorimétrique de Salkowski pour détecter et quantifier les auxines de Sanjeevak, les urines et les excréments de vaches; les résultats ont révélé la présence d'acide indole-3-acétique (AIA) à des concentrations variables dans les urines, les excréments et Sanjeevak. Une autre analyse des échantillons mentionnés ci-dessus pour les AIA en utilisant LC-MS a validé les résultats obtenus au préalable. L’étude détaillée de ces résultats confirme l'influence des micro-organismes dans la production des hormones végétales. Concernant les expériences sous serre, les différents taux d'application de Sanjeevak ont confirmé son effet stimulant à la croissance accélérée des racines des plantes telles que la tomate et les raisins et augmenté le rendement du blé indépendamment des nutriments qu'il contient. L'analyse statistique des résultats obtenus dans des conditions de terrain, a révélé qu'il n'y avait pas de différence entre les traitements (contrôle, compost, compost + Sanjeevak et Sanjeevak) pour la même plantes testées. Par conséquent, l'utilisation de Sanjeevak comme un produit organique qui améliore la qualité des sols et le rendement des cultures vivrières; peu être considéré comme un inoculum contenant des microorganismes constitué de ressources locales et naturelles. Comme l'a observé dans l'étude, il pourrait être mieux utilisé en combinaison avec une source fiable de nutriments végétaux.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die gebruik van beesmis as 'n organiese kunsmis in Asië en Afrika is' n eeu-oue landbou praktyk. Dit verklaar die hernude belangstelling, deels vanweë die finansiële onvermoë van meeste boere om landbouchemikalieë aan te koop, maar ook as gevolg van die toenemende behoefte vir groener tegnologie wat nie nadelig is vir grond gesondheid, waterkwaliteit, biodiversiteit en wat volhoubaarheid of selfs verhoogde voedselproduksie bevorder. In hierdie konteks het baie vindingryke boere hul eie nuwe tegnologie, gebaseer op die gebruik van plaaslik verkrygde hulpbronne, ontwikkel. `n Voorbeeld hiervan is Sanjeevak ('n mengsel van beesmis, beesurine, water en die handvol melasse), wat belowende bevorderende effekte op gewas produktiwiteit en grond mikroflora getoon het. Tot dusver was daar egter baie min wetenskaplike werk gedoen om die effek daarvan as 'n organiese produkte vir grond wysigings te evalueer. Hierdie studie was verdeel in vier belangrike doelwitte. (i) Om die bemestingswaarde, menslike gesondheid en ekologiese risiko-profiele van Sanjeevak te evalueer; (ii) Om Sanjeevak vir fitohormone inhoud en vlakke met behulp van 'n kolorimetriese metode afgelei van dié van Salkowski en vloeistofchromatografie – massaspektrometrie (LC-MS) te besigtig; (iii) Glashuis en veld waarneming reaksies met betrekking tot groei parameters en opbrengs van verskeie gewasse na die toediening van Sanjeevak by verskillende tempos; (iv) Laastens, om die effek van die Sanjeevak voorbehandeling op saad ontkieming en voortplanting te toets in vergelyking met die metodes en tegnieke wat gereeld gebruik word. Sanjeevak is geassesseer vir die mikro-en makro voedingstowwe inhoud. Die analise het die teenwoordigheid van mikrovoedingstowwe soos Mg, Na, Ca en Zn by wisselende konsentrasies, asook fosfor (P) (0.007%) en kalium (K) (0.063%), getoon. Sanjeevak inhoud van totale stikstof (TN) (0.11%), en die totale organiese koolstof (TOC) (0.71%) was egter baie laag, wat daarop dui dat dit slegs 'n lewensvatbare bron van voedingstowwe is indien dit by hoër en konsekwente tempos toegedien word of alternatiewelik wanneer formulering daarvan verbeter word. Sanjeevak was ook ontleed vir die mikrobiologiese eienskappe en die vlakke van swaar metale in vergelyking met die streng wetgewing wat die gebruik en toediening van afvalwater slyk op landbougrond in Suid-Afrika reguleer. Die bevindinge het getoon dat swaar metale en fekalieë kolivorm vlakke hier gemeet, aan die drumpel vereistes voldoen vir die toediening as ‘n grondverbeteringsmiddel. Studies wat die opsporing en die konsentrasie van fitohormone in Sanjeevak ondersoek is uitgevoer. In die gebruik van die Salkowski kolorimetrise metode om die ouksiene op te spoor en te kwantifiseer uit Sanjeevak en sy mengsel (beesurine en mis), het die resultate die teenwoordigheid van indol-3-asynsuur (IAA) by wisselende konsentrasies wat wissel van 20 tot 140 ppm in beesurine, beesmis en Sanjeevak getoon. Evaluering van die bogenoemde monsters vir IAA met behulp van LC-MSanalise bevestig vroeër bevindings. Verdere ontleding van hierdie resultate beklemtoon sterk die invloed van Sanjeevak mikrobiota in fitohormone produksie. Proewe is uitgevoer in die glashuis en die veld. In die glashuis eksperimente, is het die verskeie toedieningstempo van Sanjeevak herhalend die wortelbevorderende effekte bevestig op gewasse soos tamaties, komkommer en wingerdstok en dit het opbrengs van koring verhoog, onafhanklik van die voedingstowwe wat dit bevat. Statistiese analise van die resultate verkry onder veldtoestande, het getoon dat daar geen verskil tussen die behandelings (kontrole, kompos, Sanjeevak en kompos + Sanjeevak) was nie, gegee dat dieselfde gewas getoets was. Ten slotte, laboratorium-eksperimente op Sanjeevak as voor-behandeling om die beworteling te verbeter van die wingerdstok (Ramsey) onderstok steggies, het baie belowende resultate getoon in vergelyking met naftaleen asynsuur (NAA) voorbehandeling en die kontrole. Dit beklemtoon die feit dat Sanjeevak 'n alternatief kan wees en wat verdere studie verdien, hoofsaaklik as gevolg van sy lae-koste en omgewingsvriendelike prosedures. Die gebruik van Sanjeevak as 'n organiese grondverbeteringsmiddel vir gewasproduksie en voortplanting kan beskou word as' n goedkoper alternatief tot effektiewe mikro-organisme (EM) tegnologie wat uit plaaslike en natuurlike hulpbronne saamgestel is. Soos waargeneem in die studie, kan dit die beste gebruik word in kombinasie met 'n betroubare bron van plantvoedingstowwe. Dus, moet die gebruik daarvan vir die produksie van gewasse en voortplanting aangemoedig word.

Um dos grandes problemas ambientais da atualidade é o gerenciamento dos resíduos sólidos. Para a preservação do ambiente o tratamento dos resíduos deve ser considerado como uma questão de toda a sociedade. O presente estudo teve o objetivo analisar os impactos da implementação da metodologia CAT - Conhecer, Analisar e Transformar - como estratégia/ ferramenta para o ensino de Ciências, englobando temas relacionados aos resíduos sólidos. A metodologia de pesquisa utilizada foi de natureza qualitativa, do tipo pesquisa- ação. Participaram da pesquisa sete alunos da 5ª série/6º ano do Ensino Fundamental II de uma escola estadual campesina. Em relação aos impactos promovidos pelo projeto, têm-se como principais considerações o aumento do domínio dos conteúdos trabalhados durante a execução da metodologia proposta, a grande participação e o envolvimento dos alunos e o crescimento de assiduidade dos discentes. Considerou-se também que os sujeitos da pesquisa são influenciados por fatores de ordem micro e macrossocial. Os resultados anunciaram outras possibilidades para o currículo e o ensino de Ciências em escola campesinas. Por fim, ressalta-se que execução do projeto possibilitou quantificar o grau de influência de projetos como este na aprendizagem significativa de alunos camponeses.
One of the major environmental problems of today is the management of solid waste. For the preservation of the environment waste treatment must be considered as a matter of the whole society. The present study had the objective of analyzing the impacts of the implementation of the methodology CAT - Knowing, Analyzing and Transforming - as a strategy / tool for the Teaching of Sciences, encompassing themes related to solid waste. The research methodology used was qualitative, of the research- action type. Seven students from the 5th grade / 6th year of Elementary School II participated in a rural state school. In relation to the impacts promoted by the project, we have as main considerations the increase of the content domain worked during the execution of the proposed methodology, the great participation and the involvement of the students and the student growth of attendance. It was also considered that the subjects of the research are influenced by factors of micro and macrossocial order. The results announced other possibilities for curriculum and science education in peasant schools. Finally, it is emphasized that project execution made it possible to quantify the degree of influence of projects such as this on meaningful learning of peasant students.

Understanding the fundamentals of composting science from a pragmatic perspective of necessity involves mixtures of different sizes and types of particles in constantly changing environmental conditions, in particular temperature. The complexity of composting is affected by this environmental variation. With so much "noise" in the system, a question arises as to the need to understand the detail of this complexity as understanding any part of composting with more precision than this level of noise is not likely to result in greater understanding of the system. Yet some compost piles generate offensive odours while others don‟t and science should be able to explain this difference. A driver for this research was greater understanding of potential odour, which is assumed to arise from the anaerobic core of a composting particle. It follows that the size of this anaerobic core could be used as an indicator of odour potential. A first step in this understanding is the need to determine which parts of a composting particle are aerobic, from which the anaerobic proportion can be determined by difference. To this end, this thesis uses a finite volume method of analysis to determine the distribution of oxygen at sub-particle scales. Diffusion laws were used to determine the thickness of each finite volume. The resulting model, called micro-environment analysis, was applied to a composting particle to enable determination of onion ring type volumes of compost (called micro-environments) containing substrates (further subdivided into substrate fractions) whose concentrations could be determined to high precision by the application of first-order degradation kinetics to each of these finite volumes. Determination of the oxygen concentration at a micro-environment's inner boundary was achieved by using the Stępniewski equation. The Stępniewski model was derived originally for application to soil aeration and enables each micro-environment to have its own oxygen uptake rate and diffusion coefficient. This first version of micro-environment analysis was derived from the simpler solution to diffusion laws, based on the assumption of non-diffusible substrate. It was tested against three sets of experimental data with two different substrates: Particle size trials using dog sausage as substrate – where the peak composting rate was successfully predicted, as a function of particle size. Temperature trials using pig faeces and a range of particle sizes – the results showed the potential of micro-environment analysis to identify intriguing temperature effects, in particular, a different temperature effect (Q10) and fraction proportion was indicated for each substrate fraction. Smaller particle sizes, and possibly outward diffusion of substrate confounded a clear experimental signal. Diffusion into a pile trials which showed that the time course of particles deeper in the pile could be predicted by the physics of oxygen distribution. A fully computed prediction would need an added level of computational complexity in micro-environment analysis, arising from there being two intertwined phases, gas phase and substrate (particle) phase. Each phase needs its own micro-environment calculations which can not be done in isolation from each other. Unexplainable parts of the composting time course are likely to be partly explained by the outward diffusion of substrate towards the inward-moving oxygen front. Although the possibility of alternative electron acceptors can not be discounted as a partial explanation. To test the theory, a new experimental reactor was developed using calorimetry. With an absolute sensitivity of 0.132 J hr-1 L-1 and a measurement frequency of 30 minutes, the reactor was able to detect the energy required to humidify the input air, and "see" when composting begins to decline as oxygen is consumed. Optimisation of the aeration pumping frequency using the evidence from the data was strikingly apparent immediately after setting the optimum frequency. Micro-environment analysis provides a framework by which several physical effects can be incorporated into compost science.

Composting is one element of waste management. It allows waste to be transformed into a valuable product. The processes involved and the final product, however, may vary in terms of quality, efficiency or security. Models have been established to represent some features of the composting process, but never all of them together. We hypothesized that all the key features from the literature could be gathered in one model. This model should be qualitatively faithful, reliable, and easily adapted to any situation. We used COMSOL TM, software that uses proven algorithms and the finite element method to solve partial differential equations in high spatial resolution in up to three dimensions. The behavior of this model was studied through parameter variations and sensitivity analysis. Patterns in temperature, biomass, substrate, oxygen and water concentration curves were consistent with the typical curves found in literature about composting. Initial water concentration and airflow were found to have an important impact on the composting process, while inlet air temperature did not. The resolution of the mathematical problem in a two-dimensional, longitudinal cross-section of the rectangular vessel allowed the observation of spatial patterns. This model can be used as a basis for further studies as new features are easy to implement. It can likewise be adapted to any apparatus, which makes it useful for comparative analysis. The suggested model, however, has yet to be validated against a physical system and this should be the next step.
Le compostage est un composant de la gestion des déchets et permet de les transformer en un produit à valeur ajouté. Les procédés en jeu, ainsi que les produits finis peuvent cependant varier au niveau de la qualité, de l'efficacité, et de la sécurité. Des modèles ont été mis au point pour prendre en compte certaines caractéritiques du compostage, mais jamais de façon exhaustive. Notre hypothèse était que toutes les caractéristiques clés décrites dans la littérature peuvent être réunies en un seul modèle. Ce modèle doit être qualitativement fidèle, fiable, et facilement adaptable à toutes les situations. Nous avons utilisé COMSOL TM, un logiciel qui utilise des algorithmes établis et se base sur la méthode des éléments finis pour résoudre les systèmes d'équations différentielles partielles avec une bonne résolution spatiale en deux ou trois dimensions. La réponse de ce modèle face à des variations paramètriques et à une analyse de sensitivité a été étudiée. Les comportements de la température, de la biomasse, du substrat, de l'oxygène, et de la quantité d'eau ont été cohérents avec ceux trouvés dans la littérature sur le compostage. La concentration initiale en eau, ainsi que l'aération, ont été prouvés avoir un impact important sur le compostage, contrairement à la température de l'air entrant. La résolution du problème mathématique dans une coupe bidimensionnelle longitudinale du container rectangulaire permet l'observation de comportements spatiaux. Ce modèle pourra être utilisé comme un fondement pour de futures études car l'ajout de nouvelles caractéristiques y est aisé. Le modèle peut aussi être facilement adapté à différentes conditions expérimentales, ce qui en fait un bon outil comparatif. Cependant, le modèle suggéré doit d'abord être validé par des données expérimentales.

On-site treatment (home and community composting) of organic waste (OW) reduces cost and environmental issues as opposed to centralized facilities and landfilling. By 2025, such on-site practices could reduce costs and greenhouse gas emissions (GGE) by 50 and 40 %, respectively, and save land as compared to maintaining landfilling practices. However, the shift of municipal solid waste (MSW) management systems from landfill disposal to resource recovery requires technological input, population participation and compost quality assurance. The composting process and quality of composted product depends on the initial compost mixture formulation, design type and management practices of home composting systems (HC). A project was therefore conducted both in the laboratory and in the field, to establish a home composter design and compost formula, which favours the best organic waste decomposition. The results indicated that home composter design is important: perforations must be concentrated at the top and bottom to provide an aeration level equivalent to that of a ground pile. Such home composters can reach thermophilic temperatures when fed at least 10 kg (week)-1 of organic waste with a dry matter content over 15 % (half yard trimmings and half food waste). The compost produced generally offers acceptable levels of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and heavy metals, but residents must be careful in applying the right amount of garden herbicides. The total GGE from home composters were found to be equivalent to that of centralized composting facilities but eliminate the need to spend energy equivalent to 50 kg CO2-eq (tonne wet waste)-1 for handling and processing.
Le traitement des matières résiduelles organiques (MRO) sur place (centres communautaires de compostage et composteurs maison) est une approche qui réduit les coûts de manipulation et de procédé associés aux centres régionaux de compostage et à l'enfouissement. D'ici 2025 et comparativement à l'enfouissement, cette approche pourrait diminuer les coûts de traitement et les émissions de gaz à effet de serre (GES) de 50 et 40 %, respectivement. D'autre part, la diversion et le recyclage des MRO exigent des connaissances techniques et la participation des gens pour assurer la qualité sanitaire du produit, qui dépend du mélange initial, et de la conception du composteur maison ainsi que de sa gestion. Un projet fut donc réalisé en laboratoire et sur le terrain, dans le but de déterminer les critères de conception des composteurs maison et la formulation du mélange initial qui favorisent la décomposition et la stabilisation des MRO traitées. Les résultats ont démontré que la conception du composteur maison est importante, surtout en ce qui concerne l'emplacement des ouvertures qui, quand concentrées dans le haut et le bas, favorisent l'aération par convection. Cette configuration d'ouvertures fait en sorte que le composteur peut atteindre des température thermophiles, semblables aux amas au sol, s'il est chargé de plus de 10 kg (semaine)-1 de MRO possédant une matière sèche de plus de 15 % (moitié résidus de jardin et résidus de table). Le compost produit par résident est généralement propre, avec de faibles teneurs en hydrocarbures aromatique polycyclique (HAP) et en métaux lourds, à la condition d'appliquer des herbicides jardins en quantités raisonnables. Comparativement aux centres régionaux de compostage, les composteurs maison générent la même quantité de gaz à effet de serre (GES) mais font économiser 50 kg de CO2-équ. (tonne de matières résiduelles humides compostées)-1 en tant qu'énergie de manipulation et de procédé.

Ettsyfte med denna uppsats är jämförelsen mellan två behandlingsalternativ för matavfall, hemkompostering eller biogasproducering sett från klimatperspektivet. Koldioxidekvivalenter har beräknats för de två alternativen. Ett annat syfte har varit att studera den politiska processen för att förstå varför det först under 90-talet uppmuntras till att hushållen ska hemkompostera för att sen under början av 2000-talet förespråka rötning av matavfallet. Mina uträkningar och jämförelser visar att det är mer fördelaktigt för klimatet att röta matavfallet, koldioxidutsläppet blir mindre än vid hemkompostering. Mitt andra syfte visar att det kan finnas en klimatvinst genom att låta politiken fatta besluten men det kan även finnas en risk att det egentliga syftet med hemkompostering glöms bort och att hushållen måste betala för något som de egentligen inte behöver (matkärl) eller som inte kanske finns (tillsynen).
One purpose of this study is to compare two treatment options for food waste. Home composting or biofuel production, seen from the climate perspective. The carbon dioxide equivalent has been calculated for the two options. The second purpose was to study the political process with regard to food waste to understand why Swedish households were encouraged to home compost food waste during the nineties only to early twenties advocate biofuel production. My calculations and comparisons shows that it is more beneficial for the climate to digest the food waste then composting since the carbon dioxide emissions is less. My second analysis indicates that while the political reorientation has led to environmental improvements, the effect has also been that to gain control of the food waste stream, waste management organisations effectively provide customers with no choice and economically punish households that have no food waste to collect since they have effective home composting.

The effects of adjusting the initial carbon to nitrogen (C:N) ration and pH of pig manure and straw mixes on ammonia emissions and pathogen marker inactivation during composting were investigated by experimentation and modelling. Three, 210-litre reactors were designed and built to control conditions, such as the maximum operating temperature, minimise temperature gradients and enable analysis of the off-gas for ammonia, water, oxygen and carbon dioxide. Respirometry showed that the optimal temperature for composting pig manure was about 60°C. A simulation model suggested that ammonia emissions could be reduced by lowering the initial pH and increasing the initial C:N ratio of the organic material. Experimentally, lowering the initial pH significantly reduced ammonia emissions. The effect of the initial C:N ratio on ammonia emissions was not significant because of variations in the pig manure. Pathogen markers were sometimes detected after composting from experiments with low ammonia emissions, so questioning the established criteria for pathogen inactivation. Experimental data validated the model, which simulated organic material decomposition using first order reaction rate kinetics and predicted the temperature and ammonia emissions profiles from initial conditions.

About one third of all edible food is wasted globally each year. This calls for improvements in resource and waste management. An interesting solution for organic waste is fly larvae composting, which both produces protein in the form of larvae and a nutrient rich residue. The larvae can be used as animal feed while the residue can be applied as an organic fertilizer, thus recycling the nutrients. Fly larvae composting with the black soldier fly (BSF), Hermetia illucens, is relatively new, but there is extensive research on how the treatment is affected by different parameters, e.g. temperature, moisture and type of organic waste that is treated. The role of bacteria has only been the topic of a few studies in recent years but has shown promising positive effects on larval growth. This study investigated the impact of bacteria isolated from BSF eggs on fly larvae composting of food waste by BSF larvae. The study was done in two experimental phases. In phase I, groups of three bacteria were added to each treatment together with the larvae and only single treatments were executed; in phase II triplicates of promising groups of three, two or single bacteria were evaluated. The results of phase I suggested that selected groupings of bacteria could either decrease or increase the bioconversion ratio and in general decrease the reduction ratio of the food waste, while the survival ratio did not seem to be impacted. However, in phase II no significant difference (p<0.05) between the treatments with bacteria and the control were found for any evaluated variables. Interestingly, the variation in resulting bioconversion ratio and reduction ratio (on a VS basis) was found to be reduced when one or more bacteria were present. The coefficient of variation in bioconversion ratio was 9.5% for the control compared to between 2.5% and 6.1% for treatments with bacteria. For the reduction ratio the variation was reduced from 5.6% and to between 0.9% and 4.6% for the bacteria treatments. Hence, seeding with bacteria may improve stability of the process, which is especially interesting when scaling up the process.
Globalt slängs ungefär en tredjedel av all ätbar mat. Därmed finns ett stort behov av säker och hållbar avfallshantering. En intressant lösning för organiskt avfall är fluglarvskompostering, som både producerar protein i form av larver och en näringsrik behandlingsrest. Larverna kan exempelvis användas som djurfoder medan behandlings-resten kan användas som gödselmedel, vilket innebär att näring kan återvinnas. Fluglarvskompostering med amerikansk vapenfluga (BSF), Hermetia illucens, är en relativt ny teknik men det finns redan omfattande forskning på hur olika processparametrar, t.ex. temperatur och vattenhalt, påverkar processen. Bakteriers roll har studerats endast i ett fåtal studier men de indikerar att tillsats av bakterier kan ha en positiv inverkan på larvernas tillväxt. Den här studien har därför undersökt hur tillsats av bakterier isolerade från BSF ägg påverkar fluglarvskompostering av matavfall med BSF larver. Studien gjordes i två experimentella delar. I fas I undersöktes effekten av tillsats av bakteriegrupper om tre bakterier till matavfallet samtidigt med larverna; i fas II utfördes triplikat av lovande bakteriegrupper med tre, två eller enstaka bakterier. Resultaten från fas I indikerade att olika bakteriegrupper antingen kunde höja eller sänka bioomvandlingskvoten och generellt gav en minskning i materialreduktions-kvoten medan överlevnadsgraden inte verkade påverkas i samma utsträckning. I fas II observerades däremot ingen signifikant skillnad (p<0,05) mellan någon av bakteriebehandlingarna och kontrollen för samtliga processvariabler. Variationen i resulterande bioomvandlingskvot och materialreduktionskvot (på VS basis) var dock lägre för bakteriebehandlingarna jämfört med kontrollen. Variationen i bioomvandlings-kvot var 9,5% för kontrollen jämfört med 2,5-6,1% för bakteriebehandlingarna. För materialreduktionskvoten minskade variationen från 5,6% till mellan 0,9% och 4,6%. Detta tyder på att tillsats av bakterier kan förbättra stabiliteten hos fluglarvskompostering, vilket är särskilt intressant vid uppskalning av processen.

While commonly thought of as a waste product, food scraps and residuals represent an important opportunity for energy and nutrient recapture within the food system. As demands on production continue to increase, conservation of these valuable resources has become a priority area. In the wake of new legislation in Vermont, Act 148, the Universal Recycling Law, the fate of microbial species in food waste, scraps and residuals is increasingly important. The presence of antimicrobial resistance genes in all types of foods calls for an increased need to estimate risk of antibiotic resistance transfer and maintenance across all segments of food production and distribution systems, from farm to fork. Specifically, the fate of antibiotic resistance genes (ARGs) in these co-mingled food wastes has not been sufficiently characterized; as legislative programs increase in popularity, surveillance of these materials is pressing and should be documented to assess the risk and potential measures for mitigation and management as we approach commercial scales of implementation Previous studies have relied on a combination of targeted techniques, such as 16S rRNA sequencing and qPCR on a specific subset of ARGs; however, these may not cover the full extent of resistance or microorganisms of concern in any given sample. As sequencing technologies improve and costs continue to drop, more comprehensive tools, such as shotgun metagenomic sequencing, can be applied to these problems for both surveillance and novel gene discovery. In this study, we leveraged the increased screening power of the Illumina HiSeq and shotgun metagenomic sequencing to identify and characterize ARGs, microbial communities, and associated virulence factors of food scraps, on-farm composts, and several consumer products. Isolates were also screened for antibiotic resistance to demonstrate the functionality of ARGs identified. The resistome, microbiome, and virulence genes were characterized in all samples. Fifty unique ARGs were identified that spanned 8 major drug classes. Most frequently found were genes related to aminoglycoside, macrolide, and tetracycline resistance. Additionally, 54 distinct virulence factors and 495 bacterial species were identified. Virulence factors were present across the farm setting and mainly included gene transfer mechanisms, while bacteria clustered distinctly into site and farm, as well as separate on farm niches. The relationship between these categories was also assessed by both Pearson correlation and co-inertia analysis, with the most significant relationship being between ARGs and virulence factors (P = 0.05, RV = 0.67). While limited in this study, these patterns reinforce the finding that spread of antibiotic resistance genes may be dependent on the virulence factors present enabling transfer, rather than total microbial community composition.

A compostagem pode ser definida como o processo de biodegradação de resíduos orgânicos realizado por comunidades microbianas em condições aeróbias, sendo uma forma sustentável de gerir estes resíduos no contexto de uma economia mais circular. Neste trabalho foi analisado um sistema de compostagem a uma escala comunitária. Para cada pilha, as matérias-primas e os compostos foram pesados e as temperaturas monitorizadas semanalmente. Os parâmetros físico-químicos foram analisados, bem como o teor de inertes, e foram realizados testes fitotóxicos. Os resultados mostraram que as amostras de composto cumpriam a maioria dos requisitos definidos pelas normas legais portuguesas em relação à qualidade dos mesmos, exceto no teor de humidade e de pedras. No entanto, os testes de maturação indicaram que todos os produtos finais estavam consistentemente maturados. Os resultados obtidos demonstraram que é possível gerir os resíduos orgânicos dos espaços verdes através da compostagem local, com benefícios ao nível ecológico e social; Composting is the biodegradation process of organic substrates carried out by microbial communities, under aerobic conditions. It is a sustainable way to manage biodegradable waste within a context of a more circular economy. In this work, a community-scale green waste composting system was under study. For each pile, feedstocks and composts were weighted and temperatures were monitored weekly. Physicochemical parameters were analysed, phytotoxic tests were performed and the inert material content was assessed. Results showed that the compost samples fulfilled the majority of the requirements set by the Portuguese statutory standards for compost quality, except for moisture and stone content. However, maturity tests indicated all final products as consistently mature. Additionally, the particle size dimensions of the final composts were suitable for both of the main uses. The results showed that is possible to manage organic waste from the green areas through local composting with ecological and social benefits associated.

Soils in the urban environment are distinctive in that they are modified through waste amendments. Consideration has been given to how urban soil properties reflect current human influence; however, recent studies highlight their potential as historical archives. The impact of waste disposal on the nature, properties and formation of urban soils is significant, especially in historic small towns where the extent and complexity of refuse management practices is only just emerging. This study uses a multi-method approach to characterise and understand modes of urban anthrosol formation in three Scottish burghs; Lauder, Pittenweem and Wigtown. The objectives of this study are threefold; to establish the nature and diversity of urban anthrosols in and near to historic small towns, to characterise and account for the multiplicity of urban anthrosols in and near to historic small towns, and to elucidate the processes associated with waste management and disposal in historic small towns. Physical, chemical and micromorphological analysis of topsoil deposits indicate sustained addition of past waste materials to soils within and near to historic small towns. Soil characteristics were heterogeneous across burghs; however, distinct patterns according to past functional zones were identified. The burgh core and burgh acres are important areas of interest at all three burghs. Soil modification was most pronounced within burgh cores resulting in the formation of hortic horizons. Soils within burgh cores are characterised by neutral pH, increased organic matter content, enhanced magnetic susceptibility and elevated elemental concentrations such as calcium, phosphorus and potassium. In comparison the nature and extent of soil modification within burgh acres is more varied. At Lauder hortic soils were identified in the burgh acres suggesting pronounced soil modification through cultivation. Deepened topsoil in the burgh acres at Pittenweem provided evidence for application of mineral rich waste materials in the past. Moreover, magnetic and elemental enhancement (barium, phosphorus, lead, zinc) within the burgh acres south of Wigtown revealed historic soils based anthropogenic signal. It is argued that changes in soil characteristics at Lauder, Pittenweem and Wigtown can be explained through processes of waste management and disposal in the past. Evidence from micromorphological analyses suggests that waste in burgh cores typically comprised domestic waste, animal waste, building materials and fuel residues. These materials were also identified within burgh acres, although it is noted that their abundances were significantly lower. Variation in urban anthrosol characteristics between burghs is attributed to differing industries and patterns of resource exploitation, for example marine waste associated with fishing was only identified in coastal burghs. The sustained addition of waste materials to soils within and near to historic small towns was an effective waste management strategy. Waste disposal in burgh cores was likely to be a combination of direct application and midden spreading in back gardens. This led to enhanced soil fertility which was important in the development of urban horticulture; particularly for poorer inhabitants who did not have access to arable farm land adjacent to the burgh. Dunghills acted as temporary stores of waste in the main thoroughfares of Lauder, Pittenweem and Wigtown. These dunghills were systematically transported to the burgh acres for further use as a fertiliser; hence, an early form of urban composting. Processes of waste disposal could not be deduced from soil characteristics alone; however, likely methods include direct waste deposition, storage and redistribution of midden waste, and storage and redistribution of dunghills. The limitations of soil classification systems and mapping are highlighted, for example urban soils are either omitted from soil maps or are misclassified. It is recommended that urban soils in historic towns should be incorporated into future regional soil maps. Urban soils represent a complex archive of past human behaviour not necessarily reflected in archaeological excavation or documentary analysis. It is argued that soil and artefacts are equally important, hence soil should be a consideration in urban heritage and conservation strategies.

La citofluorimetria è una tecnica applicata per misurare le caratteristiche fisiche, morfologiche e fisiologiche di cellule microbiche ed ha il pregio di generare un dato per ogni singola particella (cellula) analizzata. Poiché è noto che l’assenza di sviluppo in piastra non implica necessariamente l’assenza di forme microbiche vitali, questa tecnica ha un grande potenziale nello studio dei trattamenti termici che mirano alla stabilizzazione ed alla sicurezza igienico-sanitaria dei prodotti alimentari. Infatti, nel contesto industriale la tendenza è quella di ridurre l’entità di questi trattamenti (tempi/temperature). Ciò può avvenire anche grazie all’utilizzo di composti d’aroma, la cui attività antimicrobica è ben documentata, poiché il trattamento termico, incrementando la tensione di vapore di queste sostanze, ne potenzia l’attività antimicrobica. Questa tesi è incentrata su due aspetti: da una parte, l’effetto dell’esposizione di L. monocytogenes a diverse concentrazioni di timolo e carvacrolo (terpenoidi prevalenti in oli essenziali di Labiatae tra cui timo e origano), dall’altra la valutazione degli effetti di trattamenti termici subletali (45, 50, 55°C), anche in presenza di composti d’aroma, sulla disattivazione e sul successivo recupero di L. monocytogenes. I risultati hanno confermato la forte sinergia tra trattamento termico e presenza di sostanze terpeniche. È stato inoltre dimostrato che la presenza di tali composti incide drasticamente sulle potenzialità di recupero degli eventuali sopravvissuti dopo il trattamento termico. I risultati a volte discordanti tra l’analisi citofluorimetrica (focalizzata sull’integrità della membrana) e i conteggi in piastra hanno evidenziato come i due approcci debbano essere utilizzanti in modo complementare. L’utilizzo di altri coloranti legati ad altre funzioni biologiche e metaboliche permetterà l’ottenimento di informazioni aggiuntive circa la risposta fisiologica di questo microrganismo.

Lo studio condotto durante il Dottorato di Ricerca è stato focalizzato sulla valutazione e sul monitoraggio delle diverse degradazioni termossidative in oli da frittura. Per raggiungere tale obiettivo si è ritenuto opportuno procedere mediante uno screening dei principali oli presenti sul mercato italiano e successiva messa a punto di due miscele di oli vegetali che sono state sottoposte a due piani sperimentali di frittura controllata e standardizzata in laboratorio, seguiti da due piani di frittura eseguiti in due differenti situazioni reali quali mensa e ristorante. Ognuna delle due miscele è stata messa a confronto con due oli di riferimento. A tal fine è stata identificato il profilo in acidi grassi, la stabilità ossidativa ed idrolitica, il punto di fumo, i composti polari, il contenuto in tocoferoli totali, ed i composti volatili sia sugli oli crudi che sottoposti ai diversi processi di frittura. Lo studio condotto ha permesso di identificare una delle miscele ideate come valida alternativa all’impiego dell’olio di palma ampiamente utilizzato nelle fritture degli alimenti, oltre a fornire delle indicazioni più precise sulla tipologia e sull’entità delle modificazioni che avvengono in frittura, a seconda delle condizioni impiegate.
The study conducted during the PhD research was focused on the assessment of various thermoxidative degradations in frying oils. To achieve this objective, it was considered appropriate to firs proceed with a screening of the major frying oils present in the Italian market, followed by the development of two frying blends, which were subjected to two different experimental frying plans at lab-scale, under controlled and standardized conditions. The same frying blends were also utilized under two different catering frying situations (cafeteria and restaurant). Each frying blend was compared with two reference frying oils (palm olein and extra virgin olive oil). To evaluate the frying performance of each frying oil and blend, different analytical determinations were carried out; such analysis were performed before, during and at the end of the frying process. The study led to the identification of one of the mixtures here developed as a valid alternative to palm oil, which is widely used for food frying at catering level; in addition, this research allowed a better definition of the modifications (type and entity) that occur during food frying, according to the conditions used. The determination of polar compounds generated during frying were analyzed by both the official method and a high-performance size-exclusion chromatographic method (HPSEC). In the last part of the PhD period, the stability and usage of a special marinade, made of grape seed phenolic extracts encapsulated in liposomal systems, was tested on beef patties. The objective was to evaluate the ability of phenol-enriched liposomes to inhibit the formation of heterocyclic aromatic compounds generated by pan-frying.

Questa tesi di dottorato ha riguardato il recupero di composti ad alto valore aggiunto dai sottoprodotti agro-alimentari e il loro utilizzo in campo alimentare. In particolare, si è studiato il frazionamento lignocellulosico di raspi d’uva e residui di potatura di melo per ottenere emicellulosa, cellulosa, lignina e antiossidanti attraverso processi di auto-idrolisi e organosolv, investigando successivamente l’influenza di sei cultivar sul frazionamento lignocellulosico dei raspi. Un processo composto da quattro fasi (trattamento di lavaggio seguito da un’idrolisi acida, un’idrolisi basica e, infine, una decolorazione basica) è stato applicato su raspi di uva rossa (Barbera, Pinot Noir, Nebbiolo) e bianca (Müller, Chardonnay and Moscato). I raspi sono stati confrontati in termini di composizione chimica della materia prima (umidità, ceneri, minerali, lipidi, fibre, proteine zuccheri liberi) e di frazioni recuperate ( lavaggio, liquors acidi e basici e residui di cellulosa finali). Si è inoltre studiato l’influenza varietale sull’estrazione di antiossidanti da vinacce di Barbera, Pinot Noir and Nebbiolo, i diversi estratti sono stati confrontati per il loro profilo fenolico e per la loro capacità antiossidante. Infine, un estratto liofilizzato di vinacce di Barbera è stato utilizzato per migliorare la shelf-life di una pasta di nocciole valutando l’ossidazione cinetica.
This thesis has focused on the recovery of high value compounds from agri-food by-products and their use in food. In particular, we studied the lignocellulosic fractionation of grape stalks and apple tree pruning for the recovery of hemicelluloses, cellulose, lignin and antioxidants through processes of auto-hydrolysis and organosolv, investigating subsequently the influence of six grape cultivar,on the lignocellulosic fractionation of grape-stalks. A four-step process (a washing treatment followed by an acid hydrolysis, a basic hydrolysis and, finally, a basic bleaching) was applied to stalks obtained from six different red (Barbera, Pinot Noir, Nebbiolo) and white (Müller, Chardonnay and Moscato) grape cultivars. The different stalks were compared in terms of chemical composition of raw material (moisture, ash, minerals, lipids, fiber, proteins, free sugars) and of the recovered fractions (washing, acid and basic liquors and final cellulose residues). We also studied the influence of variety on the antioxidants extraction from Barbera, Pinot Noir and Nebbiolo grape marc. The different extracts were compared in terms of phenolic profile and antioxidant capacity. Finally, a freeze-dried extract from Barbera grape marc was used to improve the shelf-life of hazelnut paste evaluating the oxidation kinetics.

This paper reports on environmental impacts and health hazards as a result from inadequate management of organic household waste in developing countries. It gives details of water and soil contamination, air pollution and spread of diseases through expanding breeding grounds for pathogens, vectors and rodents. To manage this waste flow sustainably, decentralised composting and anaerobic digestions technologies have been studied to give an overall picture of existing appropriate technologies, including: windrow, box/bin/barrel, THM, aerated static pile, in-vessel, vermi, ARTI compact biogas digester and BARC’S NISARG-RUNA. Comparing different technologies showed that it is crucial to consider local conditions and markets when choosing which method to implement. However, the manual composting methods: windrow/box/bin/barrel, THM and vermi, are more likely to be appropriate in regard to current conditions in developing countries. A comparison between the environmental impacts of anaerobic digestion and composting did not result in a clear indication of which technology is most favourable. However, in the literature studied, biogas production showed an overall better energy balance, and composting a better result regarding nutrient recycling and xenobiotic compounds. In terms of the mitigation effect on global warming, the results varied essentially depending on the technology used and its loss of methane during the biogas production process. Finally, this paper investigates common constraints for implementation of the above-mentioned technologies, as well as recommendations for future projects. The study of general constraints revealed the need for directing attention to education, key consequences and benefits, co-operation, exchange of knowledge and bottom-up driving forces, for sustainable and successful implementation of organic household waste management practices in developing countries.

L’obiettivo del presente elaborato di tesi è stato quello di mettere a punto una metodica in estrazione in fase solida (SPE) per la determinazione dei composti polari, in alternativa alla metodica ufficiale prevista dalla Circ. Minisan 11.01.91 n.1. Durante la frittura avvengono diverse trasformazioni chimiche che portano alla formazione di composti polari come monogliceridi e digliceridi, acidi grassi liberi, acidi grassi dimeri e polimerizzati, trigliceridi dimeri e polimerizzati. Tali composti, dal punto di vista nutrizionale, sono quelli più importanti poiché rimangono nell’olio, sono assorbiti dall’alimento, e di conseguenza ingeriti. I composti polari hanno una notevole importanza a livello nutrizionale e fisiologico, infatti diversi studi hanno evidenziano come essi possano avere un impatto sull’organismo umano. In seguito a tutte queste motivazioni, per prevenire possibili rischi per il consumatore, derivanti dall’uso improprio o eccessivamente ripetuto di oli e grassi per frittura, l’Istituto Superiore di Sanità prevede che il tenore dei composti polari non debba essere superiore a 25 g/100 g, infatti i composti polari sono l’unico parametro sottoposto ad un controllo ufficiale negli oli da frittura. La metodica ufficiale per la determinazione dei composti polari negli oli da frittura, è descritta nella Circ. Minisan dell’11.1.91 n.1. Tuttavia, tale metodica presenta diverse problematiche, poiché richiede un’elevata manualità da parte dell’operatore ed elevati quantitativi di solventi, con il conseguente impatto economico ed ambientale. Nella fase di messa a punto della metodica SPE, sono stati considerati diversi parametri: tipo di fase stazionaria, quantità di olio, miscele eluenti (in diverse quantità e rapporti). E’ stata scelta l’oleina di palma come matrice di prova della messa a punto, perché è molto utilizzata in frittura e perché, tra gli oli da frittura, risulta essere quello con maggior contenuto in composti polari. I migliori risultati sono stati ottenuti con una colonnina SPE in gel di silice (55 µm, 70 A) avente una capacità di 5 g/20 mL, depositando 400 mg di olio ed eluendo il campione con 80 mL di esano: etere dietilico (90:10, v/v) (composti apolari), e 20 mL di etere dietilico (composti polari). L’efficienza separativa della SPE è stata verificata tramite gascromatografia. Per poter valutare la ripetibilità, efficienza ed attendibilità della metodica SPE, è stata utilizzata l’oleina di palma prima e dopo essere soggetta a diversi cicli di frittura (dopo il primo e quinto giorno di frittura), in modo da avere diversi livelli di composti polari sulla stessa matrice. La metodica SPE ha mostrato un’eccellente ripetibilità analitica intra-giorno, indipendentemente dal livello di composti polari rilevati nell’oleina di palma (14,1-25,5%); infatti, la ripetibilità intra-giorno non ha superato l’1,5%. Inoltre, la ripetibilità intra-giorno non ha subito modifiche in funzione del contenuto di composti polari. Di conseguenza, si è osservato anche un’ottima ripetibilità analitica inter-giorno, che è variata da 0,64% a l’1,18%. Entrambi valori di ripetibilità (intra ed inter-giorni) attestano che questa metodica in estrazione in fase solida può essere utilizzata per la valutazione dei composti polari negli oli da frittura. Confrontando i livelli medi di composti polari ottenuti tramite la metodica SPE e quella ufficiale applicate all’oleina di palma tal quale, dopo il primo e quinto giorno di frittura, sono state rilevate delle piccole differenze (non significative) tra le due metodiche, essendo i livelli di composti polari in tutti i casi leggermente superiori nei dati della SPE. Entrambe le metodiche hanno presentato un’ottima ripetibilità intra-giorno (< 1,5% e < 3,5% per la SPE e la metodica ufficiale, rispettivamente) e sono risultate comunque confrontabili tra loro. La metodica SPE e quella ufficiale sono state poi applicate anche su altri oli vegetali (extravergine di oliva, olio di girasole alto oleico: olio di palma (60:40, v/v) ed olio di palma: olio di girasole alto oleico (55:45, v/v) ) e confrontate. In effetti, è stato osservato che le percentuali dei composti polari rilevati nello stessa tipologia d’olio sono molto simili, indipendentemente dalla metodica con cui siano stati valutati; è stata infatti confermata un’eccellente correlazione lineare tra i dati. Questo stesso andamento è stato riscontrato negli oli sottoposti a diversi cicli di frittura, il che conferma che entrambe metodiche analitiche sono capaci di separare efficientemente ed in modo analogo i composti non polari da quelli polari. Negli oli analizzati, sono state trovate delle percentuali di composti polari diverse, strettamente correlate all’origine dell’olio, alla sua composizione ed al processo di estrazione. Per ultimo, l’analisi dei costi (che includeva materiali, solventi, personale, ed elettricità) di entrambe le metodiche analitiche ha confermato che l’analisi SPE costerebbe € 22-30, a differenza di quella ufficiale, il cui costo sarebbe di circa € 45. Tale differenza è dovuta principalmente ai costi legati all’operatore ed ai consumi di solventi e di elettricità. Pertanto, la metodica SPE è risultata essere più conveniente in termini economici, poiché porta ad un risparmio di ca. € 15-20 per analisi, oltre che ad un dimezzamento dei solventi. Un altro aspetto importante da sottolineare è il diverso tempo che ciascuna delle metodiche prevede per l’analisi dei composti polari, essendo nettamente più veloce la metodica SPE (circa 1,30 h) rispetto alla metodica ufficiale (circa 3 h). La metodica SPE qui sviluppata ha quindi dimostrato di avere un’efficienza separativa e ripetibilità simili a quella della metodica ufficiale, rendendo possibile una minore manipolazione da parte dell’operatore, tempi più brevi di analisi e l’impiego di bassi quantitativi di solventi, portando così ad una riduzione dell’impatto ambientale ed a costi inferiori di operazione. Pertanto, la metodica SPE può rappresentare una valida alternativa alla metodica ufficiale, prevista dalla Circ. Minisan 11.1.91 n.1.

L’uso dei campi elettrici pulsati (PEF) è una tecnologia non termica in grado di esercitare una inattivazione microbica. Tuttavia, molti studi indicano che il PEF non può essere usato come metodo di sterilizzazione/pastorizzazione da solo, ma deve essere combinato con altri trattamenti, tra cui il calore e/o l’aggiunta di composti d’aroma, che svolgono un’azione inibente o microbicida. In questo elaborato è stato utilizzato un prototipo in grado di lavorare a due diverse intensità di campo elettrico (25 e 50 kV/cm). Per meglio comprendere il meccanismo di azione di questo prototipo, sono state prima effettuate delle prove preliminari in sistema modello (terreno di coltura). In seguito si è passati al trattamento di matrici vegetali quali bevanda a base di riso, nettare di pera e miscela dei due. Il microrganismo target utilizzato è stato un ceppo di Saccharomyces cerevisiae noto per la sua spiccata resistenza ai trattamenti termici. E’ stato valutato anche l’eventuale effetto di due composti d’aroma, citral e trans-2-esenale, utilizzati a concentrazioni pari al 50% della minima concentrazione inibente, da soli o in combinazione con un preriscaldamento (40°C e 50°C). La temperatura iniziale di trattamento ha dimostrato di potere influenzare in maniera decisiva le curve di morte, soprattutto alle temperature di trattamento più elevate (50°C), dove sono stati osservati abbattimenti maggiori di tre cicli logaritmici. Questo è dovuto al fatto che la temperatura più alta ha amplificato l’effetto di citral e trans-2-esenale, poiché, alterando la fluidità delle membrane cellulari, aumenta la solubilizzazione di queste sostanze, incrementandone l’attività antimicrobica. Sulla base di questi risultati preliminari, ulteriori studi prenderanno in considerazione l’effetto del carico microbico iniziale sulle cinetiche di disattivazione, nonché lo studio più approfondito del meccanismo d’azione antimicrobica di questa tecnologia.

Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di studiare l’efficacia e l’applicabilità dello strumento HERACLES II Flash Gas Chromatography Electronic Nose mediante l’analisi di un set molto ampio di campioni di oli d’oliva vergini reperiti presso un concorso nazionale. Nello specifico, mediante elaborazioni di statistica multivariata dei dati, è stata valutata sia la capacità discriminante del metodo per campioni caratterizzati da un diverso profilo sensoriale, sia la correlazione esistente tra l’intensità delle sensazioni percepite per via sensoriale ed i dati ottenuti mediante l’analisi strumentale. La valutazione delle caratteristiche sensoriali dei campioni è stata realizzata in occasione dello stesso concorso da parte di un gruppo di giudici esperti e secondo le modalità stabilite dai regolamenti comunitari. Ogni campione è stato valutato da almeno 8 assaggiatori che hanno determinato l’intensità di caratteristiche olfattive (eventuali difetti, fruttato e note secondarie positive) e gustative (amaro e piccante). La determinazione dei composti volatili, invece, è stata condotta mediante lo strumento HERACLES II Electronic Nose (AlphaMOS), dotato di due colonne cromatografiche caratterizzate da diversa polarità (MXT-5 con fase stazionaria apolare e MXT-WAX con fase stazionaria polare), ciascuna collegata ad un rivelatore di tipo FID. L’elaborazione multivariata dei dati è stata realizzata mediante il software in dotazione con lo strumento.

L’obiettivo di questa tesi è stato volto alla produzione di un olio naturalmente ricco in antiossidanti tipici di due matrici vegetali comunemente usate dai consumatori: olive e pepe. Attraverso la co-frangitura, un processo a basso impatto tecnologico sulle matrici, è stato possibile estrarre composti chimici peculiari della spezia e trasferirli all’olio, ottenendo così due tipologie di olio co-franto: un olio co-franto con grani di pepe decorticati e uno co-franto con grani di pepe non decorticati. La caratterizzazione eseguita a carico degli oli ha interessato l’analisi dei composti volatili trasferiti dal pepe all’olio, tra i quali i più interessanti sono risultati essere il β-pinene, il cariofillene, il δ-3-carene, il β-fellandrene e il limonene, che infatti sono tipici composti d’aroma del pepe. Inoltre, è stata eseguita un’analisi spettrofotometrica al fine di indagare la frazione carotenica (b-carotene), e un’analisi sensoriale descrittiva (olfattiva e visiva), con il fine di indagare, anche sotto questo aspetto, le differenze tra un olio franto da olive tal quali e i due oli co-franti con il pepe. In fase di valutazione sensoriale gli oli co-franti sono stati descritti con sentori di pepe, di legno e con note balsamiche. Attraverso i dati ottenuti si è concluso come l’olio fosse caratterizzato da note sensoriali apprezzabili, sia alla vista che all’olfatto, dovute alla presenza simultanea di composti aromatici del pepe e delle olive; al contempo, si è visto come l’olio ottenuto da co-frangitura con pepe non decorticato, risultasse nettamente più ricco in composti aromatici e in pigmenti carotenici e clorofillici rispetto all’olio co-franto con pepe decorticato, a dimostrazione del fatto che la fase di decorticatura del pepe porta all’eliminazione di una parte in realtà ricca di molecole bioattive, che invece potrebbe costituire un sottoprodotto da valorizzare.

Il mercato degli integratori alimentari e dei prodotti fitoterapici è in continua espansione. L’utilizzo dell’aglio in questo ambito è ormai consolidato, tanto che in commercio c’è un’ampia varietà di estratti di aglio, prodotti e/o confezionati in Italia e all’estero sia da piccoli produttori che da grandi multinazionali. In nessuno di questi prodotti, però, è dato rilievo all'indicazione della materia prima utilizzata che presumiamo provenire da Cina e altri paesi extraeuropei. Questo studio è stato condotto per iniziare la caratterizzazione analitica degli estratti di bulbi e scapi fiorali (zolle) di Aglio Rosso di Sulmona, varietà autoctona del centro Italia, e per capire quale miscela estrattiva e quale tecnologia di estrazione restituisca il miglior risultato. In particolare, abbiamo scelto di focalizzarci sui composti solforati non volatili dell’aglio, gamma-glutamil-allilcisteina, gamma-glutamil-propenilcisteina, allil cisteina, alliina, allicina, che abbiamo caratterizzato sia dal punto di vista qualitativo che quantitativo attraverso analisi HPLC. Gli estratti sono stati prodotti con estrattore solido liquido dinamico e con macerazione tradizionale per 21 giorni, utilizzando 4 diverse miscele estraenti: etanolo/acqua 50:50 v/v, etanolo/acqua 80:20 v/v, etanolo/acqua/glicerolo 33:33:33 v/v e olio di semi di girasole. In particolare, gli estratti ottenuti con estrattore solido liquido dinamico sono risultati più ricchi di composti solforati non volatili (+10%) rispetto agli estratti ottenuti con macerazione classica per 21 giorni. Tra le miscele il miglior recupero della componente non volatile è stato ottenuto con etanolo/acqua 50:50 v/v (2034 mg l-1). Utilizzando l’estrattore si riduce notevolmente anche la perdita di composti solforati rispetto al materiale di partenza (-34%). I bulbi sono risultati circa 5 volte più ricchi di composti solforati rispetto alle zolle.

Pursuing the possibilities of increasing efficiency, saving costs and improving environmental performance more and more companies today are looking into the possibilities of industrial synergies between companies andprocesses. This study is considering the possibilities of industrial symbiosis between combined heat and power plant (Fortum) and a waste sorting facility (Ragn Sells). The paper shows possible scenarios of utilization heat fromCHP for the various processes within the waste treatment facility. The work includes the overview of previous research done in this area as well as theoretical analysisand estimation of the probable economic and environmental effects from the application of industrial symbiosis. The study covers several possibilities for the industrial symbiosis between CHP and waste treatment facility in form of heat application for the waste streams upgrading.The study proposes the heat application for the following processes: composting speed-up, anaerobic digestion, sludge drying, waste oil treatment and concrete upgrading. In the result of the work the conclusions are made concerning the possibility and feasibility of application of the proposed scenarios and their environmentaland economic effects.
Division Industrial Ecologywww.kth.se/itm/indecowww.ima.kth.se

L’obiettivo della tesi è stato quello di valutare l’effetto della strategia di fertilizzazione (confrontando l’applicazione di letame con l’apporto di ammendante compostato misto a due dosi) sulla qualità di due nettarine (Carene e Big Top) coltivate presso l’azienda Balzani di Fratta Terme (FC), un’azienda biologica in conversione a biodinamico. È stato valutato l’effetto della concimazione sullo stato nutrizionale delle piante, disponibilità dell’N minerale e i principali indici di qualità dei frutti. Alla raccolta sono stati valutati il peso, la consistenza, il residuo secco rifrattometrico, la concentrazione dei minerali, la capacità antiossidante e l’emissione dei composti volatili dei frutti. Inoltre, è stata valutata la colorazione della polpa di Big Top. Dai risultati ottenuti nella sperimentazione si può concludere che il diverso tipo di concimazione può influenzare la qualità dei frutti e produttività: la concimazione con la dose alta di compost evidenzia una maggiore attività antiossidante, consistenza e produttività. Nel corso della stagione vegetativa oggetto di indagine è stato inoltre osservato un aumento della disponibilità di N minerale nel suolo, a seguito dell’applicazione della dose più alta di compost. In conclusione, dalla presente sperimentazione è emerso come, sebbene lo stato nutrizionale delle piante sia rimasto invariato, i frutti abbiano modificato alcune caratteristiche qualitative in funzione della strategia di concimazione. I risultati non sono stati però particolarmente evidenti sia per la breve durata della sperimentazione, sia perché i frutti sono stati raccolti ancora non completamente maturi e quindi non potevano esprimere al meglio le loro potenzialità qualitative. Il presente studio ha inoltre evidenziato come sia opportuno dividere la somministrazione degli ammendanti in diversi periodi della stagione vegetativa al fine di mantenere costante nel tempo la disponibilità di N nitrico evitando eccessi pericolosi per l’ambiente.

La presente tesi di dottorato ha riguardato la valutazione di differenti campioni di bentoniti sodiche. Le attività pianificate sono state indirizzate a comprendere l’interazione dei suddetti materiali con proteine a diverso peso molecolare naturalmente contenute nei vini bianchi. Ulteriori indagini hanno riguardato l’eventuale impatto delle argille testate sui composti aromatici di origine varietale e fermentativa dei mosti e/o dei vini. I risultati sottolineano il ruolo chiave esercitato dal “fattore matrice”: oltre al tipo di vino, prima di pianificare un trattamento di fining, devono essere considerate anche la tipologia e la dose di bentonite da utilizzare.
This PhD thesis dealt with the evaluation of different sodium bentonite samples. The planned activities were aimed to understand the interactions between bentonites and different molecular weight proteins naturally contained in white wines. Further investigations were related to the impact of the clays on varietal and fermentative aroma compounds of musts and/or wines. Results underscore the key role exerted by the “matrix factors”: bentonite dose and typology and wine style have to be carefully considered before planning a fining treatment.

Lo scopo del presente elaborato sperimentale è stato quello di valutare come diverse modalità di lavorazione di tre impianti oleari (due a sistema di lavorazione continuo e uno tradizionale, descritti e accompagnati da diagramma di flusso dell'impianto) impattassero sulla qualità di oli vergini d’oliva della varietà Nostrana di Brisighella, in termini di contenuto totale di sostanze fenoliche e di caratteristiche sensoriali. Da ogni frantoio, dunque, si è ottenuto un campione sul quale è stata effettuata la determinazione della concentrazione fenolica per via spettrofotometrica (reattivo di Folin-Ciocalteau) e la valutazione sensoriale per la definizione della categoria merceologica. Sono stati messi in relazione i dati di qualità del prodotto con i parametri di processo: è stato possibile constatare come l’impiego di impianti a ciclo continuo di lavorazione dotati di termo-condizionamento della pasta d’olive, tecnologia di recente applicazione in questa tipologia di frantoi, abbia portato all’ottenimento di un olio caratterizzato da un contenuto in molecole fenoliche significativamente più elevato rispetto a quello del prodotto ottenuto mediante processo discontinuo per pressione. Il confinamento delle gramole è probabile sia stato un altro fattore determinante nell’ottenimento di oli con maggiore contenuto fenolico, così come un ruolo positivo in questo senso si ipotizza sia stato giocato anche dal decanter a tre fasi a basso consumo d’acqua e a due fasi. I risultati dell’analisi sensoriale, relativamente alle intensità degli attributi di amaro e piccante, hanno confermato la maggiore ricchezza in molecole a struttura fenolica dei due campioni ottenuti tramite il sistema di lavorazione continuo rispetto a quello discontinuo.

Questo elaborato di tesi aveva l’obiettivo di realizzare uno storico in grado di fornire a “Terra di Brisighella” strumenti utili alla gestione del proprio frantoio. Sono stati utilizzati nove oli vergini di oliva, ottenuti con diversi tempi di gramolatura, valutando questa variabile sulle loro caratteristiche compositive e sensoriali. L’attività sperimentale ha riguardato gli aspetti di seguito riportati: analisi della frazione fenolica, per valutare la legittimità di apposizione in etichetta dell'indicazione salutistica “polifenoli nell’olio d’oliva” (Regolamento (UE) 432/2012); studio delle condizioni di processo più idonee all’ottenimento di un prodotto con le caratteristiche qualitative ricercate, con particolare attenzione alle condizioni di gramolatura; evoluzione qualitativa del prodotto durante la conservazione. Per tutti i campioni la concentrazione in composti fenolici è risultata alta, in relazione al limite minimo a cui fa riferimento il regolamento e ciò ha legittimato la possibilità di apporre il claim salutistico. Il tempo di gramolatura ideale a promuovere la ripartizione dei composti fenolici nell’olio è risultato di 30 minuti, mentre per favorire il rilascio nello spazio di testa dei composti volatili è risultato 15-25 minuti. Lo stoccaggio ha provocato ai campioni un significativo decadimento qualitativo, principalmente a quelli caratterizzati da un minor contenuto fenolico. La filtrazione è stato considerato un trattamento necessario a preservare la qualità dei campioni durante la conservazione. Sono stati ottenuti risultati molto interessanti utilizzabili come base di partenza per la sperimentazione anche nell’annualità 2020-2021. Nella successiva campagna olivicola le prove verranno effettuate nell’intervallo di tempi di gramolatura compreso tra 20 e 30 minuti, si estenderà la sperimentazione su un altro prodotto commerciale della Cooperativa e si studierà la shelf-life di campioni commerciali filtrati ed imbottigliati.

Les actinomycètes sont des bactéries ubiquitaires et certains sont reconnus comme potentiellement pathogènes pour l'Homme, dans l'air de certains lieux de travail. C'est notamment le cas dans l'air des plates-formes de compostage où les concentrations peuvent atteindre des valeurs relativement élevées. L'exposition des salariés à ce type de bioaérosols peut être la cause de pathologies diverses (notamment des pneumopathies d'hypersensibilité). Bien que le problème soit reconnu, la bibliographie démontre un manque de connaissances à propos de l'évaluation du risque : aucune méthode globale de prélèvement et d'analyse n'est, à l'heure actuelle, standardisée pour l'étude de ces bioaérosols, si bien qu'il n'existe aucune relation dose-effets pour la plupart de ces agents ni même de valeur limite d'exposition professionnelle. Les méthodes traditionnellement utilisées ne sont pas sans inconvénient (sous-estimation de la concentration réelle notamment) et le plus souvent non-spécificiques. C'est pourquoi l'objectif de la thèse, ici décrite, est le développement et l'évaluation de la technique de biologie moléculaire qu'est la PCR temps réel pour la quantification de bactéries dans ces bioaérosols. La méthode a tout d'abord été développée et optimisée notamment par le dessin d'oligonucléotides, par la comparaison de protocoles d'extraction d'ADN et par la réalisation de gammes étalons. Elle a ensuite été comparée aux techniques plus traditionnelles, encore largement utilisées, que sont le dénombrement du bacteries cultivable par mise en culture et l'épifluorescence, à la fois sur des cultures de cellules et sur des bioaérosols expérimentaux. Ce n'est qu'après l'avoir caractérisé qu'elle a été appliquée sur des bioaérosols prélevés en conditions réelles d'exposition, sur des plates-formes de compostage.La méthode développée, basée sur une extraction d'ADN et une PCR temps réel, permet la quantification de l'ADN de Thermoactinomyces vulgaris (basée sur l'amplification du gène GyrB), de Thermobifida fusca et T. alba (gène ecf) et des streptomycètes mésophiles (ARNr 23S). La PCR permet l'obtention de résultats fortement corrélés à ceux issus du dénombrement sur milieux gélosés mais offre de réels avantages par rapport à la culture. Comme ces quantifications prennent en compte n'importe quelle forme de la bactérie (cellules végétatives et spores), la PCR dépasse les inconvénients de sous-estimation liés aux méthodes traditionnelles. La technique a un réel avantage de spécificité, elle est répétable et sensible. Les campagnes de prélèvements effectuées sur 5 plates-formes de compostage en France ont permis de mesurer les concentrations en bactéries mésophiles et thermophiles par culture et d'établir celles en Thermoactinomyces vulgaris, Thermobifida sp. et Streptomyces sp. par PCR. L'étude confirme que les activités de compostage sont génératrices de bioaérosols avec parfois des valeurs relativement élevées selon les points échantillonnés. Elle met également en exergue des informations comme la distribution granulométrique du bioaérosol ou l'adéquation entre le type de prélèvement effectué et l'analyse par PCR. Les travaux menés, du développement de la méthode qPCR appliquée au groupe des actinomycètes à son application sur des échantillons environnementaux, apportent de nombreuses données pour la quantification des actinomycètes aéroportés. Ils ont permis d'acquérir des éléments de validation concernant la méthode mise en place et ont livré les seules mesures de concentrations disponibles à l'heure actuelle, pour T. vulgaris, Thermobifida sp., et les streptomycètes mésophiles dans l'air des plates-formes de compostage

Negli ultimi anni la ricerca di prodotti alternativi nell’industria alimentare è sempre più ampia. La canapa, grazie alle sue molteplici attitudini, si sta rivelando molto interessante dal punto di vista alimentare; molti studi hanno infatti dimostrato come alcune classi di costituenti peculiari possano svolgere un’attività funzionale sull’organismo umano. La legislazione italiana è molto “giovane” in materia e proprio per questo la commercializzazione di alimenti ottenuti da prodotti della canapa è in uno stadio ancora iniziale; nonostante ciò, si possono trovare nei canali e-commerce molti prodotti ottenuti a partire dalla canapa. Il principale limite nella produzione alimentare di canapa è il limite legale di Δ9-THC e CBD (composti psicotropici della pianta) che può essere presente nel prodotto finale. Nel presente lavoro di tesi si è studiato il profilo compositivo (fibra, composti fenolici e cannabinoidi) di una miscela di due varietà di Cannabis sativa L. raccolte in due fasi diverse del loro accrescimento. Le analisi sono state svolte sia sui campioni di materiale grezzo, sia su residui essiccati ed estratti liquidi ottenuti da differenti protocolli estrattivi: estrazione assistita con ultrasuoni ed estrazione convenzionale con agitazione magnetica, testando, in entrambi i casi, etanolo e olio di oliva come solventi. I risultati ottenuti sono ancora da considerarsi preliminari ed andranno approfonditi attraverso studi mirati futuri, ma sembrano evidenziare l’importanza dei parametri agronomici (es. differente stato fenologico della pianta) nell’influenzare la presenza qualitativa e quantitativa di composti bioattivi e funzionali. Questo lavoro sperimentale è stato interamente svolto presso il laboratorio di Ingegneria Agro-Alimentare del Dipartimento di Chimica dell’Università delle Isole Baleari sotto la guida del Prof. Antoni Femenia Marroig nell’ambito della borsa di studio Erasmus.

Behovet av bättre avfallshantering ökar ständigt då befolkningen ökar och jordbruket intensifieras. Avfallshanteringen idag är dåligt konstruerad för organiskt avfall i många länder då det hamnar på deponier som släpper ut växthusgaser till atmosfären vilket påverkar klimatet negativt. En möjlig lösning att implementera en metod som genererar en värdefull produkt så som fluglarvskompostering. Det är en organisk avfallsbehandlingsmetod som använder larver av den amerikanska vapenflugan som kan reducera mängden avfall. Avfallet omvandlas till larvernas biomassa som är proteinrik och kan användas som djurfoder. Behandlingsresterna kan användas som gödningsmedel eller producera biogas. Väldigt lite är känt gällande växthusgasutsläppen från fluglarvskompostering. Under nuvarande EU lagstiftning i produktionssammanhang så är flugan ett produktionsdjur, som inte tillåts att födas upp på matavfall innehållande animaliska biprodukter. Därför har vegetabiliskt matavfall undersökts i denna studie för att i produktionssammanhang kunna använda sig av fluglarvskompostering. De vegetabiliska avfallet som använts var apelsinskal och blomkål blandat med broccoli (i denna studie kallad blomkålsblandning). Vegetabiliskt avfall innehåller svåråtkomlig näring för larverna och för att de ska kunna tillgodose sig så mycket som möjligt gjordes förbehandlingar. Förbehandlingarna som utfördes var med svamp och med ammoniumlösning då dessa har visat sig spjälka upp svåråtkomlig näring. Matavfall är känt för att fungera bra i fluglarvskompostering och användes som referens. Utsläpp av växthusgaserna CO2, NH3, N2O och CH4 undersöktes genom användande av kammarteknik. Vid behandlingar av blomkålsblandningen förbättrade förbehandlingarna materialreduktionen endast lite, vilket var i genomsnitt 82 %, men den totala minskningen i detta substrat var större än för matavfall vars reduktion var 60 %. Reduktionen varierade mellan 38-86 % i behandlingarna av apelsinskal. Larvbehandlingen av matavfall resulterade i den högsta omvandlingskvoten. Båda vegetabiliska substraten förbehandlat med NH4+ hade höga utsläpp av NH3. Behandlingarna av blomkålsblandningen hade högre utsläpp av N2O men mindre än i konventionella avfallsbehandlingar som kompostering. De substrat som inte förbehandlats hade låga utsläpp av CH4, inklusive matavfallet jämfört med de förbehandlade substraten som var mindre än i aerobisk kompostering. När en behandlingsstrategi väljs för kompostering med fluglarver, för små gasutsläpp så bör svampförbehandlat substrat användas, medan substrat förbehandlat med NH4+ resulterar i högre materialreduktion.
The need for better waste management is increasing as the population increases and agriculture is intensified. Organic waste management today is poorly designed in many countries leading to waste ending up in landfills which results in more greenhouse gases being emitted to the atmosphere, contributing to the global climate change. A possible solution is to implement a method that generates a valuable product such as fly larvae composting, which is an organic waste treatment method that uses larvae of the black soldier fly that can reduce the amount of waste. The waste is converted to the larval biomass which is rich in protein and possible to use as animal feed. Treatment residues can be used as fertilizers or to produce biogas. Very little is known about greenhouse gas emissions from fly larvae composting. Under current EU legislation in production contexts, the fly is considered a production animal that is not allowed to be raised on food waste containing animal by-products. Therefore, in this study, vegetable waste was investigated in order to be able to use fly larvae composting in production contexts. The vegetable waste used was orange peels and cauliflower mixed with broccoli (in this study referred to as cauliflower mix). Vegetable waste contains nutrients which are hard to digest for larvae and in order to improve digestibility, pretreatments were performed. The pretreatments carried out were with fungus and ammonia solution, as these have been shown to make hardly bound nutrients available. Food waste is known to work well in fly larvae composting and was used as a reference. Emissions of greenhouse gases CO2, NH3, N2O and CH4 were measured using chamber technique. In the treatment of cauliflower mix, the pretreatment improved the material reduction only slightly, which was on average 82 % but the overall total reduction was greater than that for food waste which had a reduction at 60 %. The reduction ranged between 38-86 % among all of the treatments of orange peels. Larvae treatment on food waste resulted in the largest biomass conversion ratio. Both vegetable substrates pretreated with NH4+ had high emissions of NH3. The treatments of cauliflower mix had higher emissions of N2O but they were lower than what is generally expected in conventional waste treatments such as composting. The non-pretreated substrates had low emissions of CH4, including the food waste compared to the pretreated ones which nevertheless were lower than in aerobic composting. When selecting a treatment strategy for fly larvae composting, to achieve low gas emissions, fungus pretreated substrates should be used while substrates pretreated with NH4+ result in higher material reduction.

La qualità della fragola dipende sia dalle caratteristiche intrinseche del frutto che dalle valutazioni soggettive degli operatori. La qualità del frutto è stata a lungo considerata un obiettivo secondario in quanto si poneva l’attenzione principalmente al miglioramento della pezzatura del frutto;negli ultimi anni, al contrario, è stata dedicata attenzione anche al miglioramento della dolcezza e della componente aromatica. In questo lavoro sono stati considerati genotipi, classificati come come “aromatici” e “non aromatici”, in base ai loro parentali, allevati in sistema biologico e convenzionale. E' stata condotta una analisi sensoriale su cinque attributi: odore, dolcezza, acidità, succosità, aroma più il gradimento globale. Sono stati riscontrati 14 effetti di vari fattori sperimentali; la tipologia aromatica in media ha fatto registrare percezioni più elevate di dolcezza, aroma, odore e un maggiore gradimento; tuttavia, è stata riscontrata una grande variabilità tra i singoli genotipi. Il gradimento complessivo è risultato correlato positivamente con odore, dolcezza, succosità e aroma e negativamente con l’acidità. L’aroma della fragola è apparso come carattere sensoriale che influisce maggiormente sugli altri attributi e guida la percezione di gradevolezza del consumatore. Mediante campionamento con SPME e analisi GC/MS, sono stati identificati 109 composti, di cui 8 rappresentano più dell’85% della componente volatile. E' stata evidenziata una correlazione positiva dell’aroma e gradimento col grado zuccherino e il contenuto di alcuni composti volatili. I composti che hanno manifestato azione sensoriale sono comunque risultati presenti in quantità molto basse; questo rende problematica la loro utilizzazione come elementi di selezione in programmi di miglioramento genetico. La ricerca ha evidenziato inoltre come la percezione dei caratteri sensoriali sia complessa e quella dei singoli caratteri possa essere in vario modo influenzata da quella di altri.

Le compostage est un procédé aérobie de stabilisation de la matière organique (MO). Les transformations de la MO conduisent à des émissions gazeuses (NH3, N2O, CH4, CO2) et une perte d'azote utile pour la fertilisation. La variété des pratiques et les différences de nature des substrats modifient la vitesse de dégradation de la MO, la qualité finale du compost produit et la part d'émissions sous forme de polluants gazeux. L'optimisation du procédé nécessite la prédiction de ces transformations ou la réalisation d'essais empiriques. Cette thèse analyse les interactions entre les processus biologiques, biochimiques, physico-chimiques et thermodynamiques majeurs à l'origine de la stabilisation de la MO et des émissions gazeuses de CO2, H2O, NH3, N2O. Elle se focalise sur le compostage par aération passive en andain d'effluents d'élevage. La méthode s'appuie sur la modélisation dynamique, semi-empirique, du procédé et sur des expérimentations sur des andains de petite taille. Dans un premier temps, l'impact des interactions entre les facteurs clés du compostage, soit la biodégradabilité du carbone, la disponibilité de l'azote, l'humidité et la porosité, sur la cinétique et la stœchiométrie des émissions gazeuses est analysé à partir de données acquises en conditions contrôlées et sur une plateforme de compostage à la Réunion sur des périodes allant de 20 à 80 jours. Les facteurs ont été hiérarchisés : l'effet de la porosité couplé à l'effet de l'humidité joue le rôle majeur dans la régulation des transformations de la MO et des émissions gazeuses. Les effets de la porosité, de l'humidité et du type de structurant sur les transformations de la MO, observés en conditions commerciales, confirment les observations en conditions contrôlées. Alors que les écarts de répétabilité en conditions contrôlées sont faibles sur les températures et bilans de masse, ces écarts deviennent élevés en conditions de reproductibilité sur le terrain. Dans un deuxième temps, un modèle dynamique de compostage a été développé simulant la stabilisation du carbone et de l'azote ainsi que les émissions gazeuses de CO2, H2O, NH3 et N2O. Ce modèle est composé de quatre modules couplés. Le premier simule les cinétiques d'oxydation de la MO par une population microbienne hétérotrophe produisant du CO2 et de la chaleur. Le deuxième décrit les échanges thermiques se déroulant lors du compostage, à l'origine de l'aération passive de l'andain et des cinétiques de température interne et d'évaporation d'H2O. Le troisième module décrit le transfert d'oxygène au sein de l'andain modulé par la porosité et l'humidité. Le quatrième module simule les transformations et la stabilisation de l'azote ainsi que les cinétiques d'émissions d'NH3 et de N2O. Le système global représentant un andain de compostage en aération naturelle est considéré comme homogène en termes de composition et de caractéristiques thermiques. Lors de la phase thermophile, le facteur limitant le plus rapidement l'organisation de la MO est la disponibilité de l'azote. L'abaissement de la porosité entraîne une diminution des pertes gazeuses par l'augmentation de l'organisation de la MO. Le fractionnement initial de la MO ainsi que la teneur initiale en biomasse microbienne sont les facteurs clés pour prédire les cinétiques d'organisation du carbone et de l'azote. Les paramètres spécifiques des émissions d'NH3, d'H2O et de N2O sont initialisés en fonction de la nature du substrat et des caractéristiques physiques de l'andain. La calibration du modèle reste à améliorer, et par la suite le modèle devra être validé en condition industrielles. Les effets modélisés de la porosité, de l'humidité et du type de structurant sur les transformations de la MO permettent d'envisager l'usage du modèle pour optimiser le compostage d'effluents d'élevage.

L'amelioration de la qualite du cadre de vie, les nouvelles dispositions reglementaires dictees par la loi du 13 juillet 1992 concernant les centres d'enfouissement technique. . . Augmentent considerablement les productions de dechets vegetaux. Un tel phenomene amene les collectivites a rechercher de nouvelles methodes de traitements et d'elimination. Parmi les solutions techniquement envisageables, le compostage apparait comme l'une des issues d'avenir la plus prometteuse. La creation de nouvelles unites pose des problemes d'organisation spatiale. Il s'agira de determiner le nombre, la taille des plateformes de compostage, le choix des terrains qui par leur superficie et distance aux zones d'habitation. . . Seraient susceptibles d'accueillir les nouvelles usines de compostage. Le but de la presente recherche est de construire un outil d'aide a la decision, un systeme d'information geographique qui debouche, d'une part sur une simulation des besoins, d'autre part sur des propositions d'organisation spatiale, de localisation des centres de compostage.

La Valle d'Aosta, pur non avendo grandi superfici destinate alla viticoltura, è caratterizzata dalla presenza di un ricco patrimonio ampelografico di cui fanno parte dodici varietà autoctone a bacca rossa: Bonda, Cornalin, Crovassa, Fumin, Mayolet, Ner d'Ala, Petit rouge, Premetta, Roussin, Roussin de Morgex, Vien de Nus e Vuillermin. Malgrado i numerosi vitigni menzionati, nella produzione dei vini a D.O.C troviamo in prevalenza il Petit rouge e poche altre varietà che, nell'insieme, rappresentano circa il 34% della produzione totale. Al fine di implementare la presenza di prodotti tipici che esprimano i caratteri distintivi della zona di provenienza sono state approfondite le conoscenze dei vitigni autoctoni per evidenziarne le attitudini e le potenzialità per la produzione di vini rossi di qualità. Allo stesso scopo sono stati valutati gli effetti dell'applicazione di alcune tecniche di vinificazione alternative sull'espressione dei caratteri qualitativi del Petit rouge, le cui uve sono da tempo vinificate in purezza o in assemblaggi nella produzione di vini a D.O.C.
Aosta Valley has a little viticulture surface and it is characterised by a rich ampelographic collection including the following twelve red grape autochthonous varieties: Bonda, Cornalin, Crovassa, Fumin, Mayolet, Ner d'Ala, Petit rouge, Premetta, Roussin, Roussin de Morgex, Vien de Nus e Vuillermin. Only the 34% of the D.O.C. wine production is represented by some of the above mentioned cultivars, in particular the Petit Rouge, despite of the huge number of cultivars. The Petit rouge is used in purity or in miscellaneous in the D.O.C. wine production. In order to implement the presence of typical products, this study was carried out to evaluate the aptitude of Aosta Valley ancient grapes to produce quality red wines. Moreover to improve quality of the most diffused Aosta Valley red wine the effects of some alternative winemaking were evaluated on the Petit rouge characters.

L'étude bibliographique préléminaire a permis de mettre en évidence le rôle primordial des bactéries et des champignons au cours des processus de décomposition des écorces (tissus subérifiés des essences ligneuses). Les études en laboratoire ont cependant prouvé que les activités métaboliques des germes étaient inhibées par différentes substances en particulier les produits phénoliques. Il est apparu intéressant, dans le but de valoriser ces résidus ligneux, de vérifier l'influence d'un certain nombre de paramètres sur la croissance et l'activité de la microflore présente. Dans ce but, nous avons appliqué aux écorces de pin, le procédé "kilbro" ce qui nous a permis de contrôler, dans le cadre d'études fondamentales, l'impact des micro-organismes vivant dans ces micro-écosystèmes particuliers

Composting of biodegradable waste is an effective means of reducing landfill garbage and improving the state of our environment. The widespread adoption of this behaviour by community members is subject to various social psychological processes. Table top signs outlining a pro-composting injunctive norm, and models demonstrating the behaviour (descriptive norm) were employed in two shopping centre food courts and a fast food restaurant to attempt to increase the use of public compost bins. When diners viewed models composting ahead of them, they were more likely to compost as well. However, the signs had no effect on composting rates, either alone or in combination with the models. Results support the idea that behaving in a pro-environmental manner around others can have an influence on them to behave pro-environmentally as well.

Genom fluglarvskompostering erhålls biomassa från organiskt avfall samt en näringsrik behandlingsrest som kan användas som gödningsmedel eller för biogasutvinning. Larvbiomassan kan användas som djurfoder eller för att tillverka biodiesel. Eskilstuna Strängnäs Energi och Miljö AB planerar bygga en pilotanläggning för fluglarvskompostering med larver av den amerikanska vapenflugan (Hermetia illucens). Behandlingen ska ske i lådor staplade på varandra, avskilda med ett mellanrum för att tillåta luftning av materialet. Luftningsbehovet utgörs av larvernas syrebehov samt av att transportera bort fukt och värme från materialet. Syftet med det här projektet var att utvärdera luftningsbehovet under fluglarvskomposteringsbehandling av matavfall med staplade behandlingslådor. Först designades ett experimentskåp att utföra experimenten i och därefter ett ventilationssystem till skåpet. Två experiment utfördes där tre staplar med nio behandlingslådor vardera utvärderades. I experiment I användes totalt 15 kg matavfall och 15 000 larver per behandlingslåda, i experiment II användes 11 kg matavfall och 10 000 larver per behandlingslåda. Under experimenten togs prover för torrsubstans (TS) och glödförlust (VS), pH samt tillväxt av larverna. Sensorer mätte lufttemperatur, relativ luftfuktighet och materialtemperatur. I båda experimenten erhölls en behandlingsrest med betydligt lägre TS-halt än önskat, vilket troligtvis berodde på att luftflödet i experimentskåpet var lägre än beräknat. I experiment I evaporerade i genomsnitt 6,2 kg vatten per behandlingslåda och i experiment II 4,8 kg, vilket för båda experimenten motsvarade cirka 50 % av det med matavfallet tillsatta vattnet. Enligt resultaten av experimenten kan torrsubstansen av matavfallet reduceras med runt 60 %. Runt 32 % av torrsubstansen i matavfallet omvandlades till larvbiomassa. Materialtemperaturen var i genomsnitt 27–30 °C under experimenten. Lufttemperaturen i experimentskåpet var 27–28 °C och 31 °C i inluften. Den relativa luftfuktigheten i experimentskåpet var 59–67 % och 36 % i inluften. Baserat på resultaten krävs ett luftflöde på 8,4 m3/h per behandlingslåda för att nå en TS på 50 % i behandlingsresten om matavfallet har en TS-halt på 15 %. Baserat på resultaten är ett nedåtriktat luftflöde att föredra framför uppåtriktat i de fall ett vertikalt luftflöde används. Skillnader i temperaturer och luftfuktighet indikerade dock att det vertikala, nedåtriktade, luftflödet inte kunde förse alla behandlingslådor i staplarna med samma luftflöde. På grund av detta kan det vara lämpligt att överväga ett horisontellt luftflöde i containern i vilken behandlingen ska ske. Vidare kan det vara fördelaktigt att reglera vattenhalten i matavfallet så att stora variationer i luftningsbehov undviks eller reglera luftflödet efter vattenhalt i ingående matavfall. Inför val av ventilationsdesign rekommenderas fortsatta studier av hur höga luftflöden påverkar behandlingen.
Larvae of the Black Soldier Fly (Hermetia illucens) can convert organic waste into biomass. The residue is nutrient-rich and can be used as fertilizer or for biogas production. The aim of this study was to assess the aeration need for designing a ventilation system in a pilot plant for larvae composting in Sweden. First, a cabinet with required ventilation arrangement for performing the experiments was designed. Two experiments were performed, where three stacks each comprised of nine boxes with spacers were used. In the first experiment, a total of 15 kg of municipal food waste and 15 000 larvae were used per box. In the second experiment, a total of 11 kg food waste and 10 000 larvae were used per box. In the first experiment 6.2 kg of water evaporated per treatment box and in the second 4.8 kg, both corresponding to about 50 % of the water present in the substrate added. An average temperature of 31 °C in the inlet air resulted in temperatures of 27-30 °C in the material during the treatment. Based on the results, 8.4 m3/h of air is needed per treatment box to reach 50 % dry matter in the residue of food waste containing 15 % dry matter. The results also indicate that to reach the desired water content in the residue, there might be a need to adjust the initial water content in the food waste and use horizontal airflow in the treatment container. Before deciding on a ventilation design, further studies are necessary to assess how high airflows affect the treatment.