Il caffè è una delle bevande più consumate al mondo, la seconda più popolare dopo l’acqua. Costituisce uno dei prodotti alimentari di maggior importanza sul mercato internazionale, cruciale per l’economia e la politica di molti paesi sviluppati in quanto la sua coltivazione, i processi e i trattamenti a cui è sottoposto, il trasporto e il commercio forniscono impiego a milioni di lavoratori.
In virtù del crescente interesse da parte dell’opinione pubblica e della comunità scientifica nei confronti di problematiche legate agli sprechi alimentari, al loro impatto ambientale e allo sviluppo di un’economia sostenibile, il recupero e la valorizzazione delle enormi quantità di sottoprodotti, generati dalle industrie di lavorazione del caffè, costituiscono un’interessante opportunità per diversi scopi applicativi:
- riduzione dei livelli di tossicità degli scarti;
- riduzione dell’impatto ambientale legato al loro smaltimento;
- produzione di energia sostenibile;
- recupero di composti ad elevato valore aggiunto destinati alla funzionalizzazione di prodotti alimentari, farmaceutici e cosmetici.
Processi industriali di trattamento del caffè
Le membrane di rivestimento dei chicchi di caffè (note come “Coffee Silverskins”) e i fondi di caffè esausto (“Spent Coffee Grounds”) costituiscono i principali prodotti di scarto dei processi industriali di trattamento del caffè derivanti, rispettivamente, dal processo di tostatura dei chicchi e dall’estrazione con acqua calda o vapore finalizzata alla preparazione del caffè istantaneo. Si tratta di prodotti fortemente inquinanti, poiché ricchi in sostanze organiche, polifenoli, tannini e caffeina, i quali conferiscono a questi scarti una natura altamente tossica e notevoli problematiche legate al loro smaltimento [1].
Viste le enormi quantità generate non solo dalle industrie, ma anche in contesti domestici e attività commerciali, lo sviluppo di opportune ed efficienti tecnologie di estrazione, innovative e a basso impatto ambientale, risulta fondamentale per il recupero della sua frazione lipidica, caratterizzata da un profilo di acidi grassi molto simile all’olio derivante da caffè tostato e da elevate concentrazioni di acidi palmitico, linoleico, oleico e stearico [2].
Tale olio risulta, inoltre, ricco in polifenoli, flavonoidi e composti antiossidanti [3], il che ne suggerisce l’utilizzo in formulazioni alimentari e prodotti cosmetici.
A seguito di un processo di transesterificazione, è possibile promuoverne l’applicazione come biodiesel [4], consentendo inoltre l’ottenimento di bioetanolo mediante processi successivi di idrolisi e fermentativi [5].
Anche Il solido esausto può essere, inoltre, impiegato come materia prima in diversi processi:
- per la produzione di pellets combustibili [6];
- come potenziale fonte di zuccheri [7], in particolare mannosio, galattosio e arabinosio, da emicellulosa, e glucosio dalla cellulosa, mediante idrolisi acida;
- come materiale assorbente per la rimozione di ioni metallici [8].
La presenza nella posa di caffè di un contenuto residuo di caffeina pari a 1,8 mg/g, inoltre, ne favorisce altri tipi di impieghi come:
- ruolo catalitico, esercitato per l’ossidazione del solfuro di idrogeno durante il processo di preparazione di carbone attivo [9];
- l’azione di abbassamento della tensione interfacciale di equilibrio negli oli, il che conferisce buone caratteristiche emollienti ai prodotti farmaceutici e/o cosmetici che li contengono [10].
Note bibliografiche
[1] Mussatto, S.I., Machado, E.M.S., Martins, S., Teixeira, J.A. (2011). Production, Composition and Application of Coffee and its Industrial Residues. Food bioprocess Technology, 4, 661-672. Doi: 10.1007/s11947-011-0565-z
[2] Colucci Cante, R., Garella, I., Gallo, M., Nigro, R. (2021). Effect of moisture content on the extraction rate of coffee oil from spent coffee grounds using Norflurane as solvent. Chemical Engineering Research and Design, 165, 172-179. Doi: 10.1016/j.cherd.2020.11.002.
[3] Mussatto, S.I., Ballesteros, L.F., Martins, S., Teixeira, J.A. (2011). Extraction of antioxidant phenolic compounds from spent coffee grounds. Separation and Purification Technology, 83, 173-179. Doi: 10.1016/j.seppur.2011.09.036
[4] Sendzikiene, E., Makareviciene, V., Janulis, P., Kitrys, S. (2004). Kinetics of free fatty acids esterification with methanol in the production of biodiesel fuel. European Journal of Lipid Science and Technology, 106, 12, 831-836. Doi: 10.1002/ejlt.200401011
[5] Kwon, E.E., Yi H., Jeon, Y.J. (2013). Sequential co-production of biodiesel and bioethanol with spent coffee grounds. Bioresour Technol. 136, 475-480. Doi: 10.1016/j.biortech.2013.03.052.
[6] Kondamudi, N., Mohapatra, S.K., Misra, M. (2008). Spent Coffee Grounds as a Versatile Source of Green Energy. J. Agric. Food Chem., 56, 24, 11757-11760. Doi: 10.1021/jf802487s
[7] Mussatto, S.I., Carneiro, L.M., Silva, J.P.A., Roberto, I.C., Teixeira, J.A. (2011). A study on chemical constituents and sugars extraction from spent coffee grounds. Carbohydrate Polymers. 83, 2, 368-374. Doi: 10.1016/j.carbpol.2010.07.063
[8] Fiol, N., Escudero, C., Villaescusa, I. (2008). Re‐use of Exhausted Ground Coffee Waste for Cr (VI) Sorption. Journal Separation Science and Technology. 43, 3, 582-596. Doi: 10.1080/01496390701812418
[9] Kante, K., Nieto-Delgado, C., Rangel-Mendez, J., Bandosz, T. (2011). Spent coffee-based activated carbon: Specific surface features and their importance for H2S separation process. Journal of hazardous materials. 201-202. 141-147. Doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.11.053.
[10] Ferrari, M., Ravera, F., De Angelis, E., Suggi Liverani, F., Navarini, L. (2010). Interfacial properties of coffee oils. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 365 (1–3), 79-82. Doi: 10.1016/j.colsurfa.2010.02.002.
