project - EIP-AGRI Operational Group

Hemp residues - reuse for food and energy recovery with oils
Scarti di canapa - riutilizzi alimentari e biovalorizzazione energetica degli oli (Scarabeo)

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Completed | 2017 - 2020 Italy
Completed | 2017 - 2020 Italy
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Objectives

The SCARABEO project introduces an innovative approach aimed to the by-products diversification and waste valorization of hemp stems.
 • Retting wastes valorisation by polyphenols extraction for food or pharmaceutical end use;
• Stalk woody core agronomic exploitation by carbonization, for biochar and enriched biochar production;
• Stalk woody core energetic exploitation by carbonization and syngas (fuel) production;
• Fiber clean out wastes valorization by their conversion in larval biomass for biodiesel and biogas production

Objectives

Il progetto SCARABEO propone un approccio innovativo che consente di diversificare e valorizzare i sottoprodotti e gli scarti della lavorazione dei fusti di canapa.
• Valorizzazione del liquor di macerazione attraverso l’estrazione di polifenoli per l’industria alimentare;
• Valorizzazione agronomica del canapulo mediante la sua carbonizzazione per la produzione di biochar e di biochar arricchito
• Valorizzazione energetica del canapulo per la produzione di combustibile (syngas) ;
• Valorizzazione energetica degli scarti di pulitura del prodotto macerato, convertiti in biomassa animale (larve) per la produzione di biodiesel e pannelli proteici per la produzione di biogas.

Activities

• Stalks skutching and carbonization of the woody inner core for the production of biochar (mulcher) and syngas (fuel);
• Bast fiber retting, chemical characterization of the retting mixture, and phenolics compound extraction for food and /or pharmaceutical end use. Enriched biochar production by retting waste clarification through biochar filters;
• Retted fibre clean up by BSF larvae controlled digestion and use of the larval biomass for biodiesel and protein panels production, useful for biogas production.
• Agronomic trials for enriched biochar evaluation as mulcher.

Activities

• Stigliatura degli steli e carbonizzazione del canapulo con la produzione di biochar e syngas (combustibile);
• Macerazione della fibra stigliata, analisi chimica del liquor di macerazione ed estrazione della componente fenolica, da destinare all’industria alimentare e/o farmaceutica. Filtrazione degli scarti del liquor di macerazione su filtri di biochar, con la produzione di biochar arricchito;
• Pulitura della fibra macerata mediante digestione larvale controllata ed utilizzo della biomassa larvale per la produzione di biodiesel e di pannelli proteici ad alto potere metanogeno, da utilizzare per la produzione di biogas;
• Valutazione agronomica dell’uso di biochar come ammendante.

Project details
Main funding source
Rural development 2014-2020 for Operational Groups
Rural Development Programme
2014IT06RDRP003 Italy - Rural Development Programme (Regional) - Emilia-Romagna
Emplacement
Main geographical location
Parma
Other geographical location
Piacenza

€ 191692.74

Total budget

Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.

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1 Practice Abstracts

The SCARABEO project has innovatively modified the hemp supply chain to increase its sustainability and quality. In particular, the maceration plant has been redesigned to reduce heat loss and the energy expenditure of operations, equipped with sensors for controlling operations, and designed for the reuse of maceration liquids. The maceration itself was carried out in the presence of soldier fly larvae to reduce the mucilage adhering to the fibers, verifying in which conditions these are most effective (10 days of age, 10% by weight, fed for 6 days). The maceration liquid, in view of a possible reuse, was analyzed for phenol and protein content, highlighting a low protein content, which does not make direct protein extraction convenient. The hemp core was carbonized in a pyrogasifier producing an excellent biochar. A small-scale model of a filter with biochar derived from the hemp core was also developed, to be used for gravity filtration of the maceration liquid throughout the process. The particle size of the biochar proves to be a determining factor for the effectiveness of filtration, thus indicating how to operate in the production of biochar from hemp. Biochar has also proved effective as a soil improver for the cultivation of hemp in agronomic tests. The economic sustainability of the entire supply chain, with the production of fiber and the pyrogasification of hemp core, becomes interesting especially if all products are marketed, including energy, biochar and syngas. In particular, the economic benefit due to biochar as a carbon sequester was also taken into account.

Il progetto SCARABEO ha modificato in modo innovativo la filiera della canapa per aumentarne la sostenibilità e la qualità. In particolare, l'impianto di macerazione è stato riprogettato per ridurre la dispersione termica e il dispendio energetico delle operazioni, dotato di sensori per il controllo delle operazioni, e predisposto per il riutilizzo dei liquidi di macerazione. La macerazione stessa è stata condotta in presenza di larve di mosca soldato per ridurre la mucillagine adesa alle fibre, verificando in quali condizioni queste siano più efficaci (10 giorni di età, 10% in peso, alimentate per 6 giorni). Il liquido di macerazione, in vista di un possibile riutilizzo, è stato analizzato per contenuto di fenoli e di proteine, evidenziando un contenuto proteico scarso, che non rende conveniente l'estrazione diretta di proteine. Il canapulo è stato carbonizzato in pirogassificatore producendo un ottimo biochar. E' stato inoltre sviluppato un modello in scala ridotta di filtro con biochar derivato dal canapulo, da destinare alla filtrazione per gravità del liquido di macerazione durante tutto il processo. La granulometria del biochar si dimostra essere un fattore determinante per l'efficacia della filtrazione indicando quindi come operare nella produzione di biochar da canapulo. Il biochar si è mostrato anche efficace come ammendante per la coltivazione della canapa nelle prove agronomiche.     La sostenibilità economica dell'intera filiera, con produzione di fibra e pirogassificazione del canapulo, si dimostra interessante soprattutto se si commercializzano tutti i prodotti, inclusi energia, biochar e syngas. In particolare si è tenuto conto anche del beneficio economico dovito al biochar come agente che sequestra carbonio.

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Contacts

Project coordinator

Project partners

  • Azienda Agraria Sperimentale Stuard

    Project partner

  • Azienda Agricola Giuseppe Freppoli

    Project partner

  • Centro di Formazione, Sperimentazione e Innovazione Vittorio Tadini scrl

    Project partner

  • Società Agricola Valentina e Federico Rossi

    Project partner

  • Società agricola Binelli Bruno e Ugo e C.

    Project partner

  • Università Cattolica del Sacro Cuore

    Project partner

  • Università degli Studi di Parma

    Project partner