PROCEDIMIENTO PARA RECUPERAR LOS COMPONENTES DE AGUA RESIDUAL PROCEDENTE DE ALMAZARA CON TECNOLOGÍA DE MEMBRANAS.

Un proceso para recuperar totalmente los componentes quimicos del agua residual procedente de almazara (OMW) que incluye,

en secuencia, las siguientes operaciones:

a) recoger el OMW de materia prima tras el proceso de molienda de la aceituna;

b) ajustar el pH de dicho OMW dentro del intervalo d.

3. 4, 5;

c) tratar dicho OMW obtenida en la operación anterior por medio de hidrólisis enzimatica;

d) separar los componentes de particulas y suspendidos, procedentes de la operación anterior, y un producto liquido parcialmente depurado;

e) tratar dicho producto liquido procedente de la operación d) mediante micro-filtración tangencial (MF) y proporcionar una fase de fracción retenida y una fase de permeado;

f) tratar el permeado procedente de la operación anterior por medio de nano-filtración tangencial (NF) y proporcionar una fase de fracción retenida y una fase de permeado;

g) tratar el permeado procedente de la operación f) por medio de 6smosis inversa (RO) y proporcionar una fase de fracción retenida rica en polifenoles purificados y un permeado formado por agua purificada;

siendo dicha fase sólida procedente de la operación d) y dicha fase de fracción retenida procedente de la operación e) reutilizables como substrato para la producción de compost o para procesos de fermentación anaerobios, y siendo dicha fase de fracción retenida procedente de la operación f) reutilizable para la extracción de poli (compuestos de fenol) a partir de la misma.

Procedimiento para recuperar los componentes de agua residual procedente de almazara con tecnologia de membranas Campo de la inveneian La invenci6n se refiere a un proceso para recuperar totalmente los componentes quimicos de agua residual procedente de almazara con tecnologia de membranas. Del modo mas especifico, la invenci6n se refiere a una proceso de separaci6n selectiva de los componentes presentes en el agua residual procedente de almazara, que permite la recuperaci6n de poli (compuestos fen6licos) presentes en la misma, la reutilizaci6n del concentrado para la producci6n de fertilizantes y posiblemente biogas, y la obtenci6n de un producto acuoso altamente purificado que tambien se puede usar como componente basico en bebidas.

Como se sabe, la producci6n de aceite de oliva genera cantidades considerables de agua residual (es decir, agua residual procedente de almazara, OMW) cada ano, asi como tambien grandes cantidades de residuos s6lidos - residuos de aceituna - cuya eliminaci6n con respecto a la legislaci6n vigente es uno de los mayores problemas ambientales de las zonas mediterraneas. Normalmente, la cantidad de agua residual procedente de almazara generada con respecto al producto procesado depende del tipo de aceituna procesado, el sistema de extracci6n empleado y las condiciones de procesado, pero se puede considerar que alcanzar un valor medio 70-120 % del peso de las aceitunas procesadas. El impacto contaminante de este agua residual, expresado como Demanda Ouimica de Oxigeno (DOO) se estima como media entre 40 y 195 g/l de oxigeno, con una DBO (Demanda Biol6gica de Oxigeno) de aproximadamente 35-100 g/l de O2.

En general, las aceitunas destinadas a la producci6n de aceite de oliva virgen extra en primer lugar son separadas para eliminar las hojas, lavadas con agua, machacadas usando varias tecnicas (molinos de cuba y otras formas de dispositivos de machaqueo y prensas basadas en martillos, discos, rodillos, cortadoras o de tipo mixto) y posteriormente son sometidas a amasado, lo que sirve para re-mezclar la pasta de aceitunas con el fin de facilitar la agregaci6n de las micro-gotas de aceite, que se separan del agua y de los componentes s6lidos haciendo uso de medios mecanicos. Esta separaci6n mecanica del aceite, que se puede obtener por medio de prensado y centrifugaci6n, dar lugar al propio aceite, agua residual y residuos de aceituna.

En la producci6n de aceite de oliva se usan dos sistemas de extracci6n diferentes: el molino tradicional de aceituna, que produce un proceso de prensado discontinuo, y el sistema continuo, que trabaja por medio de centrifugaci6n. Ambos sistemas incluyen una etapa inicial de procesado en el que las aceitunas son lavadas y posteriormente reducidas a pasta en el interior de un dispositivo mecanico de machaqueo. Posteriormente, la pasta experimenta prensado, en el caso de los molinos de aceituna tradicionales, para dar lugar a la producci6n de un residuo - residuos de aceituna - y un producto liquido denominado "mosto". A continuaci6n, se centrifuga el "mosto" para separar una fracci6n oleosa que constituye el aceite de primer prensado, mientras que la fracci6n acuosa es el agua residual de este proceso. Con respecto a los sistemas de tipo continuo, denominados "sistemas de tres fases", que se encuentran mas en uso en la actualidad, la pasta de aceituna se envia directamente a separaci6n por medio de centrifugaci6n, despues de ser diluida de forma apropiada con agua caliente. Esta operaci6n se desarrolla en tres fases: el aceite de primer prensado, los residuos de aceituna y el agua residual. Resulta obvio que, en este caso, la disoluci6n acuosa obtenida como residuo es, con la misma cantidad procesada de aceitunas, cuantitativamente mayor, aunque con un menor contenido de s6lidos disueltos.

Durante los ultimos anos, los paises tradicionalmente productores de aceite de oliva han experimentado un desarrollo considerable de los procesos mecanicos de extracci6n de aceite de oliva virgen extra, con una tendencia gradual desde el proceso original de prensado discontinuo a otros procesos continuos mas productivos basados en centrifugas horizontales (decantadores) . La tendencia desde el proceso discontinuo hasta el proceso continuo de tres fases presenta un esfuerzo considerablemente menor y una mayor higiene de trabajo pero, como ya se ha mencionado, tambien da lugar a una mayor producci6n de agua residual. Ademas, mediante este proceso, tambien aumentan los contenidos de agua de los residuos de aceituna, yendo desde 24-30 % hasta 48-54 % aproximadamente.

La necesidad de mejorar la calidad del aceite de oliva y de reducir el impacto ambiental del agua residual ha llevado a considerar la posibilidad de modificar el proceso de extracci6n con decantador de tres fases mediante la reducci6n de la cantidad de agua de proceso anadida. Esto ha conducido al desarrollo de los denominados sistemas de extracci6n por centrifugaci6n de "dos fases", en los que no se anade agua al decantador y el sub-producto obtenido esta formado por una unica fase constituida por una mezcla de residuos s6lidos y agua residual procedente de almazara.

La eliminaci6n de OMW supone un importante problema para la industria de producci6n de aceite de oliva, debido al gran impacto ambiental de este residuo como tal y a la dificultad de recuperar cualesquiera sustancias utiles comercialmente a partir de la misma. En general, el agua residual procedente de almazara es un liquido turbio oscuro de olor intenso que es facilmente fermentable. Es rico en sustancias organicas, debido a que contiene el agua presente en las aceitunas, con una amplia serie de compuestos organicos e inorganicos en disoluci6n y

suspensi6n, asi como tambien el agua usada para el lavado de las propias maquinas y -en el caso de los sistemas continuos de tres fases -como ya se ha mencionado -tambien hay una cantidad considerable de agua usada para diluir la pasta de aceitunas. Debido a la elevada concentraci6n de sustancias organicas y a su naturaleza, que es dificilmente biodegradable y en algunos casos es incluso biot6xica, asi como tambien a su acidez, la eliminaci6n directa del OMW en el sistema de saneamiento no esta permitida. En primer lugar, debido a su elevado contenido en acidos organicos, este agua residual provoca la corrosi6n de las tuberias y, en segundo lugar, los s6lidos suspendidos (4-17 % de media) podria bloquear las tuberias cerca de la almazara y de este modo impedir la circulaci6n de normal de residuos. Ademas, si se deposita el sedimento directamente en el alcantarillado, podria dar comienzo un proceso de fermentaci6n anaerobia que daria lugar a malos olores y a un incremento de la acidez.

Debido a que el impacto contaminante de OMW es, en grados de magnitud variable, mayor que el de las aguas residuales de origen domestico (el impacto contaminante de 1 m3 de agua residual procedente de almazara es aproximadamente equivalente a 100-200 m3 de agua residual de origen domestico) , su tratamiento directo en las plantas comunes de procesado de aguas residuales urbanas resulta impensable, sobre todo, por su elevado contenido en sustancias dificilmente biodegradables y bacteriostaticas, que interfieren con el funcionamiento normal de las plantas de tratamiento de aguas residuales de tipo biol6gico. Ademas, el problema se agrava considerablemente por la naturaleza estacional de la producci6n de agua residual procedente de almazara que, al menos en la zona mediterranea, se acumula en grandes volumenes justo en el periodo de noviembre-enero.

Ademas, existe tambien el problema de los residuos de aceituna, que no presentan un mercado para la producci6n de aceite de residuos de aceituna. De este modo, estos productos residuales organicos constituyen otro problema de eliminaci6n de residuos para las almazaras, y su eliminaci6n por medio de combusti6n no resulta conveniente debido al bajo poder calorifico de la materia prima y a los olores desagradables de los gases generados.

De manera mas especifica, a pesar de las variaciones de concentraci6n y composici6n que dependen de las zonas de producci6n, las condiciones climaticas durante la maduraci6n de la aceituna, las practicas de recolecci6n, el proceso de extracci6n de aceite y similares, se puede afirmar que el OMW contiene de 5 a 25 % en peso de sustancias disueltas o en suspensi6n, la mayoria formadas por material organico y con un menor grado de compuestos inorganicos. En la mayoria de los casos, las sustancias organicas con azucares, que hacen que resulta sencillos someter este agua residual a fermentaci6n; y tambien poli (compuestos de fenol) , que son responsables principalmente debido a su bio-toxicidad; acidos organicos,... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para recuperar totalmente los componentes quimicos del agua residual procedente de almazara (OMW) que incluye, en secuencia, las siguientes operaciones:

a) recoger el OMW de materia prima tras el proceso de molienda de la aceituna;

b) ajustar el pH de dicho OMW dentro del intervalo d.

3. 4, 5;

c) tratar dicho OMW obtenida en la operaci6n anterior por medio de hidr6lisis enzimatica;

d) separar los componentes de particulas y suspendidos, procedentes de la operaci6n anterior, y un producto liquido parcialmente depurado;

e) tratar dicho producto liquido procedente de la operaci6n d) mediante micro-filtraci6n tangencial (MF) y proporcionar una fase de fracci6n retenida y una fase de permeado;

f) tratar el permeado procedente de la operaci6n anterior por medio de nano-filtraci6n tangencial (NF) y proporcionar una fase de fracci6n retenida y una fase de permeado;

g) tratar el permeado procedente de la operaci6n f) por medio de 6smosis inversa (RO) y proporcionar una fase de fracci6n retenida rica en polifenoles purificados y un permeado formado por agua purificada;

siendo dicha fase s6lida procedente de la operaci6n d) y dicha fase de fracci6n retenida procedente de la operaci6n e) reutilizables como substrato para la producci6n de compost o para procesos de fermentaci6n anaerobios, y siendo dicha fase de fracci6n retenida procedente de la operaci6n f) reutilizable para la extracci6n de poli (compuestos de fenol) a partir de la misma.

2. El proceso de la reivindicaci6n 1, en el que despues de dicha operaci6n e) de micro-filtraci6n tangencial (MF) se lleva a cabo la siguiente operaci6n:

e1) tratar dicha fase de fracci6n retenida obtenida por medio de MF mediante la adici6n de agua y llevar a cabo otra microfiltraci6n (diafiltraci6n) , con la producci6n de un diafiltrado;

siendo el liquido sometido a la posterior operaci6n f) de nano-filtraci6n tangencial la suma del permeado y del diafiltrado procedente de las operaciones anteriores.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicaci6n 2, en el que el permeado y el diafiltrado procedentes de las operaciones e) y e1) se someten a la siguiente operaci6n;

e2) tratamiento mediante ultra-filtraci6n tangencial (UF) con el fin de obtener una fase de fracci6n retenida que se puede reutilizar como substrato para la producci6n de compost o para procesos de fermentaci6n aerobios o anaerobios y un permeado que se alimenta en el interior de la siguiente operaci6n f) de nanofiltraci6n.

4. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que dicha fase a) de recogida de OMW se lleva a cabo despues de menos que 1-3 horas de la generaci6n de OMW en la almazara.

5. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que en dicha operaci6n b) se ajusta el pH de OMW dentro del intervalo de 3-4, 5 por medio de la adici6n de acido clorhidrico y de acido citrico.

6. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que dicha operaci6n c) de hidr6lisis enzimatica se lleva a cabo mediante la adici6n de un complejo enzimatico de pectinasa a la OMW acidificada.

7. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que la operaci6n d) de separaci6n se lleva a cabo por medio de centrifugaci6n continua, con la producci6n de un sobrenadante liquido parcialmente depurado, que se somete a dicha operaci6n posterior e) y de un dep6sito espeso que se retroalimenta de forma parcial o total en dicha operaci6n c) de hidr6lisis enzimatica y/o se reutiliza como substrato para la producci6n de compost o para procesos de fermentaci6n anaerobios.

8. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que dicha operaci6n e) de microfiltraci6n tangencial se lleva a cabo por medio de membranas ceramicas de tamano molecular que varia entre 0, 10 y 1, 4 Im.

9. El proceso de acuerdo con la reivindicaci6n 8, en el que dichas membranas ceramicas para MF estan formadas por un bloque ceramico con 23 canales de filtraci6n en una configuraci6n de tipo margarita o de tipo girasol.

10. El proceso de acuerdo con la reivindicaci6n 9, en el que dichos canales de membrana ceramica presentan cada uno un diametro medio de 3, 4 mm y una longitud de 1, 2 m, con una superficie de filtraci6n de 0, 35 m2 por bloque

ceramico.

11. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en el que aguas abajo de cada una de dichas operaciones e) de micro-filtraci6n tangencial, e2) de ultra-filtraci6n tangencial y f) de nano-filtraci6n tangencial, se lleva cabo una diafiltraci6n alimentando la membrana con agua purificada obtenida de dicha operaci6n g) de 6smosis inversa, que se anade a la fracci6n retenida de MF.

12. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que dicha operaci6n e1) de ultrafiltraci6n tangencial se lleva a cabo por medio de membranas polimericas de tamano molecular entre 1 y 20 kDalton.

13. El proceso de acuerdo con la reivindicaci6n 12, en el que dichas membranas polimericas para UF presentan forma de espiral y estan hechas de uno de los materiales siguientes: polisulfona, poli (poliamida de etersulfona) o acetato de celulosa regenerado.

14. El proceso de acuerdo con la reivindicaci6n 13, en el que dichas membranas polimericas con forma de espiral para UF presentan tamanos de canal de filtraci6n de 4 pulgadas de diametro x 40 pulgadas de longitud (10, 16 cm x 101, 6 cm) , 6 pulgadas de diametro x 40 pulgadas de longitud (15, 24 cm x 101, 6 cm) u 8 pulgadas de diametro x 40 pulgadas de longitud (20, 32 cm x 101, 6 cm) .

15. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en el que aguas abajo de dicha operaci6n e1) de ultra-filtraci6n tangencial se lleva a cabo una operaci6n de diafiltraci6n alimentando la membrana con agua purificada obtenida de dicha operaci6n g) de 6smosis inversa, que se anade sobre la fracci6n retenida UF.

16. El proceso de acuerdo con cada una de las reivindicaciones 1-15, en el que dicha operaci6n f) de nano-filtraci6n tangencial se lleva a cabo por medio de membranas polimericas de tamano molecular que varia entre 150 y 250 Dalton.

17. El proceso de acuerdo con la reivindicaci6n 16, en el que dichas membranas polimericas para NF tienen forma de espiral y estan formadas por una poliamida de material compuesto o nailon.

18. El proceso de acuerdo con la reivindicaci6n 17, en el que dichas membranas polimericas con forma de espiral para NF tienen tamanos de canal de filtraci6n de 4 pulgadas de diametro x 40 pulgadas de longitud (10, 16 cm x 101, 6 cm) , 6 pulgadas de diametro x 40 pulgadas de longitud (15, 24 cm x 101, 6 cm) u 8 pulgadas de diametro x 40 pulgadas de longitud (20, 32 cm x 101, 6 cm) .

19. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-18, en el que dicha operaci6n g) de 6smosis inversa se lleva a cabo por medio de membranas polimericas de rechazo de disoluci6n altamente salina.

20. El proceso de acuerdo con la reivindicaci6n 19, en el que dichas membranas polimericas para 6smosis inversa tienen forma de espiral y estan hechas de poliamida de material compuesto.

21. El proceso de acuerdo con la reivindicaci6n 20, en el que dichas membranas polimericas con forma de espiral para 6smosis inversa tienen tamanos de canal de filtraci6n de 4 pulgadas de diametro x 40 pulgadas de longitud (10, 16 cm x 101, 6 cm) , 6 pulgadas de diametro x 40 pulgadas de longitud (15, 24 cm x 101, 6 cm) u 8 pulgadas de diametro x 40 pulgadas de longitud (20, 32 cm x 101, 6 cm) .

22. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el producto de agua purificada obtenido como permeado de dicha operaci6n g) de 6smosis inversa presenta una DOO menor que 100 ppm de O2.