Estudio de los procesos de almacenaje, secado y peletización de desechos del procesado de la oliva para su reutilización como biocombustible de uso industrial y domiciliario
- Autores: Diógenes Hernández Espinoza
- Directores de la Tesis: David Gabriel Buguña (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2019
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Teresa Vicent i Huguet (presid.), Sergio Ponsá Salas (secret.), José Vicente Oliver Villanueva (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología Ambientales por la Universidad Autónoma de Barcelona
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
Actualmente los desechos agroindustriales no tienen un uso, lo cual crea problemas de contaminación medioambiental. Los residuos presentan propiedades fisicoquímicas y económicas importantes, si los reutilizamos, éstos pueden ayudar a que los procesos productivos tengan un desarrollo más sostenible en el tiempo, pero que dependen de ciertos procesos que aún no están validados y realizados.
En el proceso agroindustrial en la extracción del aceite de oliva se obtiene un 20% de aceite de oliva y alrededor de un 80% son residuos, siendo los principales el alperujo y el orujo. Cuando estos residuos se almacenan en piscinas abiertas para su posterior estabilización o potencial reutilización como biomasa generan Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs) odorantes, producto de la descomposición.
De acuerdo a lo anteriormente expuesto, esta tesis se centra en poder buscar una alternativa al uso de estos desechos, como una solución definitiva y con el menor impacto ambiental posible. Para ello fue necesario estudiar experimentalmente en el tiempo sus propiedades energéticas y de emisiones que emanan cuando son almacenados en condiciones ambientales no controladas (invierno a primavera). Conocida la evolución en el tiempo de los desechos, se hizo necesario determinar el periodo más adecuado para ser secados a través de un sistema piloto y así finalmente ser convertidos estos desechos en biomasa para la producción de pellets como una solución definitiva. Por lo tanto, este desarrollo se dividió en tres grandes áreas: a) Evolución de los parámetros físico-químicos, la diversidad microbiana y las emisiones de VOCs de los residuos aceite de oliva expuestos a las condiciones ambientales en los contenedores abiertos; b) Evaluación de los cambios de concentración de los compuestos odorantes en la fase de secado termomecánico de desechos de la extracción de aceite de oliva; c) Evaluación sostenible de la fabricación de pellets que combinan residuos de las industrias de aceite de oliva y forestal.
La primera área de estudio descrita en el capítulo 5 de esta tesis, se orienta en realizar una caracterización de los VOCs emitidos mediante TD-GC/MS y los cambios en los parámetros fisicoquímicos (cenizas, humedad, fenoles totales, pH, proteínas, fibras, aceites, grasas) y biológicos (diversidad ecológica mediante la técnica de plataforma Ilumina tanto para bacterias como hongos) de los residuos durante seis meses. La segunda área descrita en el capítulo 6 permitió conocer la época del año más adecuada para el secado del alperujo y orujo, para minimizar el impacto ambiental de los COVs odorantes producidos cuando se aplica temperatura, buscando reducir su humedad desde 80% a 10% - 15% y así queden disponibles como fuente de energía (biomasa). Y la tercera área, descrita en el capítulo 7, consistió en utilizar la biomasa seca y convertirla en pellets, para ello, se fabricaron en laboratorio 12 diferentes combinaciones de los materiales alperujo, orujo, Pinus radiata y Populus spp., de los cuales se analizaron sus propiedades energéticas y físicas utilizando diferentes normas ISO, resultando ocho muestras aptas y que cumplen perfectamente la normativa, a excepción de cuatro muestras.
Para las tres áreas desarrolladas en las cuales se dividió el estudio general de esta tesis, podemos decir que fue un trabajo exitoso, ya que permitió obtener resultados y conclusiones que son claves para desarrollar este proceso a nivel industrial. Un resultado importante fue determinar que existe una correlación estadística fuerte entre las variables ambientales (temperatura, humedad relativa y precipitaciones) y la evolución del alperujo y orujo en el tiempo, especialmente la humedad, cenizas, así como los aceites y grasas. Ahora bien, al considerar la acción de las variables ambientales y como éstas evolucionaron de invierno a primavera, sobre el alperujo y orujo, se pudo concluir que fueron claves para que ciertos compuestos se oxidaran, además permitieran que microorganismos como hongos y bacterias aumentaran su diversidad, degradando la materia orgánica y generando como consecuencia olores desagradables, producto del aumento en la concentración de los COVs derivados de aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos.
Otro resultado importante, es que hay tiempos limitados para que los desechos de alperujo y orujo puedan ser secados utilizando sistemas mecánicos (tromel) y queden disponibles como biomasa útil, sin que sus emisiones generen un impacto ambiental importante por el olor producido. Concluyéndose que el tiempo más adecuado es hasta el tercer mes de exposición, dado que posterior a eso la cantidad de COVs producido supera ampliamente los umbrales de concentración permitidos estudiados por diversos autores, especialmente compuestos, como el furfural, hexanal, nonanal, octanal, tolueno, ácido acético, hexano, entre otros.
Secos los desechos de alperujo y orujo, se realizaron diferentes combinaciones con biomasa forestal con el objeto de producir pellets que pueden ser utilizados de forma domiciliaria e industrial según normativa ISO. De todas las combinaciones la que resultó más rentable fue la mezcla alperujo/Pinus radiata 90/10 en peso, ya sea por costos, como por disminución de las toneladas de CO2 al año.
Finalmente, este trabajo demuestra que la utilización de los residuos de alperujo y orujo para la producción de pellets es viable técnica y económicamente, pero para llegar a este producto, se debe realizar un tratamiento adecuado de los residuos, permitiendo con ello disminuir el impacto ambiental tanto por su acumulación en predios agrícolas, como por las bajas emisiones cuando son secados y acumulados.
