IV. Estimación en laboratorio del potencial de digestión de orujo de aceituna en La Rioja, Argentina.

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Rodolfo Abel Dematte

Instituto de Energías Naturales Renovables. Centro de Investigación e Innovación Tecnológica. Universidad Nacional de La Rioja

rdematte@gmail.com

¿Cómo citar este trabajo?

Dematte R.A. 2019. Estimación en laboratorio del potencial de digestión de orujo de aceituna en La Rioja, Argentina. Revista RedBioLAC. Tercera edición, 2019. Red de Biodigestores de Latinoamérica y el Caribe. ISSN: 2393-7394 (formato físico), 2393-7408 (formato digital).

Resumen: Se realizaron estudios exploratorios de laboratorio en residuos relacionados a las actividades productivas agroindustriales de la Provincia de La Rioja, Argentina. Existe un gran potencial de producción en función de sustratos o materias orgánicas derivados de las producciones agrícolas en distintas escalas. En este caso en particular el estudio de la producción de biogás en orujo de aceituna, residuo de la industria extractiva del aceite de oliva. Actualmente no se aprovecha el potencial energético del mismo para la combustión directa ni para la cogeneración de energía. La digestión anaeróbica es un método de posible aplicación teniendo en cuenta que se produce biogás y a su vez los otros sub-productos, el biol y el sólido residual obtenido, se pueden utilizar para la fertilización de suelos. Según los ensayos efectuados es necesaria la aplicación de inóculos que aceleren la producción del biogás.

Introducción[edit]

En Argentina, el cultivo del olivo se extiende en las regiones Cuyo: La Rioja, Catamarca, San Juan, Mendoza, estas provincias concentran el 82% de la superficie implantada y el resto se concentra en pequeños polos productivos distribuidos en todo el país. (Cámara Olivícola San Juan, 2018). La Rioja es la principal productora de aceitunas y cuenta con una superficie de 26.000 hectáreas, un 28% de la superficie cultivada del país.

La producción total en Argentina es 356 Millones de Tn de aceitunas (Ministerio de hacienda, 2018), el 75 % se destina a la producción de aceite, lo que genera una cantidad de biomasa de 210 millones de Tn anuales de orujo producido. La generación del orujo es estacional entre los meses de febrero y agosto, pero se puede acumular y está disponible durante todo el año.

El orujo es un subproducto resultante de la extracción de aceite de la aceituna, está conformado por pulpa, piel y hueso. Su contenido de humedad a la salida del proceso varía entre 49 y 62%, con un contenido residual de materia grasa promedio de 2.3% y un contenido de materia seca entre 37% y 43% dependiendo del sistema de extracción de aceite (Civantos, 1999).

El orujo se acumula en áreas de secado, ya que su transporte tal como sale de fábrica se encarece (Civantos, 1999). En las áreas de acopio se origina la lixiviación del agua y del aceite contenido inutilizando el suelo, paralelamente se produce el secado por contacto con el aire y pierde gran parte de la humedad inicial. La disposición final genera un impacto negativo en el ambiente contribuyendo a la contaminación del suelo y a problemas de seguridad, ya que es un potencial foco de incendio debido a que la acumulación en montículos produce reacciones exotérmicas internas y en estas condiciones comienza la auto-ignición del orujo.

La digestión anaeróbica es una forma alternativa para el tratamiento de los residuos agroindustriales de la industria olivícola, existe un gran potencial ya que el sustrato es de bajo costo, y la generación de biogás está poco desarrollada en la provincia de La Rioja.

Descripción del caso[edit]

Las muestras son representativas de la campaña 2017 proveniente de la Fábrica de aceite de Oliva SOLaR de la Universidad Nacional de La Rioja. La extracción de aceite se realiza por el sistema de tres fases: aceite, orujo y alpechín. Se diseñó un reactor para biogás en escala laboratorio tipo batch, de estructura metálica inoxidable, con cierre antifugas (Figura 1). Es un digestor que opera a régimen estacionario o “discontinuo”, el tiempo de retención es el que transcurre entre la carga del sistema y su descarga. Tiene incorporado termómetro, medidor de presión y llaves esféricas para salida de gas y biol.

Figura 1. Biodigestor tipo batch a escala de laboratorio. Capacidad 25 litros.

Las pruebas se realizaron con 3 kg de orujo seco, se lo hidrató hasta llevarlo a 65 % de humedad, y con sólidos totales digeribles al 10 %. El ensayo se realizó a temperatura constante de 25º C. El tiempo de retención hidráulica del sustrato fue de 20 semanas con medición semanal del gas producido. La primera prueba consistió en una evaluación inicial del sustrato y la segunda prueba se realizó ensayo testigo versus ensayo con adición de inóculo. El inóculo utilizado fue 10 gr. de aditivo comercial marca BIOCLIN (producto de uso domiciliario sanitario a base de microorganismos y enzimas para pozos ciegos).

Los análisis realizados en el sustrato fueron: Humedad (H), sólidos totales (ST), y % pulpa/hueso (por gravimetría) y pH (con pHmetro). La medición del volumen de gas producido se midió mediante el desplazamiento de agua en una probeta graduada invertida, el periodo de medición se realizó semanalmente. La eficiencia de la producción de biogás se determinó expresando el volumen de biogás producido por unidad de peso de MS digerible (FAO; 2011).

La concentración de MS en el reactor es del 10% de sólidos digeribles (pulpa), y el 21.8% restante corresponde a hueso que no reacciona ya que es lignina (por dificultades técnicas no se separó).

Resultados y lecciones aprendidas[edit]

Se presentan los resultados obtenidos (Tabla 1) caracterizando el sustrato digerible utilizado en la ejecución de las pruebas.

Tabla 1.Sustrato utilizado en los experimentos después de hidratarlo. Fuente: elaboración propia.

Parámetros Unidad Valor
Sólidos Totales (ST) % 31,8
Humedad (H) % 68,1
Hueso % 21,2
Pulpa (p) % 10,6
pH - 6,78

Producción de biogás

  • Prueba 1: inició con pequeñas producciones de biogás constantes y continuas desde la semana 6 hasta la semana 17, cuando el sustrato no generó más biogás. En un lapso de 12 semanas, se obtuvo una producción de gas de 471 ml/kg de sustrato en CNPT con un rendimiento por batch de 47.1% (v/p).
  • Prueba 2. Ensayo testigo vs Inóculo: la producción de biogás inició a partir de la semana 2 y finalizó en la semana 7, se presume que todo el sustrato digerible se consumió, se obtuvo un rendimiento global de 240% (v/p). En cambio, la muestra sin agregado de inóculo en la semana 6 inició la producción extendiendosé hasta la semana 17, periodo que cesó por completo con un rendimiento global de 57% (v/p).. La producción de gas en el ensayo con inóculo fue de 2400 ml y en el ensayo sin inóculo fue de 570 ml. (Figura 2).
a
b

Figura 2. Producción de Biogás por semana. (a) producción semanal (b) total acumulado. Fuente: en base a datos propios.

En ensayos no inoculados con bacterias demoran en iniciar la producción de biogás, en cambio los que tienen inóculo de bacterias hace que la producción sea mayor en menor periodo de tiempo y con mejor rendimiento. El uso de inoculantes microbianos en el proceso de digestión metanogénica, permite que los períodos de obtención de metano sean menores, optimizando así el proceso e incrementando la producción de metano (Varnero, 2014).

Conclusiones y recomendaciones[edit]

La olivicultura se trata de un negocio a largo plazo. El sector olivícola es el primer interesado en contar con políticas de mediano y largo plazo que le permitan planificar sus futuras y constantes inversiones. Hay un potencial enorme en el país ya que su matriz de producción primaria es muy amplia y variada.

Los resultados obtenidos permiten servir de base en futuras investigaciones sobre la generación de biogás utilizando este tipo de biomasa. En las zonas donde se extrae el aceite de oliva hay elevadas cantidades de biomasa que apropiadamente tratada permitirá la generación de biogás.

Es recomendable la separación pulpa/hueso, ya que al separar el hueso se eficientiza el uso del reactor y además el hueso puede usarse como material para la elaboración de briquetas o pellets destinados a la combustión. En cuanto a la estacionalidad, se demostró que es posible la producción de biogás a partir del orujo desecado, por lo tanto se lo puede utilizar durante todo el año aunque pierda su contenido de humedad inicial.

Agradecimiento[edit]

A la Secretaría de Ciencia y Tecnología de la Universidad Nacional de La Rioja, por financiar el proyecto 27/A578.

Referencias bibliográficas[edit]