valorización de residuos Salidas valorizables de los residuos y subproductos orgánicos de la industria de los transformados de frutas y hortalizas: proyecto Life+ Agrowaste Margarita Ros Miguel Ayuso Jose Ramón Miralles Jose Antonio Pascual Ana Belén Morales Carlos Solera Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC) Centro Tecnológico Nacional de la Conserva y Alimentación (CTC) Agrupal Summary Resumen The processed vegetable sector comprises activities related to the canned, frozen, juices, concentrates and nectars of fruit and vegetables. The activity in this industry generates significant amounts of organic wastes and by-products and if we properly managed them, they can give an economic and environmental profit. On the one hand, we have the organic waste between 13% and 65%, and sewage sludge which varies according to raw material processed between 2-8 T per ton of raw material processed. Obtaining a suitable technology to transform these organic wastes and by-products to generate economic and environmental benefits, is the key to realize their full potential and not just animal feed or final disposal to landfill. Among the most significant technologies according to this type of wastes, we can lead toward various types of industries such as Food industry (human and animal), pharmaceutical, chemical, etc., by obtaining compounds of interest from wastes ejm. Polyphenols, vitamins, aromatics... Some of these are of known, although there are many others waiting for their identification and further exploitation by the industry to develop novelty products and competitive in the market. Energy industry to obtain alternative energy sources like biogas, bioethanol, biohydrogen..., and the Agricultural Industry for obtaining stabilized organic materials (compost) that can be used as organic soil amendment or as growing media as an alternative to peat with specific activities with added value. One way to realize what has been said previously is LIFE + AGROWASTE (LIFE10 ENV/ ES/469) to be carried out during three years 20122014 and is to be performed entirely in the region of Murcia because of its quantity and quality of enterprises of processed fruits and vegetables. The project will be coordinated by the CEBAS-CSIC and in collaboration with the CTC and Agrupal. 2 El sector de los transformados vegetales agrupa las actividades relacionadas con la conserva, congelados, zumos, concentrados y néctares de frutas y hortalizas. La actividad en esta industria genera cantidades importantes de residuos y subproductos orgánicos que pueden generar, si se gestionan adecuadamente, un beneficio económico y medioambiental. Por un lado tenemos los restos orgánicos, cuya cantidad generada oscila entre un 13% y un 65%, y por otro los lodos de depuración, que varían según la materia prima procesada entre 2 y 8 t por tonelada de materia prima procesada. La obtención de una adecuada tecnología que permita transformar estos residuos y subproductos orgánicos en productos que generen un beneficio económico y medioambiental, es clave para obtener su máximo potencial, y no simplemente la alimentación animal de forma directa o su gestión final a vertedero. Dentro de las tecnologías más destacables acorde a este tipo de residuos, las podemos dirigir hacia diversos tipos de industria como es la industria alimentaria (humana y animal), farmacéutica, química etc., mediante la obtención de compuestos de interés a partir de los residuos y subproductos (p.ej., polifenoles, vitaminas, compuestos aromáticos…). Algunos de estos son de naturaleza conocida, aunque existen otros muchos que esperan su identificación y posterior explotación por la industria para elaborar productos novedosos y competitivos en el mercado. También se pueden destinar a la industria energética para la obtención de fuentes de energía alternativas como biogás, bioetanol, biohidrogeno…, y a la Industria agraria para la obtención de materiales organicos estabilizados que puedan utilizarse como enmienda orgánica de suelos o como sustrato de cultivo alternativos a las turbas, con actividades especificas con valor añadido. Una manera de materializar lo comentado con anterioridad es el proyecto Life+ Agrowaste (LIFE10 ENV/ES/469), que se va a realizar durante tres años (2012-2014) y se va a desarrollar íntegramente en la Región de Murcia debido a su cantidad y calidad de empresas de transformados de frutas y hortalizas. Está coordinado por el CEBAS-CSIC, con la colaboración del CTC y Agrupal. residuos 130 EL SECTOR DE LOS TRANSFORMADOS DE FRUTAS Y HORTALIZAS Dentro del sector de transformados vegetales se agrupan las industrias que procesan materia prima vegetal mediante cualquier técnica de conservación: esterilización por calor, congelación, desecación, refrigeración, atmósferas modificadas, etc. Las principales actividades que se incluyen dentro del sector son la fabricación de: 1. conservas de frutas y hortalizas; 2. congelados de frutas y hortalizas; 3. zumos, concentrados y néctares de frutas y hortalizas. Este sector de transformados vegetales es uno de los más dinámicos dentro de la industria agroalimentaria y representa aproximadamente un 7% de la producción total. Las industrias de transformados vegetales se localizan generalmente cerca de las áreas productoras, concentrándose principalmente en España en las regiones de Andalucía, Comunidad de Murcia, Comunidad Valenciana, Navarra, La Rioja, Cataluña y Extremadura. La Región de Murcia dispone de una industria con gran tradición y líder a nivel nacional principalmente en la producción de zumos y néctares. Se trata de la segunda zona en importancia tras Andalucía, reuniendo en su territorio a más del 13% de las empresas del sector. En la actualidad en la Región de Murcia la industria de conservas de frutas y hortalizas supone cerca del 5% del PIB y da empleo a entre 7.000 y 10.000 trabajadores de forma directa. De acuerdo con los datos de la Dirección General de Aduanas, la Región de Murcia exportó en el año 2011 un total de 478.581 t de frutas y hortalizas transformadas por un valor de mas de 225 millones de euros, lo que supone un incremento superior al 10% en toneladas y del 25% en valor respecto al año 2010. Respecto a 2009, que era hasta entonces el mejor de los últimos años, el incremento fue aproximadamente del 7,5% en toneladas y del 18% en valor. Todo ello significa que el sector no solo mantiene su actividad sino que incrementa la misma respecto a años anteriores. La producción industrial de este tipo de empresas está relacionada con la producción agrícola y su estacionalidad, con los recursos naturales, el clima y la situación geográfica de la producción, adaptándose a los ciclos y procesos de la producción agraria que proporciona la materia prima. Es necesario tener una dotación de activos fijos (instalaciones, bienes de equipo, etc.) importante y versátil, superior a la normal Tabla 1 Porcentajes de restos generados en función de la materia prima procesada Fuente: Guía de Mejores Técnicas Disponibles en España del Sector de Transformados Vegetales Materia Prima Tipo de restos % restos total Piel, pepita, podridos 15 Pimiento piquillo Corazones, piel 53 Pimiento morrón Corazones, pieles 50-60 Espárrago Pieles, trozos 51 Alcachofa Tomate Brácteas, tallos 60-65 Judía verde Puntas 28 Champiñón Corte raíz, dextrío 21 Hojas, raíces 47 Puerro Partes blancas 17 Borraja Hojas 28 Cardo Penca, hoja, corazón 65 Acelga Pencas, hojas 48 Brotes de ajo Espinacas Hojas secas 13 Melocotón Pieles, huesos 22-28 Ciruela, albaricoque Pieles, huesos 10-25 Naranja, mandarina Piel, corteza, semillas 40-45 Naranja zumo Piel, corteza, semillas 60-65 Pera Piel, pecíolos, corazón 42-45 Septiembre 2012 en un sector industrial común, para adaptarse a la capacidad de producción necesaria en campañas de intensidad variable, seguidas en algunos casos de periodos de inactividad total o parcial. Aunque, debido a una mayor demanda de los productos, las empresas compran materia prima en otras regiones productivas cuya producción esté desplazada en el tiempo, o diversifican las materias primas utilizadas. La actividad generada en esta industria de los transformados de frutas y hortalizas genera cantidades muy importantes de subproductos orgánicos, restos de la materia tratada, y en los últimos años, fruto de la progresiva instalación de depuradoras de aguas residuales, también lodos de depuradora en cantidades notables. Es necesario identificar y gestionar estos residuos y subproductos orgánicos de una manera adecuada y sostenible, con el fin de que su manejo no suponga un coste añadido, y si es posible, que su gestión pueda generar un beneficio económico lo suficientemente interesante como para plantearse la realización de las inversiones necesarias para poder aplicar las tecnologías de gestión propuestas. RESIDUOS Y SUBPRODUCTOS GENERADOS EN EL PROCESO DE TRANSFORMADOS DE FRUTAS Y HORTALIZAS La generación de restos sólidos en el subsector de transformados vegetales es importante sobre todo en cuanto a su volumen o cantidad, diferenciándose los residuos generados entre orgánicos, inertes y peligrosos. De los datos obtenidos del sector se puede concluir que el 83% de los residuos generados corresponde a los orgánicos (procedentes de operaciones de corte, troceado, pelado, etc.). El 16% está formado por residuos inertes correspondientes a cartón, plástico, chatarra, vidrio, hojalata, etc. El 0,7% perteneciente a otros residuos, lo componen los lodos de depuradora o aceites de fritura, y tan solo el 0,3% corresponden a residuos peligrosos. Dentro de los restos sólidos orgánicos que genera la industria de transformados vegetales podemos hacer una distinción clara entre residuos y subproductos. Por una parte se considera subproducto a todos los restos vegetales que se derivan de la materia prima de frutas y hortalizas procesada. Esto es así porque es un resto resultante del proceso de producción al que se le da un uso posterior como alimentación animal, que se realiza de forma 3 valorización de residuos Tabla 2 Cantidad de materia prima procesada en el año 2008 en conservas vegetales Materia Prima Toneladas procesadas/año 2008 Alcachofa 120.000 Pimiento 60.000 Tomate 29.000 Melocotón 120.000 Albaricoque 65.000 Pera 19.500 Fresa 22.000 Mandarina 10.500 TOTAL 446.000 directa sin ser sometido a ningún tipo de transformación y sin generar impactos adversos para la salud o el medio ambiente. Por otra parte, como residuo orgánico más común y generado en cantidades notables de la industria de transformados vegetales están los lodos de depuración. Este es un residuo que podríamos considerar como “nuevo” dentro de este sector ya que es consecuencia de la instalación de depuradoras de tipo biológico que se está produciendo en los últimos 10-15 años. A este residuo, hasta la fecha, no se le da ningún tipo de tratamiento y lo habitual es su eliminación mediante gestores de residuos autorizados. Restos orgánicos de la industria de transformados de frutas y hortalizas El porcentaje de restos orgánicos generados en la elaboración de transformados vegetales es muy variable, ya que está determinado principalmente por la materia prima a procesar (tamaño, forma, partes aprovechables…) y su proceso de transformación, lo que implica que los niveles de residuos sean distintos en cada caso. En la tabla 1 se presentan valores aproxima- dos de los porcentajes de restos vegetales generados en función de la materia prima procesada, que oscilan entre un 13% y un 65%. En la tabla 2 se muestra la cantidad de materia prima procesada en el año 2008 en conservas vegetales. Como ya hemos comentado, los restos vegetales obtenidos son considerados como subproductos y su principal destino es la alimentación animal aprovechando su gran valor nutritivo Sin embargo, es necesario tener en cuenta varios factores; por un lado la utilización de los restos vegetales como alimento animal a veces puede resultar costoso, ya que los costes de gestión se ven incrementados por el transporte, al no estar el ganado cerca de las industrias. Además, sin duda, en muchos casos se produce una pérdida de oportunidad económica al desaprovechar otras capacidades más interesantes de estos restos (altos contenidos en compuestos de interés, potencial energético, potencial como enmendante orgánico agrícola…). Por otro lado, la disposición en vertedero de los residuos orgánicos, considerando estos tanto los lodos de depuradora como los restos orgánicos, es cada día más costosa y problemática debido a la normativa Tabla 3 V olumen de agua residual y cantidad de lodos de depuradora generados por cada 100 toneladas procesadas en la industria de transformados vegetales Fuente: Guía de Mejores Técnicas Disponibles en España del Sector de Transformados Vegetales Agua residual Lodos m3 toneladas 500-1.600 2-4 Pimiento 500-900 3-5 Melocotón 600-900 4-7 Albaricoque 600-900 2-4 Pera 400-800 4-6 Materia Prima Alcachofa 4 Tomate 400-800 4-7 Naranja zumo 400-1.000 5-8 europea (Directiva Europea 99/31/CE), que limita la entrada de materiales orgánicos. Por ello es necesaria la búsqueda de alternativas sostenibles de valorización para dichos residuos. Lodos de depuradora de la industria de transformados de frutas y hortalizas En la industria agroalimentaria, y en particular en el sector de transformados vegetales, el agua es una materia prima imprescindible para el desarrollo de su actividad; de hecho este sector tiene un consumo de agua importante, siendo una de las actividades industriales que tiene un mayor consumo de agua (11%) (Hispagua, 2003) y la que más consume si hablamos de agua de calidad de consumo humano. El consumo de agua es muy variable y depende de muchos factores; así tenemos horquillas de consumo de agua tan amplias como: conservas vegetales, entre 4 y 60 l kg-1 de materia prima procesada; los congelados, entre 4 y 40 l kg-1 de materia prima procesada; y en zumos, entre 6 y 15 l kg-1 de materia prima procesada. Todo esto va a depender del tipo y cantidad de materia prima procesada, características de la materia prima que van a determinar el tipo de operaciones y tecnologías por las que tiene que pasar hasta obtener el producto final. La implantación de sistemas de recirculación y buenas prácticas medioambientales –la reutilización de aguas limpias, la optimización del caudal en las distintas operaciones y otras buenas prácticas– también influyen en el consumo de agua. La generación de aguas residuales en el sector de transformados vegetales como consecuencia del elevado consumo de agua, es importante, sobre todo en cuanto a su volumen o caudal; aproximadamente entre el 70-80% del consumo de agua se vierte en forma de aguas residuales, y el 20-30% restante se incorpora al producto como líquido de gobierno, se pierde en evaporaciones, etc. En general, todas las empresas realizan algún tipo de pretratamiento a sus aguas residuales como son la separación de sólidos gruesos, homogeneización de los vertidos, neutralización, etc., previo al vertido de las aguas residuales a colector municipal (donde existen depuradoras municipales) o a cauce público. Sin embargo, desde que apareció la ley 1/1995 de protección del medio ambiente de la Región de Murcia, que obliga a la depuración de las aguas previo a su vertido, esto ha llevado a que residuos 130 valorización de residuos y subproductos orgánicos de la industria de transformados de frutas y hortalizas Tabla 4 Características de los lodos procedentes de depuradoras de aguas residuales generadas de la industria de transformados vegetales Datos expresados en peso seco parámetros Valores Límite R.D. 1310/1990 Media [Mín.–Máx.] Suelos pH <7 Suelos pH >7 Valores Límite Orden 28/5/1998 Parámetros fsicoquímicos y contenido en materia orgánica Conductividad (µS/cm) pH 3.397 [1.184–6.600] – – – 6,66 [5,31–9,93] – – – 17,2 [4,8–56,7] – – – Materia orgánica (%) 85,2 [54,4–96,7] – – – Carbono orgánico Total (%) 49,4 [31,6–56,1] – – – Relación C/N 18,89 [6,15–64,0] – – – Nitrógeno total (%) 3,73 [0,51–8,0] – – – Fósforo total (% P2O5) 1,45 [0,24–5,4] – – – Potasio % 0,48 [0,07–1,16] – – – Cadmio (mg/kg) 0,07 [<0,2–0,42] 20 40 3 Cobre (mg/kg) 40,2 [4,70–102] 1.000 1.750 450 Cromo (mg/kg) 29,8 [4,10–178] 1.000 1.500 270 Materia seca (%) Nutrientes Metales pesados 0,03 [<0,05–0,24] 16 25 5 Níquel (mg/kg) 18,8 [2,40–63] 300 400 120 Plomo (mg/kg) 9,5 [0,60–41] 750 1.200 150 Zinc (mg/kg) 235 [14,4–838] 2.500 4.000 1.100 Mercurio (mg/kg) Arsénico (mg/kg) Boro (mg/kg) la industria agroalimentaria haya implantado sistemas de depuración con el objeto de poder cumplir dicha normativa. Un porcentaje muy elevado de estas empresas disponen de sistemas de depuración biológica debido a que es el más idóneo para las características de estas aguas residuales; el porcentaje de empresas que disponen de depuradora aumenta progresivamente con el tamaño de las empresas, que son, lógicamente, las que más agua residual generan. Esto conlleva a la generación de una cantidad importante de lodos procedentes de la depuración de esas aguas residuales. El volumen de aguas residuales generado, y por tanto el de lodos, va a depender de la cantidad de materia prima procesada, que es variable año a año, y de las diferentes campañas realizadas (tabla 3). Las aguas residuales procedentes de la industria agroalimentaria se caracterizan por poseer un elevado contenido en materia orgánica, sólidos en suspensión, así como valores variables de conductividad eléctrica y pH, que varían en función de la materia prima y el tipo de proceso utilizado. Una de las características principales de este tipo de agua es su bajo contenido en metales peSeptiembre 2012 0,05 [<0,01–0,38] – – – 41,2 [12–98] – – – sados, dado que su origen no los contiene. Es por ello que este tipo de agua, una vez depurada, es de gran valor para su uso en agricultura, así como los fangos generados son perfectamente adecuados para su aprovechamiento agrícola. La valorización y gestión de estos lodos es necesaria debido a sus características, alto contenido en materia orgánica y nutrientes y un bajo contenido en metales pesados según normativa de aplicación de lodos de depuradora al sector agrario (R.D. 1310/1990) y sobre la utilización de abonos orgánicos en la normativa de fertilizantes y afines (Orden 28/5/1998) (tabla 4). Estos lodos son aptos para pasar de ser un residuo a ser valorizables como subproductos, ser reciclables o como materia prima de otro producto. PUESTA EN VALOR DE LOS RESIDUOS Y SUBPRODUCTOS ORGÁNICOS GENERADOS EN EL PROCESO DE TRANSFORMADOS DE FRUTAS Y HORTALIZAS La obtención de una adecuada tecnología que permita transformar estos residuos y subproductos orgánicos en productos que generen un beneficio económico y medioambiental, es clave para obtener el máximo potencial de algunos de estos residuos y no simplemente la alimentación animal de forma directa o su gestión final a vertedero. Dentro de las tecnologías más destacables acorde a este tipo de residuos, las tenemos (figura 1) englobadas hacia generación de productos en diverso tipo de industrias. Aplicación en la industria alimentaria, farmacéutica y química Obtención de compuestos de interés Los subproductos orgánicos (tanto de los restos orgánicos como lodos de depuración) generados contienen valiosos compuestos que hemos denominado “de interés” para su reutilización en la industria alimentaria humana y animal, industria farmacéutica, cosmética, la industria química y en la agricultura. Entre estos compuestos están los compuestos antimicrobianos, compuestos bioactivos (polifenoles, fitoestrogenos, isoprenoides 5 valorización de residuos Figura 1 gráfico de las tecnologías de valorización de los residuos y subproductos orgánicos residuos y subproductos orgánicos INDUSTRIA ALIMENTARIA, FARMACÉUTICA Y QUÍMICA ENERGÍA ENMIENDA ORGÁNICA EXTRACCIÓN DE COMPUESTOS DE INTERÉS BIOGÁS BIOETANOL BIOHIDRÓGENO COMBUSTIBLE SÓLIDO COMPOSTAJE y ácidos grasos vegetales, compuestos organosulfurados y monoterpenos), compuestos aromáticos, grasos, vitaminas, azúcares, materias gelificantes (pectinas), ácidos, aceites, aromas y sabores. Algunos de estos se caracterizan por ser de naturaleza conocida, aunque existen otros muchos que esperan su identificación y posterior explotación por la industria para elaborar productos novedosos y competitivos en el mercado. •Obtención de cinarina, cinaropicrina, inulina, flavonoides y sales potásicas (Hammouda y Seif-El-Nars, 1993) de los restos de alcachofa. Estos productos se utilizan como principios activos en presentaciones simples y compuestas y en fórmulas magistrales para el tratamiento de la anorexia, hepatitis, hipercolesterolemia, arteriosclerosis, hipertensión arterial, estreñimiento, etc. Ejemplos: •Obtención de peroxidasas (POD), que se utilizan como biocatalizadores para la generación de productos de interés biotecnológico e industrial como resinas fenólicas, adhesivos, antioxidantes, antiestáticos y protectores de radiación magnética, colorantes alimentarios y componentes bioactivos de detergentes (Krell, 1991). •Restos cítricos como fortificante de piensos de animales (Braddock, 1999). •Componentes volátiles presentes en la pulpa gruesa extraída del zumo de naranja y su posible aplicación como fuente aromática (Lafuente, 1980). •Pectinas de la pulpa de manzana y cáscaras de naranja, las cuales se usan como agente espesante, emulsificante, estabilizante, etc., en mermeladas, gelatinas de frutas y salsas y muchos otros productos, y también usadas en dietas. •Obtención de cutina de los residuos del tomate para obtención de biolacas y envases (La razón digital). •Obtención de pigmentos naturales: antocianos de los restos de plátano, uvas para usar como colorante natural en las comidas (Pazmino-Duran y col., 2001). 6 Aplicación energética Obtención de biogás Los restos o subproductos orgánicos de la industria de los transformados de frutas y hortalizas pueden ser utilizados como biomasa para convertirse en energía en forma de biogás (mezcla de CH4 y CO2) mediante digestión anaerobia mediada por microorganismos. Este proceso está muy estudiado y se desarrolla en cuatro pasos principales: hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis (Demirel y Scherer, 2008). El biogás puede ser utilizado para generar electricidad o combustible para motores de gasolina, o después de un tratamiento de purificación incorporarlo a la red de gas natural. Sin duda esta es una de las tecnologías más utilizadas en otros países para rentabilizar los residuos orgánicos. En España esta tecnología todavía no está muy desarrollada, sin embargo en los últimos años se están promoviendo proyectos empresariales en esta línea en consonancia con el gran desarrollo que esta tecnología tiene en otros países europeos tales como Dinamarca, Alemania, Suecia, Italia o Austria. Otros países como Francia también empiezan en estos últimos años a desarrollar proyecto de biometanización de residuos agroalimentarios. Ello demuestra que en condiciones técnicas, logísticas y administrativas adecuadas, esta es una vía muy interesante de valorización de los residuos orgánicos. El volumen de biogás que se genera depende de la cantidad y calidad del material de partida y de parámetros de explotación tales como la temperatura, pH, alcalinidad, materia seca, sólidos volátiles, relación C/N, etc. Es importante señalar que la producción de biogás mediante codigestión anaerobia de residuos agroindustriales incrementa el rendimiento del proceso (Gomez y col., 2006). Mediante la codigestión podemos mejorar la composición, adecuar las características del sustrato a la digestión anaerobia e incrementar significativamente el potencial energético de los residuos orgánicos. El sector de transformados vegetales tiene una diversidad de residuos y subproductos orgánicos con un potencial energético muy interesante y con unas características de composición adecuadas para la codigestión anaerobia, y generados en cantidades que hacen viable la aplicación de esta tecnología para su valorización. Obtención de bioetanol El bioetanol es un alcohol producido a partir de la fermentación de los azúcares que se encuentran en las frutas y vegetales. Se trata de un combustible con alto poder energético que puede ser utilizado mezclado con la gasolina y reducir de esa manera las emisiones de CO2. Teóricamente cualquier producto orgánico con alto contenido en azúcar y almidón puede ser susceptible de obtención de etanol, pero la disponibilidad de la fuente de biomasa determina la viabilidad comercial y por ello los productos son tan interesantes por su abundancia. Ensayos de obtención de bioetanol se han realizado con naranja (Biodieselspain.com) y residuos 130 valorización de residuos y subproductos orgánicos de la industria de transformados de frutas y hortalizas con residuos de frutas (melocotón, fresa, kiwi) (CENER). Obtención de biohidrógeno Existe otra posibilidad a partir de los residuos y subproductos orgánicos que es la obtención de biohidrógeno. El hidrógeno es el elemento químico más abundante, reconocido como uno de los más prometedores recursos energéticos del futuro para la generación eficiente de electricidad. Esto es debido fundamentalmente a su nulo impacto ambiental, desde el punto de vista de generación de gases de efecto invernadero, y a la capacidad de ser empleado en celdas de combustible. Mediante una fermentación anaerobia en un proceso de descomposición de los residuos orgánicos en ausencia de oxigeno y gracias a la interacción de bacterias que en su gran mayoría no lo necesitan para sobrevivir, se producen una serie de compuestos, entre ellos el hidrógeno. Los residuos de las industrias de alimentos poseen gran contenido de carbohidratos en forma de azúcares simples, almidón y celulosa que pueden ser utilizados en la producción de biohidrógeno. Los lodos de depuración, que contienen una gran cantidad de carbohidratos y proteínas y que normalmente se utilizan para obtener biogás, pueden utilizarse para obtener biohidrógeno después de un pretratamiento (Bedoya y col., 2008). Obtención de combustibles sólidos Una nueva tecnología asociada a la generación de combustibles sólidos es la carbonización hidrotermal (HTC), que consiste en un proceso en medio acuoso que transforma la biomasa de entrada en carbón y agua sin depender de la humedad de dicha biomasa. La técnica utilizada se El carbón obtenido es relativamente homogéneo y tiene versatilidad para su utilización final, por lo que esta nueva tecnología parece aportar soluciones interesantes para dar un valor añadido a los subproductos orgánicos generados por el sector de transformados vegetales. Aplicación agrícola Obtención de compost Los restos vegetales o lodos de depuradora de la industria agroalimentaria, así como algunos de los subproductos que se generan tras un procesado inicial tales como la obtención de compuestos de interés, obtención de biogás generando digestatos, etc., pueden ser sometidos a un proceso de compostaje mediante un procedimiento controlado de degrada- Septiembre 2012 Así la Directiva Europea 2006/12/CEE Considera que es importante favorecer la valorización de los residuos y la utilización de materiales valorizados a fin de preservar los recursos naturales. Y su desarrollo busca contribuir a ir transformando los países miembros de la UE en una «sociedad del reciclado», que trate de evitar la generación de residuos y que utilice los residuos como un recurso. La Directiva 2008/98/CE sobre residuos establece medidas destinadas a proteger Hoy día, La utilización de compost como enmienda orgánica resulta imprescindible en el ámbito de la agricultura sostenible. ción biológica aeróbica, el cual pasa por una fase termófila que asegura que el producto final este libre de patógenos y semillas de malas hierbas, y un proceso de maduración en el que dan lugar a un producto final bioestabilizado denominado compost. El compost se ha convertido en un compuesto imprescindible en una agricultura sostenible. Su utilización como enmienda orgánica de suelos incrementa el contenido de materia orgánica en el suelo, mejora la capacidad de retención hídrica del suelo, actúa como una fuente de nutrientes a largo plazo y algunos de ellos tienen cierta capacidad para controlar enfermedades de plantas. La obtención de Los lodos de depuración contienen gran cantidad de carbohidratos y proteínas y pueden utilizarse para obtener biohidrógeno. basa en deshidratar los hidratos de carbono de la biomasa bajo ciertas condiciones de presión, temperatura y entorno ácido para obtener un biocombustible de elevado poder calorífico (aproximadamente 6.000 kcal/kg) y baja humedad en tiempos relativamente cortos (de 4 a 16 horas). Además, el proceso permite generar un agua fertilizada ya que la mayor parte de los elementos nutrientes de la biomasa de origen se absorben en el agua. frente a su eliminación. Por ello, toda la legislación desarrollada referente a los residuos busca crear el marco adecuado para favorecer el reciclado, la reutilización y la valorización frente a la eliminación. compost a partir de lodos de depuración de la industria de transformados vegetales y restos vegetales se ha realizado con éxito (Morales y col., 2010). MARCO LEGISLATIVO El marco normativo desarrollado en Europa y en España establece como prioridad el reciclado y la valorización de los residuos el medio ambiente y la salud humana mediante la prevención o la reducción de los impactos adversos de la generación y gestión de los residuos, la reducción de los impactos globales del uso de los recursos y la mejora de la eficacia de dicho uso. Para ello establece la siguiente jerarquía de orden de prioridades en la legislación y la política sobre la prevención y la gestión de los residuos: •Prevención. •Preparación para la reutilización (separación de los diferentes residuos). •Reciclado. •Otro tipo de valorización, por ejemplo, la valorización energética. •Eliminación. Esta prioridad se recoge en el artículo 8 de la Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos contaminados, que traspone la anterior Directiva Europea al ordenamiento jurídico español. Por tanto, el marco normativo establece como última vía la eliminación y la acumulación en vertedero de los residuos que puedan ser reutilizados, reciclados o valorizados. En relación a los lodos de depuradora, la Directiva 86/278 CE realiza la siguiente consideración sobre los mismos: “La Comisión considera que la utilización de los lodos de depuración como abono sobre las tierras agrícolas sigue siendo la mejor opción medioambiental, siempre que no 7 valorización de residuos suponga ningún riesgo para el medio ambiente, la salud humana ni la sanidad animal”. En España, la utilización de los lodos de depuración en el sector agrario se regula por el Real Decreto 1310/1990, de 29 de octubre, norma que transpuso al ordenamiento español la Directiva 86/278 CE. En esta normativa figuran los valores los lodos generados en la industria de transformados vegetales son mucho más homogéneos que los procedentes de depuradoras urbanas. límite relativos a las concentraciones de metales pesados en los suelos (anexo IA), en los lodos (anexo IB), y a las cantidades máximas de lodos que podrán aportarse al suelo por hectárea y año: serán las que, de acuerdo con el contenido en metales pesados de los suelos y lodos a aplicar, no rebasen los valores límites de incorporación de los metales pesados establecidos en el anexo IC. La citada normativa también prohíbe el empleo de lodos sin tratar, salvo en los casos de inyección directa o enterramiento en el suelo, siempre que lo autoricen los Estados miembros (en España no está autorizado). Se debe emplear exclusivamente lodos previamente tratados por vía biológica, química o térmica, con el objetivo de reducir su poder fermentativo y sus inconvenientes sanitarios, y cuya concentración en metales pesados se encuentre por debajo de los límites legales establecidos. La problemática asociada al aumento en la generación de lodos de depuradora dio lugar a la elaboración del Plan Nacional de Lodos de Depuradoras, con el que se buscó conseguir una gestión adecuada de los lodos para proteger el medio ambiente y, en especial, la calidad del suelo. Otras previsiones del Plan son el establecimiento de un Programa de Caracterización Analítica de los Lodos, con el fin de identificar aquellos utilizables para usos agrícolas (los menos contaminados). En este sentido, hay que destacar que los lodos de depuradora generados en la industria de transformados vegetales son esencialmente diferentes a los procedentes de depuradoras urbanas, fun8 damentalmente en que son mucho más homogéneos en su composición ya que proceden del tratamiento de aguas residuales cuya carga contaminante es principalmente materia orgánica de origen vegetal y carentes de contaminantes tipo metales pesados y compuestos orgánicos de naturaleza tóxica (hidrocarburos, disolventes...), ya que estos en ningún caso se utilizan en este tipo de industria; además, al no proceder del tratamiento de efluentes fecales son microbiológícamente más “limpios” que los lodos de depuradoras urbanas, que por la enorme heterogeneidad de los efluentes tratados presentan o pueden presentar problemas asociados al contenido en metales pesados, patógenos y otros contaminantes. Una puesta en valor de estos residuos, como hemos comentado arriba, no solo va a generar un ganancia económica, si no que los marcos de actuación sobre los que se habla y se desarrollan tecnologías, se establecen dentro de las distintas normativas europeas que se han creado para mantener de forma adecuada el medio ambiente: •Directiva Europea de la Protección y Gestión del agua (Directiva 2000/60/CE). La presente Directiva marco tiene varios objetivos, concretamente la prevención y la reducción de la contaminación, la promoción del uso sostenible del agua, la protección del medio ambiente, la mejora de la situación de los ecosistemas acuáticos y la atenuación de los efectos de las inundaciones y de las sequías. que corresponda, al menos, al uso actual y al futuro uso planificado. •El Protocolo de Kioto sobre el cambio climático. Es un protocolo de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático y un acuerdo internacional que tiene por objetivo reducir las emisiones de seis gases de efecto invernadero que causan el calentamiento global: dióxido de carbono (CO2), gas metano (CH4) y óxido nitroso (N2O), además de tres gases industriales fluorados: hidrofluorocarbonos (HFC), perfluorocarbonos (PFC) y hexafluoruro de azufre (SF6), en un porcentaje aproximado de al menos un 5%, dentro del periodo que va desde el año 2008 al 2012, en comparación a las emisiones del año 1990. PROYECTO LIFE+ AGROWASTE Agrowaste es un proyecto Life+ Environment policy & Governance (LIFE10 ENV/ES/469) cofinanciado por la Unión Europea. El proyecto tiene una duración de tres años (01/01/201231/12/2014). El desarrollo del proyecto se realizará en la Región de Murcia (España), bajo la coordinación del Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC), mas concretamente de personal del Grupo de Enzimología y Biorremediación de Suelos y Residuos Orgánicos, que desde principio de los 80 ha trabajado sobre el manejo sostenible de •Directiva Europea sobre residuos (Directiva 2008/98/CE). Medidas destinadas a proteger el medio ambiente y la salud humana mediante la prevención o la reducción de los impactos adversos de la generación y gestión de los residuos, la reducción de los impactos globales del uso de los recursos y la mejora de la eficiencia de dicho uso. Agrowaste busca ayudar a empresas de transformados de frutas y hortalizas en la toma de decisión sobre la valorización de sus residuos y subproductos. •Propuesta de Directiva Europea sobre la protección del suelo (COM[2006]232). Tiene por objeto establecer una estrategia común para la protección y el uso sostenible del suelo, basada en los principios de integración de las consideraciones sobre el suelo en las demás políticas, la preservación de las funciones del suelo en el contexto del uso sostenible, la prevención de las amenazas al suelo y la mitigación de sus efectos, y la restauración de los terrenos degradados a un nivel de funcionalidad los residuos orgánicos y sus opciones de valorización como enmienda orgánica de suelo, sustratos de cultivo, obtención de energía y actividad biocontrol/biopesticida, en el marco de proyectos nacionales y europeos; y con la cooperación del Centro Tecnológico de la Conserva y la Alimentación (CTC), que cuenta con una larga experiencia en el tratamiento de residuos agroindustriales y aguas residuales, así como la obtención de productos funcionales y extracción de compuestos de interés, y la Agrupación de Conserveros y Empreresiduos 130 valorización de residuos y subproductos orgánicos de la industria de transformados de frutas y hortalizas sas de Alimentación de Murcia, Alicante y Albacete (AGRUPAL), que representa a un amplio número de empresas dentro del sector agroindustrial y que ofrece diferentes servicios a sus empresas dentro de calidad medioambiental, formación, etc. Objetivos y actividades a desarrollar El proyecto se va a desarrollar íntegramente en la Región de Murcia debido a su interesante potencial por cantidad y diversidad de productos de la transformación de frutas y hortalizas. El objetivo global del proyecto es ayudar a las empresas de transformados de frutas y hortalizas a la toma de decisión sobre la valorización de sus residuos y subproductos orgánicos, mediante tecnologías limpias “a la carta”. Las principales actividades a desarrollar en el proyecto son: •Una plataforma web (www.agrowaste.eu – [email protected]) que va a actuar como herramienta de trabajo del proyecto además de como medio de difusión, que incluirá: – Una base de datos de todos los residuos y subproductos orgánicos generados en el proceso de transformación de frutas y bibliografía 1. Bedoya, A.; Camilo, J.; Esteban, J.; Esteban, J.; Arias, M. ‘Producción biológica de hidrógeno: una aproximación al estado del arte’ Revista Dyna (2008) Vol. 75 (154) pp 137–157. 2. Biodieselspain: • www.biodiesel.com 3. Braddock, R.J. “Handbook of citrus by-products and processing technology” Wiley, New York, pp 35–207 (1999). 4. CENER. Centro Nacional de Energía Renovables: • www.cener.com 5. Demirel, B.; Scherer, P. ‘The roles of acetotrophic and hydrogenotrophic methanogens during anaerobic conversion of biomass to methane: A review’ Rev. Environ. Sci. Biotechnol. (2008) 7, pp 173–190. 6. Gomez, X.; Cuetos, M.J.; Cara, J.; Moran, A.; Garcia, A.I. ‘Anaerobic Septiembre 2012 hortalizas en la Comunidad Autónoma de la Región de Murcia (CARM), fundamental para poder realizar gestiones adecuadas de valorización, donde se incluirán tipo de residuos o subproductos orgánicos, origen, proceso agroindustrial involucrado, estacionalidad y ubicación, volúmenes generados para cada tipo de subproducto orgánico y residuos, etc. –B ase de datos de las principales tecnologías limpias con sus características, ventajas y desventajas, para la gestión y valorización de los residuos y subproductos orgánicos generados en las empresas de transformados de frutas y hortalizas. – Una herramienta informática online consistente en un sistema de decisión inteligente (SDI) que determine las oportunidades tecnológicas más adecuadas, y económicamente viables, para cada uno de los residuos y subproductos orgánicos, en función de la situación concreta de estudio. •Demostraciones a escala piloto de tecnologías enfocadas a tres importantes campos para la obtención de diferentes productos: co-digestion of primary sludge and the fruit and vegetable fraction of the municipal solid wastes: Conditions for mixing and evaluation of the organic loading rate’ Renewable Energy (2006) 31, pp 2017–2024. 7. “Guía de Mejores Técnicas Disponibles en España del Sector de Transformados Vegetales” (2004): • www.magrama.gob.es 8. Hammouda, F.; Seif-El-Nasr, M. ‘Flavonoids of Cynara scolymus L. cultivated in Egypt’ Plant Foods Hum. Nutr. (1993) 44, pp 163–169. 9. Hispagua. Sistema Español de Información sobre el agua (2003): • www.cedex.es 10. Krell, H.W. ‘Peroxidase: an important enzyme for diagnostic test kits’ In: Lobarzewski, J.; Greppin, H.; Penel, C.; Gaspar, Th. (eds.) “Biochemical, Molecular and Physiological aspects of plant peroxidases” University of Geneva, pp 469–478 (1991). –E nergía, mediante la producción de biogás. –A gricultura. Obtención de compost con valor añadido, que no solo se utilicen como enmienda orgánica de suelos, sino como sustrato de cultivo como alternativa al uso de turbas en semillero. Además de desarrollar compost con capacidades adquiridas como la capacidad biopesticida (para controlar enfermedades de plantas), biofertilizantes (movilización de nutrientes) y/o bioestimulante (producción de fitohormonas). –C ompuestos de interés. Obtención de compuestos de interés que puedan ser utilizados en la propia industria alimentaria aportando valor añadido a ciertos productos alimentarios. Ejemplo: alimentos multifuncionales o bien en otras actividades industriales tales como cosmética, farmacéutica, etc. •D ivulgación del trabajo desarrollado para su utilización no solo a nivel regional, sino en posibles zonas con características parecidas a la zona de trabajo tanto a nivel nacional como europeo. Creación de redes de trabajo dentro de la temática del proyecto. 11. La razon digital. ‘Biolacas de residuos de tomate para las conservas’: • www.larazon.es 12. Lafuente, B.F. ‘Frutos, productos hortícolas y derivados’ Re. Agroquim. Tecnol. Aliment. (1980) 20 (1) pp 13–21. 13. Morales, A.B.; García, A.; Ayuso M.; Pascual, J.A.; Ros, M. ‘Compostaje I: Diseño, desarrollo e implementación de acciones de valorización de lodos de depuradora generadas por la industria de transformados vegetales’ CTC Alimentación (2010) 45, pp 23–31. 14. Pazmino-Duran, A.E.; Giusti, M.M.; Wrolstad, R.E.; Gloria, M.B.A. ‘Anthocyanins from banana bracts (Musa X paradisiaca) as potential food colorants’ Food Chemistry (2001) 73, pp 327–332. Agradecimientos Los autores quieren dar las gracias al programa Life+ por la concesión de fondos para la realización del proyecto Agrowaste (LIFE10 ENV/ES/469). 9
