Seccions

INTRODUCCIÓ

El sector vitivinícola és un dels essencials en l’economia agrària d’un gran nombre de països europeus juntament amb els cereals. La indústria vinícola i la viticultura constitueixen un motor econòmic molt important en el desenvolupament rural de molts municipis del Vell Continent que amb el pas dels anys han anat adquirint gran fama com a espais productors de vi.

Un dels últims impulsos rebuts per aquestes zones i que han suposat un canvi molt significatiu en la seva política i en la seva forma d’elaborar vi, va ser la constitució de Denominacions d’Origen que permetien obtenir una distinció d’uns vins respecte a d’altres. Amb el transcórrer dels anys aquesta inquietud per l’elaboració de vi s’ha anat transferint a altres països de tots els continents que a poc a poc han adquirit cada vegada més pes en el seu conjunt nacional, així com en l’internacional, reduint el de la producció europea en els últims vint anys.

Els efluents que es generen en aquest tipus d’indústries uneixen a un cabal d’aigua important, unes càrregues contaminants que han de ser tractades d’acord amb les legislacions vigents. Per la seva irregularitat segons l’etapa de cada temporada, així com l’elevada DQO i compostos orgànics complexos, en ocasions difícils d’eliminar.

En aquest article es pretén fer una aproximació tant al món de la indústria vitivinícola com al tractament dels efluents que es generen.

EVOLUCIÓ DEL MERCAT VITIVINÍCOLA

Els nous països emergents es troben situats en àrees geogràfiques molt allunyades entre si però un grup d’ells presenta unes característiques comunes amb l’àmbit del Mediterrani: el seu clima.

Les principals àrees productores al món, a més del Vell Continent, són: Xile, Argentina i la Costa Oest dels Estats Units al continent americà; la República de Sud-àfrica, i països del Nord com Egipte o Algèria a l’Àfrica; la costa Est d’Austràlia; i Turquia, Iran i la Xina al continent asiàtic.

L’especialització entre ells és diversa ja que, en uns, prima la producció de vi com en els països europeus i americans, enfront d’altres com Iran, Xina, Índia o Egipte on la producció de raïm per consum fresc i el raïm passa té un paper major.

Aquests nous països emergents estan originant una sèrie de canvis molt significatius en el panorama vitivinícola mundial restant pes al conjunt europeu en saber adaptar-se a les noves exigències dels consumidors.

Sens dubte, les estratègies de màrqueting són un factor clau en la indústria vitivinícola al segle XXI juntament amb la capacitat d’innovació, d’inversió i tecnològica, col·locant en primera línia als nous països productors com Austràlia, Nova Zelanda i Estats Units com els pioners en aquests camps.

L’augment de superfície en els nous països emergents com la Xina, Xile o Iran entre altres ha generat una sèrie de canvis en la distribució d’hectàrees, en la producció, en les exportacions i en les importacions. Si bé, és cert, que a Europa es localitzen els països amb major superfície i producció del món, però han vist com la seva distància respecte a la resta s’ha anat retallant.

Això indica com la indústria vinícola i la viticultura es va desplaçant a poc a poc a altres escenaris mundials i van sorgint nous espais i societats dedicats a la cura i transformació del raïm.

Les últimes dècades del segle XX s’han caracteritzat per l’increment de la competitivitat en el mercat internacional dels vins. L’impuls que va registrar l’oferta dels nous països productors i exportadors de vi, juntament amb l’augment de la demanda de nous consumidors, van accelerar el procés de globalització del vi.

L’augment de les exportacions mundials va ser espectacular des de començaments de la dècada de 1980. Als països productors i exportadors del Vell Món (França, Itàlia, Espanya i Portugal), caracteritzats pel predomini de les petites bodegues i cooperatives, se’ls van sumar els del Nou Món (Austràlia, Nova Zelanda, Estats Units (bàsicament Califòrnia), Argentina, Xile, Uruguai i Sud-àfrica) que, amb una estructura organitzativa molt competitiva dominada per grans firmes empresarials, van adquirir protagonisme a la dècada dels noranta.

Des de llavors els vells productors perden quota de mercat enfront dels nous productors. Amb l’increment de la competència global es van desencadenar canvis importants en les estratègies empresarials de producció, comercialització, distribució i màrqueting.

Tractament de residus de la indústria vinícola

Tractament de residus de la indústria vinícola

IMPACTE AMBIENTAL DE LES INDÚSTRIES VINÍCOLES I CELERS

El sector de l’alimentació i begudes, en el seu conjunt, produeix un important impacte mediambiental en zones geogràfiques concretes, tot i que també hem de tenir en compte el seu elevat pes relatiu en l’economia productiva.

L’alta concentració d’indústries agroalimentàries en aquestes zones depèn de diversos factors: logístics (proximat a zones productores i eixos d’abastiment de matèries primeres, o als mercats de consum), infraestructures de comunicació, infraestructures de serveis (polígons industrials), incentius o traves administratives, exigències mediambientals, etc.

Tanmateix, la concentració d’un tipus d’indústria agroalimentària en una zona geogràfica determinada no ha d’observar-se exclusivament com una amenaça mediambiental, ja que també pot oferir certes avantatges: major viabilitat i optimització en la gestió dels residus (depuradora col·lectiva, transport i tractament de residus sòlids en plantes especialitzades), suport d’ajuntaments i comunitats a les activitats productives més importants per a l’economia local, etc.

Els dos principals problemes que el conjunt d’aquest sector agroalimentari planteja al medi ambient són:

  1. Contaminació originada per vessaments líquids degut, principalment, al seu alt contingut en matèria orgànica.
  2. Contaminació per residus sòlids en punts de consum, a causa dels envasos i embalatges que acompanyen les matèries primeres i els productes.

Entre els residus associats a aquest tipus d’indústria ens trobem amb:

  • Clarificants proteics com la caseïna, gelatina i albúmina.
  • Cristalls de tartrat que confereixen salinitat.
  • Terres eventualment utilitzades en la filtració (exemple: diatomees).
  • Cartrons i plàstics; matèria orgànica del raïm (les llavors, raspes i pells són els elements més visibles).

Tanmateix, és la fracció orgànica essencialment soluble com sucre, àcids, alcohol i polifenols, la que provocaria una major contaminació si es vessés en rius.

Quant a les aigües residuals, s’estima que s’obtenen entre 12 i 45 litres per hectolitre de vi produït; no obstant això, aquests efluents poden assolir els 3 litres per litre de vi produït durant els dos primers mesos a comptar des de la verema.

Aquests efluents procedeixen de diferents etapes: recepció, premsat del raïm, extracció del most i desfangat (neteja de les premses, rentat del orujo i filtres a buit); en vinificació (fermentació, clarificació i estabilització) pel rentat dels tancs del procés, neteja de filtres i tractament de descalcificació de les aigües de refrigeració; envasat (per neteja de botelles, rentat de cintes transportadores i vessaments de vi).

És preceptiu realitzar un estudi dels processos del celler. L’objectiu és conèixer els punts de consum i vessaments d’aigua que es realitzen en les diferents etapes de producció. Busquem implantar mesures destinades a reduir en la mesura del possible tant el volum com la contaminació dels vessaments a depurar.

Recomanem assenyalar la destinació de les aigües residuals en cellers: Aquelles relacionades amb l’explotació i aquelles relacionades amb el sistema de depuració.

Amb la finalitat de limitar el volum i concentració contaminant dels efluents es poden realitzar dos tipus de mesures: les destinades a estalviar aigua per reduir el volum vessat, i les dirigides a reduir la contaminació a la font.

Una primera mesura consisteix a separar les aigües residuals segons el seu origen: pluvials, sanitàries, i circuits de refrigeració.

Amb la finalitat de disminuir la càrrega contaminant, la cava ha de reduir els elements sòlids i líquids, limitar la contaminació de les aigües residuals mitjançant l’ús de filtres ecològics i valorització de tartrats. Seguidament indiquem un llistat de potencials mesures i repercussions.

  • Separar les aigües industrials de les netes que no necessiten depuració. Normalment el 80% de la DQO es concentra en les aigües residuals en cellers de neteja i suposen el 20% dels vessaments, sent interessant considerar el tractament dels efluents per separat. L’Evaporació és un procés que pot resultar rendible per a aquesta aplicació.
  • Realitzar una primera neteja en sec.
  • Neteja final amb aigua a pressió.
  • Implantar un pla d’actuació per prevenir fuites i vessaments.
  • Formar i informar els empleats

AIGÜES RESIDUALS DE LES INDÚSTRIES VITIVINÍCOLES

En les indústries d’aquest tipus, és necessari distingir entre cellers o elaboració de vi i destil·leries – alcoholeres o tractament de subproductes derivats de l’elaboració del raïm.

Distinció obligada per la variabilitat dels cabals de vessament en funció del que es produeix i per la modalitat de tractament que requereixen els vessaments, cadascun té les seves particularitats.

Centrant-nos en els vessaments líquids, hem de ressaltar que en els cellers l’aigua té una gran rellevància en els processos auxiliars, com operacions de neteja (rentat) d’aparells (tolves de recepció, desrapadores, premses, filtres i centrifugadores), dipòsits, conductes i sòls.

En general, la naturalesa de la contaminació hídrica és principalment orgànica, tot i que també ens trobem amb residus minerals, terres, greixos, detergents i desinfectants, contaminants tòxics exògens localitzats en el raïm, etc., caracteritzant-se per:

  • Elevada càrrega contaminant bàsicament orgànica, com a conseqüència de la matèria seca del most o del vi, o bé de microorganismes. Es tracta fonamentalment de matèria colorant, tanins, proteïnes, àcids orgànics, glúcids i macroorganismes vius o morts (llevats, bacteris làctics i acètics, fongs).
  • Residus minerals, sol ser bitartrat potàssic que precipita en el transcurs de la fermentació i l’estabilització després del refredament del vi.
  • Alta concentració de DBO5 i DQO.
  • pH àcid en els vessaments de celler i bàsic en els de la planta d’embotellat.
  • Sòlids en suspensió en altes concentracions, gran part d’ells en forma col·loïdal.
  • Alta biodegradabilitat.
  • Carència de productes d’alta toxicitat, fet que afavoreix la seva biodegradabilitat.
  • Terra procedent de la verema, que sol entrar en forma de pols o fang.
  • Greixos i olis procedents de la maquinària i eines.
  • Agents de neteja com: àcids inorgànics forts (fosfòric, nítric, clorhídric), àcids orgànics dèbils ( làctic, cítric, tartàric, glucònic, acètic, hidroxiacètic i levulínic), àlcalis inorgànics (hidróxid sòdic, silicats, metasilicat sòdic, carbonat sòdic i trisfosfat sòdic), tensioactius aniónics (sabons, oleosulfats, alquil-sulfats, alquil-sulfonats i alquil-fosfats), catiónics (alquiamines primàries, òxids d’amina, amines etoxilades i sals d’amoni quaternàries), anfòters (N-alquibetaines, àcid N-alquil-b-aminopropiónic, alquil imidazoines i N-alquil dulfobetaines), no iònics (òxid d’etilè); sequestrants (pirofosfat tetrasòdic, tripolifosfats sòdics, tetrafosfat sòdic, hexametafosfat sòdic, EDTA, àcid nitrilo acètic i àcid glucònic)
  • Desinfectants com el clor i els seus compostos (hipoclorits sòdics i càlcics, cloramina T i B i dicloramina T), compostos d’amoni quaternari, iodòfors, aldehids (formaldehid i glutaraldehid), compostos alliberadors d’oxigen (ozó, peròxid d’hidrogen, àcid peracètic, permanganat potàssic)
  • Residus de productes fitosanitaris que es troben en el raïm, moltes vegades per una inadequada utilització dels plaguicides i per no respectar els terminis de seguretat marcats per les cases comercials. Aquests tòxics es transfereixen al most i al vi, però la major part d’ells són eliminats en els diferents processos enotècnics (premsat, desfangat, trasbals i estabilització del vi acabat).

A més, aquests vessaments mostren una gran irregularitat quant a cabals, composició de les aigües residuals i concentració de contaminants, depenent normalment de les hores del dia, ja que influeixen factors com la freqüència d’entrada de matèria primera, la tecnologia de vinificació emprada, les varietats de raïm transformades, la mida del celler, etc.; i d’una estacionalitat del cicle anual, tenint el major volum durant la verema.

En la indústria vinícola, la naturalesa de la contaminació hídrica és principalment orgànica, tot i que també ens trobem amb residus minerals, terres, greixos, detergents i desinfectants, contaminants tòxics exògens localitzats en el raïm, etc.

Les característiques del tipus de vessament d’aquest sector són:

  • Elevada càrrega contaminant bàsicament orgànica, com a conseqüència de la matèria seca del most o del vi, o bé de microorganismes. Es tracta fonamentalment de matèria colorant, tanins, proteïnes, àcids orgànics, glúcids i microorganismes vius o morts (llevats, bacteris làctics i acètics, fongs).
  • Residus minerals, sol ser bitartrat potàssic que precipita en el transcurs de la fermentació i l’estabilització després del refredament del vi.
  • Alta concentració de DBO5 i DQO.
  • pH àcid en els vessaments de celler i bàsic en els de la planta d’embotellat.
  • Sòlids en suspensió en altes concentracions, gran part d’ells en forma col·loïdal.
  • Alta biodegradabilitat.
  • Carent de productes d’alta toxicitat, fet que afavoreix la seva biodegradabilitat.
  • Terra procedent de la verema, que sol entrar en forma de pols o fang.
  • Greixos i olis procedents de la maquinària i eines.
  • Agents de neteja
  • Desinfectants com el clor i els seus compostos
  • Residus de productes fitosanitaris que es troben en el raïm

La generació d’aigües residuals en cellers és l’aspecte ambiental més significatiu de l’activitat d’aquestes empreses, tant pels elevats volums generats com per la càrrega contaminant associada a les mateixes, així com l’estacionalitat dels seus vessaments, funció de la collita de la fruita (raïm).

La major part de l’aigua que s’utilitza en el sector acaba finalment com a corrent d’aigua residual. En alguns casos cal tenir en compte que part de l’aigua captada s’utilitza per als sistemes de refrigeració dels dipòsits d’elaboració o fermentació del raïm, en el cas de cellers i en el cas de les alcoholeres per l’aigua extreta del subproducte (vinasses, orujos, vi, etc.)

L’elevat consum d’aigua es deu principalment a la necessitat de mantenir uns exigents estàndards higiènics i sanitaris, a més de, en algun cas, corrents de neteja de sistemes de regeneració o filtració.

Aquestes aigües solen tenir la particularitat d’un alt contingut de càrrega contaminant en forma de DQO i DBO5, ser deficitària en nutrients i ser molt variable, degut a l’estacionalitat de la producció, excepte en plantes que només fan embotellat o alcoholeres que tenen suficient matèria primera per treballar ininterrompudament tot l’any.

En les alcoholeres cal tenir molt en compte els processos d’extracció que es duen a terme dins la fàbrica, no és el mateix utilitzar àcid nítric amb carbonats càlcics, que sulfats càlcics, que ens provocaran problemes pels nutrients.

Anàlisi típica de les aigües residuals d’un celler

PARÀMETRES       CELLER 1 CELLER 2 CELLER 3
pH 3,9 – 7,9 4,6 – 8 4,2 – 7,8
Conductivitat (µS/cm) – – 600-2000
DBO5(mg O2/l) 300 – 1500 2500 200 – 5900
DQO (mg O2/l) 900 – 3500 4650 1000-15000
SS (mg/l) 1100 – 1500 640 200 – 1500
N Tot (mg/l) 13 – 220 61 –
P Tot (mg/l) 11 – 183 13 –
Oli i greixos (mg/l) – – 3-55

TRACTAMENT DELS VESSAMENTS

Per al tractament dels efluents es consideren processos biològics de fangs actius, en totes les seves variants funcionals (SBR, MBR, MBBR, airejament prolongat, etc.) com les tècniques adequades per al tractament d’aquests vessaments.

Donat el caràcter estacional del cabal (concentrant-se en la verema, dos primers mesos des del seu començament), se sol comptar amb dues línies paral·leles de tractament o bé es fan certes consideracions en el disseny de la instal·lació, que ens permetin operar de forma diferent segons l’època de l’any en què ens trobem.

La línia de tractament típica que ens trobem en aquest tipus de solucions és la següent:

PRETRACTAMENT

Tractament físic

És necessària la fase de separació de sòlids i líquids per evitar tot risc d’obstrucció en les conduccions, bombes i altres elements del sistema de tractament d’aigües.

Es recomana un equip de tamisat de sòlids automàtic per separar les partícules sòlides gruixudes i fines (mida superior a un mil·límetre) tal com les llavors, pells, raspes, etc.

Tractament fisicoquímic

En la fase de tractament primari es recomana un equip DAF (Flotador per Aire dissolt), per a l’eliminació de les partícules sòlides més fines juntament amb les fases flotants que poguessin existir en l’aigua (olis, greixos,…).

Mitjançant la injecció de productes químics, el tractament fisicoquímic facilita la coagulació i floculació de substàncies solubles que d’una altra manera no podrien separar-se, i facilitar la seva precipitació i flotació per a posterior extracció.

Amb aquest sistema físic–químic s’aconsegueix reduir les variacions de cabal i aconseguir uns rendiments d’eliminació de sòlids en suspensió, olis i greixos superiors al 95%. Això comportarà igualment una reducció de la DBO5 igual o superior al 50%.

TRACTAMENT BIOLÒGIC

TRACTAMENT BIOLÒGIC AEROBI

El tractament biològic té per funció l’eliminació de matèria orgànica (DBO5), matèria en suspensió (SS), així com l’oxidació del nitrogen reduït (NTK) a nitrogen en forma oxidada (NO³-) = etapa de nitrificació.

Existeix diversitat de tractaments biològics aplicables, entre els quals comentem els següents:

Tractament biològic per fangs actius de baixa càrrega

Amb aquest tractament, l’eliminació de la matèria orgànica i els sòlids col·loidals presents en l’aigua residual es realitza en un ambient aerobi mitjançant la intervenció de microorganismes capaços de la seva degradació.

Per a una millor productivitat s’afegeix un sistema d’aportació i distribució d’oxigen en el reactor biològic a través d’una reixeta de difusors de bombolla fina.

Els difusors de bombolla fina (60 micres) aconsegueixen alts rendiments en els processos de transferència d’oxigen degut al seu petit diàmetre i a la seva ascensió lenta fins a la superfície.

En l’etapa de clarificació o decantació secundària es separen per diferència de densitat els sòlids biològics de l’aigua, obtenint fang a la part inferior i aigua clarificada per l’abocador de sortida.

Tractament biològic mitjançant llit mòbil (MBBR)

Amb aquest tractament es redueix el volum dels reactors biològics. Consisteix a disposar diferents farcits i etapes de depuració en què determinades bacteris prevalen sobre altres a fi d’optimitzar la depuració biològica. Caldrà instal·lar un decantador per a l’extracció dels fangs produïts.

Tractament biològic mitjançant biomembranes (MBR)

El sistema de membranes d’ultrafiltració reemplaça el tractament convencional de fangs actius i combina la filtració, l’airejament i la clarificació en una sola etapa. Un altre element destacable d’aquest sistema és la seva compacitat i modularitat; en cas de ser necessari tractar un cabal major al previst, n’hi ha prou amb anar ampliant el nombre de cartutxos de forma ràpida i senzilla. Així doncs, parlem de certes avantatges del tractament MBR enfront d’altres opcions:

  • Menor volum en el reactor biològic.
  • Menor producció de fangs, entorn al 50 – 60%, respecte al tractament per fangs actius de baixa càrrega.
  • Millor qualitat en l’aigua de sortida.
  • Reutilització possible de l’aigua.
  • Cumpliment de normes ambientals estrictes.

El problema principal que afecta aquests processos de depuració és el bulking de tipus viscos.

Aquest problema es produeix degut a la producció excessiva de polímers extracel·lulars associada al creixement de certes bacteris, fet que pot donar una consistència gelatinosa al fang, provocant una reducció de la velocitat de sedimentació i de compactació, així com disminuir el seu rendiment de deshidratació.

Un altre problema important en aquest tipus de depuradores és el bulking filamentós (denominat també esponjament del fang), generat per la proliferació massiva de microorganismes filamentosos.

Ambdós problemes biològics (tant el bulking viscos com el bulking filamentós) dificulten la sedimentació del fang en el decantador secundari arribant a produir escape de sòlids amb l’efluent, paràmetre limitat per la legislació de vessaments.

A més, aquests vessaments mostren una gran irregularitat quant a cabals, composició de les aigües residuals i concentració de contaminants, depenent normalment de les hores del dia, ja que influeixen factors com la freqüència d’entrada de matèria primera, la tecnologia de vinificació emprada, les varietats de raïm transformades, la mida del celler, etc, i d’una estacionalitat del cicle anual, tenint el major volum durant la verema.

TRACTAMENT BIOLÒGIC ANAEROBI

Una opció de tractament que resulta més costosa d’instal·lació que les anteriorment descrites, però també més eficient, produeix menys fangs, i és capaç de generar biogàs que després es transforma en energia elèctrica o calorífica, és la d’utilitzar com a estadi previ un tractament anaerobi dels efluents generats.

En aquest cas, el pretractament, serà similar al comentat per al tractament aerobi; d’aquí s’homogeneïtzarà l’efluent en un dipòsit agitat des d’on és bombejat a un sistema biològic anaerobi del tipus UASB / EGSB/ o similar.

L’exigència de nutrients (N, K, P…) serà notablement inferior a la que demanda un tractament aerobi, amb el consegüent estalvi, i, a més, la producció de fangs és molt baixa i revaloritzable per a altres depuradores o per a reserva de la mateixa.

El rendiment de depuració és de l’ordre del 80- 90 %, amb el que, en molts casos, no serà precís més tractament (vessaments a col·lector).

Quan ens trobem amb normatives més exigents, com vessament a domini públic, es processa l’efluent resultant en un tractament biològic aerobi d’airejament prolongat, seguit d’un decantador secundari amb recirculació de fangs.

TRACTAMENTS AVANÇATS

Si l’efluent del tractament secundari es desitja reutilitzar per regar el vinya, prèviament haurà de ser sotmès a una etapa de desinfecció.

La desinfecció més compatible amb els posteriors usos d’aquesta aigua són l’oxidació mitjançant ozó i la radiació ultraviolada. En canvi, si es desitja utilitzar l’aigua de nou en el procés, serà necessari un tractament més complet per millorar la seva qualitat.

L’efluent del tractament secundari haurà de ser filtrat (mitjançant un llit granular de sorra o similar) com a procés de pretractament previ abans d’un procés de filtració per membranes, generalment, una ultrafiltració i després una òsmosi inversa.

La qualitat del permeat de l’òsmosi inversa és excel·lent i permet qualsevol ús dins del procés d’elaboració del vi.

Una tecnologia encara en fase de desenvolupament, però que pot donar molt bons resultats econòmics, consisteix a produir una fermentació de l’aigua residual per transformar tots els sucres presents en etanol, el qual pot ser separat mitjançant un procés de concentració-evaporació al buit.

L’etanol separat representa al voltant del 85% de la DQO inicial. Així, per una banda es disposa d’etanol, un subproducte revaloritzable, i per una altra banda d’una aigua residual descontaminada parcialment, amb una DQO al voltant de 250-300 mg O2/L.

Aquesta reducció de DQO suposa una considerable disminució de l’oxigen que s’ha d’aportar en el procés biològic, per la qual cosa l’estalvi econòmic és molt important.

Així doncs, tenint en compte que la major part de les aigües residuals es generen durant els processos de rentat, és molt important aplicar bones pràctiques per reduir al màxim el volum produït.

Per norma general, les aigües hauran de ser tractades mitjançant un procés biològic

    Interessat en aquesta solució?