Behandlung von Abwasser und Einleitungen aus Olivenmühlen

Abschnitte

1. Die Olivenindustrie und die Umwelt
2. Abwässer aus der Olivenindustrie
3. Behandlung der Abwässer aus der Olivenindustrie
4. Schlussfolgerungen

Die Olivenindustrie und die Umwelt

Die Olivenindustrie ist in verschiedenen Regionen der Welt stark vertreten. Obwohl Oliven teilweise für den direkten Verzehr bestimmt sind, liegt ihr Hauptzweck in der Herstellung von Olivenöl, einem Produkt, das für seine bekannten ernährungsphysiologischen Eigenschaften und gesundheitlichen Vorteile hoch geschätzt wird.

Der Ölproduktionsprozess erzeugt jedoch große Mengen an flüssigen und festen Abfällen mit hohem Verschmutzungspotenzial. Die unsachgemäße Entsorgung dieser Nebenprodukte, insbesondere der Olivenmaischeabwässer (Alpechines), kann erhebliche Umweltauswirkungen haben. Daher legen Umweltvorschriften strenge Beschränkungen für deren Handhabung fest und fördern Praktiken der Wiederverwendung, Verwertung und des Recyclings, um deren Auswirkungen auf die Ökosysteme zu minimieren.

Abwässer aus der Olivenindustrie

Olivenöl wird durch zwei Methoden gewonnen:

• Die traditionelle Chargenpressung, bei der die Oliven zerkleinert und gepresst werden.
• Das kontinuierliche Zentrifugationsverfahren, bei dem das Öl durch Zentrifugieren einer Mischung aus zerkleinerten Oliven und heißem Wasser extrahiert wird.

In beiden Systemen entstehen drei Phasen: a) das Öl, b) die feste Phase und c) die wässrige Phase.

Das Öl und die feste Phase, genannt Trester, machen etwa 20 % bzw. 30 % des Gewichts der zerkleinerten Oliven aus. Der Rest des Gewichts ist das im Fruchtfleisch enthaltene Wasser, das Teil des flüssigen Abwassers namens Alpechín (Olivenmaischeabwasser) ist.

Die Entsorgung oder Behandlung der Nebenprodukte aus der Olivenölindustrie, insbesondere des Alpechín, stellt ein ernstes Problem für diesen Industriezweig dar.

Der Trester besteht aus dem Fruchtfleisch und den Kernen der Olive und enthält zudem Feuchtigkeit und Öl in Anteilen, die je nach Produktionssystem variieren:

• Pressverfahren: 25-30 % Feuchtigkeit und 5-6 % Öl
• Zentrifugationsverfahren: 45-50 % Feuchtigkeit und 4-7 % Öl.

Der Trester selbst stellt kein Umweltproblem dar, da er traditionell als Rohstoff in der Tresterölindustrie verwendet wird. In diesem Sektor wird nach einem Trocknungsprozess Tresteröl extrahiert, wobei als festes Nebenprodukt der extrahierte Trester, auch Orujillo genannt, anfällt. Dieser Rückstand hat einen bedeutenden Energiegehalt und wird üblicherweise als Brennstoff in Tresterölmühlen, Olivenmühlen oder anderen Industrieanlagen verwendet, was zu einem nachhaltigeren und zirkulären Modell beiträgt.

Fettfreie Kernfragmente werden als Brennstoff und auch zur Herstellung von Aktivkohle verwendet. Andererseits ermöglicht der hohe Gehalt an organischer und mineralischer Substanz im Orujillo dessen Verwendung als organischer Dünger oder als Bestandteil bei der Kompostherstellung, gemischt mit anderen landwirtschaftlichen Nebenprodukten.

Produktion und Risiken von Alpechín

Die verbleibende wässrige Flüssigkeit ist Alpechín. Sie besteht aus Pflanzenwasser, dem weichen Gewebe der Oliven und dem in den verschiedenen Produktionsstufen verwendeten Wasser. Das Volumen des produzierten Alpechín beträgt 0,5–1,5 Liter pro Kilogramm zerkleinerter Oliven.

Alpechín ist eine dunkle Flüssigkeit, die zusammengesetzt ist aus:

• 83–94 % Wasser.
• 4–16 % organischer Substanz (Polysaccharide, Proteine, organische Säuren, Polyphenole).
• 0,4–2,5 % Salze (Carbonate, Phosphate, K, Na), die ein hohes Verschmutzungspotenzial besitzen.

Die folgende Tabelle gibt einen Anhaltspunkt für die in Alpechín enthaltenen Verbindungen, abhängig vom verwendeten Olivenöl-Extraktionsverfahren:

	Einheit	Pressverfahren	Zentrifugation
Organische Substanzen
Gesamtzucker	g/l	20-80	5-26
Stickstoffhaltige Substanzen	g/l	5-20	1,7-4
Organische Säuren	g/l	5-10	2-4
Polyole	g/l	10-15	2-5
Pektine, Schleimstoffe, Tannine	g/l	10-15	2-5
Polyphenole	g/l	10-24	3-8
Fette	g/l	0,3-10	5-23

	Einheit	Pressverfahren	Zentrifugation
Anorganische Substanzen
Gesamt-P	g/l	1,1	0,3
K⁺	g/l	7,2	2,7
Ca⁺²	g/l	0,7	0,2
Mg⁺²	g/l	0,4	0,1
Na⁺	g/l	0,9	0,3
Fe⁺³	g/l	0,07	0,02
CO₃⁻²	g/l	3,7	1
SO4⁻²	g/l	0,4	0,15
Cl⁻	g/l	0,3	0,1

Die Einleitung von Alpechín beeinträchtigt die Qualität von Oberflächengewässern, indem die Konzentrationen organischer und anorganischer Feststoffe, Kalium, Phosphor und Schwermetalle erhöht werden. Ebenso führen solche Einleitungen zu einem Abfall des gelösten Sauerstoffs, manchmal bis zu anoxischen Zuständen, was unangenehme Gerüche, die Entwicklung schädlicher Mikroorganismen, Erstickung und Tod der aquatischen Fauna verursacht.

Produktion und Risiken von Alperujo

Alperujo ist ein Konzentrat, das im Olivenölproduktionsprozess gewonnen wird und aus den verschiedenen Rückständen besteht, die nach der Ölgewinnung von der Olive verbleiben, nämlich:

• Die festen Bestandteile.
• Der Alpechín.
• Die Ölreste, die nach dem Zentrifugationsprozess nicht extrahiert werden konnten.

Alperujo wurde bis vor relativ kurzer Zeit als Abfall betrachtet, gilt heute jedoch als Nebenprodukt, da es verwertet und für folgende Zwecke wiederverwendet werden kann:

• Tresteröl. Es wird aus dem Fett hergestellt, das an den Rückständen aus der Extraktion von nativem Olivenöl extra und raffiniertem Olivenöl haftet. Es handelt sich um ein Öl geringerer Qualität, das mehrfach toxische Probleme verursacht hat.
• Brennstoff zur Erzeugung elektrischer und thermischer Energie. Der einzige Nachteil ist die große Menge an Asche, die bei der Verbrennung von Alperujo entsteht.
• Dank seines hohen Gehalts an organischer Substanz und Mikronährstoffen kann es auch als biologischer Dünger verwendet werden. Die Ausbringung von Alperujo-Kompost in Olivenhainen ermöglicht es, die mit der Ernte entnommenen Nährstoffe dem Boden zurückzugeben. Heutzutage gibt es verschiedene Unternehmen, die Alperujo von Olivenmühlen sammeln, um den organischen Substanzkonzentrat zu gewinnen und ihn als Dünger an dieselben Mühlen weiterzuverkaufen.
• Darüber hinaus enthält Alperujo auch antioxidative Komponenten, die für die Pharmaindustrie von Interesse sind, und kann für die Herstellung von Pektinen verwendet werden, einer Verbindung, die in der Lebensmittelindustrie eingesetzt wird.
• In den letzten Jahren wurden zahlreiche Studien durchgeführt, die darauf abzielen, die in der Olivenölindustrie anfallenden Nebenprodukte zu verwerten. Im Fall von Trester erleichtert die Trennung von Fruchtfleisch und Kernen nicht nur eine effizientere Extraktion des Restöls, sondern ermöglicht auch eine bessere Nutzung des Tresterfruchtfleisches und Orujillo. Diese Materialien enthalten interessante Verbindungen wie Zellulose, Hemizellulose, Zucker, Pektine und Proteine, was sie für die Verwendung in der Tierfütterung und anderen industriellen Anwendungen geeignet macht.

Um diese Nebenprodukte aus Alperujo zu gewinnen, muss es behandelt werden, um die konzentrierte Substanz von den gereinigten Wässern zu trennen. Es gibt verschiedene Alternativen zur Behandlung von Alperujo als Abfall, aber die Technologie, die es ermöglicht, ein hochwertigeres Konzentrat für die anschließende Wiederverwendung als Nebenprodukt zu erhalten, ist die Vakuumverdampfung.

Behandlung der Abwässer aus der Olivenindustrie

Verdunstungsbecken sind die am weitesten verbreitete Lösung, um die in der Olivenindustrie anfallenden Abwässer nicht einzuleiten. Es ist die einzige Methode, die keinen hohen Energieverbrauch hat, da sie durch die Verdunstung von Wasser funktioniert, die klimabedingt zwischen 5 und 10 mm pro Tag liegt.

Die Errichtung von Verdunstungsbecken erfüllt jedoch nicht die Bedürfnisse des Sektors, da das Produktionswachstum die Kapazität zum Bau dieser Becken bei Weitem übersteigt, sodass sie weder die Anforderungen der Unternehmen noch die Umweltauflagen der Behörden erfüllen.

Außerdem können aufgrund der Abhängigkeit von klimatischen Bedingungen katastrophale Situationen auftreten, wie im Fall von starken Regenfällen.

Technologien und Behandlungsmethoden

Es gibt verschiedene Verfahren und Technologien zur Behandlung der in der Olivenindustrie anfallenden Abwässer, von denen folgende hervorstechen:

Physikalisch-chemische Prozesse

Diese Methoden zielen darauf ab, die Schadstoffbelastung der Alpechines durch Prozesse wie:

• Koagulation-Flockung: Chemische Mittel werden verwendet, um suspendierte Partikel zu verklumpen und deren Abtrennung zu erleichtern.
• Filtration und Sedimentation: Ermöglichen die Entfernung von Schwebstoffen.
• Fortgeschrittene Oxidation: Anwendung von Ozon, Wasserstoffperoxid oder ultravioletter Strahlung zur Zersetzung toxischer organischer Verbindungen.

Biologische Systeme

Dies sind nachhaltige Verfahren, die Mikroorganismen zur Zersetzung organischer Substanz nutzen:

• Anaerobe Faulbehälter: Wandeln Alpechines in Biogas um, das als erneuerbare Energiequelle genutzt werden kann.
• Kompostierung: Mischung von Alpechines und anderen organischen Abfällen zur Gewinnung eines nährstoffreichen Düngers.
• Stabilisierungsbecken: Natürliche Systeme, in denen Mikroorganismen Schadstoffe abbauen.

Vakuumverdampfung

Ein Vakuumverdampfer konzentriert die organische Substanz und trennt sie vom im Alperujo enthaltenen Wasser. Dieses Konzentrat kann dann für die oben genannten Verwendungen eingesetzt werden.

Für Olivenmühlen mit mittlerer und hoher Produktionskapazität, die große Mengen Alperujo erzeugen, ist die Vakuumverdampfung eine sehr interessante Lösung, da sie innerhalb eines angemessenen Zeitrahmens rentabel sein kann und hervorragende Ergebnisse aus Sicht der Abfallbewirtschaftung bietet.

Wirtschaftlich ermöglichen die mit dieser Technologie erzielten Ergebnisse Einsparungen bei den variablen Kosten, da der Schlamm, der regelmäßig an Entsorgungsunternehmen abgegeben werden muss, entfällt und gleichzeitig Dünger für die Pflanzung neuer Olivenbäume gewonnen wird, ohne dass dieser von Lieferanten gekauft werden muss.

Verwertung von Abfällen

Die im Olivenölproduktionsprozess anfallenden Abfälle haben verschiedene rentable Anwendungen:

• Energieerzeugung: Trester kann als Biomasse zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden.
• Extraktion wertvoller Verbindungen: In Alpechines enthaltene Phenole besitzen antioxidative Eigenschaften und können in der Pharma- und Kosmetikindustrie verwendet werden.
• Biobiodünger: Aus der kontrollierten Umwandlung organischer Abfälle.

Der nach biologischen und physikalisch-chemischen Prozessen anfallende Schlamm ist nicht reich an organischer Substanz, da diese Methoden genau darauf abzielen, diese Substanz zu entfernen und einen Schlamm zu erhalten, der an Entsorgungsunternehmen abgegeben werden muss. So entsteht ein Schlamm mit einem sehr minderwertigen Konzentrat, der zudem Rückstände der zur Eliminierung von Alperujo eingesetzten Produkte und Bakterien enthält, was seine Verwendung weiter erschwert, wenn das Ziel die Gewinnung eines Nebenprodukts ist, das als Dünger wiederverwendet werden kann.

Die Vakuumverdampfung ermöglicht die Gewinnung von Konzentraten mit hohem organischem Gehalt, die für verschiedene Zwecke wiederverwendet werden können.

Schlussfolgerungen

Die Olivenindustrie erzeugt Abwässer mit hoher Schadstoffbelastung, die aufgrund ihrer Toxizität und Umweltauswirkungen nicht in die Umwelt eingeleitet werden dürfen.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Behandlung dieser Abwässer, wie physikalisch-chemische Prozesse, biologische Verfahren, chemische Oxidation und Verdunstungsbecken, die jedoch kostspielig und komplex sind und das Problem nur teilweise lösen.

Die Bewirtschaftung von Olivenabfällen mit traditionellen Technologien steht weiterhin vor Herausforderungen wie:

• Hohe Installations- und Betriebskosten von Kläranlagen.
• Die Notwendigkeit, Produzenten für nachhaltige Praktiken zu sensibilisieren.
• Die Integration technologischer Lösungen in kleinen und mittleren Olivenmühlen.

Die Behandlung der nach der Olivenölproduktion anfallenden Abfälle und deren Verwertung ist entscheidend, um die Wettbewerbsfähigkeit und Rentabilität des Sektors zu verbessern.

Die Vakuumverdampfung ist eine effiziente Lösung, da sie innerhalb eines angemessenen Zeitrahmens rentabel sein kann und hervorragende Ergebnisse aus Sicht der Abfallbewirtschaftung und der Qualität des behandelten Abwassers bietet.

Eine nachhaltige Bewirtschaftung der Einleitungen und Abfälle aus der Olivenindustrie mindert nicht nur deren Umweltauswirkungen, sondern stellt auch eine Chance dar, Wert aus Nebenprodukten zu schaffen.

Die Zukunft liegt in der Implementierung effizienterer Technologien wie Vakuumverdampfern sowie in der Förderung eines zirkulären Wirtschaftsmodells, das die Nutzung der erzeugten Abfälle maximiert.

Bibliographie und Quellen

• www.mapa.gob.es/es/agricultura/temas/producciones-agricolas
• THE ALPECHIN: A MEDITERRANEAN PROBLEM
  (www.juntadeandalucía.es/medioambiente)
• Systems for the Treatment of Alperujo and Alpechín
• Obtaining By-products from Alperujo Using Vacuum Evaporators | Condorchem Enviro Solutions
• Pollution in the Olive Sector, Solutions Under Development | Condorchem Enviro Solutions