Otpadne vode kao podloga za bio plastiku

Share on facebook
Share on google
Share on twitter
Share on linkedin

O najnovijem španjolskom projektu, Oli-PHA, iskorištavanja otpadnih voda iz uljara, kao podloge za proizvodnju bio plastike, u ovome broju piše naša suradnica Mirella Žanetić.

Prilikom prerade maslina bilo kojim tehnološkim postupkom prerade, osim maslinovog ulja kao finalnog proizvoda, na kraju procesa uvijek postoje i nusprodukti koje je potrebno na neki način zbrinuti. Hidrauličkim prešanjem maslinovog tijesta dobiva se smjesa voda/ulje i komina. Dobivena smjesa voda/ulje razdvaja se centrifugalnom separacijom i dobiju se maslinovo ulje i vegetabilna voda. Centrifugalna ekstrakcija kao moderni način prerade provodi se u dvije i tri faze. Kod postupka prerade u tri faze (ili sa tri izlaza) u proces se dodaje određena količina vode (40-70 l/100 kg ploda) i na kraju procesa tri su izlazna produkta: maslinovo ulje, suha komina i vegetabilna voda.

Vegetabilna voda

Krajem 80-ih godina uveden je postupak centrifugalne ekstrakcije sa dvije faze u kojem se dodaje mala količina vode (5-15 l/kg ploda) ili se uopće ne dodaje i to pri temperaturi ne većoj od 25 oC. Dva su produkta na kraju ovog procesa: maslinovo ulje i vlažna komina (54-59 posto vode). Prednosti dvofaznog centrifugiranja su: smanjeni troškovi za vodu i toplinsku energiju, dobiveno ulje je s većim udjelom prirodnih antioksidansa (polifenoli) i na kraju nema problema zbrinjavanja vegetabilne vode. Ovisno o primijenjenom tehnološkom procesu prerade maslina kao nusprodukti javljaju se suha komina i vegetabilna voda (kod procesa u tri faze) ili samo vlažna, žitka komina (kod procesa prerade u dvije faze). Uklanjanje i/ili zbrinjavanje ovih nusprodukata predstavlja dodatni trošak za vlasnike uljara i proizvođače, a isto tako ima negativan utjecaj na okoliš ako se zbrinjavanje ne provodi kontrolirano i na odgovarajući propisani način.

Vegetabilna ili biljna voda predstavlja smjesu vode iz ploda masline (do 70 posto od ukupne mase ploda) i vode koja se eventualno dodaje tijekom procesa prerade. To je otpadna voda nakon procesa prerade maslina u ulje koja onečišćuje okoliš, a sadržava šećere, organske kiseline, zaostalo maslinovo ulje, minerale i fenolne spojeve. Tamnosmeđe je do crne boje i neugodnog mirisa koji potječe od fermentacijskih procesa tijekom prerade maslina u ulje. Ona predstavlja opasnost za okoliš i potrebna je njezina prethodna obrada i potom zbrinjavanje na zadovoljavajući način koji nije štetan za ekosustav. Druga opcija je ponovna upotreba te otpadne vode koja prethodno mora biti obrađena, ovisno o tome koja je svrha njezine namjene.

Stočna hrana

Postoje razni načini ponovne upotrebe vegetabilne vode, npr. koristi se u proizvodnji stočne hrane kao podloga za razvoj kvasca Torulopsis utilis, za proizvodnju butanola uz bakteriju Clostridium sporogenes (sporogena anaerobna bakterija koja se nalazi i u normalnoj flori debelog crijeva kod čovjeka), nakon obrade kalcijem moguća je njezina uporaba kao gnojiva zbog visokog udjela kalija i fosfora. Kako se kod procesa prerade maslina u tri faze u proces dodaje određena količina vode, ona sa sobom odnosi značajan udio u vodi topljivih fenolnih spojeva koji na taj način prelaze u vegetabilnu vodu koja se onda naknadno može koristiti za izolaciju ovih korisnih antioksidansa i njihovu daljnju uporabu.

Suvremeni razvoj nanotehnologije i razvoj novih materijala za pročišćavanje otpadnih voda primijenjen je i u slučaju zbrinjavanja vegetabilne vode. Ove otpadne vode imaju značajne štetne učinke na okoliš zbog visoke razine kemijske i biokemijske potrošnje kisika te sadržaja fenola. U mediteranskim zemljama, koje čine približno 95 posto svjetske proizvodnje maslinovog ulja, godišnji iznos otpadnih voda iz uljara procjenjuje se na više od 30 milijuna kubičnih metara.

Prodaja otpadnih voda iz uljara stoga je oduvijek bilo važno ekonomsko pitanje u velikim maslinarskim zemljama, posebno zato što su konvencionalne metode za obradu otpadnih voda relativno neučinkovite za uklanjanje onečišćujućih tvari koje se nalaze u otpadnim vodama iz uljara. S druge strane, ove otpadne vode mogu se smatrati jeftinim izvorom biomase anorganskih i organskih spojeva. Korištenjem odgovarajućih separacijskih procesa, ovi spojevi mogu se obnoviti i pretvoriti u proizvode za uporabu u poljoprivredi, okolišu biotehnoloških procesa i industrije.

Bio plastika

Istraživanjem talijanskih znanstvenika sa sveučilišta u Napulju 2002. godine (projekt: Ponovna uporaba i karakterizacija metalne polimerne organske frakcije (Polymerin) iz otpadnih voda iz uljara) otkriveno je da su metalni kationi koji se prirodno pojavljuju u vegetabilnim otpadnim vodama uglavnom vezani za organsku polimernu frakciju s ionom kalija K+ nazvanu polimerin. Ovaj biomaterijal ima korisnu upotrebu kao potencijalni biofilter za pročišćavanje otpadnih voda koje su zagađene teškim metalima. Istraživači su pokazali da je moguće koristiti polimerin u zagađenim vodama za adsorpciju fenantrena – jednog od opasnih spojeva u ekosustavu (koji nastaje uglavnom izgaranjem ugljika od goriva kao što su ugljen, nafta, plin, drvo itd.) te da se miješanjem nanočestica aluminijevog oksida s polimerinom i sušenjem nastalog kompleksa može povećati učinkovitost procesa pročišćavanja.

Sredinom lipnja ove godine započeo je svoju realizaciju projekt  Oli-PHA koji razvija proizvodnju tzv. zelene ambalaže – bioplastika – dobivenu upravo iz otpadne vegetabilne vode. To je trogodišnji projekt financiran od strane Europske unije, pripada grupi FP7 projekata, a provode ga španjolski stručnjaci iz IRIS – Castelldefels, iz Barcelone u Španjolskoj. IRIS (akronim na katalonskom za incidencija, pritužbe i prijedlozi) je višenamjenski program grada Barcelone za upravljanje zahtjevima za uslugama, izvješća i pritužbi građana, s ciljem povećanja svijesti i suodgovornosti stanovnika za kvalitetu života, poštivanje pravila zajedničkog života i poboljšanje učinkovitosti uslugama općenito.

Projekt Oli-PHA je rezultat međusobne suradnje industrije, istraživačkih centara i sveučilišta iz najvažnijih maslinarskih proizvodnih regija  u Europi i južnoj Americi. Veliki je značaj pokretanja ovog istraživačkog projekta koji će proučavati proizvodnju bio-plastike iz otpadnih voda pogona za preradu maslina te okolišu prihvatljivo iskorištenje 30 bilijuna litara otpadne vode koja nastaje u svijetu svake godine i predstavlja problem na svjetskoj razini.

 Razvoj bakterija

Predstavnici iz sektora maslinarske proizvodnje, proizvodnje plastike i ambalažnih materijala, stručnjaci prehrambenog inženjerstva i sektora zaštite okoliša su se ujedinili s ciljem realizacije ovog projekta. Osnovni cilj projekta je rješavanje ozbiljnog problema proizvođača maslinovog ulja prilikom zbrinjavanja otpadnih voda iz uljara i istovremena mogućnost dodatne zarade prilikom proizvodnje bio-plastike. Projekt se zasniva na holističkom pristupu zaštite okoliša naziva MaxiUse, koji ima za cilj povećanje održivosti materijala i proizvodnih procesa. Koncept projekta uključuje upotrebu otpadnih voda iz uljara kao mikrobiološku podlogu za razvijanje kulture bakterija koje generiraju nastajanje kemijskog spoja PHA (polihidroksialkanoat, engl. polyhydroxyalkanoate), posebne vrste bio-plastike. PHA spoj proizvodi jedna fotosintetska bakterija  – cijanobakterija – čija kultura se normalno koristi kod rafiniranih naftnih sirovina u proizvodnji PHA.

Upotreba vegetabilne vode kao mikrobiološke podloge, predstavljala bi održivo rješenje kojim se smanjuje štetan utjecaj na okoliš i izbjegava potencijalni kontakt s izvorima hrane. Proces se može optimizirati primjenom genetskog inženjeringa za rast i razvoj cijanobakterija te stvaranja bio-reaktora koji bi predstavljali idealno okruženje za ovaj proces.

Stvaranjem ovakvog ‘zelenog’ materijala smanjit će se poteškoće zbrinjavanja otpadnih voda s kojima se suočavaju proizvođači maslina, ali se također očekuje da će imati povoljan ishod za proizvodnju plastičnih masa i ambalaže, predstavljajući jeftin, biorazgradivi, obnovljivi proizvod koji se može koristiti za pakiranje hrane. Očekuje se da će ova zelena alternativa plastike izrađene na bazi fosilnih polimera biti održiva opcija za osiguranje dugoročne opskrbe plastičnim proizvodima, a koja zadovoljava sve veću potražnju za održivim i ekološki prihvatljivim plastičnim alternativama koje nude istu kvalitetu kao i plastični materijali izrađeni na osnovu fosilnih baza, posebno u smislu čvrstoće i fleksibilnosti materijala.

 

Korisni fenoli

Tijekom trajanja ovog projekta provodit će se istraživanja utjecaja drugih spojeva koji se nalaze u otpadnim vodama, kao što su polifenoli kao moćni antioksidansi. Fenoli su spojevi otporni na bakterije i obično stvaraju probleme u zbrinjavanju otpada jer se ne mogu razgraditi djelovanjem bakterija koje se uobičajeno koriste za obradu otpada. Pretpostavlja se da fenolni spojevi mogu zapravo biti korisni kada su ugrađeni u bio-pakiranje (bio ambalažni materijal), što dovodi do produljenja roka trajanja pakirane robe u prehrambenoj industriji te nekim drugim potencijalnim industrijama (kozmetika, lijekovi).

 

Maslinar Srđan Jelušić iz Pule

Namjeravam nabaviti mini uljaru, pa me problem otpadnih voda baš muči i jako me zanima što se sve može s njima, a da ne zagađujem okoliš.

 

Iz časopisa Maslinar, br.17.