CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Valorización del residuo de producción de aceite de oliva: producción de biogás y nanopartículas de lignina.

Estudiant que ha llegit aquest projecte:

Tutor/a o Cotutor/a: SEGUI AMORTEGUI, LUIS ALBERTO

Departament: OE

Títol: Valorización del residuo de producción de aceite de oliva: producción de biogás y nanopartículas de lignina.

Data inici oferta: 06-02-2024      Data finalització oferta: 03-10-2024

Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG SIS BIOLÒG 23

Lloc de realització:

UPC      Departament/centre: Departamento de ingeniería civil y ambiental

Segon tutor/a extern: Sandra Correa González

Paraules clau:
Alperujo, biogás, co-digestión, digestión anaeróbica, lignina.

Descripció del contingut i pla d'activitats:
El sector del aceite de oliva genera anualmente grandes volúmenes de alperujo, un residuo orgánico con alto contenido de sólidos, naturaleza ácida y una concentración elevada de compuestos fitotóxicos. A pesar de esto, en la actualidad, las opciones para la gestión y tratamiento de este residuo son muy limitadas, principalmente restringidas al almacenamiento en balsas o su combustión.

En el marco de la economía circular, este proyecto propone una alternativa para la valorización del alperujo, centrada en la obtención de productos de valor, específicamente nanopartículas de lignina y biogás.

La extracción de la lignina se llevará a cabo mediante la síntesis y utilización de un líquido iónico. La biomasa residual resultante de esta extracción se empleará en la producción de biogás mediante digestores anaerobios semi-continuos a escala de laboratorio, con cogestión de purines. Esta cogestión es esencial debido a la baja concentración de nitrógeno en el alperujo, necesario para el crecimiento de los microorganismos anaeróbicos de interés. Para monitorear tanto la evolución como el rendimiento de los reactores, se realizarán análisis del alimento (biomasa residual) y del digestado (efluente) utilizando diversas técnicas de laboratorio, como pH, sólidos, DQO, alcalinidad, fenoles, entre otras.

Además, se llevará a cabo un estudio comparativo utilizando cuatro biorreactores anaeróbicos con diferentes composiciones de alimentación para evaluar la eficiencia de la producción de biogás mediante el alperujo, el alperujo extraído y la codigestión:

1. Biorreactor con Alperujo.

2. Biorreactor con Alperujo y purines.

3. Biorreactor con Alperujo extraído

4. Biorreactor con Alperujo extraído y purines.

Overview (resum en anglès): Spain produces 45% of the world's olive oil, generating more than 3,000,000 tons of alperujo annually, its main by-product. The properties of alperujo, such as its acidity, high concentrations of polyphenols, and lignocellulosic material, hinder its efficient valorization, leading to the exploration of alternatives in the agricultural sector.

In this study, carried out by the Grup d'Enginyeria i Microbiologia del Medi Ambient (GEMMA), the valorization of fresh and pretreated alperujo was evaluated in anaerobic digestion, both in mono-digestion and co-digestion with pig slurry at a 2:1 ratio. The pretreatment was performed with ionic liquid [Et3NH][HSO4] at 60% at 120 ºC for 4 hours, to remove lignin and increase organic matter.
The research was carried out over a total of 84 days, with an HRT of 21 days, allowing for the evaluation of biogas production, methane concentration, reactor stability, and substrate characterization. The pretreated alperujo increased the phenol concentration in the substrate from 6.52 ± 1.00 g/L to 9.22 ± 0.24 g/L, but this did not affect the digestion process. Additionally, values of 1.10 g SV/g DQOs were observed, double those obtained with untreated alperujo, which had 0.54 g SV/g DQOs, indicating better bioavailability.

The mono-digestion of alperujo, both fresh and pretreated, is not viable due to the acidity generated. On the other hand, co-digestion with pig slurry proves to be effective and stable. The reactor fed with pretreated alperujo and pig slurry achieved the highest biogas production, with an average of 170.65 ± 27.82 mL CH4/g VS and a methane concentration of 72.39%. This value is 22.84% higher compared to co-digestion with untreated alperujo and pig slurry.

The study indicates that pretreatment with ionic liquid, in combination with co-digestion with pig slurry, allows for greater organic matter degradation, improving biogas production. Furthermore, a new line of research is opened regarding the valorization of the generated by-products, such as the recovered lignin nanoparticles (LNPs), which can have applications as biostimulants, as well as the potential use of the digestate as biofertilizer in the agricultural sector.

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