María Luz Sánchez Silva. Catedrática de Universidad en el Área de Ingeniería Química, Universidad de Castilla-La Mancha (The Conversation)
Los compuestos fenólicos, como el guaiacol y el siringol, son sustancias químicas versátiles utilizadas en diversas áreas de producción. Entre ellas se incluyen la generación de energía, la fabricación de productos químicos especializados (como fertilizantes, desinfectantes y fibras sintéticas) y la producción de resinas fenólicas. Además, se usan como potenciadores del olor o el sabor de muchos alimentos.
A pesar del aumento constante en la producción industrial de fenol, con un promedio anual del 2,5 % en los últimos cinco años, todavía no se logra satisfacer la creciente demanda. La razón principal es el aumento constante en el consumo de estos compuestos. La mayoría de los fenoles industriales se obtienen a partir del benceno, lo que conlleva un uso significativo de combustibles fósiles y provoca daños ambientales.
No obstante, es posible obtener algunos de estos compuestos de manera sostenible.
La agricultura, una fuente de biomasa
El sector agroindustrial genera una gran cantidad de desechos y subproductos que tienen un potencial significativo como biomasa lignocelulósica, una fuente de materia prima altamente valiosa y renovable para producir energía con un impacto neutro en carbono a nivel global.
España cuenta con más de 23 millones de hectáreas de superficie agrícola, lo que equivale a casi la mitad de su territorio total. De ellas, aproximadamente 17 millones de hectáreas se dedican al cultivo. La distribución de estas tierras muestra que el 76 % se utiliza para cultivos de secano, mientras que el 24 % restante se destina a cultivos de regadío, según los datos del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación en su Encuesta sobre Superficies y Rendimientos de Cultivos de 2020.
Esta abundancia de tierras agrícolas proporciona una base sólida para la producción sostenible de biomasa y resalta el potencial de España en la promoción de prácticas respetuosas con el medio ambiente y la generación de recursos renovables.
El desafío de los residuos de aceituna
La industria del aceite de oliva, que ostenta una cuota del 25 % de la producción global en España, con regiones destacadas como Andalucía y Castilla-La Mancha, se encuentra ante el complejo desafío de gestionar volúmenes significativos de residuos. De ellos, el orujillo y los huesos de aceituna son los principales protagonistas.
Estos residuos, en ocasiones, pueden llegar a ser hasta cuatro veces más voluminosos que el producto final, lo que plantea una seria preocupación ambiental debido a las dificultades asociadas a su adecuado manejo.
El orujo de aceituna, el principal subproducto obtenido en el proceso de producción de aceite de oliva, está compuesto por una mezcla de fragmentos de pulpa de oliva, restos de hueso y piel. Una vez que se somete a un proceso de secado, este residuo aún conserva un contenido de humedad de aproximadamente entre el 60 % y el 65 %.
Es en esta etapa cuando se transforma en lo que se conoce como orujillo de aceituna, que puede emplearse para producir compuestos fenólicos y energía.
La biomasa como fuente de energía renovable
Para producir compuestos fenólicos a partir de biomasa se emplean tecnologías termoquímicas. Entre ellas destaca la pirólisis rápida, que degrada la biomasa por efecto del calor en ausencia de oxígeno. Así se transforma la biomasa lignocelulósica en formas de alta capacidad de almacenamiento de energía, como el bioaceite.
El uso de biomasa como materia prima y fuente de energía renovable, junto con las tecnologías termoquímicas, abre nuevas perspectivas para una explotación sostenible de los recursos del sector agroindustrial y la producción de compuestos valiosos a partir del orujillo de aceituna.
No obstante, a pesar de los avances, aún se requieren mejoras para maximizar el rendimiento en la producción de compuestos fenólicos a partir de biomasa.
El impacto de los metales en el bioaceite
En este sentido, los metales alcalinos y alcalinotérreos (AAEM, por sus siglas en inglés) presentes en la biomasa tienen un impacto significativo en la distribución de los productos obtenidos durante la pirólisis rápida del bioaceite. Pueden afectar negativamente a la calidad del bioaceite al promover la formación de agua y ácidos orgánicos.
Por lo tanto, es esencial desarrollar procesos rentables de desmineralización para eliminar estos minerales del orujillo de aceituna y mejorar así la producción de compuestos fenólicos.
Se han estudiado diversas técnicas de pretratamiento para eliminar los AAEM, incluyendo el lavado con agua, ácido y álcali. El lavado con ácido ha demostrado ser eficaz para eliminar completamente los componentes inorgánicos de la materia prima, lo que mejora la calidad y el rendimiento del bioaceite.
Además, el lavado alcalino también desempeña un papel importante en la mejora de la calidad de la biomasa. Al disolver la celulosa y la lignina, el lavado alcalino puede mejorar la accesibilidad de los componentes lignocelulósicos, facilitando la ruptura de las estructuras complejas durante la pirólisis. Esto conduce a una mayor producción de compuestos fenólicos y a una disminución de la formación de subproductos no deseados, lo que aumenta aún más la eficiencia del proceso de pirólisis rápida.
En conclusión, la producción de compuestos fenólicos a partir del orujillo de aceituna utilizando el proceso de pirólisis rápida, combinado con técnicas de pretratamiento, es una alternativa sostenible y renovable para la obtención de productos químicos y energía.
