La superficie de olivar en España y en Andalucía, principalmente en la provincia de Jaén, está en continuo crecimiento. Este cultivo produce un residuo, la poda de olivo, "que forzosamente hay que eliminar, con los consiguientes costes, para evitar problemas medioambientales, como la propagación de plagas en el cultivo", tal y como señala el profesor Eulogio Castro, responsable de esta línea de investigación de la Universidad de Jaén.

Hasta el momento, no existen usos alternativos económicamente viables para aprovechar la poda del olivar, uno de los residuos agrícolas más importantes de la provincia de Jaén y de Andalucía. En esta línea está trabajando el grupo de investigación 'Ingeniería Química y Ambiental', del Departamento de Ingeniería Química, Ambiental y de los Materiales de la Universidad de Jaén, con el objetivo de obtener un biocombustible, el etanol, que puede utilizarse en sustitución de los combustibles de origen fósil.

Hojas y ramas del residuo, separadas de la leña

El residuo de poda de olivo

La poda del olivar es una operación esencial para rejuvenecer el árbol y prepararlo para la próxima cosecha. Este residuo se genera periódicamente, todos los años, es muy abundante y está disponible a bajo o nulo coste. Se estima que se producen entre 1500 y 3500 kg de residuo por hectárea de olivar y año; teniendo en cuenta que en Andalucía existen cerca de dos millones de hectáreas de olivos. Es, por tanto, uno de los residuos más importantes de la provincia de Jaén en cuanto a su volumen de generación.

La poda del olivar, dada su composición en celulosa (30% peso seco) y en hemicelulosa (23% peso seco), puede proporcionar hasta 55 kg de azúcares por cada 100 kg de residuo seco. Estos azúcares se pueden transformar en etanol, obteniéndose unos 28 kg de alcohol por cada 100 kg de poda seca, equivalentes a 35,4 litros.

Fases del proceso

En síntesis, el proceso consiste en descomponer la celulosa y la hemicelulosa del residuo en azúcares sencillos y transformarlos en etanol por fermentación. La celulosa está compuesta por unidades de glucosa, mientras que en la hemicelulosa hay distintos azúcares, siendo el mayoritario xilosa. La investigación se divide en tres fases.

En primer lugar se lleva a cabo un pretratamiento del residuo, cuyo objetivo es alcanzar los mejores resultados en las etapas siguientes (hidrólisis y fermentación). Desde el punto de vista económico, esta etapa es crítica, puesto que gran parte del coste total del proceso estaría en ella. Por este motivo, este grupo de la UJA están investigando, en colaboración con el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), diferentes vías de pretratamiento como la prehidrólisis ácida o la explosión con vapor (en la que el residuo lignocelulósico se somete a la acción del vapor de agua a alta presión seguido de una descompresión súbita).

Como resultado del pretratamiento se obtiene una disolución de azúcares provenientes de la ruptura de la hemicelulosa y un residuo sólido (constituido principalmente por la celulosa del residuo original). Aunque el contenido en celulosa es superior al de hemicelulosa en la poda de olivo, “el aprovechamiento de los azúcares de la fracción hemicelulósica puede resultar indispensable para que el proceso en su conjunto resulte rentable” apunta Eulogio Castro.

La siguiente etapa del proceso es la hidrólisis. Actualmente la UJA está estudiando la hidrólisis enzimática de la celulosa con el objetivo de liberar las moléculas de glucosa, que es el compuesto fermentable. La hidrólisis enzimática presenta ventajas frente a la hidrólisis química, como menores costes de equipamiento (debido a que se realiza a presión atmosférica y a temperatura próxima a la ambiental), mayores rendimientos y sin utilizar agentes químicos.

La última etapa del proceso consiste en la fermentación por levaduras de la glucosa liberada a partir de la celulosa, así como la de los azúcares procedentes de la hemicelulosa que se han liberado durante el pretratamiento. Eulogio Castro, responsable de la investigación, señala: “El problema está en que la mayoría de las levaduras pueden fermentar muy bien la glucosa, pero no la xilosa, por lo tanto, hemos de utilizar levaduras que sean capaces de fermentar ambos azúcares, o bien utilizar una secuencia de levaduras que puedan transformar primero la glucosa y otras que puedan fermentar la xilosa”.

El grupo de investigación de la UJA está estudiando también un esquema alternativo a la hidrólisis y fermentación consecutivas que consiste en realizar ambas etapas de manera simultánea. En este caso el material pretratado se somete a la acción de las enzimas y del microorganismo fermentativo (levaduras), siendo posible obtener mayores rendimientos y tasas de hidrólisis que si se realizan ambas etapas por separado, a la vez que se reducen los costes de inversión por utilizar un único equipo tanto para la hidrólisis como para la fermentación.

El resultado del proceso es el bioetanol, un producto de alto valor añadido, que puede emplearse como combustible, en mezclas o sustituyendo a la gasolina, o como materia prima para la síntesis de otros compuestos de interés industrial.

Más información:

Eulogio Castro Galiano
Departamento de Ingeniería Química, Ambiental y de los Materiales
Universidad de Jaén

ecastro@ujaen.es