Valorização orgânica do subproduto da destilação do bagaço de uva

Abstract

A gestão de resíduos é uma questão cada vez mais relevante na sociedade actual, face à sua crescente produção. Além da preservação da saúde pública e da protecção do ambiente, consideradas as motivações mais antigas para a gestão de resíduos, têm vindo a surgir ao longo do tempo novos factores que condicionam a gestão de resíduos, tais como a consciencialização de que os resíduos podem ser encarados como fonte de recursos; o reconhecimento de que é importante fechar o ciclo de modo a prevenir perdas e o interesse pelo envolvimento de todas as partes interessadas e pela cooperação intermunicipal. A tomada de decisão sobre qual o melhor destino a dar a cada tipo de resíduo está condicionada pelo cumprimento das metas comunitárias relativas à deposição de resíduos biodegradáveis em aterro, decorrendo da lei dos aterros, que transpõe a Directiva 1999/31/CE, de 26 de Abril, e ainda da necessidade de aumentar, de forma significativa, os quantitativos de materiais a valorizar por reciclagem material, ou outras formas de valorização, em conformidade com a estratégia da UE de evoluir para uma sociedade para a reciclagem. Em Portugal, a produção média anual de bagaço de uva, resultante da produção de vinho, é de 52 500 kg. Actualmente os destinos dados a este subproduto variam desde o seu processamento para ração animal, até à produção de óleo a partir das grainhas, à sua utilização como biocombustível e à deposição no solo, tal e qual. A valorização orgânica do bagaço de uva surge como mais uma alternativa. Hoje em dia, grande parte deste subproduto é vendida a outras empresas que procedem à sua valorização. A compostagem é uma tecnologia adequada ao tratamento, à reciclagem e à valorização de biomassas como por exemplo os resíduos orgânicos de origem agro-industrial, florestal e a fracção orgânica de RSU. Pode ser definida como a decomposição biológica e estabilização de substratos orgânicos, sob condições que permitam o desenvolvimento de temperaturas termófilas, como resultado da produção biológica de calor, originando um produto final estável, livre de organismos patogénicos e infestantes de plantas, que possa ser aplicado no solo com benefícios para a produção vegetal. Realizou-se um projecto de compostagem à escala piloto, de modo a avaliar a degradabilidade do bagaço de uva destilado para obtenção de um composto estabilizado e com características favoráveis à fertilização de solos e crescimento das plantas. De modo a optimizar estes aspectos foram testadas diferentes condições operatórias, nomeadamente temperaturas mesófilas (40ºC) e termófilas (55ºC), e inoculações do bagaço de uva destilado, com resíduo de aviário e casca de laranja. Foi ainda analisado o efeito da correcção calcária de acidez, utilizando CaCO3. Os ensaios experimentais dividiram-se em quatro fases: uma fase preliminar foi feita com dois reactores a 40ºC e outros dois a 55ºC, com bagaço de uva destilado simples ou inoculado com resíduo de aviário. A fase seguinte, designada primeira fase, consistiu em dois ensaios, com quatro misturas diferentes cada (bagaço de uva simples, bagaço inoculado com resíduo de aviário ou com casca de laranja e com CaCO3), um a 40ºC e outro a 55ºC. Na segunda fase realizou-se um ensaio com as mesmas 4 misturas mas com uma fase inicial mesófila para controlo do pH e posterior reacção a temperatura termófila. A terceira, e última fase, baseou-se num ensaio de compostagem de bagaço de uva inoculado com diferentes razões de resíduo de aviário (90:10, 70:30 e 50:50), também com início a temperaturas mesófilas seguido de um período a temperaturas termófila. Nos diferentes ensaios foram monitorizados parâmetros como a temperatura, o teor de CO2, humidade, pH, sólidos voláteis e cinzas. Em alguns ensaios determinou-se a variação dos hidratos de carbono, lípidos e proteínas entre o início e o final do processo. O produto obtido foi avaliado através da produção relativa de biomassa obtida em ensaio de vaso, indicativo de fitotoxicidade, da razão C:N e do teor de substâncias húmicas. O grau de conversão foi superior para os ensaios em que se utilizou o resíduo de aviário como inóculo e mais ainda quando se controlava o pH recorrendo a um prolongamento de uma fase inicial mesófila seguido da reacção à temperatura de 55ºC, sugerindo que o pH é um parâmetro determinante. Das diferentes razões bagaço de uva:resíduo de aviário experimentadas obteve-se um grau de conversão superior para a razão 50:50. A avaliação do grau de estabilização e maturação do composto revelou que não apresenta fitotoxicidade para o crescimento de plantas, mas necessita de um estudo mais aprofundado relativamente ao teor de substâncias húmicas. Do mesmo modo é necessário estudar outros parâmetros tais como microbiológicos e respirométricos de modo a estabelecer a qualidade do produto da compostagem do bagaço de uva. De acordo com os resultados obtidos, uma aposta na valorização orgânica do subproduto da destilação do bagaço de uva deverá ser acompanhada de uma avaliação económica das diferentes alternativas.

ABSTRACT: Waste management is an important issue nowadays due to its increasing production. Beyond public health and environment protection, the classic drivers for waste management, there are other such as the resource value of waste, closing the loop, institutional and responsibility issues, and public awareness. The decision making on which is the best destination of each waste type is conditioned by the fulfillment of communitarian legislation related to biodegradable waste disposal, the Directive 199/31/EC, 26th April and by the need of raising the quantity of materials to recycle and to valorize, according to EU strategy “recycling society”. In Portugal, the annual production of grape marc, resulting from wine production, is 52 500 kg. The current destinations of this byproduct vary from animal feed processing to grapeseed oil production, use as biocombustible and sanitary landfill disposal, with no treatment. The organic valorization of grape marc represents an alternative choice. Currently, most of grape marc is sold to other companies to be valorized. Composting is a technology which is adjusted to the treatment, recycling and valorization of biomass such as agro-industrial organic waste, forest and organic fraction of MSW. It can be defined as de biological decomposition and stabilization of organic substrates under conditions that lead to termophilic temperatures, with biological heat production, resulting in a stable product, free of pathogens and plant seeds, which can be used on soil, with benefits to plant growth. One carried out a composting project, at pilot scale, to evaluate the biodegradability of this substrate in order to obtain a stable compost with suitable characteristics to soil fertilization and plant’s growth. Regarding the optimization of these aspects it was tested different environmental conditions, especially mesophilic (40ºC) and thermophilic (55ºC) temperatures, and inoculations using poultry litter and orange skin. One also studied the effect of acidity correction with lime (CaCO3). The experimental essays can be divided into four parts: the first one was a preliminary essay where two reactors operated at 40ºC and the other two at 55ºC, with grape marc alone or with poultry litter. The next phase consisted in two essays, with four different mixtures each (grape marc, grape marc with poultry litter, grape marc with orange skin and with lime), the first at 40ºC and the other at 55ºC. In the second phase one carried out an essay using the same four mixtures but at mesophilic temperatures at the beginning of the process to pH control followed by thermophilic temperature. The third and last phase was based on the composting of grape marc inoculated with different ratios of poultry litter (90:10, 70:30, 50:50), also using thermophilic temperatures at the beginning and then thermophilic temperature. During the different essays on monitored parameters like temperature, CO2 fraction, moisture, pH, volatile solids and ash. During some of the essays one also determined the variation of carbon hydrate, lipids and proteins at the beginning and at the end of the process. The final product was assessed through the relative yield of biomass in vessel tests, indicative of phytotoxicity, the C:N ratio and humic substances. The conversion was higher at the essays in which one used poultry litter and even higher when pH control, with initial mesophilic condition, was carried out suggesting that pH is a determining parameter. Between the different ratios grape marc : poultry litter experimented the highest conversion was achieved to the ratio 50:50. Even so, generally the achieved conversions were not high enough. The compost stability and maturity assessment revealed that it’s not phytotoxic for plant’s growth, but it is necessary to carry out more studies related to the humic substances. By the same way, it is necessary to study other parameters such as microbiologic and respirometric ones in order to evaluate the grape marc composting product quality. Accordingly with the results, to invest in organic valorization should be met by an economical assessment of the various alternatives.