El proyecto ayuda a reducir el consumo energético y contribuye a disminuir el impacto ambiental
“La salmuera de desalación es el producto o disolución de rechazo obtenida tras el proceso de desalación de agua del mar para obtener agua potable. En el proceso de desalación, por cada litro de agua que sacamos del mar, obtenemos casi la mitad de agua dulce (0,45 litros) y algo más de la mitad de salmuera (0,55 litros)”, explica Ángel Argüelles, investigador responsable del proyecto Bri4food y subdirector del Instituto Universitario de Ingeniería de Alimentos para el Desarrollo (IU-IAD) de la Universitat Politècnica de Valencia.
“Desde el punto de vista fisicoquímico, las diferencias entre el agua dulce, el agua de mar y la salmuera sólo residen en la distinta concentración de sales de cada una de ellas, variando entre 0,5 g por litro en el agua dulce, 35 g por litro en el agua de mar y aproximadamente 70 g por litro en la salmuera generada. Además, a simple vista, es difícil diferenciar una de otra ya que se trata de tres líquidos que no presentan color ni olor y que sólo se distinguen por su sabor debido a la diferente concentración de sales en cada una de ellas”. En la actualidad, indica Argüelles, “la práctica más extendida para deshacerse de la salmuera generada, tras el proceso de desalación de agua de mar, es su vertido directo al mar con el consecuente impacto medioambiental que ello conlleva, debido a su elevada salinidad”.
La propuesta presentada por los investigadores de la UPV ayudaría a reducir notablemente el consumo energético y los gastos derivados del proceso de obtención de zumos concentrados; al mismo tiempo, contribuiría a disminuir el impacto ambiental generado por las desaladoras como consecuencia del vertido al mar de las salmueras generadas. “La desalación de agua de mar genera un conjunto de impactos ambientales que deben ser minimizados. El más importante es el riesgo que supone el vertido de la salmuera en el mar, ya que su alta salinidad y elevada temperatura pueden afectar a la fauna y flora marina, tal y como algunos estudios afirman. Otro de los impactos ambientales que conlleva el proceso de desalación es el elevado consumo de energía, cuyo valor medio es de 3,5 kWh/m3, de los cuales el proceso de captación y vertido de la salmuera al mar puede llegar a suponer el 3% del consumo total de energía de la planta, es decir, 0,105 kWh/m3”.
La clave del proyecto reside en la aplicación de tecnologías de membrana para la obtención de zumos concentrados empleando para ello la salmuera generada en las plantas de desalación de agua de mar. El uso de la salmuera de desalación como materia prima del proceso de elaboración de zumos concentrados “evita que ésta sea vertida al mar con alta concentración de sales, ya que al usar tecnologías de membrana, el producto de rechazo que conseguimos es una salmuera más diluida. Por tanto, se reduciría el impacto ambiental que la salmuera de desalación provoca en la fauna y flora marina como consecuencia de su vertido”.
A todo esto, hay que añadir el hecho de que el empleo de tecnologías de membrana en la obtención de zumos concentrados, en lugar de los tratamientos térmicos comúnmente empleados, “reduciría el consumo energético de la planta, además de que las tecnologías de membrana requieren menos mano de obra, son más eficientes, el tiempo de procesado es menor y las propiedades organolépticas y nutricionales de los productos obtenidos se ven menos afectadas al no emplear elevadas temperaturas. Todavía podríamos aumentar más la eficiencia energética global utilizando como fuente de energía el calor residual de la desalinización y/ o de la propia planta de procesado de alimentos”, apunta el investigador.
A día de hoy, la obtención de zumos concentrados se basa en la aplicación de tratamientos térmicos como la evaporación para eliminar total o parcialmente el agua presente en el zumo ‘fresco’, lo que conlleva un elevado gasto energético. “Aplicando tecnologías de membrana basadas en el uso de la salmuera obtenida tras el proceso de desalación de agua de mar obtendríamos un zumo concentrado con menor gasto energético, así como una salmuera diluida con una concentración similar a la del agua de mar que permitiría su devolución al mismo sin generar un impacto medioambiental o bien reintroducirla de nuevo en el proceso de desalación”.
De forma concreta, lo que se persigue es concentrar el zumo mediante tecnologías de membrana gracias al “gradiente de presión osmótica que se genera entre el zumo y la salmuera, consecuencia de la elevada concentración salina que presenta está ultima”. De esta forma, se logra concentrar el zumo y diluir la salmuera.
Tal y como puntualiza el investigador, “los métodos de membrana actualmente estudiados ofrecen ventajas sobre los procesos convencionales de separación por presión, ya que proporcionan una menor obstrucción, la posibilidad de tratar soluciones altamente viscosas y una alta retención de especies, las cuales son útiles para el tratamiento de alimentos líquidos. Los procesos de destilación por membrana, destilación por membrana osmótica y la ósmosis directa son los métodos de membrana más adecuados para la concentración de alimentos líquidos como es el caso de los zumos”.
Aplicación en otros sectores
En el marco del proyecto, los investigadores proponen una alternativa para el procesado de la pulpa de los cítricos que se genera durante la elaboración de zumos. En la actualidad, esta pulpa se aprovecha para la elaboración de pellets para alimentación animal, que se obtienen mediante tratamientos térmicos.
De igual forma a lo que ocurre en la elaboración de zumos concentrados, el proceso de obtención de pellets para alimentación animal se basa en la aplicación de tratamientos térmicos que eliminan el agua de la melaza –restos de pulpa obtenidos tras la extracción de zumo– la cual se emplea como materia prima para la obtención de pellets. “En este contexto, el gasto energético para deshidratar la melaza y consecuentemente el coste económico que de él se deriva conlleva que el rendimiento económico de la operación no esté optimizada. Así pues, se propone un sistema basado en el empleo de tecnologías de membrana, similar al empleado en la concentración de zumos, que utilice la salmuera como disolución osmótica y de esta forma se pueda proceder a una preconcentración previa de la melaza que disminuya el gasto energético y por ende el coste de operación convirtiendo dicha valorización en un proceso rentable”.
Proyecto europeo Bri4food
El proyecto europeo Bri4food ha sido financiado por la Climate-KIC dentro de su programa de proyectos Pathfinder y ha sido ejecutado por un consorcio europeo en el que han participado el Imperial College de Londres, el TNO de Holanda y la Universitat Politècnica de Valencia, que ha ejercido de coordinadora del mismo. Asimismo, ha contado con la participación de Zuvamesa y Acuamed como stakeholders del proyecto.
“El objetivo principal del proyecto ha sido el de evaluar el posible uso de la salmuera de desalación en la elaboración de zumo concentrado de cítricos empleando para ello tecnologías de membrana. El proyecto pretende conseguir una mejora de la eficiencia energética, de la viabilidad económica y del impacto ambiental de las actividades principales de ambas industrias, dos sectores con alta relevancia económica en la región del Mediterráneo. Las regiones con una producción significativa de zumo de fruta se encuentran ahora mismo bajo estrés hídrico y, por tanto, la desalación para abastecimiento de agua potable será estratégica. El enfoque del proyecto se dirige a sectores industriales localizados en áreas con climas similares, en primera instancia por toda la región del Mediterráneo”.
Pero la propuesta puede ser replicable en otras regiones europeas, o incluso fuera de Europa –por ejemplo en Brasil, como mayor productor de zumos de frutas–. “Este enfoque mejoraría la competitividad de las industrias, lo que aumentaría la productividad y, probablemente, la generación de nuevos empleos en las regiones del sur de Europa, actualmente bajo una fuerte crisis económica”.
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