En-X-Olive – Nutzung von Reststoffen aus der Olivenölproduktion

Mit einer Jahresproduktion von fast 2,2 Millionen Tonnen stellt die Olivenölproduktion in Europa einen der wichtigsten Sektoren der Lebensmittelindustrie dar [1]. Bei der Herstellung entstehen in mediterranen Ländern wie Spanien, Griechenland und Italien in einem zwei- oder dreiphasigen Separationsprozess innerhalb kurzer Zeit große Mengen an flüssigen und festen Reststoffen. Die Einleitung flüssiger Abfälle in Flüsse erzeugt aufgrund des hohen Gehalts an Phenolen, Fettsäuren und organischen Substanzen eine phytotoxische Wirkung in den Gewässern. In einigen Regionen werden die Reststoffe in Lagerbecken gesammelt), was ebenfalls zu erheblichen Umweltbeeinträchtigungen führen kann.

Obwohl seit über 50 Jahren nach einer kosteneffizienten, technisch realisierbaren und umweltgerechten Lösung zur Entsorgung dieser Reststoffe gesucht wird, konnte bis heute noch keine befriedigende Lösung flächendeckend in die industrielle Praxis überführt werden. Gemeinsam mit neun europäischen Partnern aus Forschung, Industrie und Verbänden entwickelt das Fraunhofer IGB ein kombiniertes Verfahren, mit dem zunächst die in hohen Konzentrationen in den Reststoffen enthaltenen organischen Substanzen, beispielsweise Polyphenole, extrahiert und als natürliche Antioxidantien verwertet werden und anschließend die Restbiomasse zur Biogasgewinnung vergoren wird.

Zur Behandlung stark verschmutzter Abwässer oder Klärschlämme ist die anaerobe Vergärung ein bewährtes Verfahren. Verschiedene Mikroorganismen wandeln organische Kohlenstoffverbindungen unter Sauerstoffausschluss in mehreren Stufen zu Biogas um, das als wertvoller Energieträger dient [2]. Abwässer und Abfälle aus der Olivenölproduktion stellen wegen der hohen Belastung durch organische Verbindungen, dem hohen Gehalt an Schwefelverbindungen und Kalium sowie einem niedrigen Stickstoffgehalt eine besondere Herausforderung für die anaerobe biologische Behandlung, den Organikabbau und die Biogasproduktion dar [3]. Aufgrund dessen wurde eine Vielzahl verschiedener fester und flüssiger Abfälle untersucht, die bei der Olivenölproduktion mit unterschiedlichen Produktionstechniken in Spanien, Italien und Griechenland anfielen. Die nach der Extraktion anfallenden organischen Reststoffe wurden zunächst in Batch-Versuchen in einer zweistufigen anaeroben Vergärungseinheit in doppelwandigen 1-L-Bioreaktoren untersucht.

Biogas als Produkt

In diesen Versuchsreihen konnte der Anteil organischer Verbindungen in den flüssigen Abfällen um 75–90 Prozent reduziert werden. Auch bei den festen Abfällen konnte die organi- sche Trockenmasse um 78–90 Prozent verringert werden. Die Biogasproduktion aus den festen Abfallstoffen betrug zwischen 150 und 720 ml/g organischer Trockenrückstand (oTR) innerhalb von 20–30 Tagen. Aus flüssigen Abfällen wurde innerhalb von 8–10 Tagen 680–980 ml/g oTR Biogas produziert. Der Methangehalt im Biogas aus festen Abfällen lag zwischen 44 und 70 Prozent, der Methananteil im Biogas aus Flüssigabfällen zwischen 60 und 69 Prozent. Mit zunehmender Adaptation der methanogenen Mischkultur war eine Steigerung der Biogaserträge zu verzeichnen. Eventuelle Störungen der Biogasproduktion, beispielsweise durch inhibitorische Substanzen in den Abfallsubstraten, werden derzeit in kontinuierlichen Versuchen im 1- und 100-L-Maßstab evaluiert. Momentan werden anaerobe Vergärungsexperimente im Pilotmaßstab durchgeführt. Die Ergebnisse im Labormaßstab erlauben bereits jetzt eine erste Abschätzung der Energiebilanz: Je nach Abfallfraktion können etwa 300–3600 kWh pro Tonne Feststoff und aufgrund des geringeren Organikanteils etwa 45–540 kWh pro Tonne Flüssigabfall erzeugt werden. Gleichzeitig wird die Abfallmenge durch das Verfahren stark reduziert.

Ziel des Arbeitspaketes Düngemittelrückgewinnung war es, einen kompakten organischen Bodenverbesserer aus Reststoffen der Olivenölproduktion herzustellen. Analysen getrockneter Gärreste zeigt en, dass die Reststoffe gut geeignet sind, um organische Düngemittel zu produzieren.

Hierzu haben wir feste Gärrestrückstände von den flüssigen getrennt und anschließend getrocknet und pelletiert. Das Ergebnis war ein wettbewerbsfähiger Dünger, der stabil und lagerfähig ist, sich leicht transportieren lässt und mit der üblichen Streutechnik auf Ackerflächen aufgebracht werden kann.

Die verbleibende Flüssigphase kann zur Bewässerung eingesetzt werden.

Um einen insgesamt umweltfreundlichen und wirtschaftlich attraktiven Lösungsweg für die Reststoffverwertung in der Olivenölindustrie einschlagen zu können, müssen zusätzlich auch logistische Faktoren, die Extraktion von Wertstoffen sowie die Wärmenutzung aus dem BHKW berücksichtigt werden. Dies ist Gegenstand aktueller Arbeiten und wird zusammen mit dem Konsortium gemeinschaftlich evaluiert.

[1] FAO (2008) FAOSTAT database, From Food and Agriculture Organization of the United Nations: http://faostat.fao.org/ (March 15th, 2010)
[2] De Lemos Chernicharo, C. A. (2007) Anaerobic Reactors. IWA Publisher Nations: http://faostat.fao.org/ (March 15th, 2010)
[3] Chen, Y.; Cheng, J. J.; Creamer, K. S. (2008) Inhibition of anaerobic digestion process: A review, Bioresour. Technol. 99 (10): 4044-4064

Das Forschungsprojekt »Supporting SME driven olive industry to comply with EU directives by turning olive oil wastewater into energy through innovative bioreactor technology, and extraction of olive oil industry by-products: En-X-Olive« wird von der Europäischen Kommission innerhalb des 7. Forschungsrahmenprogramms unter Grant Agreement No.: 21844 42-2 gefördert. Die Autoren danken allen Projektpartnern für die gute Zusammenarbeit.