Tratamiento de aguas residuales de la industria vitivinícola

• 1. Aguas residuales en la producción de vino
• 2. Producción de efluentes en la industria vitivinícola
• 3. Tratamiento de las aguas residuales generadas durante la producción de vino
• 4. Recuperación de residuos
• 5. Resumen

1. Aguas residuales en la producción de vino

Las aguas residuales que se generan en bodegas vitivinícolas tienen un importante impacto medio ambiental debido al elevado consumo de agua de esta industria y a las altas cargas contaminantes.

Las plantas para el tratamiento de aguas residuales generadas en bodegas vitivinícolas requieren un alto grado de personalización, debido a la variabilidad de los vertidos, a su elevada carga de DQO y la presencia de compuestos orgánicos complejos, que en ocasiones resultan difíciles de tratar.

El mayor volumen de aguas residuales se genera en la época de vendimia. Estos efluentes deben tratarse adecuadamente para evitar problemas ambientales debido a su alta carga orgánica, acidez y presencia de compuestos fenólicos.

2. Producción de efluentes en la industria vitivinícola

Las características de los efluentes generados en una bodega varían en función del proceso productivo, el tipo de vino elaborado y la época del año.

El agua sufre contaminación durante las siguientes actividades:

• Lavado y limpieza de tanques y tuberías.
• Lavado de barricas y equipos.
• Lavado de botellas.
• Procesos de prensado y fermentación.
• Vertido de desecho de productos o lías.
• Limpieza de suelos y baldeos.
• Pérdidas de vino, mosto y subproductos.
• Agua de refrigeración contaminada.

La mayoría de los contaminantes presentes en las aguas residuales de las bodegas de vino son de tipo orgánico, aunque también nos encontramos con:

• Restos minerales
• Tierras
• Grasas
• Detergentes y desinfectantes
• Contaminantes tóxicos exógenos localizados en la uva,
• Etc.

Además de los contaminantes procedentes de las operaciones de limpieza, estos efluentes se caracterizan por una elevada carga contaminante procedente de la materia seca del mosto o del vino, o bien de microorganismos. Se trata fundamentalmente de materia colorante, taninos, proteínas, ácidos orgánicos, glúcidos y microorganismos (levaduras, bacterias lácticas y acéticas, hongos, etc.). Los residuos minerales, acostumbran a estar formados por tartrato potásico que precipita en el proceso de elaboración del vino.

Las características básicas de estos vertidos se resumen en:

• Alta concentración de DBO5 y DQO biodegradable.
• pH ácido en los vertidos de bodega y básico en los de la planta de embotellado.
• Altas concentración de sólidos suspendidos totales (SST(, muchos de ellos en forma coloidal.
• Baja toxicidad.
• Grasas, aceites y tierra procedente de la vendimia, que son arrastrados por los procesos y máquinas utilizadas para la vendimia.
• Agentes de limpieza como: ácidos inorgánicos, ácidos orgánicos,  tensioactivos aniónicos, catiónicos y anfóteros, productos secuestrantes y desinfectantes como el cloro y sus compuestos, compuestos de amonio cuaternario, compuestos oxidantes como ozono, peróxido de hidrógeno, etc.
• También aparecen residuos de productos fitosanitarios que se encuentran en la uva. Estos tóxicos se transfieren al mosto y al vino, pero la mayor parte de ellos son eliminados en los distintos procesos como el prensado, trasiego y estabilización del vino.

La siguiente tabla muestra los valores típicos de los efluentes generados en la producción de vino:

PARÁMETRO	UNIDAD	CONCENTRACIÓN
pH	–	3,5 – 6,5
DQO	mg/l	2.000 – 12.000
DBO5	mg/l	1.000 – 6.000
SST	mg/l	200 – 2.000
Conductividad	µS/cm	500 – 5.000
Fenoles	mg/l	10 – 100
Nutrientes (N, P)	mg/l	Bajas concentraciones

La estacionalidad y discontinuidad son dos características distintivas que tienen un impacto en el volumen y composición de estos vertidos. Esto influye en variables como:

• Frecuencia de entrada de materia prima.
• Tecnología empleada.
• Variedades de uva procesada.
• Tamaño de la bodega, etc.

Por otra parte, tenemos una estacionalidad anual que viene marcada por la vendimia, que es la época del año en la que se genera un mayor volumen de aguas residuales.

Un ejemplo claro es el cumplimiento de los límites de DQO y Nitrógeno cuando

3. Tratamiento de las aguas residuales generadas durante la producción de vino

En primer lugar, es fundamental implementar una estrategia de separación y minimización de los efluentes generados durante el proceso productivo. Los puntos clave a considerar son:

• Separación de corrientes: Es crucial separar las aguas limpias (como las pluviales o de refrigeración no contaminadas) de las aguas residuales del proceso y limpieza. Esto se debe a que, en general, el 80% de la DQO se concentra en estas últimas. Este enfoque permite un tratamiento más eficiente al gestionar los efluentes por separado.
• Minimización del consumo de agua: La adopción de prácticas como la limpieza en seco y la implementación de sistemas CIP (Clean-In-Place) contribuye a reducir tanto el volumen de efluentes como su carga contaminante.
• Homogeneización de efluentes: El uso de depósitos de homogeneización permite amortiguar caudales punta y diluir concentraciones elevadas de contaminantes, facilitando un tratamiento más estable y eficiente.

Además, el uso de filtros ecológicos y la valorización de subproductos como los tartratos ayudan a reducir la presencia de sólidos y líquidos contaminantes, disminuyendo así la carga orgánica de las aguas residuales.

El sistema de gestión de efluentes puede estructurarse en las siguientes etapas:

• Primera limpieza en seco de equipos y superficies.
• Limpieza final con agua a presión.
• Implantación de un plan de actuación para prevenir fugas y derrames.
• Planificación de vertidos para evitar sobrecargar el sistema.
• Monitorización del pH y la DQO como herramienta de control eficiente.

Dado el carácter estacional de la generación de aguas residuales en bodegas, es habitual contar con dos líneas de tratamiento en paralelo o bien diseñar instalaciones con capacidad de operación flexible, adaptándose a las variaciones del caudal a lo largo del año.

Un proceso habitual para el tratamiento de aguas residuales en bodegas vitivinícolas es el siguiente:

3.1. Tratamiento físico-químico primario

En primer lugar, se realiza una separación física de los contaminantes de mayor tamaño, para ello se utilizan:

• Rejillas o tamices, que retienen sólidos gruesos (restos de uvas, hojas, tallos, pepitas). Esta fase de separación de sólidos y líquidos es necesaria para evitar todo riesgo de obturación en las conducciones, bombas y demás elementos del sistema de tratamiento de aguas.
• Desarenador / separación de grasas, que permiten separar tierra, sólidos densos y grasas y aceites.
• Homogeneización en tanque de regulación para ajustar el pH, a la vez que se homogeneizan caudales y carga contaminante.
• La coagulación-floculación es un proceso fisicoquímico que consiste en la adición controlada de coagulantes (como sales de aluminio o hierro) y floculantes (polímeros orgánicos o inorgánicos) con el objetivo de desestabilizar y aglomerar las partículas coloidales y contaminantes presentes en el agua residual. Este tratamiento favorece la formación de flóculos de mayor tamaño y densidad, que pueden ser separados posteriormente mediante sedimentación o flotación, mejorando significativamente la eficiencia del proceso de depuración.
• Flotación por aire disuelto (DAF), que consigue unos rendimientos superiores al 95% en la eliminación de sólidos en suspensión, aceites y grasas, y una reducción de la DQO igual o superior al 50%.

Un sistema de flotación por aire disuelto ocupa menos espacio que un sedimentador y obtiene rendimientos mayores, ya que los lodos separados por el DAF alcanzan una elevada concentración (3 – 4%) de materia seca, lo que facilita su extracción y gestión.

3.2. Tratamiento secundario mediante reactor biológico

Dependiendo del tamaño de la bodega y de la carga orgánica de los efluentes, pueden aplicarse distintas tecnologías entre las que destacan:

Sistemas Aerobios

En general, los vertidos de bodegas son pobres en nutrientes (N,P,K), por lo que suelen adicionarse sales ricas en estos elementos:

• Fangos activados: Es un sistema muy eficiente al tratase de efluentes de alta biodegradabilidad, pero son reactores que ocupan un espacio considerable y la producción de fangos es elevada
• Reactor biológico secuencial (SBR): Muy adecuado para caudales irregulares, a la vez que permite reducir espacio al no requerir de decantación secundaria, pero su rendimiento no es elevado.
• Reactor biológico de membrana (MBR): Ofrece un tratamiento eficiente en la reducción de contaminantes lo que permite conseguir un efluente de alta calidad, apto para reutilización. Este sistema incluye un proceso de filtración por membranas de microfiltración o ultrafiltración, que reemplazan el clásico decantador secundario con su espesador de fangos.

Estas son las principales ventajas de un biorreactor de membranas:

1. Menor volumen en el reactor biológico.
2. Menor producción de fangos, entorno al 50 – 60% respecto al tratamiento por fangos activos de baja carga.
3. Mejor calidad en el agua tratada.
4. Cumplimiento de normas ambientales estrictas

Otras tecnologías para el tratamiento secundario

Tratamiento biológico mediante lecho móvil (MBBR)

Son reactores de menor tamaño que alcanzan rendimientos elevados. Consiste en disponer distintos rellenos (carriers) y etapas de depuración, en que determinadas bacterias prevalecen sobre otras a fin de optimizar la depuración biológica. Se necesitará instalar un clarificador para la extracción de los fangos producidos.

Sistemas Anaerobios

Indicados para altas cargas orgánicas. Aunque su rendimiento no es muy elevado (70 – 80%) al no estar las aguas calientes, tienen una serie de ventajas:

• Requieren pocos nutrientes (N, P).
• Ocupan poco espacio.
• Apenas producen fangos.
• Producen biogás con el que se puede generar energía.

Los tipos más frecuentes son: UASB y EGSB.

3.3. Tratamiento terciario

Si se desea reutilizar el efluente tratado, puede ser necesario llevar a cabo untratamiento terciario. Las técnicas más aplicadas son:

• Filtración sobre arena u otros rellenos (no necesario en caso MBR)
• Desinfección (UV, O3 o cloro)
• Desalación por Nanofiltración (NF) o por Ósmosis inversa (OI)

Gestión de fangos

Los fangos que se obtienen en el proceso fisicoquímico alcanzan elevadas concentraciones (aproximadamente un 4 % de materia seca) y pueden valorizarse como subproductos en algunos casos.

Los fangos generados en el tratamiento MBR (biorreactor de membranas) presentan menores concentraciones de sólidos en comparación con los fangos primarios. Sin embargo, es posible mezclarlos entre si para tratarlos conjuntamente mediante un sistema de deshidratación mecánica, como un filtro prensa. Este proceso permite alcanzar niveles de sequedad superiores al 30%.

Debido a su naturaleza, estos fangos también pueden ser utilizados para compostaje en agricultura.

4. Recuperación de residuos

La industria vitivinícola genera importantes cantidades de subproductos ricos en compuestos bioactivos como taninos, polifenoles, antocianos y fibras vegetales. Estos compuestos, presentes en residuos como orujos, lías y aguas residuales, pueden ser recuperados mediante tecnologías que permiten su extracción y valorización, contribuyendo así a una producción más sostenible y rentable. Estos compuestos pueden ser utilizados en los sectores alimentario, cosmético, farmacéutico y agrícola.

Además, también es posible reutilizar el agua tratada para aplicaciones como riego, baldeos, agua de servicios, e incluso agua de proceso.

Existen otras opciones para valorizar los residuos generados en bodegas vitivinícolas:

• Producción de biogás: Los residuos orgánicos (lías, lodos, restos de fermentación) son altamente biodegradables y adecuados para digestión anaerobia y generación de biogás, el cual puede ser utilizado para calefacción de procesos, o generación eléctrica.
• Compostaje y aplicación agrícola: Los lodos estabilizados y los sólidos separados pueden ser compostados con orujos y otros residuos sólidos, generando fertilizantes orgánicos para viñedos.
• Recuperación de compuestos valiosos: Algunos procesos permiten la recuperación de antioxidantes naturales de las lías y los residuos líquidos, que son útiles en la industria cosmética y alimentaria.
• Otros productos valiosos que merecen especial mención son:

RESIDUO	APLICACIÓN
Taninos	Antioxidantes, conservantes naturales, curtidos, cosmética y aditivos para piensos.
Antocianos	Colorantes naturales en alimentos y cosméticos
Flavonoides	Antiinflamatorios y suplementos nutracéuticos
Polisacáridos	Estabilizantes alimentarios y productos de belleza.
Aceite pepita	Cosmética y alimentación saludable (rico en ácido linoleico)

5. Resumen

La industria vitivinícola desempeña un papel destacado tanto en el ámbito económico como nutricional a nivel mundial. Tradicionalmente asociada a países europeos, en las últimas décadas ha surgido un mercado global altamente competitivo, impulsado por el auge de países emergentes. Este crecimiento ha estado influenciado por cambios en el clima y el avance en el conocimiento técnico sobre cosecha, vendimia y procesos de producción.

Esta industria se caracteriza por un elevado consumo de agua, especialmente en las etapas de vinificación y limpieza. Como consecuencia, genera vertidos con una alta carga orgánica (elevada DQO) y una amplia variedad de contaminantes, que incluyen desde residuos de productos de limpieza y fitosanitarios hasta azúcares residuales y taninos.

Los tratamientos convencionales a menudo enfrentan dificultades para adaptarse a la estacionalidad, variabilidad e inestabilidad de estos efluentes. En este contexto, surge la necesidad de optimizar los procesos de producción para minimizar tanto el volumen como la carga contaminante de los vertidos. Asimismo, la segregación de corrientes más concentradas puede facilitar su posterior valorización.

La actividad vitivinícola genera importantes volúmenes de aguas residuales, principalmente derivadas del lavado de equipos, fermentación, vinificación y limpieza de instalaciones. La gestión y valorización adecuada de estos efluentes no solo permite reducir el impacto ambiental y cumplir con la normativa vigente, sino también recuperar recursos valiosos como agua, energía y subproductos.

La adopción de estrategias sostenibles y tecnologías de tratamiento avanzado no solo contribuye a mitigar el impacto ambiental, sino que representa una oportunidad para la innovación y la rentabilidad. La transición hacia un modelo de economía circular en el sector vitivinícola es técnica y económicamente viable, y se perfila como un factor clave para mantener su competitividad en un entorno cada vez más exigente desde el punto de vista ambiental.

Bibliografía y consultas

• Codorniu Group – Memoria de sostenibilidad 2023.
• OIV (Organización Internacional de la Viña y el Vino) – Manual técnico de sostenibilidad.
• Ministerio para la Transición Ecológica – Guía de buenas prácticas ambientales en bodegas.
• Tratamiento y valorización de efluentes agroindustriales.
• Revista “Ingeniería del Agua”, Vol. 29, nº 4, 2024.