Hinter manchen Ölmühlen in Andalusien liegt im Winter ein Becken, dessen Inhalt aussieht wie verdünnte Tinte. Die Flüssigkeit schimmert violett bis schwarz, an warmen Tagen riecht sie säuerlich und gärig. Das ist alpechín, das Fruchtwasser der Oliven, vermischt mit dem Wasser, das die Mühle zum Waschen und Verdünnen gebraucht hat.
Seit es Ölmühlen gibt, gibt es dieses Abwasser. Schon Plinius der Ältere beschrieb es unter dem Namen amurca. Ein Umweltproblem wurde es mit den großen, kontinuierlich arbeitenden Mühlen des 20. Jahrhunderts, die in wenigen Wintermonaten Millionen Kubikmeter davon erzeugten.
Woher das Wasser kommt
Eine Olive besteht zu einem großen Teil aus Wasser. In der klassischen Dreiphasen-Mühle wird der Olivenbrei zusätzlich mit warmem Wasser verdünnt, damit der Dekanter Öl, Wasser und feste Bestandteile sauber trennen kann. Nach einer Übersicht des Instituto de la Grasa in Sevilla, verfasst von Rafael Borja und Kollegen, kommen dabei etwa 20 Prozent Öl, 30 Prozent fester Trester und 50 Prozent wässrige Phase heraus. Zusammen mit dem Waschwasser für die Früchte fallen rund 1,25 Liter Abwasser je Kilogramm Oliven an.
Die Zusammensetzung schwankt mit Sorte, Reife, Boden und Wetter. Typisch sind:
- etwa 83 Prozent Wasser, 15 Prozent organische Stoffe und rund 1 Prozent Mineralstoffe,
- ein saurer pH-Wert zwischen 3 und 6,
- ein chemischer Sauerstoffbedarf von bis zu 220 Gramm je Liter,
- Polyphenole in Mengen von 0,5 bis 24 Gramm je Liter,
- Zucker, Fettreste und Mineralstoffe wie Phosphor, Magnesium und Stickstoff.
Der hohe Sauerstoffbedarf heißt: Gelangt das Wasser in einen Bach, verbrauchen die Mikroben beim Abbau so viel Sauerstoff, dass Fische und andere Wassertiere ersticken können. Dazu kommen die Phenole. Sie wirken auf Pflanzen giftig und hemmen Bakterien, ausgerechnet also jene Mikroorganismen, die das Wasser abbauen sollen. Kläranlagen tun sich deshalb schwer damit.
Die Polyphenole landen im Abwasser
Ein Detail macht die Sache besonders: Von den Polyphenolen der Olive landen nach Angaben einer Greifswalder Arbeitsgruppe um Uwe Bornscheuer (2022) nur etwa 2 Prozent im Öl, aber rund 53 Prozent im Abwasser. Das wasserlösliche Hydroxytyrosol, im Öl der Stoff hinter dem zugelassenen Health Claim, ist im Mühlenabwasser die mengenmäßig wichtigste Phenolverbindung. Was das Öl an Bitterkeit und Schärfe mitbringt, ist also nur ein kleiner Rest der Polyphenole aus der Olive. Wie viel davon im Öl bleibt, hängt auch von der Technik in der Ölmühle mit Dekanter ab, denn jeder Liter zugesetztes Wasser spült zusätzliche Phenole aus.
Wie Spanien das Problem verlagert hat
In Spanien wurde bis in die 1980er Jahre viel alpechín einfach in Flüsse und Kanäle geleitet. Das ist längst verboten. Einige Flüsse in Andalusien, etwa der Guadaíra bei Sevilla, galten lange als stark belastet.
Die Lösung kam Anfang der 1990er Jahre von den Maschinenbauern: der Zweiphasen-Dekanter, der ohne zugesetztes Prozesswasser auskommt. Er trennt nur noch Öl und einen nassen Brei, den alperujo, in dem Fruchtwasser und Feststoffe zusammenbleiben. Laut Borja stellten rund 90 Prozent der spanischen Mühlen um. Ein gutes Ergebnis, nur verschwindet das Wasser dadurch nicht. Es steckt jetzt im Trester, der zu 60 bis 70 Prozent aus Wasser besteht. In Spanien fallen davon je nach Ernte mehrere Millionen Tonnen im Jahr an. Die meisten gehen an Tresterwerke, die den Brei aufwendig trocknen und daraus Oliventresteröl gewinnen. Etwas Abwasser bleibt trotzdem, denn Früchte und Öl werden weiterhin gewaschen.
In Italien, Griechenland und vielen anderen Ländern arbeiten noch zahlreiche Mühlen dreiphasig oder mit traditionellen Pressen. Die Proben der Greifswalder Studie etwa stammten aus Dreiphasen-Mühlen auf Kreta. Weltweit schätzen die Autoren die Menge auf rund 30 Millionen Kubikmeter im Jahr, die Übersicht aus Sevilla nannte 2006 für den Mittelmeerraum 10 bis 12 Millionen. Die Zahlen sind grob und schwer vergleichbar.
Erschwerend kommt der Kalender hinzu. Das gesamte Abwasser fällt zwischen Oktober und März an, während der Erntesaison, und zwar in Tausenden kleiner und mittlerer Betriebe. Allein in Spanien zählte Borja rund 2.000 Ölmühlen, die meisten in Andalusien. Eine zentrale Kläranlage, die ein paar Monate im Jahr unter Volllast läuft und den Rest der Zeit leer steht, rechnet sich kaum. Unter den Umweltfolgen des Olivenanbaus steht das Abwasser deshalb neben Wasserverbrauch und Xylella weit oben.
Verdunsten, verteilen, vergären
Für das Abwasser, das trotzdem anfällt, gibt es eine Handvoll Wege.
Verdunstungsbecken
Das Wasser wird in offenen Becken gesammelt, die Sonne verdunstet es im Lauf des Jahres, zurück bleibt ein Schlamm. Das ist billig, braucht aber Fläche, stinkt und birgt das Risiko, dass undichte Becken Grundwasser verschmutzen. Die wertvollen Phenole gehen dabei verloren.
Ausbringen auf Felder
Italien erlaubt seit dem Gesetz Nr. 574 von 1996, unbehandeltes Vegetationswasser kontrolliert auf landwirtschaftlichen Flächen zu verteilen. Die Obergrenze liegt bei 50 Kubikmetern je Hektar und Jahr für Mühlen mit traditioneller Presse und 80 Kubikmetern für kontinuierlich arbeitende Mühlen. Droht Gefahr für Boden oder Wasser, kann der Bürgermeister die Ausbringung aussetzen oder die Menge senken. Das Wasser bringt Nährstoffe und organische Masse auf den Acker, in zu großen Mengen schadet es aber Bodenleben und Keimlingen.
Biogas und Kompost
Mischt man alperujo oder Abwasser mit anderen Reststoffen, lässt sich daraus Biogas oder Kompost machen. In Baena in der Provinz Córdoba steht eine Anlage, die Reststoffe der Ölmühlen zur Energiegewinnung nutzt. An der Universität Granada wird sogar versucht, aus dem Abwasser Bioplastik herzustellen, bisher im Versuchsstadium.
Vom Abfall zum Rohstoff für Hydroxytyrosol
Weil so viel Hydroxytyrosol im Abwasser steckt, versuchen Forscher und Firmen seit Jahren, es herauszuholen. Drei Ansätze zeigen die Bandbreite.
In Jordanien haben Mohammad Azzam und Sara Hazaimeh 2021 das Abwasser mit Ethylacetat ausgeschüttelt. Unter den besten Bedingungen, zwei Stunden bei pH 2 und doppelt so viel Lösungsmittel wie Abwasser, gewannen sie 62 Prozent des Hydroxytyrosols. Übrig blieb Wasser, das sich nach Ansicht der Autoren für die Bewässerung oder die Wiederverwendung in der Mühle eignen könnte.
Ohne Lösungsmittel arbeitet ein portugiesisches Pilotprojekt, das 2023 veröffentlicht wurde. In einer Mühle wurden 1.500 Kilogramm Zweiphasen-Trester mit 1.000 Litern Wasser vermischt, im vorhandenen Dekanter getrennt und das Wasser über Nanofiltration und Umkehrosmose eingeengt. Das Hydroxytyrosol im Konzentrat stieg auf das Sieben- bis Neunfache, pro Woche kamen im besten Fall etwa 1,2 Kilogramm zusammen. Das Konzentrat blieb in dunklen, geschlossenen Behältern mindestens ein Jahr lang stabil.
Die Greifswalder Gruppe schließlich setzt auf ein Enzym, das Hydroxytyrosol direkt im Abwasser in eine fettlöslichere Form umbaut, die sich leichter abtrennen lässt. Im Puffer klappte das gut, im echten Abwasser bremsten die vielen anderen Phenole das Enzym, die Ausbeute sank auf 51 bis 62 Prozent.
Solche Extrakte landen in Nahrungsergänzungsmitteln und Kosmetik. Einen Health Claim wie beim Olivenöl gibt es für sie nicht; der gilt nur für das Öl selbst. Daneben ist auch synthetisch hergestelltes Hydroxytyrosol in der EU seit 2017 als neuartiges Lebensmittel zugelassen. Ob sich die Rückgewinnung aus Abwasser im großen Maßstab rechnet, hängt an Energiekosten, Membranverschleiß und Preis des Endprodukts. Eine Wirtschaftlichkeitsrechnung für eine Membrananlage, die das portugiesische Team zitiert, fiel positiv aus. Offene Becken und auch illegale Entsorgung sind nach Beobachtung der Greifswalder Gruppe aber weiterhin verbreitet.
Spanische Begriffe kurz erklärt
- Alpechín: das wässrige Abwasser der Dreiphasen-Mühle, in Jaén und der Sierra Mágina auch jámila genannt. Im Englischen olive mill wastewater oder vegetation water.
- Orujo: der feste Trester aus der Dreiphasen-Mühle, aus Haut, Fruchtfleisch und Kernbruch.
- Alperujo: der nasse Brei aus der Zweiphasen-Mühle, sinngemäß orujo und alpechín in einem.
- Aceite de orujo: das daraus mit Lösungsmitteln gewonnene und raffinierte Tresteröl.
Aus dem orujo werden außerdem die Steinsplitter herausgesiebt. Als Olivenkerne für Heizung und Peeling sind sie inzwischen ein eigener Markt.
Häufige Fragen
Warum riecht alpechín so stark?
In offenen Becken beginnen Zucker und organische Stoffe zu gären und zu faulen. Dabei entstehen flüchtige Säuren und andere Geruchsstoffe, besonders bei warmem Wetter.
Darf man Ölmühlenabwasser als Dünger verwenden?
In Italien ja, in festen Grenzen von 50 oder 80 Kubikmetern je Hektar und Jahr. Andere Länder regeln das unterschiedlich. Unverdünnt und in großen Mengen schadet es Pflanzen und Boden.
Ist Hydroxytyrosol aus Abwasser dasselbe wie im Olivenöl?
Chemisch ist es dasselbe Molekül. Im Öl steckt es vor allem gebunden, etwa im Oleuropein-Aglykon. Im gelagerten Trester wird mehr davon frei; in der portugiesischen Studie stieg der Gehalt an freiem Hydroxytyrosol in den ersten fünf Monaten an.
Quellen
- Borja R, Raposo F, Rincón B (2006): Anaerobic digestion of two-phase olive mill solid wastes. Instituto de la Grasa (CSIC), Vortrag Tulln
- Wikipedia (spanisch): Alpechín
- Terholsen H et al. (2022): Recovery of hydroxytyrosol from olive mill wastewater using the promiscuous hydrolase/acyltransferase PestE. ChemBioChem 23(13)
- Legge 11 novembre 1996, n. 574: Nuove norme in materia di utilizzazione agronomica delle acque di vegetazione
- Azzam MOJ, Hazaimeh SA (2021): Olive mill wastewater treatment and valorization by extraction/concentration of hydroxytyrosol and other natural phenols. Process Saf Environ Prot 148
- Romeu et al. (2023): Hydroxytyrosol recovery from two-phase olive pomace at pilot scale by nanofiltration and reverse osmosis. J Food Sci Technol 61(1):161-168
- Wikipedia (englisch): Olive oil extraction, Abschnitt Zwei- und Dreiphasendekanter
- Durchführungsbeschluss (EU) 2017/2373 zur Zulassung von Hydroxytyrosol als neuartiges Lebensmittel
