Las aguas de proceso y la pulpa

Dónde se practica

En todas partes donde el café pasa por la vía húmeda, es decir, en todas partes donde la cereza se despulpa antes de secarse. La medición y la normativa, en cambio, tienen una geografía mucho más estrecha.

Colombia aporta lo esencial de las cifras publicadas. Cenicafé, en Chinchiná, intensificó sus trabajos sobre el agua del proceso a partir de 1984. La restricción venía de la ley sobre vertimientos, el decreto 1594 de 1984, al que se suma desde 2010 el decreto 3930. Cenicafé cita los dos textos juntos como marco que hay que respetar. De ahí salieron cuatro herramientas, en este orden:

• el lavado en tanque con enjuagues sucesivos, llamado tanque tina, en 1993;
• la tecnología Becolsub, publicada en 1997 y luego en 1999;
• la guía de construcción y de manejo de los Sistemas Modulares de Tratamiento Anaerobio, o SMTA, en 2010;
• los ensayos de deshidratación de las mieles de Ecomill, en 2012.

Los trabajos de tratamiento anaerobio que llevaron a los SMTA son más antiguos que la guía. Cenicafé publica sobre el tema en 1999, y luego en un boletín técnico de 2006.

Etiopía aporta la medición de campo de lo que ocurre cuando no se trata. Dos campañas publicadas en la región de Sidama, una en 2021 sobre el río Orsha, otra en 2023 sobre cuatro ríos del distrito de Aroresa, comparan aguas arriba y aguas abajo de los talleres.

Para la pulpa bebida en infusión, la Unión Europea autorizó la comercialización el 13 de enero de 2022. El texto es el reglamento de ejecución 2022/47, adoptado a raíz de la notificación de dos empresas, Nestlé y luego Lavazza. Retiene un historial de uso alimentario en Yemen, Etiopía y Bolivia.

La vía seca no produce aguas mieles (literalmente, aguas de miel): la cereza se seca entera, y la pulpa solo deja el grano en la trilla, en forma de cáscara seca. El reglamento europeo admite los dos orígenes: su definición prevé que el grano se retire antes o después del secado.

El principio

El procesamiento húmedo separa el grano de todo el resto del fruto, y el resto es mayoritario. Sobre 1 kg de cereza, Cenicafé cuenta 436 g de pulpa fresca y 149 g de mucílago. El mucílago es la capa de carne azucarada pegada al pergamino, la envoltura rígida que rodea el grano. El grano vendido representa solo una pequeña parte de la materia vegetal producida.

Estas dos materias no contaminan por toxicidad. Contaminan porque son ricas y solubles. Pulpa y mucílago contienen cuatro familias de compuestos que pasan al agua:

• azúcares simples;
• pectinas, las cadenas de ácido poligalacturónico que forman el gel del mucílago;
• ácidos orgánicos;
• compuestos fenólicos.

Apenas tocan el agua, se disuelven en ella. Las aguas de lavado así cargadas son las aguas mieles.

A partir de ahí, el mecanismo es microbiano. Las levaduras y las bacterias presentes consumen estos azúcares. Producen ácido láctico y ácido acético, lo que hace caer el pH. Consumen también el oxígeno disuelto en el agua.

Es exactamente lo que miden los dos indicadores del oficio. La DQO, demanda química de oxígeno, es la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar químicamente toda la materia orgánica. Cuenta lo biodegradable y el resto. La DBO5, demanda bioquímica de oxígeno a cinco días, solo cuenta la fracción que los microorganismos saben degradar. Vertida en un arroyo, esta agua vacía, pues, el medio de su oxígeno y lo acidifica. La vida acuática desaparece, no envenenada sino asfixiada.

Un punto lo gobierna todo lo demás. La carga contaminante por kilogramo de café es casi fija, puesto que depende de la materia del fruto y no del manejo. El volumen de agua, en cambio, se elige. Diluir no quita nada de la carga: solo aumenta la cantidad de agua que tratar, y diluye el efluente hasta volverlo inapto para la digestión anaerobia. Toda la estrategia desarrollada por Cenicafé cabe en esta frase.

El desarrollo

• Despulpado. Se oponen dos manejos. Con agua y transporte hidráulico de la pulpa, o en seco con transporte por gravedad, por tornillo sinfín o por cable-disco. La elección decide casi todo. La pulpa lleva 73,7 % del poder contaminante potencial de los subproductos. Transportada con agua, pierde cerca de la mitad de su peso seco, que pasa al líquido. Despulpar en seco impide que esa parte vaya al río y la mantiene aprovechable. Cenicafé da otras tres razones para prescindir aquí del agua. Se ahorra más de la mitad del agua del proceso. Disminuyen los volúmenes de agua sucia que almacenar. La pulpa queda menos mojada, y por tanto más fácil de valorizar.
• Retiro del mucílago. Por fermentación natural y luego lavado, lo que da las aguas mieles, entre 15 000 y 30 000 mg/L de DQO. O por desmucilaginadora mecánica, devolviendo el mucílago concentrado a la pulpa. Se obtiene entonces un lixiviado, el jugo que escurre de un montón de materia húmeda, de alrededor de 110 000 mg/L. No es más contaminación, es la misma materia en mucha menos agua.
• Lavado y clasificación. Es allí donde se juega el volumen. Canal de correteo tradicional, la larga canaleta por donde el café desciende al hilo del agua para ser lavado y clasificado: 20 a 25 L por kilogramo de café pergamino seco. Lavado en tanque con cuatro enjuagues sucesivos, el tanque tina: 4,13 L en promedio, es decir, 80 % de ahorro. Becolsub: menos de 1 L. Ecomill: 0,4 a 0,5 L. La DQO del agua de lavado sube en consecuencia de 6 000 a 26 000 mg/L, y es lo que se busca. Un efluente concentrado se digiere, un efluente diluido no se digiere.
• Balance del taller. Convencional: 40 a 50 L de agua por kilogramo de pergamino seco, y unos 115 g de DQO por kilogramo de fruto. Ecológico: 0,4 a 5 L, y 10,6 a 30 g de DQO por kilogramo de fruto. La cifra baja corresponde al caso en que el mucílago se vierte sobre la pulpa, es decir, se saca del agua y no se suprime.
• Almacenamiento de la pulpa en fosa cubierta. El techo impide que la lluvia lave la pulpa y arrastre sus componentes hacia las aguas superficiales. Cenicafé cifra en 72 % la contaminación hídrica evitada solo con esta práctica, cuando el transporte se hace sin agua. El capítulo la convierte en la acción preventiva más importante de todo el proceso.
• Tratamiento primario de los lixiviados, cuando pulpa y mucílago están mezclados. Cuatro órganos en serie:
• un acondicionador de pulpa cerrado;
• una unidad de control de insolubles, donde se hacen la hidrólisis y la acidogénesis;
• un lecho de secado de lodos;
• un filtro relleno de piedra caliza, que sube la alcalinidad.

Este último órgano es el nervio del asunto. Las bacterias metanógenas, las que terminan la digestión produciendo metano, trabajan mal en medio ácido. Reducción de cerca de dos tercios de la DQO, vida útil estimada en 5 años.

• Tratamiento secundario anaerobio, el SMTA. Nadie purga el aire de estos tanques. Se cierran, los microorganismos consumen el oxígeno que contienen, y el medio se vuelve anóxico por agotamiento. Una trampa de pulpas detiene las partículas de más de 5 mm que obstruirían las tuberías. Vienen luego reactores hidrolíticos y acidogénicos, y después una cámara dosificadora que regula el caudal. El flujo termina en reactores metanogénicos rellenos de trozos de bambú guadua o de botellas. Este relleno retiene las bacterias y evita que el agua las arrastre. Inóculo: estiércol fresco bovino o porcino diluido a partes iguales en agua. Tres semanas cubierto, luego diez semanas de aumento progresivo de carga, a un caudal de 550 mL/min por reactor. Reducción superior a 80 % de la carga orgánica. Los tanques son de polietileno negro y cerrados, lo que sube la temperatura interna hasta 30 °C y limita los olores.
• Dimensionamiento. El SMTA supone un agua de lavado comprendida entre 4,0 y 5,0 L por kilogramo de pergamino seco. Más agua obliga a un sistema más grande. Menos agua produce una sobrecarga orgánica, y es la causa más frecuente de mal funcionamiento.
• Postratamiento en humedal artificial. Relación largo/ancho de 2:1 a 4:1, profundidad 0,6 m, pendiente 1 %, tiempo de permanencia de 2 a 5 días. Plantas flotantes que cubren 75 % del espejo de agua y se cosechan cada quince días, o plantas emergentes sobre grava de 13 a 38 mm, a unas 30 plantas por metro cuadrado. Unos 30 m² bastan para una finca que produce 1 000 arrobas de pergamino seco al año, valiendo la arroba de café colombiana 12,5 kg. La reducción global pasa de 80 % a cerca de 95 %.
• Evaporación, cuando tratar no es posible. En un secador solar parabólico de 27 m², se colocaron 2 761 L de efluente Ecomill. Se evaporaron 2 538 L en 26 días, es decir, 92 %, o unos 3,5 L por metro cuadrado y por día. En los lixiviados Becolsub, un evaporador conectado a los humos de un secador mecánico de café deja un residuo de 295 000 mg/L de DQO y 35 °Brix. El grado Brix mide las materias disueltas, sobre todo azúcares, en gramos por 100 g.
• Valorizaciones medidas, en orden creciente de tecnicidad:
• compostaje de la pulpa en fosa, volteada cada quince días, transformada en unos cuatro meses;
• lombricompostaje, aproximadamente una tonelada de pulpa fresca por metro cuadrado y por año, a 5 kg de lombrices por metro cuadrado, rendimiento de 35 a 40 % en base húmeda;
• hongos comestibles y medicinales sobre pulpa y aserrín de tronco. Rendimientos medios superiores a 50 % para las orellanas, de 52 a 76 % para el shiitake en sustrato con relación carbono/nitrógeno de 40;
• pectinas, 174 g de pectina de bajo metoxilo por 10 kg de pulpa fresca, 82 g de pectina de alto metoxilo por 10 kg de mucílago fresco;
• etanol, 25,2 mL por kilogramo de pulpa fresca y 58,4 mL por kilogramo de mucílago fresco. Los subproductos de 100 kg de cereza dan así 1,97 L;
• metanización, 25 L de biogás por kilogramo de pulpa fresca, y 287 L de metano por kilogramo de DQO aplicado a 36 °C;
• cascara, la pulpa seca pasada en infusión, autorizada en la Unión Europea desde 2022.

Lo que contienen las aguas del despulpado, y una cadena de tratamiento completa

Esta ficha describe la carga contaminante de las aguas de proceso por sus magnitudes globales. Un capítulo entero de una obra de 2025 da su composición cualitativa y una cadena de tratamiento completa, desde la balsa de recepción hasta la balsa de acabado. Faltan aquí ambas, y la cadena es utilizable tal cual.

Lo que hay dentro

Tras el despulpado, los lodos de las aguas residuales llevan microorganismos y una mezcla de sustancias a veces tóxicas: nitrato, fosfato, cafeína, fenoles, melanoidinas, ligninas y taninos. Las melanoidinas son los compuestos pardos nacidos de la reacción de Maillard, es decir, del encuentro entre un azúcar y un aminoácido, y su presencia recuerda que la pulpa se calienta y se oscurece en cuanto se amontona. El medio es ácido, alrededor de un pH de cuatro, presenta una demanda biológica de oxígeno elevada y contiene materias en suspensión.

Una palabra sobre esta demanda biológica de oxígeno, pues esta ficha emplea en otras partes la demanda química: la primera mide la cantidad de oxígeno que los microorganismos consumirían para degradar la materia orgánica del agua, la segunda mide la misma carga por oxidación química total. La química da siempre un valor superior, puesto que oxida también lo que los microbios no saben digerir. Las dos no se convierten una en otra por un factor fijo, y una cifra dada sin precisar cuál de las dos es no vale nada.

Se cita un estudio peruano reciente, según el cual ochenta y cinco por ciento de los pequeños productores no tratan en absoluto sus aguas residuales. Es la cifra que da su medida al problema: la cuestión no es optimizar instalaciones, es que casi no las hay.

La cadena de tratamiento, etapa por etapa

Los autores dan una, tomada de Enden y Calvert, y su lógica es tratar primero lo que es más barato de retirar.

• Balsa de acidificación: Abate los sólidos que sedimentan, es decir, lo que cae solo. Retirar primero los sólidos es lo que hace posible todo lo demás, puesto que son ellos los que colmatan las etapas siguientes.
• Tratamiento con cal: Aplicado a los efluentes clarificados, sube el pH de cuatro a seis. Sin esta subida, los microorganismos de la etapa siguiente no trabajan: un medio con pH cuatro no es un medio donde prospere una flora de biorreactor.
• Biorreactor anaerobio: Una fermentación, conducida esta vez a propósito, que degrada la materia orgánica disuelta en ausencia de oxígeno. Los autores recuerdan con acierto que un biorreactor es simplemente un tanque cerrado dotado de entradas y salidas cuyos parámetros se controlan, y que una bolsa plástica de fermentación es uno: la palabra no implica ni acero inoxidable ni sondas.
• Humedales construidos: Balsas plantadas, en varias etapas, donde las plantas y los microorganismos de su sustrato reducen el fosfato y la materia orgánica restante por vía aeróbica. Aprovechan las temperaturas elevadas de los países productores, que aceleran la biodegradación. El vetiver es allí la planta más citada, una gramínea en macollas de raíces muy densas, probada como filtro en varios países, poco costosa y sin mantenimiento estricto, con la condición de que el agua haya sido antes liberada de la materia orgánica susceptible de colmatar el sistema.
• Balsa de jacintos de agua: Situada al final, trata la carga bacteriana residual y los metales pesados. El jacinto de agua es una planta flotante de crecimiento muy rápido, que es a la vez su cualidad aquí y su defecto en otras partes, puesto que es una invasora temida en los cursos de agua tropicales: no debe escapar de la balsa.

Los autores mencionan por último cribas para retirar pectinas y fibras de celulosa aguas arriba, lo que alivia las etapas siguientes. Y sobre la valorización, señalan que el mucílago se composta principalmente, pero que existen ensayos de campo exitosos para producir biohidrógeno y bioetanol a partir de mucílago y otros residuos, y que experimentos de laboratorio han producido bebidas alcohólicas a partir de pulpa y mucílago, con una optimización aún por hacer.

Fuentes de este pasaje: Hackler y Särchen, capítulo 7, p. 102 para la composición de los efluentes y el estudio peruano; pp. 103 y 104 para la cadena de tratamiento, según Enden y Calvert; capítulo 5, p. 59 para la valorización del mucílago. Glosario para la demanda biológica de oxígeno y el biorreactor.

Lo que da en taza

Este proceso transcurre al lado del café, no dentro de él. Una vez separado el grano, lo que se haga con las aguas y la pulpa ya no cambia la taza. Ninguno de los trabajos leídos aquí mide un efecto del tratamiento de los efluentes sobre la nota sensorial del café.

Una sola afirmación, en estas fuentes, toca la taza. El Avance Técnico 187 de Cenicafé atribuye al transporte sin agua una fermentación más rápida y más homogénea. Lo dice del café en baba, el grano todavía cubierto de su mucílago, y de la pulpa. Está escrito como una ventaja esperada del proceso, sin ensayo sensorial publicado que lo respalde en ese documento.

Lo que realmente se bebe aquí es el cascara.

Lo que se mide. Una bebida de cascara producida en Suiza a partir de pulpa seca titula 226 mg/L de cafeína y 283 mg de equivalente de ácido gálico por litro de polifenoles. Las seis pulpas secas analizadas en el mismo estudio dan de 4,9 a 9,2 mg de equivalente de ácido gálico por gramo de materia seca. Las dos con más cafeína, un maragogipe y un Bourbon del Congo, suben a 6,8 y 6,5 mg de cafeína por gramo de materia seca. Un estudio polaco de 2025 compara dos extractos preparados a 20 mg/mL. La cáscara de cereza da 53 µg/mL de cafeína, el grano de arábica molido 450 µg/mL, es decir, ocho veces más.

Lo que se reivindica. Circulan cuatro descriptores en el comercio del cascara:

• frutos rojos;
• pasa;
• hibisco;
• escaramujo.

No se encontró en esta búsqueda ningún panel a ciegas publicado que los respalde. Atención también a una confusión extendida. La bebida polaca citada más arriba titula 280 mg/L de cafeína. Pero es una mezcla a partes iguales de infusión de café e infusión de cáscara. Este valor no es el del cascara solo.

Lo que sale mal

El primer riesgo es el vertimiento directo al curso de agua, y está documentado por la medición.

En el distrito de Wonsho, región de Sidama, en noviembre y diciembre de 2019, el efluente crudo de un taller se sitúa en pH 2,38. Lleva 4 302 mg/L de DQO, 2 410 mg/L de DBO5 y 0,11 mg/L de oxígeno disuelto. Aguas arriba del vertimiento, el río Orsha tiene pH 6,9 y 10 mg/L de oxígeno disuelto. Aguas abajo, cae entre pH 3,56 y 4, y entre 0,96 y 1,33 mg/L de oxígeno. La segunda campaña, publicada en 2023 sobre cuatro ríos del distrito de Aroresa, encuentra el mismo esquema. En el punto de vertimiento, el oxígeno disuelto se divide por más de dos y el pH cae entre 3,6 y 4,3.

Hay que notar de paso que la DQO de estos efluentes etíopes es mucho más baja que la de las aguas de lavado colombianas. No es un taller mejor, es más agua para la misma materia.

Los demás riesgos se reparten por etapa.

• Toxicidad del efluente ya tratado. Cenicafé midió tres umbrales en las salidas de SMTA, expresados en DQO. La concentración que mata a la mitad de los individuos es de 700 mg/L en el microcrustáceo Daphnia pulex. Es de 490 mg/L en el pez Lebistes reticulatus, el guppy, que el estudio da como el indicador más sensible. La que hace morir a la mitad de las células del alga Chlorella vulgaris es de 890 mg/L. Cumplir la ley no quiere decir, pues, sin efecto.
• Sobrecarga orgánica del SMTA. Lavar con menos de 4 L por kilogramo de pergamino seco concentra el efluente más allá de lo que el reactor digiere. Los ácidos se acumulan, los metanógenos fallan, la reducción se desploma.
• Envío de un lixiviado de pulpa y mucílago sin pretratar a un SMTA. Se le presentan 110 000 mg/L cuando está previsto para un agua de lavado de 15 000 o 30 000 mg/L.
• Inhibición de las plantas de acabado. El jacinto de agua cede a 1 281 mg/L de DQO, la lechuga de agua a 1 222, la salvinia a 903 y la espadaña a 508. Un efluente demasiado cargado mata la etapa encargada de pulirlo.
• Pulpa dejada al aire libre. La lluvia lava sus componentes, lo que modifica el pH del suelo y carga las aguas superficiales.
• Cascara mal secado. Es un riesgo de moho, y por tanto de micotoxina. El reglamento europeo fija cuatro límites a la pulpa seca:
• agua, menos de 18 %;
• actividad de agua, 0,65 como máximo;
• ocratoxina A, menos de 5,0 µg/kg;
• aflatoxina B1, menos de 2,0 µg/kg.

Una pulpa secada demasiado lentamente o recuperada por la humedad no pasa estos umbrales.

• Cafeína del cascara subestimada. Por encima de 150 mg/L, la etiqueta debe llevar la mención de alto contenido de cafeína y desaconsejar el producto a los niños y a las mujeres embarazadas o lactantes. La bebida medida a 226 mg/L muestra que el caso no es teórico.

Las referencias

• Agua del proceso convencional40 a 50 L por kg de café pergamino seco
• Agua con Ecomill0,4 a 0,5 L por kg de café pergamino seco
• Carga orgánica, convencional frente a ecológico115 frente a 10,6 a 30 g de DQO por kg de fruto
• DQO de las aguas mieles15 000 a 30 000 mg/L; del lixiviado de pulpa y mucílago: 60 000 a 120 000 mg/L
• Parte de la contaminación potencial que lleva la pulpa73,7 %
• Reducciónmás de 80 % con el SMTA solo, cerca de 95 % con humedal artificial