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Nuevas biorrefinerías más eficientes y sostenibles

El crecimiento de la población mundial –que se prevé que aumente más de un 30% en los próximos 40 años, pasando de 7.000 millones en 2012 a más de 9.000 millones en 2050–, el rápido agotamiento de muchos recursos, la dependencia energética exterior unida a la inestabilidad de precios, el aumento de la presión sobre el medio ambiente y el cambio climático son factores que hacen que Europa deba cambiar radicalmente su manera de producir, consumir, transformar, almacenar, reciclar y eliminar los recursos biológicos.

La Comisión Europea mantiene una estrategia dirigida a orientar la economía europea hacia un uso más sostenible de los recursos, por la que se pretende satisfacer las necesidades de un amplio abanico de sectores industriales, favorecer sinergias y complementar otras políticas, entre las que destaca la política energética y de cambio climático; la cual define objetivos como: reducir emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) un 20% con respecto a los niveles de 1990, aumentar la eficiencia energética un 20% y una participación de las energías renovables del 20% en el consumo total de energía de la Unión Europea.

La biomasa se posiciona como una fuente renovable de energía, pero también de carbono, con la que es posible llegar a un amplio abanico de productos, favoreciendo  este proceso de desarrollo de la bioeconomía y el aprovechamiento de recursos para generar mercados de valor añadido y potenciar la economía circular, como demuestran los distintos productos ya en el mercado que tienen aplicaciones muy diversas entre las que se encuentran la industria textil, cosmética, farmacéutica o transporte, por mencionar algunas. La explotación de la importante cantidad de recursos biomásicos que se encuentran infrautilizados, representa una oportunidad de avance en la senda marcada por la política de la bioeconomía establecida por la Unión Europea.

Las biorrefinerías son instalaciones que favorecen esta conversión y uso, pues sustituyen los recursos fósiles empleados en las refinerías petroquímicas por otros renovables (incluidos los residuos). En la actualidad ya existen biorrefinerías operativas basadas en materias primas simples, sin embargo, el objetivo último es desarrollar plantas que, a partir de diferentes materias primas, generen múltiples productos incluyendo energía y productos químicos basados en biomasa (building blocks y sus plataformas químicas). Pero para conseguir una implantación comercial de las biorrefinerías es necesario, entre otros pasos, disminuir los costes asociados e incrementar la eficiencia de las conversiones a bioenergía y bioproductos, proceso que va de la mano de la investigación y la innovación.

Esquema

El valor añadido del consorcio europeo Valor Plus (VALORISING BIOREFINERY BY PRODUCTS) se basa en desarrollar biorrefinerías de “segunda generación”, avanzando en la capacidad de reutilización de determinados productos y subproductos, lo que hasta ahora era imposible  por la incapacidad de su purificación y posterior tratamiento de forma viable. Un hecho de gran relevancia estratégica para muchas industrias que procesan productos de origen biológico, ya que hasta ahora se obstaculizaba su uso e industrialización comercial.

El objetivo principal es por tanto el desarrollo de biorrefinerías integradas de ciclo cerrado, que sean sostenibles y económicamente viables al hacer un uso completo de la biomasa, minimizando la producción de residuos y generando el máximo valor posible a partir de los recursos disponibles. Para ello, la investigación y desarrollos que se están produciendo dentro del proyecto van en la línea de desarrollar  procedimientos de control de calidad para la recuperación fiable y consistente de fibras de hemicelulosa y macromoléculas de lignina mínimamente degradadas, además de compuestos de glicerol crudo sin purificar, para su posterior tratamiento y revalorización. Las aplicaciones derivadas de estos procesos de producción son muy diversas, permitiendo generar un amplio abanico de subproductos con posible aplicación o utilización en áreas que van desde los biocombustibles hasta su posible uso para la generación de prebióticos, bioplásticos y materiales.

En general, en muchas de las etapas  individuales de las biorrefinerías, estos procesos no se encuentran todavía 100% optimizados. El proyecto llevará a cabo una evaluación completa del ciclo de vida, evaluando y demostrando el potencial de escalado e integración de los resultados del proyecto en biorrefinerías existentes y futuras, al tiempo que definirá la tecnología de biorrefinería y hojas de ruta de flujo de productos para promover la conciencia y el compromiso de las partes interesadas.

Este nuevo concepto de biorrefinería en el que se enmarca el proyecto supone un avance definitivo al eliminar los problemas asociados a la generación de residuos, dándoles un valor a su vez. Así, se consigue un aumento significativo de su rentabilidad y competitividad frente a sus equivalentes petroquímicos, gracias a que no solo a la mejora de la eficiencia del proceso por tratar un multiproducto, y a la  reducción de la dependencia sobre los cultivos alimentarios, permitiendo el uso sostenible de una mayor diversidad de recursos biomásicos (residuos agrícolas, forestales…), sino además por dar un nuevo valor a algo que en un principio parecía carecer de ello.

La utilización de biomasa lignocelulósica (LCB) para la producción de biocombustibles y productos químicos es importante ya que las tecnologías tienen que satisfacer la demanda mundial de energía, reduciendo la dependencia de los recursos basados ​​en el petróleo o recursos fósiles y el impacto de los crecientes costes de la demanda de energía y de materias primas, mientras que simultáneamente se reducen las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Sin embargo, su uso no es tan sencillo  pues su comportamiento recalcitrante dificulta su conversión biológica. Por esta razón, se necesita un pre-tratamiento para convertirla en los productos deseados de manera más eficiente. Posteriormente se hidrolizan la celulosa y la hemicelulosa en azúcares que pueden ser biológicamente convertidos en biocombustibles y otros productos químicos de alto valor añadido.

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El proyecto creará un impacto económico positivo en el sector de los productos de base biológica apoyando la generación de alianzas y sinergias entre los sectores industriales relacionados con la biorrefinería mediante el desarrollo de los conocimientos técnicos y los procedimientos para el uso de cultivos, materias primas verdes y de origen lignocelulósico; produciendo una amplia gama de productos (pre-bióticos, aditivos para composites de biopolímeros, adhesivos y recubrimientos, aditivos para combustibles  y otros productos químicos de interés como el etanol, butanol, 1,3-PDO, etc.) mediante el empleo de una combinación y desarrollo de técnicas de extracción, separación y fraccionación, catalizadores, transformaciones químico-enzimáticas y fermentaciones con microorganismos modificados, mejorando así los procesos de transformación y por tanto su eficacia. Estos avances en la ciencia y la ingeniería de biorefinerías traerán consigo la caracterización y desarrollo de enzimas y cepas de microorganismos que en conjunto con otras técnicas permitirán obtener productos químicos de interés industrial.

Estos impactos se pueden resumir de la siguiente manera: disminuir la dependencia en el  petróleo y los productos de origen  fósil; crear puestos de trabajo y nuevas empresas; adoptar prácticas más sostenibles y económicas agrícolas de bajos insumos; mejorar la biodiversidad mediante el cultivo de una variedad de biomasa lignocelulósica para la biorrefinerías; desarrollar el entorno rural; dar soluciones a medida para estimular las industrias que pueden producir productos nuevos de base biológica; así como estimular otras industrias debido a la interrelación entre las empresas.

 

Fuente imagen destacada: Pixabay

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