Biorrefinería basada en procesos fermentativos

¿Sabías que en 2050 seremos 10.000 millones de personas según las previsiones oficiales? Con estas cifras, la producción de bienes y la generación de residuos crecerán enormemente, especialmente en la agroindustria. La biorrefinería basada en procesos fermentativos ofrece una solución sostenible para manejar este desafío, transformando residuos en recursos útiles.

La biorrefinería es un proceso innovador que basa su actividad en la transformación de residuos/subproductos (biomasa) en: i) productos químicos, tanto productos finales como de plataforma; ii) materiales, como bioplásticos; iii) biocombustibles, como biohidrógeno y iv) energía eléctrica, utilizando una amplia gama de tecnologías y procesos integrados que abarcan desde físico-químicos hasta biológicos. Su homóloga, la refinería tradicional, basa su actividad en el uso del petróleo como materia prima.

Así, este enfoque no solo ayuda a reducir la dependencia de los combustibles fósiles, sino que también ofrece una solución sostenible para la gestión de residuos/subproductos biodegradables y la obtención de productos de alto valor añadido. Al aprovechar la diversidad y abundancia de la biomasa, la biorrefinería juega un papel crucial en la economía circular. Ello promueve un uso más eficiente y responsable de los recursos naturales. Además, este modelo contribuye significativamente a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, impulsando la transición hacia una economía baja en carbono promovida por la Unión Europea en el Pacto Verde (Green Deal).

Aprovechamiento de residuos/subproductos

La biorrefinería a partir de residuos/subproductos biodegradables se ha convertido en una solución destacada para abordar los desafíos ambientales y económicos asociados con su gestión, con frecuencia llevado a cabo de forma inadecuada. Éstos surgen en diferentes fases de la producción agrícola: desde el cultivo hasta la transformación de la materia prima. Ejemplos son: los tallos y hojas de plantas, cáscaras de frutas, desechos de alimentos, etc. La biorrefinería utiliza una variedad de tecnologías y procesos para descomponer y transformar los residuos/subproductos en compuestos de valor. Esta transformación puede incluir procesos de pretratamiento, fermentación, hidrólisis, destilación, extracción y otros métodos para separar y purificar los componentes objetivo.

Nuestro valor añadido

Una de las áreas de I+D prioritarias de CETENMA es la valorización de residuos del sector agroalimentario. Su objetivo es crear compuestos de alto valor añadido (p.ej., ácidos grasos volátiles o aminoácidos esenciales) que puedan ser incorporados en los ciclos productivos industriales, todo en el marco de la economía circular.

En este contexto, CETENMA presenta dentro de sus líneas de investigación varios procesos de biorrefinería: Optimización de pretratamientos para el fraccionamiento de residuos agrícolas de tipo lignocelulósico en el Proyecto VINNOVA, producción de ácido succínico mediante fermentación de lactosuero (efluente industrial) en el seno del Proyecto BIOSUCC y producción de L-lisina a partir de fermentación de residuos textiles pretratados en el Proyecto LISITEX, que continúa el trabajo iniciado por el Proyecto R-TEX.

En el desarrollo de estos proyectos, CETENMA en sus instalaciones cubre toda la cadena de tratamiento. Por un lado, se lleva a cabo el tratamiento primario o de acondicionamiento (upstream). Posteriormente, el tratamiento principal (midstream) en el que el producto objetivo es generado junto con otros compuestos. Finalmente, en la etapa de separación y purificación (downstream), se obtiene el bioproducto deseado. Por otro lado, en estas etapas se generan corrientes laterales (sidestreams) que también son valorizadas/tratadas para que su impacto sea mínimo.

Un caso en particular: Proyecto BIOSUCC

El proyecto produce ácido succínico valorizando el lactosuero usado como medio de fermentación de una cepa modificada genéticamente. El contexto de este proyecto dentro de una biorrefinería se muestra en el esquema simplificado adjunto.

Biorrefinería basada en procesos fermentativos

Esquema de biorrefinería basada en la valorización del lactosuero

¿Por qué ácido succínico como producto objetivo?

El interés industrial del ácido succínico está vinculado a su uso no sólo como componente en procesos productivos (p.ej., ingrediente alimentario, biodisolvente o biosurfactante) sino que también puede ser el compuesto de partida para otros productos (p.ej., ácido adipídico, 1,4-butanodiol u otros ácidos orgánicos como maleico o itacónico).

En cuanto a su valor comercial, ¿cuál es la importancia del ácido succínico?

Según diversas fuentes, actualmente el ácido succínico alcanza valores cercanos a los 2.000 €/Tn y su tasa de crecimiento anual compuesto se estima entre el 6.4% y el 9.7% para comienzos de la década de 2030.

En cuanto a su efecto sobre el medio ambiente, ¿tiene alguna ventaja?

El ácido succínico tiene dos vías de obtenerse: vía petroquímica o vía biológica. Según Mancini et al. (2022), la vía petroquímica (la más usada para su producción) proporciona entre 4.5 y 5 toneladas de CO2-eq por tonelada de ácido succínico obtenido más que la vía biológica.

Por lo tanto, la producción de este ácido mediante el proceso estudiado y desarrollado en CETENMA no sólo proporciona oportunidades industriales y comerciales, sino también ventajas ambientales que proporcionan un posicionamiento diferencial a las empresas y una mejor opinión sobre ellas por parte de la sociedad; cada vez más concienciada en este apartado.

Si quieres saber más…

Esperamos que este artículo sobre la innovación en biorrefinería y su papel crucial en la promoción de la economía circular te haya sido útil para comprender la importancia de adoptar enfoques sostenibles en la gestión de residuos biodegradables.

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Para más información, no dudes en contactar con nosotros a través de cetenma@cetenma.es.

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