VALORIZACIÓN DE RESIDUOS

Transcripción

1 VALORIZACIÓN DE RESIDUOS UNA OPORTUNIDAD PARA LA BIO-REFINERIA Elísabet Pires Ezquerra Instituto de Síntesis Química y Catálisis omogénea (ISQC) C.S.I.C. - Universidad de Zaragoza

2 QUÍMICA SOSTENIBLE Proceso de desarrollo de los fundamentos teóricos y las aplicaciones de la Ciencia Química necesarios para resolver de raíz las causas de los efectos negativos de la producción química y la extinción de las fuentes de materias prima, asegurando la contribución de la química al bienestar de los seres humanos y de todo el medio ambiente en la actualidad y en un plazo ilimitado de tiempo Materias primas Catálisis Disolventes benignos Eficiencia energética BIO-REFINERÍA

3 BIO-REFINERÍA IMPACTOS SOCIO-ECONÓMICOS Industria química Desarrollo rural más sostenible más competitiva Localización de las empresas Aprovechamiento de residuos Asociación de productores Empleo Creación de empleo en el medio rural Garantía de suministro y uso Mejora de la seguridad de suministro

4 ENFOQUES EN LA TRANSFORMACIÓN DE BIOMASA RESIDUOS Procesado Bio-catalítico Procesado quimio-catalítico Modificaciones químicas Moléculas plataforma Pool de moléculas Biopolímeros funcionales Procesado químico Productos químicos (intemedios) Productos funcionales (surfactantes, disolventes, lubricantes, plastificantes, )

5 ENFOQUES EN LA TRANSFORMACIÓN DE BIOMASA RESIDUOS Procesado Bio-catalítico Procesado quimio-catalítico Modificaciones químicas Moléculas plataforma Pool de moléculas Biopolímeros funcionales Procesado químico Productos químicos (intemedios) Productos funcionales (surfactantes, disolventes, lubricantes, plastificantes, )

6 ENFOQUES EN LA TRANSFORMACIÓN DE BIOMASA RESIDUOS Procesado Bio-catalítico Procesado quimio-catalítico Modificaciones químicas Moléculas plataforma Pool de moléculas Biopolímeros funcionales Procesado químico Productos químicos (intemedios) Productos funcionales (surfactantes, disolventes, lubricantes, plastificantes, )

7 TIPOS DE RESIDUOS DISPONIBLES PARA BIO-REFINERIA RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS Gran variabilidad en la composición Menor interés para la industria química RESIDUOS AGRÍCOLAS Y FORESTALES Gran volumen de producción No compiten con alimentación Composición macroscópica más controlada RESIDUOS DE ALIMENTACIÓN Gran variabilidad en la composición De utilidad los que provienen directamente del sector productivo

8 Residuos lignocelulósicos Madera o restos de talas Foro tecnológico empresarial-21 de febrero de 2013 Celulosa emicelulosa lignina

9 a partir de celulosa Foro tecnológico empresarial-21 de febrero de 2013 CELULOSA Ejemplo de molécula plataforma idrólisis ácida alta temperatura Ácido Levulínico Mezcla polioles Surfactantes Síntesis de poliésteres

10 a partir de celulosa Foro tecnológico empresarial-21 de febrero de 2013 CELULOSA Colaboración con hidrotratamiento Catalizador heterogéneo ácido a base de carbono Catalizador capaz de sustituir a catalizadores ácidos homogéneos corrosivos y de difícil manejo Esterificación de ácidos grasos Cetalización de glicerina Esterificación de glicerina Lubricantes, disolventes, aditivos combustibles, plastificantes, cosméticos

11 a partir de hemicelulosa EMICELULOSA Foro tecnológico empresarial-21 de febrero de Es un heteropolisacárido, formado por xilosa, arabinosa, glucosa, manosa y ácido glucorónico.. -Constituye el 25% del peso seco de la madera. -Contiene muchas pentosas por lo que no es útil para la fermentación y obtención de etanol. idrólisis Molécula plataforma Xilosa Despolimerización por hidrólisis en medio ácido suave Mezcla pentosas Surfactantes: lavavajillas y detergentes

12 a partir de lignina LIGNINA Foro tecnológico empresarial-21 de febrero de 2013 La lignina se forma de la deshidratación de los azúcares creando compuestos aromáticos. - La producción mundial de lignina proveniente de la industria papelera es 50x10 6 Tm/año similar a la producción de plásticos. Polímeros Sustituto de las resinas fenol-formaldehído Sulfato de lignina: resina de intercambio iónico. También tiene propiedades adhesivas Moléculas pequeñas Catecol, fenol, cresol, vainillina Problemas: -Complejidad de su estructura química.. -Alto contenido en impurezas y azufre. -Alto coste de su purificación y procesado.

13 Residuos de alimentación La Unión Europea genera al año 90 millones de toneladas de desperdicios alimenticios 38% de las cuales se producen en el sector productivo. Residuo Residuo prensado de olivas Residuo de otros aceites Peladura de patatas Volumen /año a Residuo Residuo caña de azúcar Volumen /año Residuo maíz Orujos de uva Residuo Procesado plátano Procesado de manzanas procesado de cítricos Volumen /año a

14 Residuos de alimentación: ejemplo 1 Foro tecnológico empresarial-21 de febrero de 2013 * O QUITOSAN Segundo polisacárido más abundantes tras la celulosa O O O NR O R = COC 3 quitina R= quitosán O O O NR O n Utilizado como tal o tras pequeñas transformaciones en biopolímeros Ejemplo: Biomedicina: Suturas biodegradables, liberación controlada de fármacos Agricultura y ganadería: recubrimiento de semillas, liberación controlada de fertilizantes, aditivos alimentación animal. Industria: catalizador, soporte de sistemas enzimáticos s

15 Residuos de alimentación: ejemplo 2 Foro tecnológico empresarial-21 de febrero de 2013 ACEITES USADOS Utilizado tras desgomadotransesterificacion-epoxidación y apertura Transformaciones 1L de aceite usado puede contaminar 1000L de agua Dificultad en la logística de la recogida BIODIESEL Aplicaciones Lubricantes biodegradables Plastificates para PVC ( Tm/año) Poliuretanos Materiales poliméricos

16 ALGUNAS MULTINACIONALES EN ESTE MERCADO - CARGILL & DOW (polímeros de maíz (NatureWorks polymer) - DUPONT (polímeros de 1,3-propanodiol (Sorona PE, Susterra, Zernea )) - DOW (polímeros de soja como sustitutos de poliuretanos) - VERTEC (Biodisolventes) - PROCTER & GAMBLE (Surfactantes) -COGNIS (Disolventes, surfactantes (Cognis APG ) y lubricantes) -BAYER (polímeros polioles a partir de aceites vegetales para obtener poliuretanos)