PROYECTO CASTILLA-LA MANCHA BIO-ECONOMY REGION FINANCIADO POR:

Transcripción

1 PROYECTO CASTILLA-LA MANCHA BIO-ECONOMY REGION FINANCIADO POR:

2 Concepto de Bioeconomía Es una economía basada en productos y servicios respetuosos con el medioambiente producidos a partir del uso de la biotecnología y las fuentes de energía renovable. Biorrefinería Bioproductos Biocombustibles Alimentación Energía

3 Estadísticas sobre investigación y desarrollo Europa carece de Proyectos demostrativos

4 Estrategia de Europa para la I+D Source: Bio-Based Industries Consortium

5 Reto europeo: Escala demostrativa Escala laboratorio Biorrefinería a escala demostrativa Biorrefinería a escala industrial Europa está trabajando para llevar a cabo proyectos a escala demostrativa

6 Financiación del Proyecto CLaMber 4 M 16 M 20 M

7 Objeto del Proyecto CLaMber SITUAR A CASTILLA-LA MANCHA EN EL CENTRO DE LA NUEVA ESTRATEGIA EUROPEA PARA LA BIOECONOMÍA Objetivos específicos: Construir una biorrefinería tecnológicamente avanzada a escala demostrativa para la investigación en la producción de bioproductos innovadores de alto valor añadido y biocombustibles a partir de biomasa a una escala mayor. Crear un polo tecnológico en la región para activar sinergias con las empresas tanto productoras de la biomasa como usuarias de los bioproductos y fomentar la creación y la explotación de nuevos nichos de mercados. Revitalizar la economía local y revertir la demografía negativa que caracteriza las áreas rurales Crear un sistema de cooperación público-privado eficiente, orientado al avance científico-tecnológico y motor de iniciativas de alcance europeo e internacional.

8 Por qué en Castilla-La Mancha? Dispone de un alto potencial de residuos agrícolas y forestales y de residuos procedentes de las industrias agroalimentarias. Existen grandes cantidades de diferentes tipos de biomasa en toda la región. Cuenta con una muy buena disponibilidad de biomasa. El sector agrícola representa un alto porcentaje del PIB de la región. % PIB SEGÚN SECTORES 62 6,1 18,1 13,8 AGRICULTURA INDUSTRIA CONSTRUCCIÓN SERVICIOS

9 AGECAM Disponibilidad de la biomasa en Castilla-La Mancha BIOMASA RESIDUAL DISPONIBLE PARA RECUPERACIÓN ENERGÉTICA AGRÍCOLAS Residuos biomásicos valorizables energéticamente FORESTALES INDUSTRIAS MADERA HERBÁCEOS LEÑOSOS INDUSTRIAS AGROALIMENTARIAS t/año Paja cereales Tallo y zuro maíz Residuo campo girasol Subtotal Poda vid Poda olivar Poda frutales Descepe Subtotal Leñas, ramas, copas, Subtotal Aserraderos (20.1) ,50 Tableros (20.2) 3.524,60 Construcción (20.3) ,59 Envases (20.4) 8.961,50 Otros y corcho (20.5) 2.628,80 Muebles (36.1) ,20 Subtotal ,19 Bagazo cerveceras Orujo uva Orujillo aceituna Subtotal TOTAL ,19

10 Disponibilidad de la biomasa en Castilla-La Mancha BIOMASA RESIDUAL DISPONIBLE PARA DIGESTIÓN RESIDUO t/año RESIDUO t/año Purín de cerdo No conformes frutales no cítricos Estiercol de vaca Transformación hortalizas Gallinaza Transformación tubérculos 379 Restos de otras especies Transformación cítricos 0 Mat. Primas matadero de carne Transformación frutales no cítricos Mat. Primas matadero avícola Bagazo - Ind. Cervecera Mat. Primas de estabulación Alperujo 2F Harinas C2 0 Alpechín 3F Lodos de EDARI - cárnica Mat. Primas Ind. Del vino Lodos de EDARI - láctea Mat. Primas Ind. Sidra 0 Lactosuero Mat. Primas Ind. Azucarera Mat. Primas de lácteos y otros Paja de cereal Mat. Primas de pescado 27 Lodos EDARI - Transf. Vegetales Lodos de EDARI - pescado 22 Cultivos energéticos Excedentes hortalizas Glicerina Excedentes cítricos 0 Mat. Primas DDGS (bioetanol) Excedentes frutales no cítricos 56 Mat. Primas pulpa remolacha (bioetanol) 0 No conformes hortalizas Gran Distribución No conformes tubérculos Bares y Restaurantes No conformes cítricos 0 Hoteles PROBIOGAS, 2011 TOTAL: t/año

11 Cambio de materia prima? BIOMASA CARBOHIDRATOS LIGNINA GRASAS PROTEINAS VITAMINAS COLORANTES AROMATIZANTES OTRAS PEQUEÑAS MOLÉCULAS MATERIA ORGÁNICA MINERALIZACIÓN REACCIONES DE REDUCCIÓN ANAEROBIA PRESIÓN OXIGENO HISTORIA DEL USO INDUSTRIAL SIGLO XIX MATERIAL FÓSIL MEZCLA DE HIDROCARBUROS: ALCANOS ALQUINOS ALQUENOS AROMATICOS ALCOHOLES FENOLES ÉTERES ALDEHIDOS Y CETONAS ACIDOS CARBOXILICOS OTROS BIOMASA MATERIAL FÓSIL PRESENTE

12 Clasificación de la biomasa BIOMASA LIGNOCELULÓSICA AZUCARADA/AMILACEA Cultivos lignocelulósicos Cultivos azucarados OLEAGINOSA MEZCLA RESIDUAL Estiércoles Residuos agrícolas Lactosuero AR Residuos alta carga (vinazas, alpechín, Residuos Hollejos de y Lías matadero Lactosuero Alperujo Lodos FORSU de EDAR agrícolas herbáceos Grasas animales residuales Residuos Estiércoles vegetales agrícolas residuales leñosos etc.) Cultivos oleaginosos Cultivos amiláceos azucarados Cultivos lignocelulósicos Cultivos amiláceos Cultivos oleaginosos FORSU Hollejos y Lías Lodos de EDAR Alperujo Grasas vegetales residuales herbáceos Residuos agrícolas leñosos Grasas animales residuales AR alta carga (vinazas, Residuos de matadero alpechín, etc.)

13 Actuaciones del Proyecto CLaMber BIOMASA CONOCIMIENTO BIOTECNOLÓGICO CASTILLA-LA MANCHA INSTALACIONES Promoción de actividades de I+D relacionadas con la biotecnológia y desarrolladas por empresas en Castilla-La Mancha. Construcción de una biorrefinería a escala planta piloto para la investigación en la producción de bioproductos de alto valor añadido y biocombustibles a partir de biomasa.

14 Primera actuación englobada en el Proyecto CLaMber CONSTRUCCIÓN DE UNA BIORREFINERÍA A ESCALA DEMOSTRATIVA INTEGRAL MODULAR FLEXIBLE INNOVADORA SERVICIOS: 1 t de materia seca por día ENFOCADA A ASPECTOS TALES COMO LA EFICIENCIA, REDUCCIÓN DE COSTES Y VALIDACIÓN DE NUEVOS PROCESOS DE BIOCONVERSIÓN ALQUILER DE INSTALACIONES CONTRATACIÓN DE PROYECTOS DE I+D PARTICIPACIÓN COMO SOCIOS EN PROYECTOS CON FINANCIACIÓN COMPETITIVA FORMACIÓN DE PERSONAL EN BIOTECNOLOGÍA

15 Diagrama de flujo simplificado Biomasa biodegradable húmeda (industrial, ganadera y agrícola) Acondicionamiento y homogeneización Ácidos grasos volátiles Fermentación acidogénica Hidrógeno Biofertilizantes Digestión anaerobia completa Digestato Biogas Alimento animal Cultivos o residuos oleaginosos (colza, alperujo, etc.) Prensado y extracción Aceites Esterificación Biodiesel Cultivos o residuos azucarados o amiláceos (cereales, maíz, remolacha, etc.) Trituració n Extracción Extractos de alto valor añadido Glicerina Cultivos y residuos lignocelulósicos (Paja, carrizo, restos de poda, etc.) Trituración Pasta bruta Extracción Pasta bruta Hidrólisis Lignocelul osa Gasificación Azúcares Pretratamien to Syngas (CO+H2) Bioetanol Fermentació n Alimento animal Celulosa Hidróli sis Glucosa Hemicelul osa Hidróli sis Xilosa Lignina Síntesis de alcoholes Bioalcoholes (metanol) Síntesis de Fischer- Tropsch Biocombustibles Otras reaccion es Ácido levulínico, hidroximetilfu rfural, etc. Otras reaccion es Xilitol, ácido acético, furfural, etc. Procesos Redox Procesos Ácido-Base Procesos Biológicos Procesos Térmicos Fenoles, cresoles, vainillina, sulfuro de dimetilo, dimetil sulfóxido, etc. Fenol y fenoles sustituidos, ácidos fnólicos, catecol, etc. Vainillina, ácidos ferúlico, cumarico y otros, lignina oxidada para pinturas y recubrimientos,etc. Etileno, acetileno, ácido acético, fenol, metano, monóxido de carbono, etc.

16 Unidades de la Biorrefinería UP-STREAM Objetivo: Convertir la biomasa en una fuente de carbono fermentable o materia prima acondicionada para la producción de otros productos. Recepción y pesado de materias primas. Almacenamiento protegido de sólidos. Almacenamiento agitado, aireado y refrigerado de líquidos, y en el que se puedan garantizar unas ciertas condiciones de asepsia. Concentración y/o clarificado de líquidos para su adecuación como medio de fermentación. Triturado y homogeneización así como cribado (retirada de sólidos). Pre-tratamiento físico/químico para aumentar la capacidad de hidrolisis (rotura de estructura lignocelulosica). Hidrólisis de cadenas azucares hasta monosacaridos. Acondicionamiento de Hidrolizado mediante separación sólido/líquido y concentración del hidrolizado hasta su adecuación como medio de fermentación. Transferencia de productos acondicionados al batching de fermentación. Capacidad buffer de almacenamiento de distintos hidrolizados

17 Unidades de la Biorrefinería MID-STREAM Objetivo: Fermentar o bio-transformar la fuente de carbono generada en up-stream en los diferentes productos de interés (biofuels, building blocks, etc.). Laboratorio de microbiología para gestión de microorganismos (starters, inóculos, etc..) con capacidad para un WCB. Tren de propagación para fermentación principal. Fermentación principal. Unidad de fermentación piloto o secundaria. Unidad de preparación de medio de cultivo en batch. Almacén de sales y nutrientes sólidos. Unidad de esterilización en línea de medio de cultivo. Unidad de preparación, esterilización y dosificación de feedings (incluido fuente de carbono). Clarificación / concentración de caldo. Unidad CIP centralizado para lavado equipos.

18 Unidades de la Biorrefinería DOWN-STREAM Objetivo: Aislar el producto de interés de la fermentación mediante módulos biotecnológicos interconectables. Lisis mecánica. Extracción química con disolventes (ATEX). Extracción mecánica (prensa). Tecnología secado. Columna cromatografía. Reacciones biocatalíticas enzimáticas. Reactor multipropósito. Liofilizador. Box de pruebas_1. Box de pruebas_2 (ATEX).

19 Unidades de la Biorrefinería UTILITIES Objetivo: Servicios auxiliares necesarios para la operación de las diferentes unidades de la biorrefinería. Suministro eléctrico. Vapor. Agua de proceso. Agua de torre. Agua fría de chiller. Agua glicolada. Aire comprimido de instrumentación y proceso. Gases (NH 3, N 2, O 2 ).

20 Segunda actuación englobada en el Proyecto CLaMber Emisión de una Compra Pública Precomercial (CPP) (8,6 Millions ) para la realización de proyectos innovadores de I+D cuyos objetivos son: SELECCIÓN DE MATERIAS PRIMAS ÓPTIMAS MEJORA Y DESARROLLO DE NUEVOS BIOPROCESOS Toma de muestra RPMC Toma de muestra RPMC DESARROLLO DE NUEVOS BIOPRODUCTOS Toma de muestra RPMC INVESTIGACIÓN SOCIOECONÓMICA, NUEVOS MODELOS DE NEGOCIO, LOGÍSTICA Y OTROS RETOS TECNOLÓGICOS biogás biogás biogás V-2 V-1 TI V-5 V-4 TI V-8 V-7 TI Colector Biogás C-2 Colector Biogás C-4 Colector Biogás C-6 Baño Criostatizado Baño Termostatizado R-1 R-2 R-3 V-3 Vaciado de reactor V-6 Vaciado de reactor V-9 Vaciado de reactor G-1 G-2 G-3 G-4 G-5 G-6 Alimentación Colector Alimentación Colector Alimentación Colector Residuo Residuo tratado Residuo Residuo tratado Residuo Residuo tratado A-1 C-1 A-2 C-3 A-3 C-5

21 Adquisición de conocimiento ALINEADAS CON LA ESTRATEGIA EUROPEA DE INVESTIGACIÓN PRESENTADA EN EL PROGRAMA HORIZONTE 2020, LAS LICITACIONES PUBLICADAS ENGLOBAN LOS SERVICIOS DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN PARA LA UTILIZACIÓN INTEGRAL DE: BIOMASA LIGNOCELULÓSICA (CULTIVOS Y RESIDUOS). BIOMASA OLEAGINOSA (CULTIVOS Y RESIDUOS). BIOMASA RESIDUAL AGROALIMENTARIA. BIOMASA RESIDUAL GANADERA Y NO AGROALIMENTARIA.

22 Biomasa Lignocelulósica (cultivos y residuos) Optimización de los métodos de fraccionamiento del material lignocelulósico para conseguir procesos sostenibles y económicamente viables. Mejorar los parámetros del proceso (conversión, rendimientos ) comparados con los procesos de producción convencionales, consiguiendo al menos un grado de conversión del 75% de la lignocelulosa en productos de alto valor añadido. Obtención de bioproductos de base lignocelulósica cuyo coste de producción sea no más de 2-3 veces superior a los obtenidos actualmente. Obtención de bioproductos derivados de la lignina cuyo coste de producción sea no más de 3-4 veces superior al valor energético obtenido a partir de la lignina. Obtención de al menos 3 bioproductos que sean competitivos en el mercado desde el punto de vista económico, tecnológico y medioambiental con los productos equivalentes. Obtención de bioproductos con al menos el 70% de su contenido obtenido a partir de bioprocesos, con emisiones de menos de 2,3kg de CO2eq/kg emisión. Contribuir a reforzar la cooperación entre proveedores y consumidores finales a lo largo de toda la cadena de valor del proceso. Convertir la biomasa lignocelulósica en una materia prima competitiva para su transformación en bioproductos. Revitalización de las áreas rurales así como de las industrias forestales y agrarias en la región.

23 Biomasa oleaginosa (cultivos y residuos) Desarrollar y demostrar nuevos cultivos oleaginosos no alimentarios, maximizando el uso de recursos agrícolas actualmente infrautilizados para la producción de bioproductos como biolubricantes, biocombustibles y bioplásticos. Transformar el aceite extraído de los cultivos oleaginosos en polímeros biodegradables, equivalentes a las poliolefinas obtenidas en la industria petroquímica. Obtención de bioproductos cuyo coste de producción sea no superior a 3 veces los obtenidos actualmente. Obtención de bioproductos con al menos el 70% de su contenido obtenido a partir de bioprocesos, con emisiones de menos de 2,3kg de CO2eq/kg emisión. Contribuir a reforzar la cooperación entre proveedores y consumidores finales a lo largo de toda la cadena de valor del proceso. Creación de puestos de trabajo para el desarrollo de actividades emprendedoras en toda la región de Castilla-La Mancha, tanto en el sector primario, como en el secundario (logística, industria de la transformación de bioproductos ) y en el terciario.

24 Biomasa agroalimentaria residual Demostrar la existencia de toda la cadena de valor con bioproductos de alto valor añadido para nuevos mercados, producidos a partir de residuos agroalimentarios. Disminuir el impacto medioambiental de los residuos y acercar el coste de producción de los bioproductos resultantes al de sus homólogos comerciales. Valorizar los residuos de manera eficiente para mejorar la competitividad de la industria generadora de dichos residuos, contribuyendo al desarrollo rural y a la creación de empleo en zonas rurales. Demostrar el uso del residuo posterior a la valorización como posible fuente de carbono biodegradable y/o fermentable para obtener biocombustibles (hidrógeno y biogás entre otros ). Demostrar la valorización del biogás u otros gases producidos, especialmente para usos no relacionados con su combustión.

25 Biomasa residual ganadera y no agroalimentaria Mejorar la actuación medioambiental y la eficiencia en costes de los bioproductos y bioprocesos. Reducción de la huella de carbono en al menos un 20% con respecto a las tecnologías actualmente disponibles. Validación tecnológica de al menos 2 nuevos bioproductos. Certificación tecnológica de fertilizantes con una concentración mejorada de nutrientes y posibilidad de uso para muchas plantas. Facilitar la sustitución de al menos un 10% del Nitrógeno y fósforo con compuestos reciclados de fertilizantes comerciales. Contribuir a reforzar la cooperación entre proveedores y consumidores finales a lo largo de toda la cadena de valor del proceso. Convertir la biomasa residual descrita en una materia prima competitiva para su transformación en bioproductos.

26 MUCHAS GRACIAS!!!