Un nuevo proceso mejorado de cuatro fases optimiza el funcionamiento de las biorrefinerías
La biomasa lignocelulósica es un recurso copioso y renovable. De hecho, es la materia prima más abundante y sostenible de la Tierra para la producción de productos químicos y materiales de origen biológico. Sin embargo, los métodos existentes para su procesamiento consumen mucha energía y recursos, lo cual encarece los bioproductos. Las distintas fases del proceso pueden ser más eficaces mediante el desarrollo de métodos de intensificación de procesos. Gracias a estos métodos, se integran múltiples fases de procesamiento en operaciones de un solo paso, lo cual ayuda a las biorrefinerías a reducir los costes, disminuir los residuos y fomentar la producción de materiales y productos químicos ecológicos. Se prevé que las biorrefinerías constituyan un pilar fundamental de la bioeconomía circular. La bioeconomía circular puede contribuir a un futuro sostenible y a cumplir los objetivos ambiciosos del Pacto Verde Europeo, sobre todo en lo que respecta en la transición hacia la neutralidad climática.
Todo comienza con la purificación y conversión de carbohidratos
En el proyecto BioSPRINT, financiado con fondos europeos, se mejoraron los procesos de biorrefinería de purificación y conversión de carbohidratos de biomasa lignocelulósica como la madera y la paja. Los científicos desarrollaron un proceso de cuatro fases para recuperar carbohidratos de los flujos de hemicelulosa de las biorrefinerías de lignocelulosa para, a continuación, emplearlos para fabricar nuevos biopolímeros.
Creación de un modelo secuencial integrado de biorrefinería
Durante la fase inicial de purificación previa, los carbohidratos se extraen de los flujos de hemicelulosa con tecnologías de precipitación y de membrana. En la segunda fase, esos carbohidratos se convierten en furanos, como el furfural y el 5-hidroximetilfurfural, gracias al empleo de catalizadores optimizados. La tercera fase consiste en separar esos furanos de los disolventes de reacción para preparar la fase de polimerización. Durante esta última fase, los furanos purificados se utilizan para producir resinas fenólicas y polioles. «El uso de nuevos métodos de intensificación durante todas las fases de procesamiento aumenta la eficiencia energética y mejora el uso de recursos —explica Christina Andreessen, coordinadora de BioSPRINT—. Ello da lugar a una reducción de los costes de producción y a una mejora de la viabilidad empresarial de las operaciones de biorrefinería, lo que en último término contribuye a mejorar la producción de materiales biorenovables». Algunos ejemplos de estos métodos son las innovadoras técnicas de precipitación con campos de fuerza centrífuga, la formulación de catalizadores optimizados, los procesos de destilación integrados e intensificados y la polimerización mejorada por ultrasonidos. El equipo del proyecto validó la versatilidad y escalabilidad de las tecnologías, demostrando así su buen funcionamiento con distintos tipos de flujos de hemicelulosa.
Formación, educación y desarrollo de capacidades
Durante el proyecto se organizaron diferentes seminarios web y seminarios semipresenciales, que contaron con una nutrida asistencia de representantes del mundo universitario y del sector industrial. Estas actividades ofrecieron muchas oportunidades para el intercambio provechoso y la formación relacionada con los métodos de intensificación de procesos desarrollados. Investigadores y profesionales de la industria siguen utilizando los materiales de los seminarios como un recurso valioso recurso para continuar desarrollando y aplicando las tecnologías a sus propias operaciones de biorrefinería. Parte del contenido de difusión de la investigación elaborado para los seminarios también formará parte de los nuevos cursos de postgrado de tres universidades e instituciones de investigación de Eslovenia, Finlandia y el Reino Unido que participaron en BioSPRINT. Además, la tecnología de intensificación de procesos está en consonancia con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas relacionados con la eficiencia energética, la reducción de residuos, la conservación de recursos, la reducción de emisiones, los principios de la economía circular y el desarrollo sostenible. «Gracias a unos procesos de biorrefinería eficientes, la producción de productos de origen biológico es más barata y requiere menos recursos —concluye Andreessen—. Ello facilita la transición hacia una bioeconomía circular y reduce la dependencia de los combustibles fósiles».
Palabras clave
BioSPRINT, material, biorrefinería, energía, intensificación de procesos, hemicelulosa, furano, biomasa lignocelulósica, purificación, bioeconomía circular
