La Europa 2020 camina con paso decidido hacia el uso eficiente de sus recursos y se apoya en la innovación tecnológica aplicada al desarrollo de una bioeconomía sostenible y rentable. Las biorrefinerías son el instrumento clave para lograrlo. En AINIA estamos trabajando en un proyecto demostrativo sobre la viabilidad tecno-económica y medioambiental de una biorrefinería para convertir residuos urbanos orgánicos, dotarlos de valor y convertirlos en bioproductos. Uno de los últimos hitos ha sido la producción de un biopolímero (PHA´s) para el desarrollo de envases cosméticos o bolsas de basura.
La aportación fundamental de las biorrefinerías al concepto de Economía Circular es su capacidad de transformar la biomasa en diferentes productos finales de elevado valor añadido. La biomasa es transformada a través de diferentes procedimientos. Estos pueden ser físicos, químicos, termoquímicos o biotecnológicos y generalmente, después de las transformaciones primarias o “plataformas”, son necesarios procesos de transformación secundarios que nos permitan alcanzar los bioproductos que se desean obtener.
Existen grandes diferencias entre los distintos tipos de biomasa, plataformas y productos finales, por lo que las principales características de las biorrefinerías son su adaptabilidad a través de procesos eco-eficientes, instalaciones flexibles y su capacidad para integrar la totalidad de la cadena de valor.
El proyecto URBIOFIN: De residuos a bioproductos a través del modelo de biorrefinería
Precisamente en esta área estamos trabajando en el proyecto europeo URBIOFIN en el que estamos demostrando las capacidades de una biorrefinería integrada e innovadora para la transformación de residuos sólidos urbanos en nuevos bioproductos de gran interés industrial.
Lograr una gestión integral de los residuos urbanos para su valorización presentaría una solución al problema de la contaminación ambiental, además de contribuir a la transformación económica hacia el modelo de economía circular como el que Europa persigue en el plan de Economía Circular de la Comisión Europea.
Aplicaciones a partir de PHA´s: Bolsas de basura y envases cosméticos
Dentro de las distintas actividades llevadas a cabo durante la ejecución del proyecto, se ha realizado la producción semi-industrial de polihidroxialcanoatos (PHA´s). Esta producción ha sido llevada a cabo en las instalaciones de Clamber, perteneciente al IRIAF, y en las que en AINIA hemos colaborado asesorando en su producción.
- Producción PHA’s a partir de RSU: La producción de PHA´s es llevada a cabo mediante un proceso biológico, en la que unas bacterias específicas son capaces de acumular el PHA´s en su interior cuando son alimentadas con ácidos grasos volátiles (AGV´s).
- Producción de AGV´s a partir de RSU: Los AGV´s, a su vez, han sido producidos en otra planta semi-industrial de la biorrefinería a partir de la fracción orgánica de residuos municipales, y que ha sido llevado a cabo por Urbaser. Los AGV´s han sido generados mediante un proceso de fermentación anaerobia, una variante de la digestión anaerobia, que permite recuperar los ácidos intermedios generados en el proceso biológico.
- Aplicaciones a partir de PHA`s: Una vez producido el PHA, y después de su extracción y concentración, en AINIA hemos realizado distintas aplicaciones con dicho biopolímero. Concretamente hemos desarrollado dos aplicaciones a partir de PHA´s, una son las bolsas de basura y, la otra, envases para el sector cosmético.
PHA obtenido después de su extracción y concentración
Uno de los puntos más interesantes del proyecto es la necesidad de interactuar entre los distintos socios. Concretamente a partir del PHA obtenido, la empresa Natureplas (Francia), ha desarrollado distintos tipos de compound (mezcla de materiales biodegradables), que han sido empleado para distintas aplicaciones.
Muestras de compound desarrollados por la empresa Natureplast
Posteriormente estos materiales han sido transformados en films, para las aplicaciones de film de invernadero y bolsas de basura.
Proceso de extrusión del material
Y, para el sector cosmético en forma de envases. Actualmente los envases de cosmética están siendo testado por dos empresas cosméticas, Walla (Alemania), y Welleda (Suiza)
Muestras de materiales envase conteniendo PHA´s obtenidos de RSU, dentro del proyecto Urbiofin
Estudio de la viabilidad técnica-económica, medioambiental y social de la biorrefinería
Además, en AINIA estamos llevando a cabo el estudio de la viabilidad técnica-económica, medioambiental y social de la biorrefinería propuesta.
- Estudio diferentes escenarios y rutas para la valorización de la FORSU: Para realizar el análisis técnico-económico (TEA) del modelo URBIOFIN, hemos modelizado los flujos de materia y energía de cada uno de los procesos implicados, así como su integración en un modelo único que permite estudiar diferentes escenarios y rutas para la valorización de la FORSU.
- Estudio de mercado: Adicionalmente hemos realizado un estudio para determinar el precio actual los materiales, la energía, los bioproductos y las instalaciones requeridas en el mercado actual, utilizando modelos de simulación de procesos comerciales.
La integración de esta información en el modelo previamente descrito nos ha permitido determinar la viabilidad económica (CAPEX, OPEX,..) de los diferentes escenarios y plantear un escenario optimizado según la capacidad de tratamiento el sistema y el precio de los diferentes bioproductos producidos.
Estudio de evaluación de la sostenibilidad del sistema URBIOFIN
Por otro lado, AINIA está llevando a cabo el estudio de evaluación de la sostenibilidad del sistema URBIOFIN y su comparación con un modelo de valorización de la FORSU que integra las dos tecnologías más utilizadas en las plantas de tratamiento en la UE: la digestión anaerobia y el compostaje. Este estudio se basa en la metodología de análisis del ciclo de vida (ACV) teniendo en cuenta las directrices de la norma ISO 14040/14044 sobre la evaluación del ciclo de vida de los productos.
Tras definir el alcance del estudio y los límites del sistema para cada uno de los escenarios a comparar, se ha procedido a la modelización de todo el sistema utilizado el software especializado Gabi en el que se está realizando el ACV ambiental y coste del ciclo de vida (Life Cycle Costing).
Los datos utilizados son consistentes con los utilizados en el estudio TEA, complementados con datos secundarios de bases de datos especializadas, así como datos suministrados por los socios del proyecto respecto al escenario de referencia. Finalmente se está llevando a cabo el estudio evaluación del impacto ambiental incluyendo indicadores de impacto como cambio climático, agotamiento de los recursos abióticos, eutrofización y toxicidad humana, entre otros.
Estudio de los impactos sociales del modelo URBIOFIN
Por último, se está desarrollando el estudio de los impactos sociales del modelo URBIOFIN con dos objetivos principales:
- a) identificar los «puntos calientes» de las cuestiones sociales clave: a tener en cuenta por una futura planta de biorrefinería de OFMSW de URBIOFIN para asegurar que se consideren e implementen las condiciones sociales adecuadas.
- b) comparar de la biorrefinería URBIOFIN frente a la tecnología de referencia para la valorización de OFMSW (digestión anaeróbica + compostaje) en términos de impactos sociales (considerando que URBIOFIN es una planta de biorrefinería «futura» con características innovadoras en cuanto a la valorización de OFMSW).
Proyecto URBIOFIN
Todo ello lo estamos desarrollando en el marco del proyecto europeo URBIOFIN. Un proyecto demostrativo sobre la viabilidad tecno-económica y medioambiental de una biorrefinería para convertir residuos urbanos orgánicos, dotarlos de valor y convertirlos en bioproductos. El objetivo de URBIOFIN es demostrar la viabilidad técnico-económica para la producción a escala semi industrial (10T/day) de la fracción orgánica de residuos municipales en químicos (bioetanol, ácidos grasos y biogás), biopolímeros (polihidroxialcanoatos y biocomposites) y aditivos (bioetileno, hidrolizado microalgas para fertilización).
URBIOFIN es un proyecto de innovación financiado por la Bio Based Industries Joint Undertaking (BBI JU) bajo el programa de la Unión Europea Horizon 2020.
El proyecto URBIOFIN está siendo llevado a cabo por un consorcio de quince socios pertenecientes a reconocidas empresas, universidades y centros tecnológicos relacionados con la gestión de residuos, biotecnologías, bioproductos, biomateriales y biocombustibles.
