José García / 14 Marzo 2018

Tecnologías químicas: Hacia la Economía Circular

El uso eficiente de los recursos es uno de los grandes retos de la Europa 2020 y 2030. Para ello, el sector químico ha de apoyarse en la innovación para mejorar su competitividad y apostar por la química verde y sostenible. En este artículo exponemos 3 ejemplos de líneas de investigación de I+D aplicada al sector químico hacia una Economía Circular.

El sector químico en España está compuesto por más de 3.000 empresas y supone cerca del 13% del PIB Industrial, según datos de Feique, la Federación Empresarial de la Industria Química Española. Es uno de los sectores más exportadores de nuestra economía y uno de los principales en inversión en I+D+i, al acumular el 25% del gasto total de I+D de la industria española (datos 2015). Cataluña, Madrid, Andalucía y Valencia acumulan tres cuartas partes de la producción química.

Gases industriales, colorantes y pigmentos, química inorgánica, química orgánica, fertilizantes, materiales plásticos y cauchos, agroquímica, detergentes, perfumería y cosmética, fibras sintéticas, especialidades farmacéuticas… la diversificación del sector es amplia y constituye en muchos casos un elemento clave para el desarrollo de otros sectores industriales. Por dar un dato, la industria química genera materias primas que abastecen al 98% de las actividades económicas productivas.

En aras de lograr un modelo económico sostenible, los agentes implicados en el sector químico han de apostar por un sistema competitivo en el que se haga un uso eficiente de los recursos. Un nuevo modelo basado en la Economía Circular y en el desarrollo de una Investigación e Innovación Responsable (RRI). Los desafíos sociales y medioambientales a los que nos enfrentamos requieren de una apuesta clara por la I+D+i y gran parte de las soluciones sostenibles pasan por desarrollos en el ámbito de la química.

Desde esta óptica la I+D sostenible, el sector químico pivota y se orienta hacia el desarrollo de nuevos materiales y nanomateriales, sus aplicaciones y usos eficientes; el diseño de reacciones y nuevos procesos productivos industriales, más limpios, eficientes y sostenibles, que fomenten el uso de bioenergías y aprovechen materias primas de origen natural convirtiéndolas en productos químicos comerciales, la valorización química de residuos; y sin duda el potencial de la biotecnología industrial y las biorrefinerías.

Sobre cómo el sector químico ha de afrontar estos nuevos retos se reflexionó en la jornada “De la innovación al crecimiento: oportunidades de financiación 2018 para el sector químico”. Un encuentro, organizado por Cámara Valencia, Redit y Quimacova, en el que participó en su apertura Manuel García Portillo, Presidente de la Comisión Industria, Energía y Medio Ambiente de Cámara de Valencia y Presidente de AINIA.

En este artículo exponemos tres ejemplos de líneas de investigación en curso en la que AINIA Centro Tecnológico está trabajando y que explicamos en esta jornada.

Procesos de extracción limpios y sostenibles: El potencial creciente del CO2 Supercrítico

Las tendencias actuales de consumo muestran la necesidad de emplear procesos químicos para la obtención de productos más puros, más selectivos, que aprovechen mejor las materias primas, permitan valorizar fuentes infrautilizadas y que eviten el empleo de disolventes orgánicos tóxicos.

Para ello, la tecnología de fluidos supercríticos, y en especial la extracción con CO2, favorecen la obtención de sustancias activas naturales libres de trazas y contaminantes, mediante procesos sostenibles, ecoeficientes y seguros.

Se trata de un proceso de gran valor para obtener ingredientes y principios activos  a partir de fuentes naturales, con índices de pureza altísimos y mediante procesos limpios de gran valor para la industria química, tanto por sus numerosas aplicaciones como por ser una alternativa sostenible, inocua y rentable frente al uso de disolventes orgánicos.

En cuanto sus principales ventajas frente la extracción convencional con disolventes, la extracción con CO2 supercrítico permite una alta selectividad, un poder disolvente ajustable, utilización de disolventes amigables con el medio ambiente y facilidad de purificación gracias a la separación mediante flash.

AINIA, a través de su planta industrial ALTEX, ha desarrollado soluciones con CO2 supercrítico para extracciones puras de materias primas naturales, consiguiendo primeras producciones a maquila para aquellas empresas que quieran diferenciarse con procesos químicos de producción sostenibles y respetuosos con el medio ambiente.

Tecnología COASC (Co-oxidación en agua supercrítica) para el tratamiento de lodos de EDARs

Los compuestos químicos están presentes en productos tan habituales en el consumo diario como pueden ser los cosméticos, los medicamentos o los productos de limpieza. Éstos, en un alto porcentaje, terminan en las aguas residuales. Estos compuestos son imprescindibles para la calidad de vida y nuestra salud, pero tienen efectivos negativos en el medio ambiente.

En este sentido, la tecnología de Co-Oxidación en Agua Supercrítica (COASC) supone una innovadora solución tecnológica para un adecuado proceso de tratamiento de lodos conjuntamente con otros residuos tóxicos y peligrosos del entorno de la EDAR.

Esta tecnología se basa en las propiedades del agua bajo condiciones de temperatura y presión por encima de su punto crítico. En este punto, el agua puede oxidar con absoluta eficiencia cualquier compuesto orgánico, convirtiéndose en moléculas simples (H2O, CO2, N, entre otros).

Entre sus principales ventajas:

  • 100% eliminación de pesticidas y de amonio.
  • Reaprovechamiento energético. Balance cero.
  • 100% recuperación de fósforo.
  • 90% reducción lodos.
  • Completa mineralización de los residuos.

Proyecto LO2X. Ejemplo de tecnología de Co-Oxidación en Agua Supercrítica

El Proyecto LO2X, coordinador por AINIA Centro Tecnológico, es un ejemplo de esta tecnología. Mediante este proyecto se han demostrado de los beneficios ambientales y económicos del tratamiento mediante oxidación con agua supercrítica de lodos de depuradoras urbanas. A ello se suma el considerable ahorro energético que supone, debido a que es posible aprovechar el calor producido por la oxidación.

En la última fase del proyecto LO2X, se ha logrado que más del 99% de la materia orgánica presente en los lodos de EDAR sea eliminada a la salida de la instalación demostrativa situada en Paterna (Valencia) con una capacidad de tratamiento de 100 kg materia seca al día. De este modo, compuestos químicos como el imazalil, fungicida muy utilizado para combatir enfermedades que afectan a los productos agrícolas, han sido completamente eliminados.

Ventajas del proyecto:

  • Diseño y construcción de un prototipo.
  • Determinación de las condiciones de operación y las proporciones de mezcla para el tratamiento.
  • Determinación de las condiciones de operación para optimizar la recuperación de fósforo.
  • Reducción de los residuos generados en le EDAR y mejora de la calidad del agua.
  • Optimización de la economía.

 

Este proyecto, cofinanciado por la Comisión Europea en el marco del programa LIFE+ ENVIRONMENT, cuenta con la participación de un consorcio de empresas: IVEM, URBASER, IMECAL y SCFI.

Este proyecto se enmarca dentro de la línea de trabajo en I+D de AINIA con el sector químico en lo relativo a la gestión de vertidos.

 

Hacia un sistema eficiente de Biorrefinerías

El aumento de la población y su concentración en grandes núcleos supone un crecimiento de residuos. En Europa, cada persona genera en promedio, 475 kg de residuos urbanos cada año, aumentando a una tasa anual del 10%. Todo ello supone una producción anual de biomasa en la Unión Europea de 100 millones de toneladas procedentes de los residuos urbanos.

Por ello, la industria está obligada a buscar soluciones que promuevan una gestión integral de los residuos urbanos, que contribuya a la transformación económica hacia un modelo de Economía Circular. Y para lograr así una bioeconomía sostenible y rentable, las biorrefinerías son elemento clave.

Por biorrefinería nos referimos a la instalación donde se genera, de forma sostenible, un amplio espectro de productos de interés comercial a partir de biomasa (“International Energy Agency”, IEA); y que cuenta con el equipamiento necesario para integrar los procesos de conversión de biomasa en combustibles, energía y co-productos de valor añadido (“National Renewable Energy Laboratory”, NREL).

La principal aportación de las biorrefinerías al concepto “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: físicos, químicos, termoquímicos o biotecnológicos, y generalmente, después de transformaciones primarias, son necesarios procesos de transformación secundarios que nos permitan alcanzar los bioproductos que se deseen obtener.

Debido a las grandes diferencias existentes entre los distintos tipos de biomasa, plataformas y productos finales, las biorrefinerías han de adaptarse a través de procesos eco-eficientes, instalaciones flexibles y su capacidad para integrar la totalidad de la cadena de valor.

 

Proyecto URBIOFIN: Un modelo de tratamiento y transformación de residuos para su revalorización basado en el concepto biorefinería

Como respuesta a ello diferentes entidades impulsa el Proyecto URBIOFIN.

Un proyecto de I+D de carácter demostrativo cuyo objetivo es desarrollar un modelo de aprovechamiento de la fracción orgánica de residuos sólidos urbanos (FORSU) basado en el concepto de biorrefinería para dotarlos de valor y convertirlos en bioproductos.

Este proyecto de I+D, coordinado por IMECAL, está integrado por un consorcio que reúne a toda la cadena de valor representada en diferentes empresas europeas expertos en su ámbito de trabajo.  Entre las empresas españolas  se encuentra AINIA, URBASER, Biomasa Peninsular,  la Universidad de Valladolid, el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas e IRIAF (CLAMBER BIOREFINERY). Además, contará entre sus socios con EXERGY (Reino Unido), Novozymes (Dinamarca) GI Dynamics y Wageningen University & Research (Holanda), VISUM (Irlanda) Nature Plast (Francia), Bioeconomy Cluster (Alemania), SES (Francia) y NATRUE  (Bélgica). Está financiado por los fondos del plan H2020-EU Bio-based Industries Joint Technology Initiative (BBI-JTI)  bajo el acuerdo número 745785.

Si su empresa requiere de soluciones de las tecnologías químicas expuestas, póngase en contacto con nosotros, podemos ayudarle.

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