El proyecto CAPCOM-NL ha demostrado la viabilidad técnica y económica de producir una materia prima de biomasa a partir de residuos agrícolas, en forma de gránulos, que puede comercializarse y utilizarse a gran escala.
Se necesita urgentemente una materia prima renovable comercializable de este tipo como una forma de acelerar la transición hacia una bioeconomía circular.
Los residuos de la agroindustria tienen un papel importante que desempeñar en la nueva bioeconomía. Estos residuos pueden utilizarse potencialmente a gran escala como materias primas renovables para productos químicos, combustibles y otros materiales, proporcionando una alternativa sostenible a las materias primas de origen fósil. Sin embargo, actualmente están infrautilizados porque aún son más costosos que las materias primas actuales basadas en fósiles y no pueden comercializarse fácilmente como productos básicos.
En la actualidad, la industria química todavía utiliza grandes cantidades de materias primas de origen fósil. Durante las próximas décadas, tendremos que hacer la transición a materias primas renovables para combustibles, energía, productos químicos y materiales, en línea con los objetivos de las conferencias climáticas de París y Glasgow. La biomasa deberá desempeñar un papel importante en esto, aunque no a expensas de la deforestación y la producción de alimentos.
El proyecto CAPCOM-NL reunió a una variedad de empresas e institutos de investigación para desarrollar tecnología para el procesamiento de residuos de la agroindustria en una materia prima adecuada para la producción a gran escala de productos químicos (como bioplásticos y fertilizantes), mejoradores del suelo, combustibles y otros materiales. Esto se hizo mediante el desarrollo de un proceso para tratar residuos de bajo valor y convertirlos en un producto intermedio en forma de pellet, conocido como biocommodity. Esta materia prima a granel bien definida y relativamente limpia se puede utilizar para generar energía y se puede fermentar para proporcionar componentes básicos para productos químicos y otros materiales. También allana el camino para que las materias primas de biomasa se comercialicen en el mercado mundial, al igual que las materias primas de origen fósil.
Acerca de CAPCOM-NL
CAPCOM-NL fue una asociación internacional que involucró a la agroindustria (Palmaceites, Colombia y Raizen, Brasil), un productor (Cradle Crops), desarrolladores de tecnología (Viride, Wageningen Food & Biobased Research y TNO), usuarios finales (RWE y Alco Energy Rotterdam ) e instalaciones portuarias (SmartPort). El proyecto fue parcialmente financiado por el Ministerio de Asuntos Económicos. Comenzó en 2019 y concluyó en abril de 2021.
Los investigadores llevaron a cabo pruebas con una variedad de residuos que actualmente a menudo se dejan pudrir en la tierra o, en el mejor de los casos, se procesan como productos de bajo valor. Estos incluyen racimos de frutas vacíos de palma aceitera, bagazo (residuos de fibra que quedan de la trituración de la caña de azúcar para extraer el azúcar) y basura de caña de azúcar (hojas sobrantes de caña de azúcar). También se investigó el potencial del miscanthus como fuente de materias primas a granel. Este cultivo se puede cultivar en suelos que no son aptos para cultivos alimentarios.
Eliminación de contaminantes
Los contaminantes deben eliminarse de la biomasa antes de que pueda usarse para producir cualquier producto bien definido y utilizable. “Estos contaminantes son predominantemente cloruro y potasio”, explica Koen Meesters, investigador asociado de Wageningen Food & Biobased Research. “Los productores no quieren estos componentes en sus materias primas, porque provocan la corrosión y el ensuciamiento de los equipos y las tuberías y, al final, las averías de los equipos”. La eliminación de estos contaminantes se logró mediante un proceso de extracción a contracorriente, en el que se utiliza agua para eliminar alrededor del 90 % de los minerales no deseados de la biomasa. El agua rica en potasio se puede usar para regar plantaciones de caña de azúcar o palma, dice Meesters. “Las plantaciones utilizan potasio a gran escala como fertilizante. Reciclar el agua de extracción genera ahorros sustanciales en los costos.
Producción de pellets uniformes
Las materias primas a menudo se comercializan y transportan en forma de gránulos, un método que también se utiliza en otros productos como fertilizantes y plásticos. Una vez que se han extraído los contaminantes, aún se necesitan más pasos para permitir que la biomasa se convierta en dichos gránulos. Los investigadores desarrollaron un proceso para esto utilizando vapor a alta presión y altas temperaturas. “La idea es poder producir un producto adecuado tanto para la generación de energía (calor y/o electricidad) como para la fermentación en etanol como elemento básico para combustibles y materiales”, dice Meesters. “Esto requiere algunas modificaciones en el proceso para cada una de las aplicaciones objetivo. Con el etanol, por ejemplo, es importante utilizar temperaturas moderadas para que luego las enzimas puedan hidrolizar correctamente el material. Pero si el calor y/o la electricidad es la aplicación prevista, Las temperaturas más altas son beneficiosas para garantizar un mejor poder calorífico, resistencia a la humedad, durabilidad y propiedades de molienda. Sin embargo, la principal ventaja es que los gránulos aún se pueden fabricar en el mismo sistema de producción. La configuración debe cambiarse según la aplicación prevista”.
Bases químicas y materiales
Entonces, técnicamente, es ciertamente posible producir materias primas a granel a gran escala a partir de residuos de la agroindustria. Edwin Hamoen, gerente de programas de biorrefinería en Wageningen Food & Biobased Research, lo confirma. “Los residuos con los que trabajamos en este proyecto a menudo se dejan pudrir en la tierra. En este proyecto, hemos mostrado cómo podemos utilizarlos como materia prima básica para la producción de un combustible sólido y etanol. El siguiente paso es producir biocommodities para otros productos químicos y materiales básicos. El desafío con esto es maximizar el uso de residuos locales. En los Países Bajos, eso podría ser tallos de tomate de la horticultura de invernadero que se procesan en un producto específico”.
La asociación CAPCOM-NL también demostró que el proceso es económicamente viable: el costo de producir gránulos de base biológica es comparable al de los gránulos de madera y, por lo tanto, es una alternativa viable.
Un ganar-ganar para el medio ambiente
Ambientalmente, la transformación a gran escala de los residuos de la producción de aceite de palma y caña de azúcar en productos básicos es una situación en la que todos ganan. “Los análisis de sostenibilidad (como los análisis de ciclo de vida o LCA) han demostrado que este proceso genera reducciones drásticas en las emisiones de gases de efecto invernadero”, dice Hamoen. “Los ahorros pueden ser de hasta un 90 % en comparación con el uso de carbón para la producción de energía. Y si quisiera impulsar un automóvil con etanol, ahorraría un 70% en comparación con el proceso a base de petróleo. Esto significa que el proceso que hemos desarrollado cumple totalmente con los futuros objetivos RED II, que son las últimas directrices de la UE para la energía sostenible”.
