La gestión de residuos representa uno de los mayores desafíos ambientales en la actualidad. Cada año se generan millones de toneladas de residuos orgánicos e industriales, muchos de los cuales aún terminan en vertederos, emitiendo gases de efecto invernadero y contaminando el suelo y el agua.
En respuesta a esta problemática, las biorrefinerías avanzadas se presentan como una solución sostenible y eficaz, permitiendo transformar residuos en bioproductos de alto valor.
Estos bioproductos pueden incluir combustibles renovables, biofertilizantes, bioplásticos y otros materiales con aplicaciones industriales, promoviendo así una economía circular y una gestión más eficiente de los recursos.
Qué son las biorrefinerías
Las biorrefinerías son instalaciones industriales diseñadas para el procesamiento de biomasa, convirtiendo residuos orgánicos e industriales en productos útiles a través de una combinación de procesos biológicos, químicos y térmicos.
El concepto de biorrefinería se inspira en las refinerías de petróleo, pero con un enfoque centrado en fuentes renovables y sostenibles.
Al igual que una refinería de petróleo procesa crudo para obtener diversos productos derivados, una biorrefinería procesa biomasa para generar bioproductos de alto valor.
El avance en los modelos de biorrefinería se pone de manifiesto en la sofisticación de sus procesos y su capacidad para utilizar una amplia gama de materias primas y tecnologías de conversión.
Mientras que las biorrefinerías convencionales suelen centrarse en la producción de biocombustibles o bioenergía a partir de fuentes específicas, como los residuos agrícolas o forestales, las biorrefinerías más avanzadas integran procesos más complejos que permiten valorizar diversos tipos de residuos orgánicos e industriales, optimizando el aprovechamiento de cada componente.
Tipos de residuos que pueden ser utilizados como materia prima
Con los nuevos avances en I+D, las biorrefinerías han flexibilizado su capacidad en el uso de materias primas, lo cual es clave para su éxito en la economía circular.
Los residuos más comunes utilizados como materia prima en estas instalaciones incluyen:
∙ Residuos agrícolas: Restos de cultivos, paja y subproductos agrícolas.
∙ Residuos forestales: Astillas de madera, cortezas y subproductos de la industria maderera.
∙ Residuos sólidos urbanos: Fracción orgánica de los residuos domésticos.
∙ Lodos de depuradora: Residuos resultantes del tratamiento de aguas residuales.
∙ Residuos industriales: Restos de procesos industriales, como subproductos de la industria alimentaria.
El proceso de conversión: de residuos a bioproductos de alto valor
Las biorrefinerías emplean diversos procesos tecnológicos para convertir los residuos en bioproductos útiles.
Estos procesos incluyen métodos físicos, químicos y biológicos que permiten descomponer la materia orgánica y transformarla en compuestos de alto valor.
Principales procesos tecnológicos implicados en la conversión
∙ Pretratamiento: Es el primer paso en la mayoría de las biorrefinerías y consiste en preparar la materia prima para los siguientes procesos. Incluye la separación de componentes, trituración y acondicionamiento para optimizar su biodegradabilidad.
∙ Hidrólisis: La biomasa se somete a procesos químicos o enzimáticos para descomponer los polímeros en azúcares simples, que son más fáciles de convertir en productos químicos y combustibles.
∙ Fermentación: Los azúcares obtenidos pueden ser fermentados para producir bioetanol, biogás o compuestos bioquímicos. Este proceso es mediado por microorganismos específicos que metabolizan los azúcares.
∙ Gasificación y pirólisis: Estas técnicas térmicas se utilizan para convertir la biomasa en gases y aceites que pueden ser refinados para obtener biocombustibles o productos químicos.
∙ Digestión anaeróbica: Consiste en la descomposición de la materia orgánica en ausencia de oxígeno, produciendo biogás y un digestato que puede ser usado como fertilizante.
Ejemplos de bioproductos obtenidos
∙ Biogás: El biogás es una fuente de energía renovable que se obtiene a través de la digestión anaeróbica de residuos orgánicos. Está compuesto principalmente de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), y puede ser purificado para obtener biometano. Su principal uso es en la generación de energía eléctrica o térmica, siendo una alternativa viable para sustituir combustibles fósiles en calderas, motores de cogeneración o incluso vehículos. El biometano, además, por características casi idénticas al gas natural, puede ser inyectado en la red de distribución o utilizarlo como combustible vehicular.
∙ Biofertilizantes: Los biofertilizantes son productos derivados del proceso de digestión anaeróbica o compostaje de la biomasa. Estos subproductos, conocidos como digestato o compost, contienen nutrientes esenciales como nitrógeno, fósforo y potasio, que son vitales para el crecimiento de las plantas. Su uso en la agricultura ayuda a reducir la dependencia de fertilizantes químicos sintéticos, promoviendo prácticas agrícolas más sostenibles y cerrando el ciclo de los nutrientes.
∙ Bioplásticos: Los bioplásticos son materiales derivados de fuentes biológicas, como los residuos agrícolas o industriales, que pueden ser biodegradables o tener una base biológica parcial o total. Estos materiales son una alternativa sostenible a los plásticos convencionales derivados del petróleo. Por ejemplo, el ácido poliláctico (PLA) y el polihidroxialcanoato (PHA) son biopolímeros producidos a partir de la fermentación de azúcares o aceites vegetales y se utilizan en aplicaciones como envases, utensilios desechables, textiles y productos médicos.
∙ Bioquímicos: Los bioquímicos producidos en biorrefinerías incluyen una amplia gama de sustancias, desde disolventes y resinas hasta aditivos industriales y productos farmacéuticos. Estos compuestos, como el ácido succínico, el etanol y el butanol, se obtienen a través de procesos de fermentación o conversión termoquímica de la biomasa. El uso de bioquímicos ayuda a sustituir productos químicos derivados del petróleo en diversos sectores industriales, reduciendo la dependencia de los combustibles fósiles y disminuyendo las emisiones asociadas.
∙ Biosurfactantes: Son compuestos naturales producidos por ciertos microorganismos durante la biodegradación de los residuos orgánicos. Los biosurfactantes tienen aplicaciones en la industria de los detergentes, la bioremediación de suelos contaminados, la extracción mejorada de petróleo y la producción de cosméticos. Al ser biodegradables y menos tóxicos que los tensioactivos sintéticos, contribuyen a reducir el impacto ambiental en comparación con sus equivalentes químicos.
El proyecto CHEERS: un ejemplo destacado
El proyecto CHEERS es un claro ejemplo de la aplicación de biorrefinerías avanzadas para la valorización de residuos.
El proyecto tiene como objetivo desarrollar tecnologías avanzadas de biorrefinería para transformar residuos orgánicos e industriales en bioproductos de alto valor, como biogás, bioplásticos y biofertilizantes.
CHEERS se enfoca especialmente en la valorización de subproductos industriales, incluyendo residuos de la industria cervecera, mediante la implementación de procesos innovadores que mejoran la eficiencia de la conversión de la biomasa.
El proyecto también explora la reutilización de subproductos como ingredientes para la alimentación de insectos, lo que permite diversificar los usos y maximizar el valor añadido de los materiales recuperados.
Los objetivos específicos de CHEERS incluyen optimizar la integración de tecnologías de pretratamiento y conversión para incrementar la eficiencia energética y minimizar los residuos finales, promoviendo así la sostenibilidad en la industria.
Además, el proyecto busca validar la viabilidad de los productos obtenidos en distintas aplicaciones comerciales, abarcando tanto el sector energético como el agrícola y de materiales.
Implicaciones para la sostenibilidad y la economía circular
Las biorrefinerías avanzadas no sólo ofrecen soluciones innovadoras para la gestión de residuos, sino que también desempeñan un papel crucial en la transición hacia una economía circular.
Al convertir residuos en bioproductos de alto valor, estas instalaciones, además de reducir la cantidad de residuos, también disminuyen la dependencia de recursos fósiles y mejoran la sostenibilidad de la producción industrial.
Las biorrefinerías van a contribuir a la descarbonización de la economía, gracias a la conversión de residuos en biocombustibles y otros productos que sustituyen a sus equivalentes de origen fósil, al tiempo que promueven la conservación de los recursos naturales al fomentar el reciclaje y la reutilización.
Las biorrefinerías son, por tanto, una pieza fundamental en el desarrollo de una economía circular y sostenible.
