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miércoles, 21 de junio de 2017

Perfil: Grupo de Investigación Aplicada en Biorrefinería de la Universidad de Alcalá



Hace unas semanas, tuve la oportunidad de visitar el Centro de Química Aplicada y Biotecnología (CQAB) de la Universidad de Alcalá y tener una interesante charla con Dr. Sergio González Egido (Director de Proyectos en la Cátedra de Medio Ambiente) sobre las actividades del Grupo de Investigación Aplicada en Biorrefinería y la situación del sector del biorrefino en España. En la actualidad, este grupo trabaja en varios proyectos en los que aplica diferentes tecnologías de la plataforma termoquímica (térmicas y de microondas) para transformar distintos tipos de biomasas en biocarburantes de segunda generación y bioproductos. En esta entrada, vamos a conocer un poco más el grupo, el modelo de biorrefinería que plantean y uno de los proyectos en los que están trabajando.

El Grupo de Investigación Aplicada en Biorrefinería

El grupo está formado por la unión de dos unidades de investigación aplicada muy activas y con una trayectoria de más de 15 años: el CQAB y la Cátedra de Medio Ambiente. Está liderado por los investigadores Dr. Juan José Vaquero (Catedrático de Química Orgánica) y Dr. Manuel Peinado Lorca (Catedrático de Biología Vegetal).

El CQAB fue diseñado y creado con la misión de facilitar y estimular la colaboración en entre los grupos de investigación académicos y el sector químico-farmacéutico. Inició su actividad en el año 1998 bajo la denominación de Planta Piloto de Química Fina (PPQF). Ahora, se desarrollan actividades relacionadas con los campos de la biotecnología, el biorrefino, el análisis y el control de calidad. Dispone de 3.500 m2 útiles y aloja 22 laboratorios completamente equipados y 3 salas industriales. El CQAB también ofrece servicios técnicos de asesoría y formación.

Figura 1. Fotografía de una parte de las instalaciones del CQAB

Desde la Cátedra de Medio Ambiente, se realizan Análisis de Ciclo de Vida y Huella de Carbono para diversos sectores, comparando varias materias primas biomásicas y productos. Además, hace años que lleva a cabo estudios de cuantificación de biomasa forestal y agrícola, así como en materia de residuos.

El nuevo Grupo de Investigación Aplicada en Biorrefinería de la Universidad de Alcalá ha recogido todos estos recursos y experiencia para desplegar una importante actividad en el sector del biorrefino y en el campo de desarrollo rural. Del amplio abanico de materias primas con las que están trabajando, se pueden destacar los RSU, los lodos de EDAR, la biomasa forestal y agrícola y residuos de zonas verdes y jardinería. Si hablamos de residuos urbanos, también está trabajando de manera intensa en el reciclado químico de plásticos. El grupo colabora con las administraciones de medio ambiente y desarrolla asesoramiento estratégico a empresas. Los últimos trabajos se centran en el campo de la economía circular, mediante la elaboración de planes de acción y leyes específicas.

Su modelo de biorrefinería

Como ya comentaba al inicio de la entrada, el grupo investiga en la plataforma termoquímica. En concreto, se enfoca en la plataforma de aceite de pirólisis (si quieres aprender un poco más sobre ésta y otras plataformas, pulsa aquí). En general, las tecnologías termoquímicas son especialmente interesantes por su gran robustez en el aprovechamiento de materias primas complejas con una composición muy variada. Este paso permite generar productos intermedios bastante homogéneos.

Estas son las características del concepto de biorrefinería en el que trabajan:
Materias primas
Residuos lignocelulósicos.
Plataformas
Plataforma de aceite de pirólisis (bio-oil).
Procesos
Pirólisis térmica y catalítica con microondas.
Productos y valorización posterior
Fracción sólida: “biochar”
Almacén permanente de carbono y componente de biofertilizantes.
Fracción líquida: Aceite de pirólisis (“bio-oil” o biopetróleo)

Se procesa para obtener:
- Biocombustibles de segunda generación.
- Biobetún. Para sustituir o complementar al betún proveniente de fuentes fósiles como ligante de asfaltos convencionales con mejores condiciones desde el punto de vista térmico y con una huella ambiental muy positiva.
Condensado de los vapores: “wood vinegar” (ácido piroleñoso)
Sustituto de herbicidas, fitosanitarios y plaguicidas en agricultura sostenible. También podría usarse como base de un proceso biológico de fermentación.

Figura 2. Algunos de los bioproductos obtenidos en el modelo de biorrefinería que plantea el Grupo de Investigación Aplicada en Biorrefinería de la Universidad de Alcalá

Proyecto destacado

Entre los proyectos en los que está involucrado el grupo, hay que destacar uno en el que se está demostrando el concepto de biorrefinería en el que están trabajando. A continuación, se resumen la información más relevante sobre el mismo.

Nombre
Obtención de bioproductos hipocarbónicos avanzados por medio de la transformación de residuos y subproductos biomásicos.
Objetivo
Demostrar la viabilidad económica y ambiental del uso los residuos lignocelulósicos como fuente de materia prima para conseguir bioproductos de alto valor añadido en el campo de las biorrefinerías termoquímicas (pirolisis catalítica).
Convocatoria
RETOS-COLABORACIÓN 2016 (financiada por el Ministerio de Economía y Competitividad de España y cofinanciada por la Unión Europea). Nº de Identificación del Expediente: RTC-2016-5823-5.
Consorcio
- Grupo de Investigación Aplicada en Biorrefinería de la Universidad de Alcalá.
- Universidad de León (expertos en utilización agrícola del biochar).
- Neoliquid Advanced Fuel anf Liquid (empresa de Base Tecnológica del sector de las biorrefinerías termoquímicas).
- Biomasa Peninsular SA (empresa gestora de biomasa, proveedor de biomasa para el proyecto).
- Grupo Layna (empresa de gestión de residuos, proveedor de RSU para el proyecto).
Presupuesto
1.175.873 € de presupuesto total. La ayuda concedida por convocatoria pública competitiva es de 697.095 €.
Duración
Fecha Inicio: 10/03/2016.
Fecha fin: 31/12/2019.

El consocio dispone de dos plantas de pirólisis catalítica a escala preindustrial e industrial con capacidades de operación de 1 t/hora y 1 t/día, respectivamente. El equipamiento de laboratorio permite llevar a cabo ensayos de pirólisis catalítica desde 100 hasta 1.000 g/hora. Todo este conjunto de instalaciones posibilita el escalado experimental desde el laboratorio hasta el nivel industrial.

Junto al biobetún y a la “wood vinegar” que se mencionaban en el anterior apartado, durante el transcurso del proyecto se están estudiando varios bioproductos que utilizan el “biochar” como matriz:
- Biofer-char
Biofertilizante en estado sólido para cultivos agrícolas. “Biochar” finamente dividido y tamizado se utiliza como soporte de un biofertilizante líquido, consistente en un cultivo puro (o una mezcla de cultivos puros) de bacterias seleccionada por sus propiedades PGP (“Plant Growth Promotion”).
- Biochar +
“Biochar” al que se le añade un digestato procedente de digestión anaerobia.
- Compost plus
Se trata de un carbocompost que tiene la particularidad de que el “biochar utilizado es de tipo Biofer-char

También se están empleando tecnologías biológicas para mejorar el aprovechamiento de los azúcares generados en el proceso termoquímico a consecuencia del “cracking” de la celulosa y la hemicelulosa. La vía biotecnológica permite obtener otros bioproductos como el ácido acético o el succínico.

En la actualidad, se están obteniendo los primeros resultados de experimentación a nivel de laboratorio y de planta piloto.

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