Perfil: Proyecto BIOrescue – Sacando el máximo partido de los residuos de la producción de champiñones
Tipo de entrada: PERFIL DE PROYECTO.
Hace dos años, el Blog informaba
sobre el lanzamiento de un proyecto BBI JU enfocado en el desarrollo y
demostración de un concepto de biorrefinería innovador para valorizar un
residuo de la producción de champiñones: el compost gastado de la producción de champiñones. (“Spent Mushroom Substrate”, SMS por sus siglas en inglés). El
nombre de este proyecto es is BIOrescue y nació del
encuentro del productor de champiñones más grande del mundo (Monaghan Mushrooms) y la comunidad de
investigación en bioeconomía de Europa. Para hacer realidad este nuevo
concepto, varios socios de ocho países europeos bajo el liderazgo de CENER
(el Centro Nacional de Energías Renovables) están colaborando para transformar
el compost de champiñones gastados en productos sostenibles biobasados.
Entrada relacionada: “Arranca
proyecto europeo liderado por CENER para desarrollar un concepto de
biorrefinería basado en el uso de residuos de las champiñoneras”, 3/10/2016.
El 11 de octubre de 2018, el
consorcio organizó un taller (“Towards a circular bioeconomy in Spanish industry”)
para compartir los resultados del proyecto y hablar sobre las oportunidades
para cerrar el círculo en el sector de la bioeconomía en España. Tuve la
oportunidad de asistir a este evento que se celebró en Madrid y aprender de
primera mano los detalles del concepto BIOrescue. Las siguientes líneas son un
resumen de las presentaciones enfocadas en explicar este nuevo modelo de
biorrefinería.
El desafío
Cada año, se generan cerca de 3
millones de toneladas de compost en las champiñoneras durante la producción de
champiñones, creando así, problemas económicos y logísticos significativos.
Dicho compost, preparado exclusivamente para el crecimiento de los champiñones
a partir de estiércol de pollo, turba y paja de trigo, tiene una vida útil que
va de una a tres cosechas. La industria del champiñón carece de soluciones
tecnológicas adaptadas para convertir este compost gastado en productos
valiosos.
Figura 1. El compost, preparado
exclusivamente para el crecimiento de los champiñones, tiene una vida útil que
va de una a tres cosechas (extraída de “Creating value from agricultural
residues: the biorefinery process step by step”, trabajo presentado en el
taller por Inés del Campo de CENER)
SMS contiene cantidades
significativas de lignin pero concentraciones relativamente bajas de celulosa y
hemicelulosa. El proyecto también se orienta a la suplementación de materias
primas adicionales infrautilizadas que puedan mejorar la composición del SMS.
La paja de trigo ha sido una de las materias primas seleccionadas debido a su
atractivo contenido en celulosa y a que ya se usa actualmente en la
infraestructura de las granjas de champiñones. Se están estudiando otras
materias primas para comprobar si son adecuados para suplementar al SMS en los
esquemas de proceso configurados de las tecnologías de conversión de BIOrescue:
podas de varios cultivos (olivos, viñas, almendros y melocotoneros), orujos de
aceite y uvas, pulpa de remolacha azucarera…
El modelo de biorrefinería
El proyecto BIOrescue tiene por
objetivo el desarrollo y la demostración de un nuevo concepto innovador de
biorrefinería para el uso en cascada del SMS de según el diagrama de flujo que
se muestra en la Figura 2. Abarca tres etapas principales: separación,
conversión primaria y conversión secundaria.
Figura 2. Concepto de biorrefinería de BIOrescue
(extraída de “Creating value from agricultural residues: the biorefinery
process step by step”, trabajo presentado en el taller por Inés del Campo de
CENER)
Separación
El concepto incluye un proceso de separación en dos pasos para el compost
de las champiñoneras:
(1) Extracción sólido-líquido de componentes
de valor añadido;
(2) Proceso de pretratamiento termoquímico que pretende fraccionar el SMS
en diferentes componentes que pueda ser transformados posteriormente en
valiosos bioproductos.
Conversión primaria
La conversión primaria consiste
en una etapa de hidrólisis enzimática que incluye inmovilización y reciclaje
enzimático. La empresa finlandesa MetGen ha
utilizado su solución enzimática MetZyme® SUNO™ adaptada para una biomasa y
unas condiciones de proceso específicas para mejorar significativamente los
rendimientos de sacarificación con altos contenidos de sólidos secos y reducir
el coste mediante una reducción de la dosis de enzimas. Además, la Universidad de Nápoles Federico II está desarrollando
nuevas enzimas usando ingeniería genética para mejorar todavía más el
rendimiento del proceso.
Conversión secundaria
Las tecnologías de conversión
secundaria están dirigidas a la transformación posterior de las fracciones obtenidas
a partir del SMS: la celulosa en biopesticidas y enzimas y la lignina y la
hemicelulosa en nanoportadores.
Los bioproductos
Biopesticidas
Los biopesticidas son organismos
o sustancias derivadas de materiales naturales (como animals, plantas,
bacterias o ciertos minerales), incluyendo sus genes o metabolitos, para el
control de plagas. En este proyecto, el biopesticida se obtiene mediante Bacillus
thuringiensis HD1. Este organismo produce proteínas (Crys) que se
caracterizan por su: alta especificidad, labilidad y biodegradabilidad. El
hidrolizado derivado de la mezcla de SMS y paja de trigo se usa como fuente de
carbono en el cultivo de fermentación.
Nanoportadores
Uno de los objetivos de las
actividades de BIOrescue es la formulación de nano/microportadores mediante
miniemulsión, su carga con fármacos (entre ellos, los biopesticidas antes
mencionados) y el escalado de su producción. Los bloques básicos de estos
portadores provienen del SMS: carbohidratos y lignina.
Figura 3. Los bloques básicos de los
nanoportadores provienen del SMS (extraída de “Biodegradable nanocarriers for
targeted plant treatment”, trabajo presentado en el taller por Frederik Wurm del
Instituto Max Planck para la Investigación en Polímeros)
El Instituto Max Planck para la Investigación en Polímeros
está desarrollando membranas de polímeros naturales para permitir la liberación
progresiva y contralada de los fármacos. Es la adaptación de un concepto médico
probado que podría reducir drásticamente el gasto de productos químicos que
tiene lugar durante el rociado de los pesticidas así como permitir la
liberación directa de los fármacos en las partes internas de la planta.
Figura 4. Inyección de nanoportadores de
lignina (extraída de “Biodegradable nanocarriers for targeted plant treatment”,
trabajo presentado en el taller por Frederik Wurm del Instituto Max Planck para
la Investigación en Polímeros)
Otras actividades
- Celignis está desarrollando modelos matemáticos a medida para predecir
la composición de muestras relacionadas con los procesos de conversión
estudiados durante el proyecto.
- C-TECH lidera
las actividades de explotación y la ejecución de los análisis económicos con el
propósito de asegurar la incorporación al mercado de los nuevos bioproductos y
las innovaciones más prometedoras del proyecto.
- Greenovate! Europe se encarga de difundir la información sobre el proyecto y
sus logros así como de preparar la explotación de los resultados del proyecto.
- Imperial College London está llevando a cabo el análisis de sostenibilidad del
proyecto cubriendo apartados tecno-económicos, ambientales, sociales y
políticos.
- Zabala maneja
todos los aspectos financieros y administrativos del proyecto.
