CONCEPTO DE BIORREFINERÍA

By


Esta sección contiene información general sobre el concepto de biorrefinería y las tecnologías de biorrefino. Se irá completando de manera progresiva.

Definiciones de biorrefinería

IEA Bioenergy Task 42
Biorrefinería es el procesado sostenible de biomasa en un abanico de productos comerciales (alimentos, piensos, materiales, productos químicos) y energía (combustibles, electricidad, calor).
National Renewable Energy Laboratory
Una biorrefinería es una instalación que integra los procesos y el equipamiento de conversión de biomasa para producir combustibles, electricidad y productos químicos a partir de biomasa. El concepto de biorrefinería es análogo al de las refinerías convencionales, que producen múltiples combustibles y productos a partir del petróleo.

De acuerdo con la primera definición (ampliamente aceptada), el término biorrefinería puede estar referido a un concepto, proceso, planta o incluso a un conjunto de instalaciones. La clave es la conversión de la biomasa en varias corrientes de productos y la integración de varios procesos y tecnologías de la manera más sostenible.

Bajo el paraguas de esta definición, las instalaciones que hacen un uso más tradicional de la biomasa (por ejemplo, plantas de biocombustibles y papeleras convencionales) pueden ser consideradas como biorrefinerías simples. Este blog se enfoca en biorrefinerías avanzadas (2ª y 3ª generación) caracterizadas por el uso de materias primas sostenibles, la aplicación de procesos de biorrefino innovadores y, sobre todo, un alto nivel de integración y flexibilidad.

Clasificación de las biorrefinerías

Según sus productos
Biorrefinerías orientadas a la producción de energía
El principal objetivo es la producción de uno o más portadores secundarios de energía: combustibles, electricidad y/o calor. Los residuos del proceso son transformados en bioproductos para maximizar la viabilidad económica de la cadena de valor completa.
Biorrefinerías orientadas a la producción de bioproductos
El principal objetivo es la producción de uno o más bioproductos: productos químicos, materiales, alimentos y/o piensos. Los residuos del proceso se usan en la producción de bioenergía para maximizar la viabilidad económica de la cadena de valor completa.

Según su estado de avance tecnológico
1ª Generación (Simple o convencional)
Uso clásico de biomasa agrícola (Biomasa rica en azúcar: bioetanol; biomasa rica en aceite: biodiesel; biomasa leñosa: papel). Baja flexibilidad e integración.
2ª Generación (Avanzada)
Biomasa lignocelulósica como materia prima. Empleo de la materia prima en su totalidad. Concepto holístico. Flexibilidad e integración intermedias.
3ª Generación (Avanzada)
Uso de residuos agrícolas y orgánicos. Biorrefinería algal. Alta integración y flexibilidad.

Según su tamaño
Plantas de producción de pequeño y medio tamaño
Localizadas en zonas rurales. Enfoque local.
Planta de producción de gran tamaño
Conectadas con una red de plantas de procesamiento primario.
Planta de producción de tamaño muy grande
Localizadas cerca de un puerto y usando principalmente biomasa importada.

De acuerdo a su modelo
NOTA: Criterio no homogéneo. Algunos de estos sistemas se refieren a tipos de materias primas mientras que otros se centran en las tecnologías involucradas. La posibilidad de combinar diferentes sistemas de biorrefinería integrando diferentes tecnologías no está considerada.
Biorrefinería lignocelulósica
Materia prima: biomasa lignocelulósica. La biomasa es fraccionada en tres componentes: celulosa, hemicelulosa y lignina. A partir de ellos pueden obtenerse múltiples productos finales.
Biorrefinería del cultivo completo
Materia prima: cereales. Separación mecánica de grano y paja para aprovechamiento integral del cultivo.
Biorrefinería verde
Materia prima: biomasa verde. Fraccionamiento inicial por presión para obtener dos fracciones: un jugo verde rico en nutrientes y una torta fibrosa.
Biorrefinería de plataforma doble
Incluye las plataformas de azúcares y del gas de síntesis.
Biorrefinería convencional
Basada en industrias existentes (por ejemplo, la del azúcar o la del almidón).
Biorrefinería termoquímica
Basada en una mezcla de varios procesos termoquímicos.
Biorrefinería algal
Materia prima: biomasa marina.
Biorrefinería con procesado catalítico en fase líquida
Basada en la producción de hidrocarburos funcionalizados a partir de intermedios derivados de la biomasa.
Biorrefinería forestal
Basada en el uso de biomasa forestal para la producción simultánea de papel, fibras, productos químicos y energía.

Clasificación propuesta por IEA Bioenergy Task 42
Cada sistema individual de biorrefinería puede ser clasificado usando las siguientes cuatro características:
1. Plataformas / 2. Productos / 3. Materias primas / 4. Procesos
Un sistema de biorrefinería se describe como una ruta de conversión desde una materia prima a unos productos, a través de plataformas y procesos.
Ver ejemplos en: The Biorefinery Fact Sheet (IEA Bioenergy Task 42).

Plataformas de Biorrefinería

Véase sección del blog: Plataformas de Biorrefinería.

Materias primas

Materias primas especializadas
Cultivos ricos en azúcar: remolacha azucarera, caña de azúcar, sorgo dulce…
Cultivos ricos en almidón: trigo, maíz, centeno…
Cultivos ricos en aceite: colza, soja, aceite de palma…
Cultivos lignocelulósicos: madera, Miscanthus, sauce y álamo de rotación corta…
Biomasa verde: pastos, cereales no maduros, tallos…
Biomasa acuática: micro y macroalgas.

Residues / Residuos
Residuos ricos en grasa: grasas animaels de la industria de la alimentación, aceites usados de cocina procedentes de restaurantes y hogares…
Residuos lignocelulósicos: residuos de cultivos, residuos de aserraderos…
Residuos orgánicos y otros: fracción orgánicos de los residuos urbanos, estiércol, frutos y cultivos silvestres…

Procesos de biorrefino

Termoquímicos
Combustión
Gasificación
Entradas del blog sobre la gasificación (sólo en español): Biomass to Liquid (1ª Parte / 2ª Parte / 3ª Parte).
Pirólisis
Entradas del blog sobre la pirólisis (sólo en español): Bio-oil (1ª Parte / 2ª Parte / 3ª Parte).
Torrefacción
Licuefacción
Supercríticos

Bioquímicos
Fermentación
Digestión anaerobia
Conversión aerobia
Enzimáticos

Químicos
Hidrólisis
Pulpeo
Esterificación
Hidrogenación
Metátesis
Metanización
Reacción Water Gas Shift

Mecánicos y físicos
Extracción
Separación de fibras
Fraccionamiento mecánico
Presión y ruptura

____________________________________________________________________________
REFERENCIAS
1 “IEA Bioenergy Task 42 – Brochure”. Disponible online: www.iea-bioenergy.task42-biorefineries.com/upload_mm/8/5/4/2e500e0f-d19a-4f7f-9360-4e9d5e580b75_Brochure%20Totaal_definitief_HR%5B1%5D.pdf (visitado el 5 de marzo de 2016).
2 “NREL – What is a biorefinery?”. Available online: www.nrel.gov/biomass/biorefinery.html (visitado el 5 de marzo de 2016).
3 “IEA Bioenergy Task 42 – Factsheets Biorefineries”. Available online: www.iea-bioenergy.task42-biorefineries.com/en/ieabiorefinery/Factsheets.htm (visitado el 5 de marzo de 2016).
4 F Cherubini et al.: “Toward a common classification approach for biorefinery systems”. Published online in Wiley InterScience (www.interscience.wiley.com); DOI: 10.1002/bbb.172; Biofuels, Bioprod. Bioref. (2009).
5 “The European Biorefinery 2030 Vision”. Star-COLI BRI -Strategic Targets for 2020 – Collaboration Initiative on Biorefineries.
6 “Biorrefinerías. Situación Actual y Perspectivas de Futuro”Genoma España /CIEMAT.

Popular Posts

Mini-plant for production of glucaric acid from glucose starts up successfully

By
Image
Recent news about one of the DOE’s 12 Top Biobased Molecules. Rennovia Inc. and Johnson Matthey Process Technologies announced on July 16 that they have successfully started-up a mini-plant for production of glucaric acid from glucose using jointly developed technology. In March 2014, these companies embarked on a collaboration to develop, demonstrate and commercialize catalytic process technologies for the production of bio-based glucaric acid and adipic acid. Under the collaboration, Rennovia and JM Process Technologies work together in processes based on Rennovia’s technology for the catalytic aerobic oxidation of glucose to glucaric acid and the catalytic hydrogenation of glucaric acid to adipic acid. The final goal of the collaboration is to license a package enabling commercial production of these chemical products. The successful operation of this mini-plant is a major milestone in the journey to achieve this goal. The facility is located at the Johnson Matthey Process ...
Read more

Biorefinery models - Lignocellulosic biorefinery

By
Image
Publication date: 25/04/2016 Last update: 25/04/2016 ABOUT THE SERIES OF POSTS “BIOREFINERY MODELS” This post belongs to a series called “ Biorefinery Models ”. This series is devoted to briefly describe the models or concepts of advanced biorefineries which have emerged in the last few years and that are rising currently. These models are simplified representations which enable us to understand in a simple way the structure and characteristics of a general biorefinery type. Some of these models refer to the type of feedstock while other focus on the technologies involved. A biorefinery may resemble these models or be the result of variations and combinations of them. It should be noted that although these paradigms are very useful and instructive, they show limitations in describing and classifying complex systems with high level of integration. In order to define and describe a specific complex case, the blog recommends use the classification proposed by IEA Bioenerg...
Read more

Hidrotratamiento (HVO) – Conceptos, materias primas y especificaciones

By
Image
English version Sección: BIOCOMBUSTIBLES AVANZADOS Serie: HVO - Hidrotratamiento (HVO) – Conceptos, materias primas y especificaciones - Hidrotratamiento(HVO) – Ventajas sobre el biodiesel convencional y propiedades - Biorrefinerías de Aceites Vegetales Hidrotatados (HVO) – El auge del diésel renovable - Entradas: HVO                El acrónimo HVO significa en inglés “ Hydrotreated Vegetable Oils ” (“Aceites Vegetales Hidrotratados”) o ” Hydrogenated Vegetable Oils ” (“Aceites Vegetales Hidrogenados”). Clave del proceso: Tratamiento con hidrógeno. En el proceso de producción de HVO, el hidrógeno se usa para eliminar el oxígeno de los triglicéridos produciendo una mezcla de parafinas lineales, CO 2 y agua. Posteriormente, el producto de la primera etapa se isomeriza, siempre en presencia de hidrógeno, para ramificar las cadenas lineales con el propósito de mejorar las propieda...
Read more

Biobased acrylic acid

By
Image
Versión en Español Type of post: Fact sheet. Series: Biobased chemicals – Organic acids. Publication date: 05/05/2021. Last update: 05/05/2021. Description - Organic acid with 3 carbon atoms. - It is a clear, colourless, corrosive liquid with a characteristic acrid or tart smell. - Other names: prop-2-enoic acid. Applications - Formation of homopolymers or copolymers which are used in the manufacture of various adhesives, coatings, diapers, detergents, paints, plastics and textiles. The main use of crude acrylic acid is the generation of acrylate esters, followed by the production of polyacrylic acid, used mostly in superabsorbent polymers. - Chemical intermediate in multiple industrial processes. Conventional petrochemical route - Cracking of fossil naphtha to produce propylene / Oxidation of propylene. Main biobased routes - [3-HPA via] Fermentation of sugars to produce 3-hydroxypropionic acid (3-HPA) / Dehydration of 3-HPA. - [Biobased naphtha via] Cracking of biobased naphth...
Read more

Biofuels from algae

By
Image
In my opinion, the production of biofuels and biobased chemicals from algae is one of the most fascinating topics in the sector of the biorefineries and it will be one of the niches of opportunity with highest potential in the medium and the long terms. This post pretend to be a very basic approach to the topic Algae-to-Biofuels through three general key points. Algae 1,2,3,4,5 Algae include a wide variety of photosynthetic organisms capable of transforming light, water and specific nutrients into products that can be used with commercial and industrial purposes. We can say that algae are sunlight-driven factories with potential to convert CO 2 into biofuels, high-value biochemical, food and feed. There are four algae cultivation technologies currently in use for commercial algae cultivation and proposed for algal biofuel production: extensive or open ponds, intensive or raceway ponds, closed photobioreactors in many designs and closed fermenter systems. Algal biof...
Read more