Valorización de residuos lignocelulósicos mediante técnicas innovadoras y sostenibles
La gestión y el tratamiento de residuos lignocelulósicos, es decir, residuos vegetales de la agricultura y la silvicultura, es un tema importante debido al gran volumen que se genera en el sector agroalimentario, de la madera y el mueble. El método más común utilizado hasta ahora ha sido el vertido en vertederos, algo que no es sostenible a largo plazo y tiene impactos negativos en el medio ambiente y la salud.
El proyecto FUSTARISE impulsado por AIMPLAS, Instituto Tecnológico del Plástico, surge para encontrar soluciones más sostenibles para la gestión y tratamiento de estos residuos, a través de técnicas mecanoquímicas sin disolventes que permitan darles una segunda vida en forma de productos biobasados sostenibles, como cápsulas y adhesivos. Para ello, el centro tecnológico cuenta con la colaboración de empresas como, MIARCO, especializada en productos adhesivos y abrasivos, LISART, dedicada a papeles alimentarios y envases de última generación y La Unió Llauradora i Ramadera, que agrupa a más de 20.000 agricultores y ganaderos en la Comunidad Valenciana.
Aplicar técnicas más limpias es una alternativa prometedora que puede reducir la dependencia de los métodos tradicionales de eliminación y promover la competitividad y sostenibilidad a largo plazo. Además, el desarrollo de productos innovadores a partir de estos residuos puede sustituir a las propuestas convencionales basadas en el petróleo, reduciendo la dependencia de los combustibles fósiles y promoviendo un futuro más sostenible.
Objetivo principal
El objetivo principal del proyecto FUSTARISE es crear una economía circular basada sobre los materiales lignocelulósicos de desecho que pueda incluirse en el tejido industrial de la Comunitat Valenciana. Dicho objetivo se conseguirá desarrollando, optimizando, confrontando y escalando procesos de tratamientos de residuos lignocelulósicos mediante técnicas convencionales, mecanoquímicas y/o mecanoenzimáticas para la recuperación eficiente y sostenible de la lignina, la hemicelulosa y la celulosa. Los biopolímeros así recuperados serán reprocesados para obtener en última instancia diferentes productos de alto valor añadido y exportables a mercado como alternativas bio y ecosostenibles a contrapartes comerciales.
Objetivos secundarios
- Identificar las metodologías (químicas convencionales y mecanoquímicas) de tratamiento de residuos lignocelulósicos que resulten mayormente innovadoras y sostenibles respeto a los procedimientos actualmente empleados en la industria.
- Investigar y optimizar las rutas a escala de laboratorio más viables y a menor impacto ambiental para obtener los macrocomponentes de los residuos lignocelulósicos proporcionados con elevado grado de pureza.
- Desarrollar un proceso mecanoquímico en continuo a escala preindustrial para el tratamiento sostenible de los residuos lignocelulósicos caracterizado por bajo tiempos de procesamiento y desgaste energético, ausencia de disolventes y condiciones reactivas más suaves respeto a los convencionales.
- Desarrollar nuevos procedimientos sintéticos y productivos para la obtención de productos y materiales bio-basados mediante técnicas químicas convencionales, sin disolventes y biotecnológicas.
- Proponer y comprobar aplicaciones concretas finales de los productos y materiales obtenidos para incluirlos en el tejido industrial de la Comunitat Valenciana y alcanzar el mercado de los sectores implicados.
- Una vez se hayan obtenido los resultados del proyecto y se hayan realizado los estudios de viabilidad pertinentes en colaboración con las empresas de la CV que participan en el proyecto, se procederá a una transferencia de resultados a través de diferentes medios para que cualquier empresa de la CV pueda beneficiarse de los mismos y puedan implementarlo en sus empresas: jornadas, publicación en revistas del sector, etc. Dicha transferencia será totalmente transparente para que cualquier empresa interesada pueda hacer uso de dichos resultados.
Empresas colaboradoras
Resultados
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Actualización del estado del arte
- Revisión exhaustiva de metodologías convencionales (por disolución) y mecanoquímicas para el tratamiento de residuos lignocelulósicos.
- Ampliación del estado del arte en aplicaciones de valorización: bioadhesivos, biocápsulas y bioplásticos.
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Desarrollo y comparación de procesos de separación
- Estudio de la separación de residuos lignocelulósicos mediante mecanoquímica a escala laboratorio, en colaboración con el Institute of Geotechnics de Eslovaquia.
- Escalado a nivel pre-piloto mediante reómetro de torque en las instalaciones de AIMPLAS.
- Evaluación en paralelo de procesos convencionales por disolución aplicados a paja de arroz.
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Optimización y evaluación de sostenibilidad
- Validación del proceso mecanoquímico en batch mediante tecnología de compounding.
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Rendimientos de celulosa blanqueada alcanzados:
- Mecanoquímica: 95,7% (lote de 40 g).
- Proceso convencional por solventes: 87,1% (lote de 10 g).
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Análisis de Ciclo de Vida (LCA):
- Proceso mecanoquímico: 93,8 kg CO₂ eq./kg.
- Proceso convencional: 304 kg CO₂ eq./kg.
- Confirmación del mejor desempeño ambiental y del potencial de escalabilidad de la mecanoquímica.
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Obtención de productos bio-basados
- Desarrollo de bioadhesivos a partir de lignina, optimizados mediante diseño de experimentos y validados por ensayos de adhesión.
- Obtención de microcápsulas biobasadas empleando etilcelulosa, con spray drying como tecnología de síntesis en una sola etapa.
- Valorización de fracciones de celulosa y hemicelulosa para la producción de ácido láctico mediante fermentación.