BIOPRODUCTOS A PARTIR DE BIOMASA FORESTAL: … · áreas involucradas en la biotecnología para la conversión de la biomasa a bioproductos (químicosanalíticos,bioquímicosy microbiólogos)

Alberto González Sáez

BIOPRODUCTOS A PARTIR DE BIOMASA FORESTAL: FRACCIONAMIENTO MEDIANTE EXPLOSIÓN POR

VAPOR

Unidad de Biocarburantes. (CIEMAT) Soria, 13 de septiembre 2018


Departamento de Energía

División de Energía Renovables

UNIDAD DE BIOCARBURANTES

Focalizado principalmente en los ámbitos de la energía y el medio ambiente y los campos tecnológicos relacionados con ambos. Ocupa una posición intermedia en la cadena que va desde la creación de conocimiento básico a la aplicación industrial.

Centro de Investigaciones Energéticas, MedioAmbientales y Tecnológicas (CIEMAT)


UNIDAD DE BIOCARBURANTES (CIEMAT)

Objetivo:Desarrollar proyectos de I+D en el área de aprovechamiento de la biomasa con finesenergéticos mediante procesos biotecnológicos de una manera eficiente y a bajos costes.Es grupo es multidisciplinar y está integrado por científicos especializados en las diferentesáreas involucradas en la biotecnología para la conversión de la biomasa a bioproductos(químicos analíticos, bioquímicos y microbiólogos).

Infraestructuras:• Planta piloto de pretratamiento de biomasa lignocelulósica por explosión por vapor• Reactores tipo autoclave con agitación para tratamiento hidrotérmico de la biomasa

lignocelulósica• Laboratorio de microbiología y biotecnología equipado con campanas de flujo laminar,

agitadores orbitales, microscopios, pHmetros, autoclaves y fermentadores de laboratorio• Laboratorio de análisis equipado con espectrofotómetros UV‐VIS, cromatografía de gas,

cromatografía líquida, espectrómetro de masas, sistema de purificación de oligosacáridosHPLC‐SEC, equipo de cromatografía líquida HPAEC‐PAD

Puentes de hidrógeno

HemicelulosaLigninaCelulosa Enlaces conhemicelulosa


HemicelulosaLigninaCelulosa Enlaces conhemicelulosaLignina Hemicelulosa Enlaces con

hemicelulosaPuentesde hidrógeno

CelulosaPuentes de hidrógeno

HemicelulosaLigninaCelulosa Enlaces conhemicelulosa


HemicelulosaLigninaCelulosa Enlaces conhemicelulosaLignina Hemicelulosa Enlaces con

hemicelulosaPuentesde hidrógeno

Celulosa


OBJETIVO PROYECTO: VALORIZACIÓN DE MATORRALES Y RESTOS SELVÍCOLAS

Revalorización del residuo forestal con escasa o nula utilización como matorrales y restos de tratamientos selvícolas para la producción de:

• Biocombustibles Líquidos (BIOETANOL)• Bioproductos

BIOETANOL: Combustible líquido utilizado para el transporte producido a partir de biomasa


Alonso DM, et al 2012 JA. Chem Soc Rev

BIOMASA LIGNOCELULÓSICA

Celulosa: Polímero de glucosa

Lignina: Polímero 3D de unidades de fenilpropano

Hemicelulosa: Polímero heterogéneo de azúcares(hexosas y pentosas)

‐ Material complejo y heterogéneo‐ Componentes fuertemente estructurados‐ Difícil hidrólisis‐ Las fracciones deben ser procesadas por separado para una conversión eficiente a bioetanol y bioproductos


OBJETIVO DEL PRETRATAMIENTO

Lignina

Pretratamiento

Celulosa

Hemicelulosa

Hidrólisis

Enzimática

Celulosa

Enzimas

Glucosa

● Aumentar la accesibilidad las enzimática

● Recuperar la mayor concentración de azúcares

CONDICIONES QUE DEBE CUMPLIR UN BUEN PRETRATAMIENTO

• Versátil

• Generé un sustrato altamente digerible

• No produzca degradación de azúcares

• No genere productos tóxicos

• No requiera una preparación de la materia prima

• Coste del equipamiento moderado

• No genere residuos medioambientalmente peligrosos

• Permita obtener una alta concentración de azúcares

• Minimizar los requerimientos energéticos (calor y electricidad)


• Emplea vapor saturado• Elevadas Temperaturas (160‐260ºC)• No necesita catalizadores• Versátil• Solubiliza hemicelulosas• Baja solubilización de Lignina y Celulosa• Se generan productos tóxicos• Puede utilizar tamaños grandes de partícula• Aumenta la superficie de área (HE)• No requieren mucha energía• Equipos no muy costosos• Tecnología ya contrastada

CARACTERÍSTICAS DEL PRETRATAMIENTO POR EXPLOSIÓN POR VAPOR



Explosióna vapor

Residuos forestales

Celulosay lignina

BIOETANOL

CC

H

H

H

OHH

H

Pretratamiento Fermentación HidrólisisEnzimática

Biomasa Lignocelulósica

ESQUEMA DE PROCESO DE OBTENCIÓN DE BIOETANOL

• Azúcareshemicelulósicos

• Otros compuestos


INTEGRACIÓN DE LAS ETAPAS DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE BIOETANOL A PARTIR DE BIOMASA LIGNOCELULÓSICA

BiomasaLignocelulósica

Pretratamiento

Fracción sólida(celulosa + lignina)

Fracción líquida(hemicelulosa)

Hidrólisisenzimática

Lignina

Azúcares

Azúcares

Bioproductos

PROCESO DE OBTENCIÓN DE BIOPRODUCTOS



Hemicelulosa

BIOPRODUCTOS A PARTIR DE BIOMASA LIGNOCELULÓSICA

VainillinaSiringaldehidoFenolesÁcido SuccínicoÁcido Málico Ácido Maleico

XilooligosacáridosÁcido LácticoÁcido LevulínicoXilitol

LigninaCelulosa

Celulosa microfibrilarNanocelulosaEtileno


MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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