informe final biomasa 28 feb 2007

8/17/2019 Informe Final Biomasa 28 Feb 2007

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Observatorio Industrial delSector Químico

INDUSTRIA QUIMICA BASADA EN BIOMASA

IMPLICACIONES TECNOLÓGICAS

Realizado por


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FECHA: 28-2-2007

NOTA 5

DEFINICIONES BÁSICAS 5

RESUMEN EJECUTIVO 7

1. INTRODUCCIÓN 9

Bibliografía 10

2. DELIMITACION DEL ESTUDIO. OBJETIVOS 12

3. METODOLOGÍA 14

4. EL CONCEPTO DE BIORREFINERÍA INTEGRADA 15

4.1. Biorrefinería integrada y grado de integración 164.2. Biorrefinería integrada y tipo de biomasa 18

4.2.1. Biorrefinería basada en materiales lignocelulósicos 18

4.2.2. Biorrefinerías basadas en aprovechamiento integral de cultivos 19

4.2.3. Biorrefinería verde 21

4.2.4. Biorrefinería de plataforma doble 22

Bibliografía 24

5. INDUSTRIA QUIMICA BASADA EN BIOMASA 26

5.1. Introducción 265.2. Fuentes de biomasa 27

5.2.1. Biomasa forestal 28

5.2.2. Biomasa agrícola 30

5.3. Productos 33

5.3.1. Introducción 33

5.3.2. Basados en hidratos de carbono 34

5.3.2.1. Productos actuales 35

5.3.2.2. Productos potenciales 385.3.3. Basados en materiales lignocelulósicos 41

5.3.3.1. Productos actuales 43

5.3.3.2. Productos potenciales 43

5.3.4. Otros 46

5.4. Tecnologías de procesado 48

INDUSTRIA QUMICA BASADA EN BIOMASA 2/105


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5.4.1. Generación de biomasa y logística 49

5.4.1.1. Superficie dedicada a cultivos no alimentarios 49

5.4.1.2. Selección de especies vegetales apropiadas 50

5.4.1.3. Cultivo de especies vegetales 50

5.4.1.4. Logística 50

5.4.1. Fraccionamiento y pretratamiento de la biomasa 52

5.4.2.1. Fraccionamiento de los componentes de la biomasa 52

5.4.2.2. Pretratamiento de las fracciones de biomasa 53

5.4.3. Procesado fracciones de biomasa y de sus productos intermedios 55

5.4.3.1. Hidrólisis enzimática del almidón 55

5.4.3.2. Hidrólisis química de la celulosa 55

5.4.3.3. Hidrólisis enzimática de la celulosa 56

5.4.3.4. Despolimerización de la lignina 56

5.4.3.5. Fermentación de azúcares 57

5.4.3.6. Sacarificación y fermentación simultáneas (SSF) 58

5.4.3.7. Co-fermentación de azúcares C6 (hexosas) y C5 (pentosas) 58

5.4.3.8. Bioprocesado consolidado 59

5.4.3.9. Conversión química de los azúcares y productos de fermentación 59

5.4.3.10. Conversión bioquímica de azúcares y productos de fermentación 60

5.4.3.11. Síntesis de biopolímeros 605.4.3.13. Alcoholisis química de aceites y grasas 61

5.4.3.14. Producción de gas de síntesis a partir de residuos 62

5.4.4. Separación y purificación de productos 63

5.4.4.1. Procesos de separación y purificación 63

5.4.4.2. Integración de las fases de separación y producción 63

Bibliografía 64

6. NECESIDADES DE I+D 69

Bibliografía 747. SITUACIÓN ACTUAL DE DESARROLLO 76

7.1. EEUU 77

7.2. CANADA 86

7.3. ASIA 87

7.4. EUROPA 90



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7.5. ESPAÑA 97

7.6. ANALISIS DAFO SITUACIÓN ESPAÑOLA 100

Bibliografía 100

8. CONCLUSIONES 102

9. PROPUESTAS DE ACTUACIÓN 104



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NOTA

Este trabajo ha sido encargado por el Observatorio Químico del MITYC a propuesta deFEDIT-LEIA para estudiar, por una parte, las implicaciones tecnológicas relacionadas conel desplazamiento de una Industria Química basada en el petróleo a una basada total oparcialmente en biomasa, y, por otra, la situación española con referencia a las iniciativasactualmente en curso en el mundo industrializado, con objeto de analizar, caso deconsiderarse que tal desplazamiento es necesario y/o inevitable, qué actuaciones seríapreciso emprender para facilitar el cambio.

El estudio ha sido realizado por la Fundación LEIA CDT (www.leia.es):

• José Ramón Ochoa Gómez (Coordinador)• Tomás Roncal• Olga Gómez• Sergio Larreina• Unai Cadierno• Sandra Hernando• David Grisaleña• Ignacio Calleja

DEFINICIONES BÁSICASBiomasa: cualquier material orgánico que esté disponible de manera renovable y que sepuede usar en lugar de las fuentes basadas en combustibles fósiles (petróleo, carbón ygas natural), para desarrollar productos de valor añadido tales como energía, calor,

productos químicos, materiales y bienes de consumo. Se excluyen los árboles decrecimiento lento (US Congress; Biomass Research and Development Act of 2000,Washington D.C. 2000). Las fuentes de biomasa son de origen animal y vegetal yproceden de la ganadería, agricultura, bosques y aguas residuales municipales. Sinembargo, en este estudio sólo se consideran las fuentes de biomasa de origen vegetal(agricultura para uso no alimentario y bosques).

Bioenergía: energía (electricidad; calor) producida a partir de biomasa

Bioproductos: productos industriales o comerciales (aparte de los productos alimenticiosy piensos) obtenidos a partir de biomasa. Incluyen los biocombustibles (etanol ybiodiesel), los productos químicos industriales y materiales (por ejemplo textiles,bioplásticos) producidos a partir de biomasa.

Producto químico base o unidad base: a lo largo de este informe se han usadoindistintamente ambas expresiones para describir lo que en la terminología anglosajonase denomina “ building blocks” ; es decir, moléculas con múltiples funcionalidades con elpotencial de ser transformadas en nuevas familias de moléculas de interés industrial apartir de las cuales pueden obtenerse compuestos químicos y materiales con lasprestaciones demandadas por el mercado.

Plataforma. Conjunto de productos y materiales de interés industrial derivados de unproducto químico base. Así, por ejemplo, la plataforma de la glicerina incluye todos



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aquellos productos químicos y materiales de interés industrial que pudieran obtenersesometiendo la glicerina y sus derivados a reacciones de conversión química ybiotecnológica.



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RESUMEN EJECUTIVO

Incertidumbre en el suministro y precio, dificultad para establecer un modelo de desarrolloeconómicamente sostenible así como para establecer un modelo de desarrollomedioambientalmente sostenible, son debilidades asociadas a las economías quedependen completamente del petróleo, caso de la inmensa mayoría de los paísesindustrializados. Por tal motivo, desde los años 90 del pasado siglo se ha producido uncreciente interés en la búsqueda de fuentes de materias primas alternativas, surgiendo labiomasa, por su abundancia y sostenibilidad, como la alternativa obvia.

El uso de biomasa como materia prima básica supone el paso de una economía basadaen el petróleo (petroeconomía) a otra basada en la biomasa (bioeconomía) lo que exige latransformación de esta en productos químicos y materiales de interés comercial. En estecontexto, y por similitud con la refinería, unidad industrial básica de la petroeconomía,surge el concepto de Biorrefinería, instalación productiva en la que la biomasa setransforma en energía y bioproductos y que constituiría el embrión de una IndustriaQuímica Orgánica basada en biomasa.

En este informe se analiza en primer lugar el concepto de biorrefinería, los diferentes tiposexistentes en función de su grado de desarrollo y tipo de biomasa que transforma, losproductos químicos base (“building blocks”) que se obtienen y/o podrían obtenerse portransformación de la biomasa así como las plataformas químicas que se derivan de losmismos y las tecnologías de conversión existentes y las que es preciso mejorar odesarrollar junto con las necesidades de I+D necesarias para desarrollar biorrefineríastécnica y económicamente eficientes. Los ejemplos dados a lo largo del estudiodemuestran que la posibilidad de sustentar una industria Química basada en biomasa esfactible y que las tecnologías que jugarán un papel crítico para tal fin serán la

biotecnología, la catálisis química y enzimática, las operaciones avanzadas de separacióny la intensificación de procesos.

En segundo lugar, se realiza un análisis de las políticas e iniciativas existentes a nivelinternacional para incentivar el desplazamiento de la petroeconomía a la bioeconomíacomparándolas con el caso de España. De tal análisis se deriva que en la inmensamayoría de los países existe una política centrada en el uso de la biomasa para generarenergía y producir biocombustibles, pero no para producir otros productos químicos deuso no alimentario.

Sólo EE.UU., y en menor medida Canadá, mantiene una política integral de desarrollo deuna economía basada en biomasa centrada en tres pilares: producción de energía,producción de biocombustibles y producción de productos químicos diferentes de los de

uso alimentario. Tal política es considerada como estratégica por EE.UU., está soportadapor ley (Biomass R&D Act 2000) y traducida en el Biomass Program cuyo principalobjetivo es desarrollar tecnologías relacionadas con las biorrefinerías hasta el punto deque sean técnica y económicamente competitivas y sean usadas por las industrias detransporte, energía, química y de generación de energía de EE.UU. para cumplir susobjetivos de mercado.

La política europea, así como la española, sobre biomasa está centrada en la generaciónde energía y biocombustibles. En España, en el Plan Nacional de I+D 2004-2007 no



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existe un programa, subprograma o acción estratégica específicamente asociada aldesarrollo de productos y materiales procedentes de biomasa para usos diferentes a losrelacionados con los campos de la energía y de la salud, ni se contempla el desarrollo deuna química basada en la biomasa. Existen líneas prioritarias de actuación en las que

podrían encuadrase proyectos de I+D para desarrollar productos químicos a partir debiomasa así como sus correspondientes procesos de fabricación, pero se encuentrandispersas y no se especifica explícitamente tal finalidad, lo cual revela que estaposibilidad no se ha contemplado como estratégica.

Finalmente, tras realizar un análisis DAFO de la situación española y basándose en lasfortalezas plasmadas en el mismo (tierra disponible para cultivos; sol; disponibilidad de losconocimientos necesarios y de la infraestructura científico-tecnológica necesaria paradesarrollar una química basada en biomasa) se formulan una serie de propuestas deactuación entre las que cabe citar la creación del Programa Nacional de Biomasa dentrodel Plan Nacional de I+D como primera alternativa, o en su defecto la creación, dentro delPrograma de Ciencias y Tecnologías Químicas, de un Subprograma dedicado al

desarrollo de una Industria Química basada en biomasa, o bien, como tercera alternativa,la creación de una Acción Estratégica con tal fin.



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1. INTRODUCCIÓN Antes del siglo 20, el desarrollo económico estaba sustentado por la biomasa y losminerales. Con el descubrimiento de enormes reservas de petróleo y el desarrollo de

métodos de extracción económicamente eficientes que dieron lugar a disponer de unafuente barata de energía y de materias primas, a lo largo del siglo XX el petróleo desplazóa la biomasa como base del crecimiento económico en solo unas pocas décadas.

Sin embargo, cada vez es más evidente que una economía dependiente del petróleo y sinreservas o reservas suficientes del mismo, caso de España y la casi totalidad de lospaíses industrializados, incluyendo EE.UU., tiene las siguientes debilidades:

a) Incertidumbre. En el suministro y precio del petróleo. Es indudable que laspredicciones acerca de la variación futura de su precio tienen un gran impactosobre las decisiones que tomamos hoy sobre la política energética a seguir, lacual a su vez influye decisivamente en las decisiones relacionadas con lapolítica de I+D+I, la política fiscal, la política comercial, la política de empleo,

etc. Y sin embargo, como se ha podido constatar varias veces a lo largo de lahistoria, la última durante 2006 año en el que el precio del petróleo haalcanzado valores más de 2 veces superiores a los utilizados por el GobiernoEspañol para elaborar los presupuestos generales del Estado 2006, el petróleoes una materia prima cuyo suministro y precio están sometidos a una elevadaincertidumbre.

b) Dificultad para establecer un modelo de desarrollo económicamente sostenible.El petróleo, como los otros combustibles fósiles (carbón y gas natural) no esuna materia prima renovable. Sus reservas, por elevadas que un espírituoptimista las pueda hoy en día considerar, son finitas. Su formación, a partir debiomasa, exige millones de años.

c) Dificultad para establecer un modelo de desarrollo medioambientalmentesostenible. El uso del mismo genera en todas las actividades industriales laemisión de CO2 en mayor o menor grado. La economía basada en el petróleoes pues una economía que, por mucho que se apliquen las 3R (reducir,reutilizar, reciclar), es una economía generadora neta de gases invernaderocon las consiguientes y negativas implicaciones medioambientales.

El primer inconveniente es exclusivo de los países que son importadores netos depetróleo. Los dos últimos son comunes a todos los países que basen su economía en elpetróleo.

Las anteriores debilidades constituyen razón más que suficiente para justificar labúsqueda de alternativas que disminuyan drásticamente la dependencia del petróleo.

La Industria Química no es ajena a los problemas anteriormente citados. El consumo totalde petróleo en la Industria Química supone aproximadamente el 15% del consumo totalde petróleo: 10% como materia prima y 4-5% como combustible. Por tanto, la IndustriaQuímica esta basada en gran parte en una materia prima cuyo uso no controla. Unamateria prima no renovable que básicamente se quema. En consecuencia, la búsquedade materias primas alternativas puede considerarse como un objetivo estratégico para laIndustria Química.



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¿Y qué alternativas existen renovables y fácilmente disponibles? Una simple mirada anuestro alrededor nos hace retornar de nuevo a esa vieja materia prima desplazada por elpetróleo en los albores del siglo XX: la biomasa. Actualmente, en EE.UU., se producenunas 100 millones de toneladas de productos químicos, entre productos químicos de

base, compuestos intermedios, especialidades y productos de química fina. De todosellos, sólo el 10% están basados en biomasa (1-1). Esta situación puede extenderse enmayor o menor grado, pero con magnitudes de similar orden porcentual, al resto de lospaíses industrializados. Los compuestos químicos orgánicos representan el mercado másdirecto y mayor para los bioproductos basados en unidades básicas similares (“buildingblocks”, productos químicos base) (1-1, 1-2, 1-3). Por tanto, existe un margen muy ampliopara, mediante un apropiado programa de desarrollo socio-económico-tecnológico,desplazar parcialmente al petróleo de nuestra economía, en una cantidadporcentualmente significativa, como materia prima para la obtención de productosquímicos sustituyéndolo por biomasa.

En este sentido, en los últimos 10 años, en algunos países, como EEUU (1,1, 1-3, 1-4, 1-

5), Canadá (1-6) y Alemania (1-7, 1-8) se ha incrementado exponencialmente losestudios, iniciativas y proyectos tecnológicos relacionados con el uso de biomasa comomateria prima tanto para la producción de bioenergía como de bioproductos. A título deejemplo, en el Anexo I se incluyen una serie de noticias recopiladas durante los últimosaños que ponen de manifiesto el gran interés industrial que el uso de la biomasa ha y estádespertando.

Entre las potenciales ventajas asociadas a una transición de la petroeconomía a labioeconomía caben citar (1-9):

• El uso de capacidad productiva no utilizada en agricultura e industria forestal.

• Desarrollo de nuevos materiales no disponibles a partir de fuentespetroquímicas.

• Revitalización de las economías rurales mediante la producción y el procesadolocal de fuentes de materias primas renovables. Desarrollo más equilibradoentre áreas urbanas y rurales.

• Mayor facilidad para lograr un desarrollo económicamente sostenible.

• Mayor facilidad para lograr un desarrollo medioambientalmente sosteniblemediante el uso de materias primas renovables y la disminución de lasemisiones netas de CO2 a la atmósfera.

• Seguridad nacional: menor dependencia exterior, tanto energética como defuentes de materias primas.

La gran cantidad de tierras disponibles para cultivos así como el nivel de energía solarque incide sobre las mismas colocan, en principio, a España en una posición privilegiadapara plantearse una política de desarrollo basada en la biomasa. Esta premisa de partidaes la base de este estudio, cuyo alcance se delimita en el apartado siguiente.

Bibliografía

1-1. “Multiyear Program Plan 2007-2012”. Office of the Biomass Program, EnergyEfficiency and Renewable Energy; U.S. Department of Energy, 31-8-2005.



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1-2. “Winning the Oil Endgame: Innovation for Profits, Jobs and Security”, Amory B.Lovins et al., Rocky Mountain Institute, 2004.

1-3. “Top Value Added Chemicals from Biomass, Vol. I-Results of Screening for

Potential Candidates from Sugars and Synthesis Gas”, T. Werpy and G. Petersen,Eds, The Pacific Northwest Laboratory and The National Renewable EnergyLaboratory, U.S. Department of Energy, Office of Scientific and TechnicalInformation, agosto 2004, Nº. DOE/GO-102004-1992; http://www.osti.gov/bridge.

1-4. “Vision for Bioenergy & Biobased Products in the United States”. BiomassTechnical Advisory Committee establecido por la Biomass R&D Act of 2000,octubre, 2000.http://www.climatevision.gov/sectors/electricpower/pdfs/bioenergy_vision.pdf .

1-5. Roadmap for Biomass Technologies in the United Sates. Biomass Technical Advisory Committee establecido por la Biomass R&D Act of 2000, diciembre, 2002.www.biomass.govtools.us/pdfs/FinalBiomassRoadmap.pdf

1-6. “Canadian R&D Biostrategy: Towards a Canadian R&D Strategy for Bioproductsand Bioprocesses” Eric Archambault et al., Science-Metrix (http://www.science-metrix.com/eng/reports_2004_t.htm) preparado para el National Research Councilof Canada, abril 2004.

1-7. BioVision2030-Group: Strategiepapier: “Industrielle stoffliche Nutzung vonNachwachsenden Rohstoffen in Deutschland”, Nov. 2003,www.biorefinica.de/bibliothek

1-8. Deutscher Bundestag; Rahmenbedingungenfür die industrielle stoffliche Nutzungvon Nachwachsenden Rohstoffen in Deutschland schaffen, Antrag 15/4943, Berlin(2005).

1-9.“Biobased Industrial Products: Research and Commercialization Priorities”,NATIONAL ACADEMY PRESS, Washington, D.C. (2000)http://www.nap.edu/books/0309053927/html


http://www.osti.gov/bridgehttp://www.climatevision.gov/sectors/electricpower/pdfs/bioenergy_vision.pdfhttp://www.biorefinica.de/bibliothekhttp://www.nap.edu/books/0309053927/htmlhttp://www.nap.edu/books/0309053927/htmlhttp://www.biorefinica.de/bibliothekhttp://www.climatevision.gov/sectors/electricpower/pdfs/bioenergy_vision.pdfhttp://www.osti.gov/bridge


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2. DELIMITACION DEL ESTUDIO. OBJETIVOSEste estudio se aborda en el seno del Observatorio Químico del MITYC (Ministerio deIndustria, Turismo y Comercio) y está por tanto centrado en la problemática de la Industria

Química. En consecuencia, desde un punto de vista técnico se centrará exclusivamenteen la utilización de biomasa en la producción de productos químicos, excluyéndose delmismo su utilización para producir bioenergía y biocombustibles, entre otras cosas porquela producción de éstos fue la que inicialmente impulsó el uso de la biomasa como fuentealternativa de energía y que, en Europa, se ha plasmado en la directiva de promoción debiocombustibles (2003/30/EC) con el objetivo de que éstos supusieran en 2010 el 5,75%del consumo total de combustibles.

Sin embargo, el uso de biomasa como materia prima para obtener productos químicos debase que constituyan una alternativa a los actualmente obtenidos a partir del petróleo, y apartir de los cuales se puedan obtener materiales que reúnan las prestacionesdemandadas por los diferentes sectores clientes de la Industria Química, es algo

relativamente reciente que, como se pondrá de manifiesto en este estudio, sólo se estáimpulsando de manera decidida y centralizada (con programas específicamentededicados a ello) en unos pocos países liderados por EE.UU., y que, de tener éxito,puede dar lugar a una alteración de la actual estructura competitiva dentro del SectorQuímico, tanto en cuanto al peso relativo de las diferentes empresas del sector como encuanto a los países involucrados como productores en el mismo.

Por otra parte, a nadie se le escapa que un estudio que evalúe las implicaciones que parala Industria Química tiene el paso de una economía basada en el petróleo(petroeconomía) a otra basada en la biomasa (bioeconomía) va mucho más allá de unanálisis sectorial puesto que afecta a todos los sectores industriales así como a laestructura socioeconómica del País, exigiendo:

a) Analizar la reestructuración de las zonas agrícolas de áreas de producción decultivos para usos alimentarios o de áreas agrícolas abandonadas a áreas paracultivos de uso no alimentario; calcular la superficie precisa de área de cultivo yrelación necesaria de áreas de cultivo a áreas no cultivables para la sostenibilidadambiental del sistema así como evaluar y controlar el impacto ambiental de estenuevo tipo de agricultura.

b) Conocer las materias primas, las tecnologías de transformación y los productosbasados en biomasa ya disponibles útiles para tal fin así como identificar productosdiana a partir de los cuales pudiera desarrollarse una química basada en biomasa;profundizar en el desarrollo de tecnologías que actualmente están en su fase inicialde desarrollo; y desarrollar nuevas tecnologías de síntesis y transformación enfunción de los productos basados en biomasa cuyas prestaciones les transforme en

firmes candidatos para sustituir a otros basados en el petróleo ya introducidos en elmercado.c) Implantar las políticas necesarias para eliminar las barreras a su crecimiento

sostenible, lo cual exige conocerlas y estudiar el porqué de su existencia y lasimplicaciones económicas y sociales de su eliminación.

d) Analizar el impacto sobre el mercado de trabajoe) Analizar las destrezas que la nueva situación exige a los trabajadores, análisis del

que se derivarán las necesidades de formación a todos los niveles.



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Un estudio completo de este tipo está fuera del alcance de los objetivos marcados por elObservatorio Químico para 2006. Por tanto, este estudio se limita al apartado b anterior, locual exige inevitablemente adentrarse, en el apartado c, al menos en lo referente a laspolíticas de I+D+I así como otro tipo de políticas, por ejemplo, la fiscal, utilizadas para

fomentar el uso de bioproductos.

Por lo tanto, los objetivos de este estudio son:

a) Determinar la posición actual de España frente a las iniciativas tomadas enotros países (EEUU, Europa en su conjunto, Iniciativas nacionales europeas:Francia, Alemania, UK, Finlandia, Holanda), Argentina, Japón, China,Canadá...). Iniciativas se refiere a los pasos institucionales desde el punto devista social, legal, I+D para fomentar el paso de petroeconomía abioeconomía.

b) Las tecnologías necesarias para tal fin. La existentes y las emergentes (éstasrelacionadas con necesidades de I+D)

c) La posición tecnológica española. ¿A pesar de no haber iniciativas nacionalesa este respecto, disponemos de los conocimientos científicos y de personalpreparado para iniciar el cambio?

d) A la luz de los resultados e los tres puntos anteriores realizar una serie depropuestas de actuación al MITYC.



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3. METODOLOGÍALos pasos seguidos para la realización de este informe han sido:

• Búsqueda de la información bibliográfica relacionada con el tema a través debases de datos tales como, por ejemplo, las de WOK (Web of Knowledge) y las delas oficinas de patentes OEPM (Oficina Española de Patentes y Marcas), EPO(European Patent Office) y USPTO (Oficina de Patentes de EE.UU.). Asimismo, sehan obtenido datos directamente de las páginas web de las institucionesgubernamentales relacionadas con el uso de biomasa de numerosos países.

• Análisis de la información bibliográfica disponible. Este análisis ha permitido enprimer lugar la estructuración del informe, en segundo lugar su redacción y, entercer lugar, la obtención de las conclusiones del mismo, de las que se derivan laspropuestas de actuación especificadas.



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4. EL CONCEPTO DE BIORREFINERÍA INTEGRADADentro de una economía basada en la biomasa, es decir una economía que a partir debiomasa produzca combustibles, energía y productos químicos y materiales derivados de

biomasa, existe la posibilidad de producir cada uno de los anteriores bienes eninstalaciones separadas o bien en una sola instalación en la que además de energía ybiocombustibles (biorrefinería) se produzcan, al igual que en la refinerías actuales, unaserie de productos químicos orgánicos base (“commodities”, “intermediate platforms”) quesirvan de plataforma para obtener los compuestos intermedios (“secondary commoditychemicals”, “building blocks”) a partir de los cuales puedan obtenerse los materiales queproporcionen las prestaciones demandadas por los productos acabados.

Surge así de manera natural el concepto de biorrefinería integrada como el de unainstalación productiva en la que, al igual que las refinerías actuales más avanzadas (Fig.4-1), pero partiendo de biomasa en lugar de petróleo, se produzcan combustibles, energíay diferentes líneas de productos químicos (Fig. 4-2), de tal forma que se incremente la

rentabilidad económica con respecto a las instalaciones que produzcan exclusivamentebiocombustibles y energía.

Fig. 4-1. Comparación de los principios básicos de la refinería basada en el petróleoy de la biorrefinería. Adaptada de (4-1).

El paso de biorrefinerías a biorrefinerías integradas parece inevitable. En efecto, lafuerza impulsora para el fuerte desarrollo que está teniendo el desarrollo de lasbiorrefinerías para la producción de energía y de biocombustibles descansa en lanecesidad de disminuir la dependencia energética del petróleo. Sin embargo, como todonegocio, la biorrefinería ha de ser rentable y mantener esa rentabilidad en el tiempo. Yes precisamente la rentabilidad quien está actuando como fuerza impulsora para la



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aceptación del concepto de biorrefinería integrada (4-2) pues en ésta, además deenergía y biocombustibles, los productos de bajo valor añadido, se fabricarían unconjunto de productos químicos de mayor valor añadido, que permitirían no sóloincrementar su rentabilidad sino mantenerla ante las fluctuaciones del mercado.

Fig. 4-2. Esquema básico de una biorrefinería. Dentro de líneas de productos seincluyen biocombustibles y productos químicos de base e intermedios. (4-3, 4-4).

A pesar de la sencilla definición anterior, no existe un único concepto de biorrefineríaintegrada. Ordenando los conceptos expresados en (4-1) las biorrefinerías integradas sepodrían clasificar en dos grandes grupos:

a) Según el grado de integración.

b) Según el tipo de biomasa.

4.1. BIORREFINERÍA INTEGRADA Y GRADO DE INTEGRACIÓN Ateniéndonos al grado de integración, las biorrefinerías pueden clasificarse en:

a) Biorrefinerías de primera generación (“Phase I-biorrefineries”)

b) Biorrefinerías de segunda generación (“Phase II-biorrefineries”)

c) Biorrefinerías de tercera generación (“Phase III-biorrefineries”)



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Una planta de fabricación de etanol por molienda del grano en estado seco constituyeun ejemplo de biorrefinería de primera generación. La planta usa como materia primagrano procedente de cereales, tiene una capacidad de procesado fija y produce unacantidad determinada de etanol, coproductos para alimentación animal y dióxido de

carbono. Casi no tiene ninguna flexibilidad de procesado. Su grado de integración esapenas inexistente.

Fig. 4-3. Esquema de una biorrefinería de tercera generación (“phase III-biorefinery”). Adaptada de (4-1).

La actual tecnología de molienda del grano en estado húmedo constituye un ejemplo debiorrefinería de segunda generación. Al igual que en el ejemplo anterior, esta tecnologíausa como materia prima grano procedente de cereales, fundamentalmente maíz en elcaso de EE.UU., pero, al contrario que una biorrefinería de primera generación, tiene la

capacidad de producir una variedad de productos finales bajo demanda. Talesproductos incluyen almidón, jarabe de maíz con alta concentración de fructosa, etanol,aceite de maíz, además de piensos de gluten de maíz y harina. Este tipo de biorrefineríaes susceptible de conectar líneas de productos industriales con las unidades existentesde producción agrícola. Otro ejemplo de biorrefinería de segunda generación es lafábrica del plástico NatureWorks PLA (polilactida) (4-5) puesta en marcha porNatureWoks LLC (anteriormente Cargill Dow).



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Las biorrefinerías de tercera generación (Fig. 4-3) producirían, mediante un conjunto detecnologías múltiples, líneas de productos (biocombustibles, productos químicos,plásticos, etc.) partiendo de biomasa de origen agrícola o forestal. Hoy por hoy, no hayninguna en funcionamiento y constituyen el objetivo común de todas las actuales

corrientes de pensamiento centradas en el concepto de biorrefinería.

4.2. BIORREFINERÍA INTEGRADA Y TIPO DE BIOMASASi lo que caracteriza a cualquier instalación productiva es el origen de sus materiasprimas, la naturaleza de sus productos y de las tecnologías empleadas para fabricarlos,no cabe duda que las características de la biomasa darán lugar a diferentes conceptosde biorrefinería. En la tabla 4-1 se da la composición básica media de la biomasa en lanaturaleza (4-6).

Tabla 4-1. Composición básica media de la biomasaMATERIAL %

Carbohidratos• Celulosa• Almidón• Quitina• Sacarosa

75

Lignina 20Otros

• Grasas• Proteínas

• Vitaminas• Aromas• Otras sustancias

5

De la tabla 4-1 de deduce que el 95% de la biomasa está constituida por carbohidratos ylignina, siendo los primeros con mucho los principales componentes. Por tanto, esevidente que los principales esfuerzos han de realizarse en el desarrollo debiorrefinerías integradas que utilicen ambos tipos de biomasa. Dentro de éstas, la I+Dactual se centra en cuatro sistemas de biorrefinería integrada que se describen en lassecciones siguientes.

4.2.1. Biorrefinería basada en materiales lignocelulósicos

Utiliza materiales lignocelulósicos (madera, paja, tallos, caña, residuos de papel, etc. ) comomateria prima para producir energía, biocombustibles y, en una biorrefinería de tercerageneración (Fig. 4-4), líneas de productos químicos basados en los componentesestructurales de la lignocelulosa, que básicamente son tres:

a) Hemicelulosa y poliosas (polímeros de azúcares, predominantemente depentosas);



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b) Celulosa (el biopolímero más abundante en la naturaleza y constituido porunidades de glucosa); y

c) Lignina, un polímero aromático con alto contenido de fenoles

Las principales ventajas de estas biorrefinerías son que las materias primas son baratas yque, en teoría, es posible obtener una gran variedad de bioproductos. Sin embargo, parasu desarrollo es preciso superar una serie de barreas tecnológicas relacionadas con laseparación de sus tres componentes básicos (celulosa, hemicelulosa y lignina) y eldesarrollo de tecnologías que permitan la escisión de la lignina en sus componentesbásicos. La lignina tiene un gran contenido de hidrocarburos aromáticos cuyo aislamientodaría lugar a una multiplicidad de productos e incrementaría sustancialmente el valorañadido de este tipo de biorrefinería. Sin embargo, al contrario que para los hidratos decarbono naturales, no existe ninguna enzima natural que lleve a cabo la hidrólisis de lalignina en sus componentes básicos (4-7). Los futuros esfuerzos de I+D deben centrarseen estas dos áreas.

Fig. 4-4. Esquema de una biorrefinería de tercera generación basada enmateriales lignocelulósicos. CB: conversión biotecnológica; CQ: conversiónquímica. Adaptada de (4-1).

4.2.2. Biorrefinerías basadas en aprovechamiento integral de cultivos

La materia prima de estas biorrefinerías (“whole-crop biorefineries) son los cereales, talescomo el arroz, trigo, triticale (híbrido de trigo y centeno), centeno, avena, cebada y maíz.En la Fig. 4-5 se esquematiza una biorrefinería integral de este tipo que procesa el granopor vía seca y en la Fig. 4-6 el de una que lo procesa por vía húmeda. Este tipo debiorrefinería puede también contemplarse como una biorrefinería de doble plataforma(véase apartado 4.2.4) pues a partir de cereales genera dos materias primas básicas que



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dan lugar a dos plataformas: la plataforma de los azúcares y la plataforma de la lignina,siendo mayoritaria la primera.

La primera etapa del proceso de tratamiento es la separación mecánica del grano (90%

en peso) de la paja (10% en peso). Ésta puede procesarse posteriormente según elesquema de una biorrefinería basada en materiales lignocelulósicos. Por otra parte, lapaja puede usarse como materia prima para la fabricación del gas de síntesis (una mezclade monóxido de carbono e hidrógeno) por pirolisis, gas que constituye a su vez la materiaprima para la síntesis de una gran variedad de productos (véase el apartado 4.2.4, Fig. 4-9).

El grano puede convertirse en almidón o, tras molerse, en harina que a su vez puedetratarse y transformarse por extrusión para dar agentes ligantes, adhesivos y cargas. Elalmidón puede transformase por plastificación (copolimerización y mezclado con otrospolímeros), modificación química (eterificación para dar almidón carboximetilado;esterificación y transesterificación para dar ésteres de ácidos grasos vía almidónacetilado; hidrólisis por aminación reductiva para dar, por ejemplo, etilenodiamina, e

hidrólisis + hidrogenación para dar sorbitol, etilenglicol, propilenglicol y glicerina) y porconversión biotecnológica para dar poli(ácido 3-hidroxibutírico) (4-8 – 4-12).

Fig. 4-5. Esquema de una biorrefinería basada en el aprovechamiento integral decultivos de cereales por vía seca. Adaptada de (4-1).

La línea de productos pude ampliarse si el grano se procesa por vía húmeda (Fig. 4-6),tratamiento que produce su hinchamiento tras lo cual se prensa liberando aceites de altovalor añadido. Actualmente, en EE.UU., las fábricas que procesan maíz por vía húmedaproducen aceite de maíz, fibra de maíz y almidón de maíz. Los productos del almidón deeste tipo de fábricas son alcohol para combustibles (31%), jarabe de maíz de alta



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concentración de fructosa (36%), almidón (16%) y dextrosa (17%). También se producenpiensos de gluten, harina de gluten y aceite (4-13).

Fig. 4-6. Esquema de una biorrefinería basada en el aprovechamiento integral decultivos de cereales por vía húmeda. Adaptada de (4-1).

4.2.3. Biorrefinería verde

Las materias primas de estas biorrefinerías son los cultivos de hojas verdes: hierba,alfalfa, trébol, cereales sin madurar. Un esquema de este tipo de biorrefinería se da enla Fig. 4-7.

Fig. 4-7. Esquema de una biorrefinería verde. Adaptada de (4-1).



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La primera etapa de tratamiento es un fraccionamiento por vía húmeda para aislar elcontenido de la materia prima en su forma natural. Se obtienen dos corrientes: una tortaprensada rica en fibras y un jugo verde rico en nutrientes. La torta contiene, además decelulosa y almidón, colorantes y pigmentos de alto valor añadido, fármacos y otros

compuestos orgánicos. El jugo verde está compuesto por proteínas, aminoácidos libres,ácidos orgánicos, colorantes, enzimas, hormonas, así como otras sustancias orgánicasy minerales.

Mediante métodos biotecnológicos el jugo verde puede transformarse en ácido láctico ysus derivados, aminoácidos, etanol y proteínas. La torta prensada puede usarse para laproducción de pelets para piensos, como materia prima para la producción de productosquímicos, por ejemplo ácido levulínico uno de las 12 unidades básicas (“building blocks”)seleccionadas por el DOE (Ministerio de la Energía de EE.UU.) para desarrollar a partirdel mismo líneas de productos basados en biomasa (4-14), y para la conversión en gasde síntesis e hidrocarburos (biocombustibles sintéticos). Los residuos de los procesosde conversión son adecuados para la producción de biogás combinado con la

generación de calor y electricidad (4-15, 4-16).

4.2.4. Biorrefinería de plataforma doble

Este concepto de biorrefinería (Fig. 4-8) utiliza como materia prima biomasa quecontiene, en promedio, un 75% de hidratos de carbono de tal forma que dicha biomasapuede convertirse en energía y bioproductos por medio de dos plataformas base: la delos azúcares (4-14) y la del gas de síntesis (4-14, 4-17, 4-18).

La plataforma de los azúcares se basa en procesos de conversión bioquímica y secentra en la fermentación de azúcares extraídos de diferentes tipos de biomasa. Laplataforma del gas de síntesis descansa en procesos de conversión termoquímicos y se

especializa en la gasificación de biomasa y de subproductos obtenidos en los procesosde conversión de ésta.

La plataforma de los azúcares permite asimismo el acceso potencial a una enormefamilia de productos químicos base (“building blocks”) sobre la que, si se resuelven losproblemas tecnológicos necesarios para ello, construir una química orgánica alternativaa la actualmente basada en petroquímica (4-14). En el apartado 6.3 se describen estosproductos.

En lo que se refiere a los productos derivados del gas de síntesis (Fig. 4-9) es precisotener en cuenta que, actualmente, la producción a partir de biomasa de alcoholessimples, aldehídos, alcoholes mixtos e hidrocarburos vía síntesis de Fischer-Tropsch noes económicamente factible (4-14) por lo que es necesario realizar una I+D focalizada

expresamente en lograr su viabilidad industrial.



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Fig. 4-8. Esquema de una biorrefinería de plataforma doble: azúcares + gas de síntesis. Adaptada de (4-1).

Fig. 4-9. Familia de productos basados en el gas de síntesis. Adaptada de (4-1).



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5. INDUSTRIA QUIMICA BASADA EN BIOMASA

5.1. INTRODUCCIÓNEn el capítulo 4 se introdujo el concepto de biorrefinería integrada como aquella quemimetice a las actuales refinerías de petróleo actuales y que, al igual que ellas, produzcaa partir de biomasa, energía y un conjunto de productos (bioproductos) que incluyencombustibles (biocombustibles) y productos químicos base (unidades base, “buildingblocks”) a partir de los que se puedan obtener otros productos químicos y materiales dealto valor añadido, de tal forma que se produzca una desplazamiento paulatino desde lapetroeconomía a la bioeconomía.

La pregunta que surge entonces es si esto es posible. No cabe duda que la obtención deenergía y biocombustibles a partir de biomasa es ya un hecho comercial y constituyó lafuerza impulsora de todas las iniciativas inicialmente tomadas con respecto al uso de la

biomasa base. Lo mismo puede decirse de los productos para uso alimentario así comode los piensos para alimentación animal. En consecuencia, la pregunta debe trasladarse ala fracción de bioproductos para uso no energético y no alimentario. La pregunta endefinitiva es si es posible una Industria Química basada en biomasa en lugar de encombustibles fósiles.

Si se tiene en cuenta que en la actualidad aproximadamente el 85% de los productosquímicos se producen a partir de aproximadamente 20 productos químicos simplesllamados productos químicos de base, de los cuales 8 (“building blocks”) son de basepetroquímica (véase tabla 5-1, Fig. 5-1)), a partir de los cuales se producen 300compuestos intermedios de los que se derivan alrededor de 30.000 productos acabados yde consumo cuya existencia, así como la de los procesos de transformación paraobtenerlos, era desconocida antes de la llegada del petróleo, la respuesta entonceses inevitablemente que sí y más si se considera que tanto ahora como en el pasado(véase apartado 5.3.1) se obtienen y obtuvieron productos químicos a partir de biomasa, yque el desarrollo de tal química se vio frenada por la llegada del petróleo, disponible amenor precio.

Ahora bien, tal respuesta positiva exige sustentarla con un análisis de las fuentes dematerias primas necesarias, de los productos que podrían obtenerse así como de lastecnologías de procesado necesarias para obtenerlos y para transformarlos en materialesy productos acabados de utilidad industrial, junto con las necesidades de I+D para hacerrealidad dichas tecnologías a un coste aceptable. En lo que sigue se analizan con detallecada uno de estos puntos.



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Tabla 5-1. Unidades base (“building blocks”) producidas a partir del petróleo queconstituyen la base de la industria petroquímica (5-1) y capacidad mundial de producciónen 2005 (en millones de toneladas)

Unidad base Capacidad mundial de producción 2005Etileno

Propileno

Benceno

Tolueno

p-Xileno

o-Xileno

Butadieno

Metanol

116,8

71,0

16,2

25,3

26,6

4,8

11,8

49,4

Etileno

Propileno

Benceno

Tolueno p-Xileno

o-Xileno

Butadieno

Metanol

0

20

40

6080

100

120

Capacidad mundial de producción 2005

Fig. 5-1. Capacidad mundial de producción de las unidades base (“building blocks”)producidas a partir del petróleo que constituyen la base de la industria petroquímica.

5.2. FUENTES DE BIOMASA

Un aspecto fundamental inherente del concepto de biorrefinería es la utilización por partede ésta de materias primas renovables, lo que en su conjunto se denomina biomasa. Labiomasa es el resultado del crecimiento de organismos fotosintéticos, que realizan lafijación del CO2 atmosférico en forma de compuestos orgánicos y biopolímeros a



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expensas de la energía solar. Una de las características principales de la utilización de labiomasa es que, al contrario de lo que ocurre con los productos derivados de las materiasprimas fósiles (no renovables), presenta un balance de CO2 neutro desde el punto de vistamedioambiental (5-2). Es decir, que la cantidad de CO2 que se libera a la atmósfera al

final del ciclo de vida de los bioproductos es idéntica a la cantidad de CO2 previamentecaptada durante la formación de la biomasa.

La biomasa puede ser de origen terrestre (plantas y sus derivados) o marino (algas ymicroorganismos fotosintéticos). La utilización y explotación de la biomasa marina, si bienpresenta un enorme potencial futuro, es en la actualidad meramente testimonial y nosupone una alternativa real a la biomasa terrestre. Por ello, este capítulo se centraráexclusivamente en la biomasa vegetal terrestre, es decir, en la biomasa derivada delcrecimiento de las plantas y de los materiales derivados de éstas.

La biomasa vegetal, según su origen, se puede clasificar en dos grandes grupos: biomasaforestal y biomasa agrícola. Cada una de ellas, a su vez, puede ser dividida en tres

subgrupos (primaria, secundaria y terciaria), de acuerdo con el punto de la cadenaproductiva del cual se deriva (5-3, 5-4) (tabla 5.2). La biomasa primaria corresponde a laobtenida directamente de las explotaciones forestales o agrícolas; la secundariacorresponde a los residuos de biomasa que se generan en las industrias transformadorasde las materias primas primarias; y la terciaria hace referencia a los residuos urbanos,generados por la actividad humana.

5.2.1. Biomasa forestal

Aparte de los usos tradicionales de la madera como materia prima para las industriasmaderera, y del papel y de la pasta de papel, la biomasa forestal se utilizafundamentalmente en la producción de bioenergía, mediante su combustión. La biomasa

forestal está constituida fundamentalmente por los materiales lignocelulósicos denaturaleza fibrosa que forman parte de la pared celular que recubre las células vegetales,en cuya composición se distinguen tres tipos de biopolímeros: celulosa, hemicelulosa ylignina. La celulosa es un polisacárido lineal constituido por unidades de glucosa (hexosa);las hemicelulosas son heteropolisacáridos constituidos por diversos monosacáridos, entrelos que predomina la xilosa (pentosa); la lignina es un polímero entrecruzado constituidopor unidades básicas de naturaleza variada, entre las que predominan los gruposaromáticos fenólicos.

El aprovechamiento de la biomasa forestal lignocelulósica en el ámbito de la biorrefineríarequiere en primer lugar la separación de la misma en sus tres componentes básicos. Apartir de aquí, cada componente debe seguir caminos separados (5-4). La fracción de

celulosa debe ser hidrolizada enzimáticamente en sus unidades básicas (glucosa), quesirvan posteriormente como sustrato para fermentaciones. La fracción de hemicelulosapuede ser tratada químicamente para producir furfural y sus derivados, o bien, al igual quela celulosa, ser hidrolizada enzimáticamente en sus monosacáridos y ser utilizada comosustrato de fermentaciones. La fracción de lignina puede ser despolimerizada paraaprovechar los compuestos aromáticos o puede ser gasificada a gas de síntesis.



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Tabla 5.2. Clasificación de la biomasa vegetal.

BIOMASA VEGETAL

Biomasa Forestal Biomasa Agrícola• Madera de bosques uso

específico• Cultivos de uso específico

no alimentario

• Madera derivada deoperaciones de limpieza ymantenimiento de montes

• Residuos primarios decultivos alimentarios

Primaria

• Residuos derivados de laexplotación maderera

Primaria

• Hierbas y pastos

• Residuos de industrias deprimera y segunda

transformación de lamadera

• Residuos de industrias

agroalimentariasSecundaria

• Residuos de industrias depasta de papel ypapeleras

Secundaria

• Residuos de explotacionesganaderas

• Residuos urbanos demadera

• Residuos sólidos urbanos(fracción orgánica)

Terciaria• Residuos urbanos

celulósicos

Terciaria• Fangos de depuradoras de

aguas residuales

Dentro de la biomasa de origen forestal se pueden establecer los siguientes grupos (5-3,5-4):

• Madera de bosques de uso específico . Las explotaciones forestales estánfundamentalmente dirigidas a la industria maderera y del papel y pasta de papel,por lo que éstas quedarían en principio excluidas de su utilización enbiorrefinerías. Sí podrían, en cambio, considerarse aquellas explotaciones cuyodestino es la producción de leña y biomasa para generación de energía. Dentro deeste grupo se incluirían los denominados cultivos forestales de rotación corta(short rotation), que hacen referencia al cultivo de árboles (normalmente álamos,chopos, sauces, arces) en disposiciones extremadamente densas, recolectados aintervalos de 3-4 años y regenerados a partir de los tocones, con una esperanzade supervivencia de al menos 5 rotaciones (5-6).

• Madera derivada de operaciones de limpieza y mantenimiento de montes. Losbosques, tanto los que tienen un uso maderero o de otra índole, como los que noson económicamente explotados (áreas protegidas o recreativas), necesitanoperaciones periódicas de limpieza y mantenimiento, que mantengan su buenasalud y ayuden a evitar sucesos como los incendios forestales (5-3). Entre estasoperaciones se pueden incluir actividades como la eliminación de árboles dañadoso enfermos, el desbroce del exceso de masa vegetal y la creación de cortafuegos.



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Todas estas actividades generan importantes cantidades de biomasa que podríanser susceptibles de ser utilizadas como materia prima en biorrefinerías.

• Residuos derivados de la explotación maderera. El aprovechamiento maderero

de la masa arbórea se circunscribe a los troncos de los árboles, quedando el restode partes la mayoría de las veces desaprovechadas y abandonadas en losmismos lugares en que se generan, a causa de su no rentabilidad. Estos residuos,que corresponden básicamente a la biomasa perteneciente a las copas de losárboles, que incluye ramas de diversos tamaños y calibres y la masa foliar, seobtienen tras las operaciones de corta, saca y transporte a pista (5-7). Paramejorar las condiciones de transporte y obtener un producto más manejable y degranulometría homogénea, es necesario realizar tratamientos in situ como elastillado y la compactación.

• Residuos de industrias de primera y segunda transformación de la madera. Dentro del primer grupo se incluirían los aserraderos e industrias madereras, ydentro del segundo las industrias que utilizan esos productos primarios, como la

industria del mueble, de embalajes y auxiliar de la construcción. Los residuos quegeneran este tipo de industrias constituyen un conjunto de materialesheterogéneos tales como astillas, cortezas, serrín, recortes, cilindros, finos y otros(5-7). Su tratamiento y manejo se realiza en las mismas instalaciones donde seproducen, existiendo equipos adecuados para ello.

• Residuos de industrias de pasta de papel y papeleras . En la manufactura delos productos del papel, la madera es convertida en fibra utilizando diversastecnologías químicas y mecánicas de procesado. La aplicación de la tecnologíamás frecuente (Kraft pulping) convierte aproximadamente la mitad de la madera enfibra, mientras que la otra mitad se convierte en el denominado licor negro, unsubproducto que contiene la fibra de madera no utilizada (rica en lignina) y

diversos productos químicos valiosos (5-3). Generalmente, estas instalacionesqueman el licor negro para producir energía para alimentar parte de sus propiasnecesidades energéticas. Este licor negro podría utilizarse en la biorrefinería comomateria prima para la obtención de productos tales como adhesivos naturales ycompuestos aromáticos, y para la producción de gas de síntesis mediantetecnologías de gasificación.

• Residuos urbanos de madera y celulósicos. Los residuos incluidos en esteapartado corresponden a los residuos sólidos urbanos de madera, tales comomuebles y desechos de construcción y demolición, y de celulosa, como residuosde papel y cartón.

5.2.2. Biomasa agrícolaEn un sentido amplio, la biomasa agrícola es la producida en terrenos de uso agrícola. Lamayor parte corresponde a los cultivos dedicados a alimentación humana y animal que,por razones obvias, no puede ser utilizada como materia prima para biorrefinerías, salvolos posibles excedentes generados en ese tipo de cultivos que no puedan ser dedicadospara tales fines. Por tanto, en este apartado se hará referencia únicamente a losdenominados cultivos no alimentarios, a los residuos primarios de los cultivos



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alimentarios, a las hierbas y pastos, y a los diversos residuos que se generan a partir dela biomasa primaria a lo largo de la cadena de producción y consumo (5-3, 5-4).

La biomasa agrícola constituye un conjunto heterogéneo de materiales de naturaleza y

composición diversos, entre los que se incluyen almidón, azúcares, celulosa ylignocelulosa, grasas y aceites, proteína y otros. Ello implica que su procesado debeseguir rutas y tecnologías diversas dependientes del tipo de material considerado,cuestión que claramente la diferencia de la biomasa forestal, que presenta una elevadahomogeneidad (materiales lignocelulósicos). Sin embargo, este aspecto que, por un ladopuede dificultar su manejo y procesado, supone por otro lado una gran ventaja, ya quedebe permitir una mayor diversificación de los bioproductos potencialmente obtenibles, encomparación con la biomasa forestal.

Dentro de la biomasa de origen agrícola se pueden establecer los siguientes grupos (5-3,5-4):

• Cultivos de uso específico no alimentario. En este contexto, el concepto “no

alimentario” no significa que sean cultivos no aptos para su uso en alimentaciónhumana o animal, sino que, aun siéndolo en muchos casos, se les da un destinodistinto del alimentario. Así, por ejemplo, en este grupo se pueden encontrarcultivos que se pueden emplear en alimentación humana (maíz y otros cereales,legumbres, semillas oleaginosas, caña de azúcar, remolacha azucarera) o animal(alfalfa), así como otros de uso exclusivo no alimentario (cardo). Los denominadoscultivos energéticos, es decir, cultivos destinados a la producción debiocombustibles y energía (5-7), también se incluirían en este grupo.

Los cultivos no alimentarios pueden ser herbáceos o leñosos, incluyéndose eneste último grupo los cultivos forestales de rotación corta (ver apartado 5.2.1.) que,si bien por su naturaleza son de tipo forestal, algunos autores los incluyen dentrode los cultivos agrícolas por realizarse generalmente en terrenos de uso agrícola.

Los cultivos no alimentarios se pueden clasificar en diversos grupos segúndistintos criterios. Uno de los criterios quizás más ilustrativos sea el del tipo demateria prima predominante y de mayor valor en la biomasa vegetal. De acuerdocon este criterio se podrían establecer los siguientes grupos:

Cultivos de almidón: Se pueden distinguir dos tipos, los cereales (maíz, trigo,cebada, avena, sorgo) y la patata. Por el área cultivada, constituyen en suconjunto los principales cultivos mundiales, dedicándose fundamentalmente ausos alimentarios. Ello, sin embargo, no es óbice para que, por ejemplo, el maízsea la principal materia prima para la producción de bioetanol. Su principalinterés se centra en las semillas (grano), que son ricas en almidón. La patata,por su parte, es un tubérculo también rico en almidón. El almidón puede ser

hidrolizado química o enzimáticamente a glucosa para su uso como sustrato defermentaciones, o bien modificado químicamente para la producción debiomateriales.

Cultivos de azúcar : En este grupo se encontrarían la caña de azúcar y laremolacha azucarera, que son muy ricos en azúcar (sacarosa) y a partir de loscuales se obtiene industrialmente. Brasil, uno de los principales productoresmundiales de bioetanol, lo produce fundamentalmente a partir de caña deazúcar.



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Cultivos oleaginosos: Se trata de cultivos que producen semillas ricas enaceites vegetales, tales como la soja, la colza, el lino y el girasol. Su uso actualprimordial, además del alimentario, se encuentra dirigido hacia la producción debiodiesel.

Cultivos fibrosos: Son cultivos que se caracterizan por la naturaleza fibrosa delas plantas (tallos), y que tradicionalmente han sido utilizados en la industriatextil. Destacan entre ellos el cáñamo y el lino.

Otros cultivos: Se incluyen aquí otros cultivos no fácilmente clasificables en losgrupos anteriores, entre los que se incluyen el cardo y la alfalfa.

Una completa y valiosa información sobre los cultivos no alimentarios (o cultivosindustriales) se puede encontrar en la página web de IENICA (InteractiveEuropean Network for Industrial Crops and their Applications), proyecto financiadopor la DG Research de la Comisión Europea (5-8).

Un aspecto importante que puede ser de gran interés es la posibilidad de modificar

genéticamente algunos de estos cultivos (maíz, soja) para mejorar algunosaspectos relacionados con su explotación e incrementar su interés comercial(resistencia a pesticidas y a plagas, incremento de productividad, modificacionesen su composición, etc.) (5-9). En estos casos, la utilización no alimentaria de loscultivos genéticamente modificados o transgénicos podría suponer una granventaja en su desarrollo y uso, ya que previsiblemente contaría con una mejoraceptación de la opinión pública, y podría beneficiarse de un marco legislativomucho menos restrictivo que el existente para los usos alimentarios.

• Residuos primarios de cultivos alimentarios. Este apartado hace referencia alos residuos y subproductos vegetales que se obtienen en los cultivos alimentariosy que están formados por aquellas partes de la planta que quedan tras retirar las

fracciones de interés alimentario. Se puede distinguir entre residuos leñosos, losprocedentes de las podas de olivos, frutales y viñedos, y residuos herbáceos,principalmente la paja de cereales y el cañote de maíz (5-7). En ambos casos, sucomposición es principalmente lignocelulósica, y presentan un marcado carácterestacional. Actualmente, sus usos principales son como forraje para alimentaciónanimal y para fines energéticos, además de la fracción que se deja en los mismoscampos de cultivo para favorecer su recuperación y sostenibilidad. Su abundanciay bajo coste hacen de ellos una de las materias primas de biomasa con mayorpotencial de aprovechamiento en las futuras biorrefinerías.

• Hierbas y pastos. (5-10) En este grupo se incluyen las hierbas, pastos y plantasherbáceas verdes que tradicionalmente se han utilizado como forraje enalimentación animal. También se pueden incluir los cereales en sus fases

tempranas, cuando son verdes y aún no han producido el grano. Se componenprincipalmente de una fracción sólida fibrosa (lignocelulosa) y de otra líquida ricaen proteína y pigmentos. Alternativamente se pueden también emplear tras unproceso de fermentación parcial (silage), tras el cual la fracción soluble seenriquece en azúcares, ácidos orgánicos y aminoácidos. Este tipo de biomasa esel que se emplea en la denominada biorrefinería verde.

• Residuos y subproductos de industrias agroalimentarias. Corresponden a losresiduos y subproductos de naturaleza y composición variada que se generan en



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las industrias de envasado, transformación y elaboración de alimentos. Entre ellasse podrían citar las industrias aceiteras (orujo y alpechín), conserveras (restos devegetales y frutas), de vinos (raspón, hollejo y semillas de uva), de cereales yderivados (cáscaras), cerveceras (grano y malta residuales), azucareras

(melazas), molienda húmeda del maíz (licor de maceración del maíz -corn steepliquor -, germen, gluten), de frutos secos (cáscaras), queserías (lactosuero). Sususos principales en la actualidad son el compostaje y la aplicación agrícola directa,la alimentación animal y la producción de alcohol.

• Residuos de explotaciones ganaderas. Proceden de las deyecciones delganado, fundamentalmente el estiércol y los purines, que pueden utilizarseademás de como abono y compostaje, para la generación de biogás.

• Residuos sólidos urbanos (fracción orgánica). Son los residuos de naturalezaorgánica resultantes de la actividad humana, tales como restos de comida, de

jardinería y otros materiales fermentables. Se utilizan en compostaje y paragenerar biogás.

• Fangos de depuradoras de aguas residuales. Son residuos producidos en losprocesos de depuración de aguas residuales urbanas, y que pueden serempleados en la generación de biogás para su aprovechamiento energético.

Idealmente, las futuras biorrefinerías integradas deberían tener la capacidad de utilizartodas las fuentes de biomasa descritas en este capítulo. Sin embargo, por razones deíndole económico (rentabilidad), de disponibilidad y de eficiencia, no todas esas fuentesde biomasa serán igualmente consideradas. Entre ellas, las que pueden presentar unmayor potencial e interés son las denominadas fuentes primarias de biomasa, interés quepodría ser extensible a algunas de las fuentes secundarias (residuos de industriasmadereras, del papel y pasta de papel y algunas agroalimentarias). Por el contrario, noparece muy probable que las fuentes terciarias presenten gran interés de cara a su

empleo en biorrefinerías.

5.3. PRODUCTOS

5.3.1. Introducción

Como se ha dicho anteriormente el 75% de la biomasa está compuesta por hidratos decarbono y el 20% por la lignina contenida en los materiales lignocelulósicos. No es puesde extrañar que la mayor parte de los bioproductos se deriven de estos dos componentes.En lo que sigue, se realizará una descripción general de los productos químicos para usos

no alimentarios procedentes de estos dos tipos de componentes de la biomasa, tanto delos actualmente fabricados como de los que podrían llegar a obtenerse y constituirunidades base (“building blocks”) a partir de los cuales puedan derivarse compuestosquímicos y materiales orgánicos más complejos para las diversas aplicacionesdemandadas por el mercado. No es uno de los objetivos de este estudio realizar unadescripción exhaustiva de dichos bioproductos, sino simplemente poner de manifiesto lasinmensas posibilidades que la biomasa tiene como materia prima base sobre la quesustentar una Industria Química Orgánica alternativa a la derivada de los combustiblesfósiles. El lector que desee profundizar en el número de bioproductos que potencialmente



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pueden obtenerse a partir de biomasa puede consultar las referencias (5-11 – 5-14). Loque sigue es un resumen de la vasta información dada en las mismas.

Se incluye asimismo un subapartado (5.3.4. Otros) que incluye los productos procedentes

de los otros constituyentes de la biomasa que justifican el 5% de su composición.

5.3.2. Basados en hidratos de carbono

Las materias primas base para la obtención de compuestos químicos orgánicos de baseactualmente sintetizados a partir de biomasa o que potencialmente lo pudieran ser en unfuturo son, en general, monosacáridos y disacáridos y se encuentran como tales en lanaturaleza, caso del disacárido sacarosa (azúcar común) extraído a partir de caña deazúcar y remolacha azucarera, o se encuentran formando parte de moléculas de mayorpeso molecular constituidas por la unión de unas pocas moléculas de monosacáridos(oligómeros como la inulina de la que puede obtenerse la D-fructosa) o de grandespolímeros denominados polisacáridos (almidón, celulosa, hemicelulosa, quitina). En latabla 5-3 se dan estos azúcares junto con su actual producción anual y procedencia (5-15).

Tabla 5-3. Producción mundial anual (millones de Tm) de azúcares simples y su origen.

Azúcar simple Producción mundial Origen

Sacarosa

D-Glucosa

Lactosa

D-fructosaIsomaltulosa

Maltosa

D-Xilosa

L-Sorbosa

140.000.000

30.000.000

295.000.000

60.00070.000

3.000

25.000

60.000

Caña de azúcar, remolacha azucarera

Almidón

Leche

D-glucosa, sacarosa o inulinaIsómero α(16) de la sacarosa

Almidón

Hemicelulosa

D-sorbitol

El precio actual de algunos de ellos, como la sacarosa, la D-glucosa y la lactosa, estácomprendido entre 0,20 y 0,60 €/kg, del mismo orden de magnitud que los actualesproductos químicos de base de origen petroquímico en los que se basa la industria

química orgánica actual (etileno, 0,40 €/kg; propileno 0,35 €/kg; tolueno 0,25 €/kg;propileno 0,35 €/kg; acetaldehído 1,10 €/kg). A pesar de esto, el nº de productos químicosorgánicos actualmente fabricados a partir de mono y disacáridos es muy bajo. Porejemplo, en 1995, de los 100 principales productos químicos orgánicos fabricados enEE.UU. sólo cinco (etanol, sorbitol, ácido cítrico, lisina y ácido glutámico) procedían dehidratos de carbono.

La causa hay que buscarla en que tradicionalmente a lo largo del siglo XX, y aúnactualmente, el uso de materias primas de origen fósil ha sido más económico lo cual hadado lugar a que los esfuerzos de I+D se hayan centrado en desarrollar tecnologías de



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transformación de estas materias primas, tecnologías actualmente bien desarrolladas yque, por otra parte, son básicamente diferentes a las requeridas para transformar hidratosde carbono en productos de interés industrial, lo cual no es de extrañar pues lasestructuras químicas de ambos tipos de materias primas son completamente diferentes.

Los hidrocarburos de origen fósil son moléculas hidrófobas, exentas de oxígeno y sinfuncionalidad, por lo que los grupos funcionales (hidroxilo, amino, aldehído, ácido, éster,halo) necesarios para obtener los compuestos intermedios de interés industrial han deintroducirse mediante las correspondientes tecnologías. Por el contrario, los hidratos decarbono son hidrófilos y tienen numerosos grupos funcionales por molécula,fundamentalmente grupos hidroxilo, por lo que los métodos sintéticos para transformarlosen productos químicos industrialmente valiosos (por ejemplo, reducción del contenido deoxígeno para introducir instauraciones como dobles enlaces carbono-carbono y gruposoxo) son totalmente opuestos a los que se usan en la industria petroquímica, aunque losconocimientos científicos para tal fin existen en numerosos casos. El desarrollo de estastecnologías de transformación se torna así en una necesidad imperiosa de I+D para

obtener los productos descritos en el apartado 5.3.2.2.

5.3.2.1. Productos actuales

Etanol. Actualmente constituye el bioproducto de mayor producción mundial. En 2004 seprodujeron 24 millones de toneladas. Se obtiene por fermentación de la glucosaprocedente de una amplia variedad de hidratos de carbono usando fundamentalmente lalevadura Saccharomyces cerevisae. Recientemente se han desarrollado procedimientospara obtenerlo por medio de la bacteria Zymomonas nobilis y/o de microorganismosgenéticamente modificados, procedimientos que apuntan a una significativa mejora de laproductividad.

A partir del mismo pueden obtenerse etileno, acetaldehído, ésteres de etilo (por ejemplo,a cegato de etilo) y éteres etílicos tales como éter dietílico y etil t-butil éter. Sin embargo,el gran incremento de la producción de etanol experimentado en los últimos añosdescansa básicamente en su uso como biocombustible.

Furfural (2-furfuraldehído). Actualmente se producen 250000 Tm/año y constituye hoypor hoy el único compuesto químico orgánico insaturado preparado a partir de hidratos decarbono. Su síntesis conlleva la hidrólisis en medio acuoso ácido y a alta temperatura dela hemicelulosa contenida en residuos agrícolas y forestales, el 25% de cuya composiciónson polisacáridos de D-xilosa (xilosanos). En primer lugar se produce la hidrólisis de losxilosanos que a continuación experimentan una reacción de ciclo-deshidratación.

A partir de furfural se producen una variedad de compuestos de interés industrial tales

como alcohol furfurílico y su tetrahidroderivado, furfurilamina, ácido furoico y ácidofuranacrílico, furano y tetrahidrofurano, proporcionando en este último caso unaalternativa a su producción petroquímica por deshidratación de 1,4-butanodiol. Constituyeademás una unidad base (“building block) para obtener moléculas más complejas talescomo difurfuril diamina y ésteres de ácido difurfurildicarboxílico, a partir de los cualespueden obtenerse monómeros para la fabricación de poliamidas y poliésteres,respectivamente.

La mayor parte del furfural se utiliza como disolvente en el refinado de aceites lubricantesy, junto con el alcohol furfurílico, en condensaciones con formaldehído, fenol, acetona o



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urea, para obtener resinas con excelentes propiedades para su termoconformado, altaresistencia a la corrosión, bajo peligro de incendio y muy buena resistencia física que seusan extensamente en la industria de la fundición como machos para moldes de altacalidad.

D-Sorbitol. Se producen unas 650000 Tm/año, cuyo uso final es fundamentalmente en laindustria alimentaria como edulcorante de bajo contenido en calorías, y como intermedioclave en la producción de ácido ascórbico (vitamina C). Sin embargo, tiene importantesaplicaciones no alimentarias consecuencia de sus propiedades plastificantes, suavizantesy acondicionantes de la humedad, entre las cuales se pueden citar: adhesivos; papel;industrias gráficas; textiles; formulaciones farmacéuticas; obtención de poliéterpoliolespara fabricar espumas blandas de poliuretanos y resinas de melamina-formaldehído ofenol; y producción de ésteres de sorbitán de uso como tensioactivos.

Ác ido lác tico . Obtenido por fermentación de D-glucosa procedente de la hidrólisis ácidadel maíz, patata o molasas. Hasta hace pocos años se utilizaba casi exclusivamente en laindustria alimentaria. Sin embargo, el desarrollo por parte de NatureWoks LLC

(anteriormente Cargill Dow) de poli(ácido láctico) o polilactida (PLA) a partir del dímerocíclico (lactida) del ácido láctico lo ha convertido en un producto químico de base y haampliado sus aplicaciones a otros campos además del de la industria alimentaria. Así, laalta resistencia del PLA le permite transformarse en fibras, películas y varillas que sontotalmente biodegradables en menos de 60 días y compostables, constituyendo así unmaterial termoplástico capaz de competir en mercados de gran volumen con los actualespolímeros termoplásticos derivados de fuentes petroquímicas. Así, el PLA encuentraaplicación como material para la fabricación de envases, alfombras y tejidos así como enaplicaciones agrícolas y de jardinería. Asimismo, el PLA es bioabsorbible lo que lo hacemuy apropiado para su uso en implantes y suturas quirúrgicas.

Por otra parte, el éster etílico del ácido láctico (fabricado, por ejemplo, por VERTEC

BIOSOLVENTS)

ha sido comercializado como disolvente verde, fácilmente biodegradabley de un comportamiento toxicológico tan excelente que la FDA (Food and Drug Administration, EE.UU.) ha aprobado su uso en productos alimentarios. Se empleaasimismo en revestimientos, tintas y limpieza con un gran potencial para sustituir enprocesos industriales a diversos disolventes de origen petroquímico tales como laacetona, dimetilformamida, tolueno o N-metilpirrolidona.

Tensioactivos basados en azúcares. Los azúcares baratos y que pueden adquirirse engrandes volúmenes a granel son materia prima para la fabricación de tensioactivos noiónicos por reacción con ácidos o alcoholes grasos. Este tipo de tensioactivos son notóxicos, de excelente compatibilidad con la piel y completamente biodegradables.Ejemplos típicos son los ésteres de ácidos grasos de sorbitán y de sacarosa, las amidasde ácidos grasos de 1-metilamino-1-desoxi-D-glucitol y los glucósidos de alcoholes grasos

también llamados poliglucósidos de alquilo. Almidón. Polisacárido extraído fundamentalmente de cereales a su vez constituido poruna mezcla de polisacáridos: amilosa (18-28%) y amilopectina (72-82%). La amilosa estáconstituida por restos de α-D-glucopiranósido unidos por enlaces 1-4; su peso molecularvaría entre 150000 y 750000. La amilopectina es un polisacárido ramificado de α-D-glucosa con enlaces 1-4 y 1-6, siendo éstos últimos por los que se producen lasramificaciones; su peso molecular está comprendido entre 107 y 108. Cada 400 restos deglucosa la amilopectina tiene un radical fosfato que justifica el contenido de P del almidón



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(∼0,2% como P2O5). Se usa como adhesivo, espesante, carga y agente estabilizante dedispersiones. Entre sus derivados caben citar: dextrinas, en las que se incrementa laramificación del almidón de partida, usadas como adhesivos y agentes aglutinantes ensustitución de las gomas naturales; almidones esterificados como los nitroalmidonesusados como explosivos, y los ésteres de los ácidos acético, succínico, adípico y cítricousados como espesantes; almidones eterificados tales como hidroxietil ehidroxipropilalmidón, usados como agentes estabilizantes y espesantes en la industriatextil, papelera y alimentaria; y almidones cationizados usados en la fabricación de papelcomo agentes reforzantes de la resistencia).

Celulosa. El polisacárido más abundante en la naturaleza. Componente mayoritario de lamadera. Constituida por moléculas de β-D-glucosa en forma de piranosa unidas entre sípor enlaces glicosídicos 14. El grado de polimerización es muy variable y en la celulosanativa está comprendido entre 8000 y 10000. Además de en la fabricación del papel seusa como materia prima para la fabricación de fibras artificiales (acetato de celulosa),plásticos (acetato de celulosa), explosivos (nitrocelulosa), agentes espesantes y agentes

gelificantes (éteres de celulosa tales como carboximetilcelulosa, hidroxietilcelulosa ehidroxipropilmetilcelulosa).

Quitosano . Se obtiene por hidrólisis parcial de la quitina (β(1-4)-2-acetamido-2-desoxi-D-glucosa)) el polisacárido más abundante en la naturaleza después de la celulosa que seencuentra en las conchas de crustáceos y formando parte del exoesqueleto e los insectosasí como en las paredes celulares de muchos hongos, levaduras y algas. El quitosano esun copolímero constituido por unidades β(1-4)-2-acetamido-2-desoxi-D-glucosa yunidades (β(1-4)-2-amido-2-desoxi-D-glucosa), con u contenido de esta últimanormalmente superior al 75%. Posee grupos funcionales hidroxilo y amino, lo cual leconfiere, por ejemplo, la posibilidad de disolverse en medio ácido además de poseer unaenorme potencialidad de derivatización a través de las reacciones de ambos gruposgenerando nuevos productos para diversas aplicaciones. Entre éstas se encuentran lassiguientes: a) química analítica, en soportes cromatográficos, intercambiadores de iones,absorción de iones de metales pesados y ácidos; b) biomedicina, en membranas parahemodiálisis, suturas biodegradables, agente cicatrizante de quemaduras, sistemasliberadores de fármacos, etc.; c) agricultura y ganadería: recubrimiento de semillas parasu conservación durante el almacenamiento, sistemas liberadores de fertilizantes, aditivoen alimentos para animales; d) cosmética, en espumas de afeitar, cremas para la piel; e)dietéticas, en tratamientos adelgazantes merced a su capacidad de absorción de lasgrasas; f) industria del papel, textil, alimentaria (soporte inmovilización enzimas,espesante, agente de oxidación controlada); y g) tratamiento de aguas, como floculante,separación de metales y tensioactivos, etc. El uso del quitosano está hoy en día lejos desu máxima potencialidad.

Ác ido oxálico . En 1829 Gay-Lussac lo obtuvo calentando serrín con hidróxido depotasio. En el Laboratorio de Investigaciones Forestales de Bangalore (India) se haperfeccionado un método para la extracción de ácido oxálico de la corteza del « Mysoregum» (5-16) por oxidación con ácido nítrico en presencia de pentóxido de vanadio comocatalizador. El mismo método permite obtenerlo a partir de molasas. El rendimiento es del42 al 45 % de ácido oxálico. Se usa en la industria metalúrgica (extracción de cobalto yniobio), la industria textil, el curtido de pieles, el pulido de mármoles y terrazos y laindustria farmacéutica, entre otras.



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5.3.2.2. Productos potenciales

En EE.UU., el Pacific Northwest Nacional Laboratory (PNNL) y el National RenewableEnergy Laboratory (NREL), han realizado un estudio (5-12) para la Office of the Biomass

Program del U.S. Department of Energy (DOE), para evaluar potenciales productosquímicos base (“building blocks”) procedentes de azúcares y de gas de síntesis basadoen biomasa. En dicho estudio, los productos químicos base se definen como moléculascon múltiples funcionalidades con el potencial de ser transformadas en nuevas familias demoléculas de interés industrial.

El estudio selecciona 12 productos químicos base partiendo de más de 300 candidatos.En una primera fase se seleccionaron 30 candidatos potenciales usando una metodologíabasada en el modelo petroquímico de productos químicos base, datos químicos, datos demercado, propiedades y experiencia previa del equipo investigador de ambos laboratorios.Finalmente la lista de 30 se redujo a 12 (grupo de máxima potencialidad) examinando losmercados potenciales de los productos químicos base y sus derivados así como lacomplejidad técnica de las rutas sintéticas involucradas. También se identificó un segundo

grupo de candidatos viables. Ambos grupos se dan en la tabla 5.4. Algunos de losproductos listados, tales como, por ejemplo, el furfural, el sorbitol y el ácido láctico, ya seobtienen hoy en día a partir de biomasa. Sin embargo, su presencia surge del hecho deque potencialmente pueden usarse para obtener otros productos intermedios y/oproductos acabados diferentes de los actualmente obtenidos a partir de ellos.

En algunos casos (xilitol/arabinitol) y los ácidos 1-4-dicarboxílicos), las moléculas seagruparon conjuntamente debido a la potencial sinergia de sus estructuras, bien porqueson isómeros, bien porque a partir de ellos puede obtenerse la misma molécula o bienporque a partir de ellos o de sus derivados se obtiene esencialmente la misma familia deproductos.

Tabla 5-4. Productos químicos base (“building blocks”) seleccionados en el estudio (5-12).

Grupo de máxima potencialidad Grupo de alta potencialidad

Ácidos 1,4-dicarboxílicos (ácidos succínico, fumárico ymálico)

Ácido 2,5-furanodicarboxílico Ácido –hidroxipropiónico Ácido aspártico Ácido glucárico Ácido glutámico

Ácido itacónico Ácido levulínico3-HidroxibutirolactonaGlicerolSorbitolXilitol/arabinitol

Ácido glucónico Ácido láctico Ácido masónico Ácido propiónico Ácido cítrico Ácido aconítico Ácido xilónico

AcetoínaFurfuralLevoglucosanoLisinaSerinaTreonina



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En las tablas 5-5 a 5-8 se resumen los posibles derivados de cada uno de los 12productos base (“building blocks”) de máxima potencialidad, obtenidos a partir deazúcares así como sus usos potenciales. Datos referentes a las barreras técnicas tantopara el desarrollo de la ruta de síntesis del producto base como de las de sus derivados

pueden encontrase en la referencia (5-12) y, en cualquier caso, forman parte de lasnecesidades de I+D generales dadas en el apartado 5.5 de este estudio.

Tabla 5-5. Derivados y usos potenciales de los 12 productos base de máximapotencialidad derivados de azúcares

Producto base Derivados Uso potencial

Ácido succínico

Tetrahidrofurano1,4-Butanodiolγ-Butirolactona2-Pirrolidona

N-MetilpirrolidonaSuccinamida1,4-DiaminobutanoSuccinonitriloSuccinato de dimetilo

DisolventesFibrasFloculantes

Ácido 2,5-furandicarboxílico

Ácido succínico2,5-Dihidroximetilfurano2,5-Dihidroximetiltetrahidrofurano2,5-bis(aminometil)tetrahidrofurano)2,5-Furandicarbaldehído

Análogos de Poli(tereftalato deetileno)Poliésteres para fibras,películas, botellas, recipientesPoliamidas para nuevos nilonesUsos del ácido succínico

Ácido 3-hidroxipropiónico

1,3-propanodiol

Ácido acrílico y acrilatos Acrilamida Ácido masónico3-Hidroxipropionato de etilo

AcrilonitriloPropiolactona

Fibra Sorona(1)

Lentes contacto,Materiales superabsorbentesFloculantes

(1) Sorona es la marca comercial de una familia de polímeros desarrollada por DuPont.- Se obtienea partir de ácido tereftálico y 1,3-propanodiol obtenido éste por fermentación de glucosa derivadade maíz (5-17).

Tabla 5-6. Derivados y usos potencial

informe final biomasa 28 feb 2007

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