El desarrollo e implementaci\u00f3n de una econom\u00eda circular con cero residuos es una de las \u00e1reas m\u00e1s importantes dentro del campo de la investigaci\u00f3n qu\u00edmica. Para lograr una producci\u00f3n m\u00e1s sostenible es necesario optimizar los procesos para reducir la generaci\u00f3n de residuos, y cuando esto no se posible, valorizar esas corrientes de desecho obteniendo nuevos productos en lugar de simplemente tratarlos o llevarlos a un vertedero.<\/p>\n
Dentro de la industria agroalimentaria, uno de los desechos que se generan son los residuos lignocelul\u00f3sicos (rasp\u00f3n, sarmiento de vid, badajo de cerveza, orujos\u2026). Estos s\u00f3lidos est\u00e1n formados principalmente por celulosa, hemicelulosa y lignina, tres pol\u00edmeros de origen natural de los que se puede obtener valor, m\u00e1s all\u00e1 de su contenido energ\u00e9tico cuando se usan como biocombustibles. La celulosa es el biopol\u00edmero m\u00e1s abundante en la tierra y est\u00e1 constituido exclusivamente de mol\u00e9culas de glucosa en lazadas entre s\u00ed formando cadenas alargadas que a su vez se unen mediante puentes de hidr\u00f3genos formando fibras grandes, la hemicelulosa es un polisac\u00e1rido heterog\u00e9neo formado principalmente de pentosas y hexosas (5 y 6 carbonos, respectivamente) y la lignina es un pol\u00edmero arom\u00e1tico complejo. Esta heterogeneidad, aunque complica su valorizaci\u00f3n, hace que estos residuos sean muy vers\u00e1tiles y puedan usarse como materia prima en una biorrefiner\u00eda. Existen varios procesos que pueden tratar estos s\u00f3lidos directamente, como la gasificaci\u00f3n, licuefacci\u00f3n o la hidr\u00f3lisis enzim\u00e1tica, pero uno de los m\u00e9todos que permite obtener un mayor valor a\u00f1adido es el fraccionamiento.<\/p>\n
El fraccionamiento de biomasa, o residuos lignocelul\u00f3sicos, consiste en separar cada una de estas fracciones principales que componen la biomasa (celulosa, hemicelulosa y lignina) de tal forma que posteriormente puedan tratarse de forma individual siguiendo los procesos m\u00e1s eficientes para cada una de ellas atendiendo a su composici\u00f3n qu\u00edmica. Adem\u00e1s, de estas tres fracciones mayoritarias, tambi\u00e9n es posible separar otros compuestos de alto valor a\u00f1adido como pueden ser prote\u00ednas, compuestos bioactivos (polifenoles), l\u00edpidos\u2026 que si bien se encuentran en menores cantidades tienen un gran valor hoy en d\u00eda.<\/p>\n
Dentro del proyecto BIVALIA-CM, el grupo BIOREF-ICP-CSIC va a trabajar en el fraccionamiento de residuos lignocelul\u00f3sicos mediante un proceso organosolv<\/em>. Este tipo de procesos se caracteriza por usar disolventes org\u00e1nicos, o mezclas de disolventes org\u00e1nicos y agua para separar la celulosa, hemicelulosa y lignina. Si bien es cierto que el uso de disolventes org\u00e1nicos puede parecer algo que complica el proceso y puede aumentar la generaci\u00f3n de residuos, hay m\u00faltiples ventajas que justifican su uso. Por ejemplo, en el caso de usar gamma valerolactona (GVL) como disolvente, es posible trabajar a altas cargas de biomasa (>20% en peso) reduciendo el uso de disolvente, adem\u00e1s las reacciones de hidr\u00f3lisis son 100 veces m\u00e1s r\u00e1pidas que en agua, lo que permite hacer tratamientos a baja temperatura y tiempos de reacci\u00f3n corto que evitando la degradaci\u00f3n y manteniendo el valor de las tres fracciones que se obtienen como productos de alta pureza.<\/p>\n El proceso es muy sencillo, basta con poner en contacto los residuos s\u00f3lidos con una mezcla de GVL y agua en un reactor y calentar a unos 130 \u00b0C. Para acortar el tiempo del proceso se a\u00f1ade una peque\u00f1a cantidad de \u00e1cido sulf\u00farico como catalizador y en menos de dos horas se logra solubilizar >90% de la hemicelulosa y >90% de la lignina dejando una corriente s\u00f3lida de celulosa con una pureza >90%. Dependiendo de la calidad del residuo inicial, que define el tipo de fibras, esta celulosa puede utilizarse como materia prima para hacer fibras textiles, puede utilizarse para hacer papel, envases renovables, convertirse en nanocelulosa, que est\u00e1 presente en medicinas, alimentos, componentes electr\u00f3nicos, biosensores, o simplemente convertirla en glucosa mediante tratamientos enzim\u00e1ticos. La lignina, que ha sido solubilizada en el primer paso, puede precipitarse mediante la adici\u00f3n de agua. Este proceso de solubilizaci\u00f3n-precipitaci\u00f3n hace que ser obtenga una lignina de muy alta pureza, >98%, con un contenido muy bajo de az\u00facares y sales. Adem\u00e1s, esta lignina no contiene azufre y por tanto no tiene un olor desagradable como puede ocurrir con la lignina tipo Kraft que se obtiene hoy d\u00eda en las plantas papeleras y que adem\u00e1s es contaminante. La lignina puede utilizarse para fabricar aislantes t\u00e9rmicos, poliuretanos, aditivos en pol\u00edmeros, o puede despolimerizarse para obtener mon\u00f3meros arom\u00e1ticos. Finalmente, la hemicelulosa que permanece en disoluci\u00f3n puede convertirse en furfural, una mol\u00e9cula plataforma derivada de la biomasa, usando como disolvente la propia GVL y como catalizador el \u00e1cido sulf\u00farico a\u00f1adido al comienzo del proceso. Esto evita la necesidad de separar la hemicelulosa y el uso de catalizadores y disolventes adicionales. El furfural puede utilizarse para producir poli\u00e9steres, resinas, disolventes y pesticidas.<\/p>\n La reutilizaci\u00f3n y valorizaci\u00f3n de los residuos generados por la industria agroalimentaria, no solo contribuyen al desarrollo de procesos m\u00e1s sostenibles y beneficiosos para el medio ambiente, sino que pueden ayudar a estas empresas a generar ingresos adicionales que hagan m\u00e1s econ\u00f3micos sus productos, a la vez que reducen la producci\u00f3n de residuos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" El desarrollo e implementaci\u00f3n de una econom\u00eda circular con cero residuos es una de las \u00e1reas m\u00e1s importantes dentro del campo de la investigaci\u00f3n qu\u00edmica. 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