Waste2Fuels. Producción sostenible de biocarburantes avanzados a partir de corrientes residuales

Acrónimo y código:

Waste2Fuels

Páginas Web:

http://www.waste2fuels.eu/

Periodo de programación:

2014-2020

Area temática:

• Medio Ambiente, Clima y Desarrollo sostenible
• Sociedad de la Información e I+D+I

Programa:

H2020 Programa Marco de Investigación e Innovación Horizonte 2020

Subprograma y/o convocatoria:

Convocatoria: H2020-LCE-2015

Periodo de ejecución:

• Fecha de inicio: 1 de enero de 2016
• Fecha de finalización: 31 de diciembre de 2018

Lider y/o coordinador del proyecto:

SOLARIS BIOTECH

Socios del proyecto:

• ARGUS
• INSTITUTO TECNOLOGICO AGRARIO CASTILLA Y LEÓN
• HELBIO
• WEIZMANN INSTITUTE OF SCIENCE
• UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA
• UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
• BEUTH UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES BERLIN
• BEN –GURION UNIVERSITY OF THE NEGEV
• UNIVERSITY COLLEGE LONDON
• INNOVACIO I RECERCA INDUSTRIAL I SOSTENIBLE SL,
• 9 socios más

Entidades participantes de Castilla y León:

INSTITUTO TECNOLOGICO AGRARIO CASTILLA Y LEÓN

Tipo de entidad participante:

• Administración regional
• Empresas
• Universidades

Descripción:

Objetivos

El objetivo del proyecto es el desarrollo de tecnologías para producir biocarburantes avanzados de un modo rentable. Concretamente, se estudia la conversión de residuos agroalimentarios no evitables en biobutanol de alta calidad. Avances en este campo contribuirán a una producción descentralizada, favoreciendo la seguridad energética en la Unión Europea.

Las principales innovaciones de Waste2Fuels incluyen:

• Desarrollo de métodos de pretratamiento novedosos para convertir los residuos agroalimentarios en materias primas viables para la producción de biobutanol.
• Ingeniería metabólica de microorganismos productores de butanol.
• Mejora de los sistemas de producción y los procesos de recuperación del biobutanol.
• Obtención catalítica de butanol a partir de etanol.
• Valorización de subproductos.
• Pruebas de motores y ensayos de ecotoxicidad del biobutanol.
• Análisis de impacto ambiental y tecno-económico.
• Estudios de las cadenas de abastecimiento de biomasa.

Contribución del ITACyL al proyecto

• Selección de residuos agroalimentarios con posibilidades de ser utilizados como materia prima para la producción de biobutanol.
• Caracterización química de las biomasas seleccionadas.
• Búsqueda y optimización de pretratamientos físico-químicos eco sostenibles para la transformación de las biomasas lignocelulósicas en azúcares fermentables.
• Obtención de butanol mediante fermentación ABE a partir de los hidrolizados de residuos agroalimentarios.
• Evaluación de técnicas para la recuperación y la purificación del butanol obtenido en las fermentaciones.

Resultados obtenidos

a) Puesta a punto de métodos físico-químicos sencillos para el pretratamiento de los cuatro residuos agroalimentarios seleccionados

Se seleccionaron cuatro residuos agroalimentarios en base a su composición química, abundancia y disponibilidad en la Unión Europea. Las materias primas seleccionadas para evaluar su viabilidad como sustrato para la generación de butanol en una biorrefinería son: pieles de patata, bagazo de manzana, bagazo de cerveza y la piel del grano de café. La composición de estos subproductos varía entre 17-30 % de glucano, 7-19% de hemicelulosa y 19-33% de lignina.

Para poder utilizar estas biomasas como sustrato en una biorrefinería de butanol, se deben someter a un proceso de pretratamiento para liberar los azúcares simples, que se desarrolla en dos etapas. En la primera etapa de ¿degradación¿ se rompe la estructura lignocelulósica, liberándose los principales componentes (celulosa y hemicelulosa) en procesos físico-químicos con unas condiciones de operación de severidad variable, según el tipo de biomasa, los productos que se quieran obtener, etc. En una segunda etapa denominada ¿hidrólisis enzimática¿, mediante el empleo de enzimas se rompen las estructuras de la celulosa y hemicelulosa, liberándose azúcares simples (hexosas y pentosas). Esos azúcares simples son metabolizados por distintas bacterias del género Clostridium para obtener butanol en un bioproceso denominado ¿Fermentación ABE¿.

En este proyecto se consiguió pretratar de manera eficaz las pieles de patata, el bagazo de manzana y las pielecillas de café utilizando métodos físico-químicos sencillos, como la autohidrólisis y la hidrólisis con tensioactivos, en condiciones relativamente suaves. Una posterior hidrólisis enzimática condujo a la obtención de caldos potencialmente fermentables con 30-45 g/L de azúcares sencillos. En el caso de bagazo de cerveza, se requirieron métodos de degradación más agresivos que incluían el uso de ácidos fuertes.

b) Producción de butanol.

Una vez optimizados los métodos de pretratamiento de las biomasas, se evaluó la fermentabilidad de los caldos obtenidos y se optimizaron las condiciones de fermentación para cada sustrato. Se han obtenido concentraciones de butanol entre 7-9 g/L utilizando cepas silvestres, en procesos sin etapas previas de eliminación de inhibidores, lo que favorece la rentabilidad económica y la sostenibilidad del proceso.

Presupuesto y financiación:

Presupuesto total: 5.989.744 €