RESOPLA. Municipal green residues as novel substrates for sustainable bioplastic production

Duración: 2022-2024.

Durante las últimas décadas, los plásticos derivados del petróleo han contribuido al desarrollo económico y han aportado grandes beneficios a la sociedad. Millones de toneladas de plásticos se utilizan anualmente en numerosas aplicaciones, pero sólo una pequeña cantidad de los residuos generados se recicla a nivel mundial. La gran mayoría de estos residuos se depositan en vertederos o ingresan al entorno natural donde se acumulan y persisten durante un largo período de tiempo.

Con la creciente concienciación pública de un desarrollo sostenible medioambiental y en particular las relacionadas con la prevención y reducción del impacto de los plásticos sobre la salud humana y el medioambiente es hora de impulsar la transición ecológica integrando los plásticos en la Bioeconomía circular mediante el desarrollo de nuevos enfoques para la producción de plásticos de origen biológico. Los bioplásticos se degradan mucho más rápido que los plásticos tradicionales y ayudan a reducir las emisiones de carbono porque las materias primas de las que se obtienen fijan CO₂ de la atmósfera durante su crecimiento. Por lo tanto, los bioplásticos son actores clave para la transición hacia  una sociedad baja en carbono, que es uno de los principales objetivos de la transición verde. En este sentido, la Comisión Europea (CE) adoptó una estrategia europea para incluir los plásticos como parte de su plan de acción para una economía circular. Así, en marzo de 2020, la CE desarrolló un marco de políticas sobre el uso de plásticos de base biológica en el nuevo plan de acción de economía circular. A nivel nacional, se están abordando diferentes políticas gubernamentales en materia ambiental hacia la transición de modelos productivos y societarios más sostenibles, donde proyectos como RESOPLA tendrán un papel fundamental. Los resultados obtenidos en RESOPLA permitirán determinar las posibilidades, no exploradas hasta el momento, que los residuos verdes municipales (MGR) ofrecen como materia prima económica y abundante para la producción de ácido láctico (LA) y PLA altamente requeridos en la industria del bioplástico. El uso de biomasa residual tiene el doble beneficio de reducir la cantidad de residuos destinados a los vertederos al tiempo que disminuye la demanda de combustibles fósiles, reduciendo así los gases de efecto invernadero (GEI), así como las emisiones contaminantes. Este enfoque de suministro y recuperación de residuos a través de la producción de productos renovables está claramente en línea con el concepto de economía circular. Por lo tanto, este proyecto tiene como objetivo implementar el uso de MGR como sustratos novedosos para la producción sostenible de bioplásticos contribuyendo a alcanzar los objetivos propuestos en el denominado Green Deal.

El Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia (RTRP) de la Economía Española responde a las recomendaciones específicas realizadas por la Unión Europea en la estrategia del Green Deal, y en línea con las prioridades del Pacto Verde Europeo. RESOPLA está claramente alineada con los objetivos generales del RTRP, especialmente en las áreas de transición verde y crecimiento inteligente, sostenible e inclusivo.

Este proyecto puede ayudar a alcanzar los siguientes objetivos de la Estrategia Española de Economía Circular para el año 2030:

• Reducir en un 30% el consumo doméstico de materiales.
• Reducir un 15% los residuos respecto a los niveles de residuos de 2010.
• Promover la reutilización y permitir la reutilización actividades hasta alcanzar el 10% de los residuos municipales.
• Reducir las emisiones de GEI por debajo de los 10 millones de toneladas de CO2eq.

Además, los objetivos de RESOPLA están claramente en línea con las prioridades del Pacto Verde Europeo y la Agenda de Desarrollo Sostenible 2030. Los principales Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) incluidos en este proyecto son: ODS 8 Crecimiento económico, ODS 9 Industrias, innovación e infraestructura; ODS 11 Ciudades sostenibles, ODS 12 Consumo y producción sostenibles y ODS 13 Cambio Climático.

El proyecto RESOPLA (TED2021-132024B-C22) se lleva a cabo en colaboración con el IMDEA Energía y está financiado por la Agencia Estatal de Investigación del Ministerio de Ciencia e Innovación (MCIN/AEI/10.13039/501100011033) y por la Unión Europea-(NextGenerationEU/PRTR).

BIOUP. Producción de biometano mediante la integración en EDAR de excedentes de energías renovables

Duración: 2022-2025.

A través del proyecto BIOUP se afronta el estudio, evaluación, desarrollo y validación experimental de una tecnología de transformación biológica del hidrógeno (H₂) proveniente de fuentes renovables y el dióxido de carbono (CO₂) generado en la digestión anaerobia de materia orgánica, en biometano. Este proceso de transformación está basado en la actividad biológica que las archaeas metanogénicas presentan de forma natural. La tecnología tiene como objeto adaptarse a las particularidades de las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR), que cuentan con grandes volúmenes de digestión anaerobia de fangos, y a la intermitencia en la generación de excedentes de energías renovables persiguiendo, entre otros objetivos, el diseño de un proceso de generación de biometano en una y dos etapas (in situ y ex situ) para su integración en la línea de fangos de una EDAR, así como el análisis de la influencia de una posible codigestión en el proceso de biometanación. Se pretende, por tanto, desarrollar una tecnología que optimice la demanda energética de los procesos de depuración de aguas.

Los resultados del proyecto aportarán una serie de innovaciones a nivel sectorial entre las cuales destacan:

• Desarrollo de una novedosa tecnología de enriquecimiento del biogás procedente de la digestión anaerobia y estudio de los escenarios energéticos que permitan posicionar el proyecto y sus resultados en un campo de incipiente crecimiento en cuanto al almacenamiento de excedentes de energías renovables en forma de biometano (power-to-gas).
• Estudio a nivel de laboratorio de los parámetros óptimos de diseño para su escalado e implementación en una planta piloto con condiciones de un entorno real, validando así la viabilidad operativa de la tecnología.
• Diseño de un nuevo proceso que mejorará los rendimientos en metano (CH₄) de los digestores de instalaciones de depuración, aumentará la capacidad de buffer de H₂ para hacer frente a las intermitencias al implicar el volumen de los digestores de las EDAR y reducirá las emisiones de CO₂ tanto en las plantas existentes como en las de nueva construcción.

El proyecto BIOUP tiene una duración prevista de 3 años, comenzando el 1 de septiembre de 2022, en los cuales se llevará cabo la realización de las siguientes actividades técnicas:

• Prospección de tecnologías y estrategias de generación de hidrógeno renovable integrables en el ámbito de la generación de biometano en EDAR.
• Diseño, construcción y evaluación experimental a escala laboratorio que permitan determinar la viabilidad técnica y los parámetros para el escalado de un proceso de upgrading biológico con H2 exógeno en dos etapas (in situ en el propio digestor de fangos) y posteriormente ex situ (en bioreactores con biomasa soportada).
• Estudio en laboratorio de la influencia de la codigestión de biomasa residual en el proceso in situ.
• Estudio de la influencia de la presión en el proceso de upgrading con H2.
• Escalado de las tecnologías power-to-gas: validación del proceso en dos etapas mediante la construcción y evaluación experimental de prototipos a TRL6.

El proyecto BIOUP (CPP2021-009086) se va a llevar a cabo en colaboración con ACCIONA (líder del consorcio) y el Instituto de Procesos sostenibles (ISP) de la Universidad de Valladolid (UVA) y está financiado por la Agencia Estatal de Investigación del Ministerio de Ciencia e Innovación (MCIN/AEI/10.13039/501100011033) y la Unión Europea (NextGenerationEU/PRTR).

BIOMIO. Conversión de biorresiduos en aceites microbianos para la producción de biocombustibles

Duración: 2021-2024.

Los lípidos microbianos derivados de microorganismos oleaginosos son precursores prometedores para la producción de biocombustibles renovables. Sin embargo, para una producción de aceite microbiano industrial rentable, la fuente de carbono utilizada para el crecimiento celular y la acumulación de lípidos debe ser barata. El uso de fuentes de carbono de bajo costo derivadas de residuos orgánicos para la fermentación oleaginosa representa una alternativa interesante con potencial aplicación en el sector energético.

El proyecto BIOMIO se centra en estudiar nuevos procesos que permitan incrementar la viabilidad tecnoeconómica de los aceites microbianos y la producción de hidrógeno para su uso como biocombustibles. Esta producción de aceites microbianos y biohidrógeno contribuirá a acelerar la transición hacia un uso y explotación de la energía más sostenibles. Las tareas propuestas en este proyecto se enfocan en un uso eficiente de las tecnologías para la producción de biocombustibles, a fin de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y apoyar la sustitución de una economía basada en fósiles por una bioeconomía basada en recursos renovables.

En el proyecto BIOMIO se utilizarán diversos residuos biológicos procedentes de la industria agroalimentaria como materia prima para obtener los aceites microbianos y el biohidrógeno. Esto contribuirá a su vez a llevar a cabo una mejor de gestión de residuos a través de su valorización energética y reducirá las preocupaciones por la salud y el medio ambiente en el marco de la Economía Circular. Asimismo, se investigará la coproducción de carotenoides por parte de las levaduras oleaginosas para mejorar la sostenibilidad económica del proceso de producción de biocombustibles.

El proyecto BIOMIO se lleva a cabo en colaboración con el IMDEA Energía (coordinador del proyecto) y está financiado por la Agencia Estatal de Investigación del Ministerio de Ciencia e Innovación (PID2020-119403RB-C22, MCIN/AEI/10.13039/501100011033).

BIOVISEB. Bioconversión de la fracción celulósica de la biomasa de sarmiento en etanol y bioproductos

Duración: 2021-2024.

El proyecto BIOVISEB tiene como objetivo el desarrollo de un proceso para el aprovechamiento de la biomasa residual del sarmiento de la vid como fuente de materia prima para la obtención de biocombustibles y bioproductos, en el ámbito de una biorrefinería integrada multiproducto. La utilización de biomasas residuales de tipo lignocelulósico en sistemas de biorrrefinería se considera una de las vías más prometedoras para impulsar el desarrollo de una verdadera bioeconomía circular que permita maximizar la utilización de recursos biomásicos, así como reducir la dependencia del petróleo y los efectos del cambio climático en los sectores del transporte y la industria química.

La generación de biocombustibles y compuestos químicos en base biológica tiene una importante aplicación en distintas industrias como sustitutivos de los correspondientes productos de origen fósil. El presente proyecto evaluará la disponiblidad de la biomasa de sarmiento de vid a nivel nacional e identificará las zonas geográficas con mayor potencial para la ubicación de la biorrefinería. Asimismo, se llevará a cabo un estudio para la utilización de la biomasa de sarmiento para la obtención de productos de alto valor añadido, como son el etanol, el ácido láctico y el ácido caproico. Este proyecto pretende contribuir al reto de la generación de energía segura, eficiente y limpia, de modo que se asegure un suministro energético sostenible y competitivo que posibilite un adecuado crecimiento económico y bienestar social. La producción de otros bioproductos de alto valor añadido, junto a los biocombustibles, pretende asimismo contribuir al desarrollo de la bioeconomía, mejorando los sistemas actuales de producción y ampliando el desarrollo científico, técnico y económico alrededor del sector vitivinícola.

Los resultados obtenidos en el proyecto BIOVISEB podrían ser un modelo para otras zonas con alta densidad de biomasa agroindustrial, contribuyendo con ello a desarrollar una sociedad basada en la bioeconomía. Además, la aproximación planteada es especialmente relevante desde el punto de vista social y de generación de empleo cuando se utiliza biomasa residual en zonas rurales de alta densidad de generación de residuos, como es el caso de las zonas de cultivo de la vid.

El proyecto BIOVISEB se lleva a cabo en colaboración con la Universidad de Jaén (coordinador) y el ICP-CSIC y está financiado por la Agencia Estatal de Investigación del Ministerio de Ciencia e Innovación (PID2020-112594RB-C32, MCIN/AEI/10.13039/501100011033).

BeonNAT. Innovative value chains from tree & shrub species grown in marginal lands as a source of biomass for bio-based industries

Duración: 2020-2025

El proyecto BeonNAT propone utilizar tierras marginales en Europa para obtener biomasa forestal para la producción de 8 productos basados en nuevas cadenas de valor de base biológica. De esta manera, BeonNAT permitirá la producción de bioproductos biodegradables y compuestos bioactivos que desempeñarán un papel importante para reemplazar productos homólogos obtenidos a partir de recursos fósiles.

BeonNAT contribuirá a mitigar los impactos del cambio climático, permitiendo la obtención de productos y materiales más sostenibles, para hacer un uso más eficiente de nuestros recursos naturales renovables, además de brindar enormes oportunidades económicas para la bioeconomía en Europa.

El Consorcio del proyecto BeonNAT está coordinado por CEDER-CIEMAT (España) y cuenta con un total de 15 socios y una asociación: CESEFOR (España), RE-CORD (Italia), AIMPLAS (España), ATB (Alemania), BTU (Alemania), USV (Rumania), IPB-CIMO (Portugal), CONTACTICA (España), IDOASIS (España), EL JARPIL (España), ENVIROHEMP (España), NNFCC (Reino Unido), TOLSA (España), MAVERICK (España), PEFC (España). Todos los socios han sido elegidos para proporcionar los conocimientos, habilidades y experiencia multidisciplinarios adecuados para obtener el resultado esperado de resultados científicos y tecnológicos.

Página web: https://beonnat.eu/

This Project leading to this application has received funding from the Bio Based Industries Joint Undertaking (JU) under grant agreement Nº 887917. The JU receives support from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme and the Bio Based Industries Consortium.

WaysTUP! Cadenas de valor para la transformación disruptiva de los residuos biológicos urbanos en bioproductos

Duración: 2019-2023.

El proyecto WaysTUP! tiene como objetivo demostrar la viabilidad de nuevas cadenas de valor para la conversión de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos en productos de base biológica de alto valor (por ejemplo ingredientes alimentarios y/o piensos) dentro de un enfoque de economía circular. El proyecto tendrá en cuenta diversas aproximaciones de proceso para la transformación de los residuos biológicos urbanos en bio-productos, tomando como materias primas los desechos de pescado y carne, posos de café, desechos biológicos de origen doméstico, aceites de cocina usados, desechos celulósicos derivados de aguas residuales municipales y plantas de tratamiento de desechos y/o lodos de depuradora.

Los procesos se llevarán a cabo en diferentes plantas piloto del continente europeo: Valencia (España), Londres (Reino Unido), Alicante (España), Praga (República Checa), Atenas (Grecia), L'Alcúdia (España), Terni (Italia) y Creta ( Grecia). Asimismo, los procesos a estudiar tendrán como objetivo la obtención de aditivos para alimentos y piensos, sabores, proteínas de insectos, aceite de café, bioetanol, biosolventes, polihidroxialcanoatos, lactato de etilo, ácido dicarboxílico de cadena larga, bioplásticos y "biochar". Todos estos productos finales se caracterizarán posteriormente con el fin de llevar a cabo una evaluación de seguridad.

El impacto ambiental de los procesos desarrollados dentro del proyecto WaysTUP! se evaluará mediante análisis de ciclo de vida. Además, el proyecto desarrollará e implementará una estrategia para promover un cambio de comportamiento de los ciudadanos y las comunidades locales y mejorar la percepción de los desechos biológicos urbanos como un recurso local. Esto permitirá incrementar a su vez la participación activa de los ciudadanos en la recolección separada de los bio-residuos y la aceptación de sus productos derivados. Para ello, se desarrollarán nuevos modelos de negocio rentables que preparen la entrada al mercado de las soluciones tecnológicas demostradas, así como de los productos finales resultantes de ellas. Finalmente, el proyecto proporcionará orientación a los gestores locales sobre la adopción de nuevos modelos organizativos que apoyen la valorización de los residuos biológicos urbanos así como diversas recomendaciones basadas en la evidencia que permitan emprender acciones políticas a nivel europeo.

El proyecto WaysTUP! ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea (Nº de proyecto: 818308) y cuenta con un consorcio de amplia cobertura en toda Europa y una fuerte participación académica e industrial. Este consorcio está coordinado por Agricultores de la Vega de Valencia (España) e incluye a Biopolis SL (España), AIMPLAS (España), Universidad Técnica Nacional de Atenas (Grecia), Universidad Técnica de Creta (Grecia), Universidad de Alicante (España) , BIO-BEAN Limited (Reino Unido), NAFIGATE Corporation AS (Chequia), NOVAMONT SPA (Italia), IMECAL SA (España), CIEMAT (España), TBW Research GESMBH (Austria), Nutrition Sciences (Bélgica), ADM Wild Valencia SA (España), Terra i Xufa SL (España), DRAXIS Environmental SA (Grecia), Fundación CIRCE (España), Interuniversitair Micro-Electronica Centrum (Bélgica), Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (España), Instituto Biosense (Serbia), CREVIS SPRL (Bélgica), Área Metropolitana de Barcelona (España), Ayuntamiento de Valencia (España), Sociedad Helénica para la Protección de la Naturaleza (Grecia) y la Red para el Crecimiento Sostenible y la Economía Circular (Grecia).

Página web: http://waystup.eu/

BIOTRES. Bioeconomía urbana: Transformación de biorresiduos en biocombustibles y bioproductos de interés industrial

Duración: 2019-2022.

Actualmente, el tratamiento de Residuos Sólidos Urbanos (RSU) es un problema de elevada magnitud que afecta a las grandes ciudades. Las técnicas actuales para el tratamiento de una fracción significativa de los mismos suelen ser destructivas, no aprovechando su valor real como materia prima. Dentro de los RSU, los residuos procedentes de biomasa o biorresiduos (restos de alimentos, residuos de poda y jardinería) son la fracción mayoritaria (alrededor del 40 % del total), produciéndose en el caso concreto de la Comunidad de Madrid más de 1.100.000 toneladas al año de este tipo de residuos. Por otra parte, la estrategia de desarrollo de una economía circular en la Comunidad de Madrid obliga a incrementar la valorización y aprovechamiento de todo tipo de residuos, incluidos los biorresiduos, comenzando por la implantación de una recogida selectiva del FORSU (Fracción Orgánica de los RSU). Las técnicas más comúnmente empleadas en la actualidad para el tratamiento y valorización de los biorresiduos son la digestión anaerobia y el compostaje, que dan lugar respectivamente a biogás y compost, productos de bajo valor añadido. Por lo tanto, nuevas tecnologías de procesamiento capaces de valorizar los FORSU en productos de mayor valor añadido (bioplásticos, fertilizantes orgánicos, etc.) son altamente deseables y generarán importantes beneficios tanto económicos, sociales y ambientales.

El programa científico del proyecto BIOTRES plantea un sistema integrado de valorización de biorresiduos como una alternativa de mayor valor añadido. Las tecnologías que se emplearán para la valorización de los biorresiduos en este proyecto incluyen las transformaciones termoquímicas, químicas y biológicas dentro de un contexto de biorrefinería integrada para la obtención de bioproductos (bioplásticos, fertilizantes orgánicos, etc.) y bioenergía (biogás, biometano, biohidrógeno e hidrocarburos sintéticos).

Además de las diferentes alternativas relativas a los procesos de producción, el BIOTRES prestará una atención particular a los aspectos relacionados con el Análisis de Ciclo de Vida (ACV) de la cadena de valor global de valorización de estos residuos. Estos análisis tendrán en cuenta tanto las tecnologías contempladas, como la participación de la ciudadanía en la recogida selectiva de los residuos y la aceptación de las tecnologías y los bioproductos por la sociedad.

El BIOTRES está financiado por la Comunidad de Madrid y está coordinado por el Grupo de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad Rey Juan Carlos. Además, cuenta con el potencial y la capacidad científico-técnica de otros 6 grupos de investigación de la Comunidad de Madrid, incluyendo la Unidad de Biocarburantes del CIEMAT, el Grupo de Energía y Química Sostenibles del ICP-CSIC, el Grupo de Investigación en Electroquímica y el Grupo de Procesos y Sistemas de Ingeniería Ambiental de la UAM, la Unidad de Procesos Termoquímicos del IMDEA Energía y el Grupo Ciberimaginario y el Laboratorio de Técnicas Espectroscópicas de la URJC, cuyas competencias, experiencias e infraestructuras científicas resultan adecuadas y complementarias para el desarrollo del programa de actividades de I+D de la propuesta. Asimismo, cabe destacar la participación de TECNICAS REUNIDAS, FCC, ENAGAS, EXIDE TECHNOLOGIES e IBERCAT como empresas asociadas al programa de actividades, lo que implica contar con la colaboración de compañías punteras posicionadas en la valorización de la biomasa de origen residual.

Página web: http://bio3madrid.es/

• Desarrollar 10 propuestas concretas (Casos de Estudio) para la evaluación del retrofitting en las industrias mencionadas, involucrando a aquellas empresas y agentes de mercado comprometidos a implementar los resultados obtenidos en el marco del proyecto.

• Realizar una descripción precisa y completa de las opciones disponibles para el retrofitting de estas industrias y proporcionar a su vez las condiciones bajo las cuales es posible realizar las modificaciones oportunas en cada grupo de trabajo.

• Involucrar, comprometer y apoyar a las partes interesadas (especialmente la industria y los agentes de mercado correspondientes) mediante la comunicación de resultados, la difusión de conocimientos, la oportunidad de diálogo y el desarrollo de mejores prácticas y herramientas.

• Evaluar las condiciones legales, institucionales y políticas con el fin de identificar posibles barreras y habilitadores en un ámbito general e industrial.

• Proporcionar asesoramiento a los responsables políticos a nivel nacional y regional que sirvan como base para el desarrollo e implementación de políticas informadas por la evidencia y den apoyo a los mercados correspondientes.

• Empresas: IMECAL S.A., URBASER S.A., Biomasa Peninsular S.A., EXERGY Ltd, Novozymes A/S, VISUM Ltd, NATUREPLAST SAS, BCM BioEconomy Cluster Management GmbH, SES STEFANY EMBALLAGES SERVICES, NATRUE AISBL.

• Centros de Investigación: AINIA, Wageningen University & Bioresearch, Centro de Investigaciones Energéticas Mediambientales y Tecnológicas, IRIAF (CLAMBER Biorefinery), Instituto de Catálisis y Petroleoquímica – CSIC (ICP-CSIC).

• Universidades: Universidad de Valladolid.