1 Panel: La innovación de vanguardia: lo que vendrá en la industria celulósico-papeleraBiorrefenirías y Bioproductos a partir de materias primas lignocelulósicas Dra. María Cristina Area Programa de Celulosa y Papel (PROCYP) Instituto de Materiales de Misiones (IMAM) UNaM-CONICET Fundación Ambiente y Desarrollo

2 Bioeconomía La Bioeconomía es la transición industrial global de la utilización sostenible de los recursos renovables acuáticos y terrestres en energía, productos intermedios y productos finales, para obtener beneficios económicos, ambientales, sociales y nacionales. Opportunities in the Emerging Bioeconomy Jay S. Golden and Robert B. Handfield. July 25, 2014

3 BIORREFINERÍA Estructura que integra procesos de producción de combustibles y productos químicos a partir de biomasa bioetanol, biogás, otros combustibles, polímeros, plásticos, otros Concepto análogo al de refinerías de petróleo usando recursos renovables

4 Biomasa Energía Plataforma bioquímica (de azúcares) ResiduosPlataforma termoquímica (Syngas) Combustibles Químicos Materiales Energía Residuos Pirólisis Gasificación Combustión Pulpado Fraccionamiento

5 Biorrefinería de plataforma química: ProcesosFraccionamiento Purificación de la fracción sólida Uso del sólido Fabricación de subproductos Separación y purificación de componentes del líquido TRADICIONALES Kraft Sulfito NaOH-AQ QUÍMICA VERDE Hidrotérmico Solventes Fluidos supercríticos Líquidos iónicos

6 Fraccionamiento con fluidos supercríticosSe encuentran a una presión y temperatura superiores a los críticos Densidad, viscosidad y difusividad intermedias entre los líquidos y los gases

7 Ventajas de los FCS Baja viscosidad: alta velocidad de transferencia de masa Alta difusividad y bajísima tensión superficial: mejor penetración de sólidos porosos Se pueden manipular sus propiedades con T y P: selectividad variable Eficiente a bajas temperaturas, importante en compuestos termolábiles Alto rendimiento de recuperación: fácil separación por descompresión FSC más utilizado Peso molecular Tº crítica Presión crítica Densidad crítica g/mol °C Mpa (atm/bar) g/cm³ CO2 44,01 32 7,38 (72,8) 0,469

8 Fraccionamiento con Líquidos Iónicos (IL)Fluidos constituido exclusivamente por iones sales líquidas a presión atmosférica (cationes orgánicos grandes y aniones inorgánicos pequeños) temperatura de fusión por debajo del punto de ebullición del agua (< 100 º C) Viscosidad entre 50 y > 600 mPas Sales comunes Na+ Cl-

9 Ventajas de los IL Estabilidad química y térmica (hasta 250 º C)No inflamables ni explosivos Baja presión de vapor (no emite VOCs) Tendencia a permanecer en estado líquido en una amplia gama de temperaturas Fraccionamiento más eficiente (disolución de los componentes puros) Productos extraídos homogéneos (conservan la estructura nativa) Fibrilación de fibras sin acción mecánica

10 Biomasa Inorgánicos Extractivos Hemicelulosas Lignina CelulosaCombustibles Farmacéutica Química Otras Hemicelulosas Lignina Celulosa Papelera Textil

11 Pulpa para disolver/ Fibras celulósicas Oligómeros y glucosa Rayon Celofan Nanofibras / Nanocristales de celulosa Celulosa microcristalina Carboximetilcelulosa Oligómeros y glucosa Etanol Ácido láctico Sorbitol Glutamato monosódico / Ácido glutámico Productos de degradación de la glucosa HMF Ácido levulínico

12 Hemicelulosas de alto peso molecular Fil me s poli mér icos Oligómeros y xilosa Etanol Xilitol Butanol 2,3-Butanodiol Productos de degradación de xilosa Furf ural

13 Licores residuales de pulpado Com busti ble Lignina como polímeros Dispersantes Emulsificantes Secuestrantes Aditivos Adhesivos Co-reactivo de polímeros y resinas Monómeros de lignina Vainill ina Productos de degradación de la lignina Dimetilsulfuro (DMS) Dimetilsulfóxido (DMSO) Gas, aceite y carbón

14 Industria alimentaria: aditivos, espesantes, aglutinantes, edulcorantes, saborizante, potenciador del sabor, regulador de acidez. Industria farmacéutica y cosmética: diluyente, desintegrante, aglutinante en compresión directa (excipiente en tabletas), pasta de dientes, laxantes, cápsulas de suplementos nutricionales, píldoras de dieta, lubricante en gotas para los ojos (lágrimas artificiales), espesante y emulsionante en champús, pastas dentales, jabones líquidos. Gelificante y espesante de cosméticos. Estabilizador de emulsiones. Materiales de construcción: adhesivos para baldosas, revoques aislantes, estuco, suelos autonivelantes, paneles de cemento extruidos, rellenos de juntas y grietas. Otras: modificador de viscosidad de pinturas, detergentes. Conservación de piezas de arte y libros, aglutinante en lápices de colores pastel. Filtros de aire, sensores, materiales compuestos avanzados, células fotovoltaicas, tecnologías de membranas, soluciones de limpieza. Biocombustibles , anticongelante, aditivos. Producción de nailon, gomas sintéticas, plásticos.

15 Precios Xilitol 4.5-5.5 USD/kg para farmacéuticas VainillinaValor comercial 15 USD/kg (2005) A partir de lignina: 1-2 USD/kg más costosa que la proviene de guayacol muy apreciada por los fabricantes de chocolates y de perfumes (particularmente en Europa y Japón)

16 Furfural y sus derivadosPrecios Etanol (muy fluctuante) 0,31-1,32 USD/L entre 2005 y 2015 0,39 USD/L en febrero de 2015 Furfural y sus derivados USD/t Jarabe de xilosa USD/t Pulpas de disolución 1000 USD/t Lignina alcalina USD/t

17 Nanocelulosa (2013-2014) FPInnovations Planta piloto de 10 kg/semanaU.S. Forest Service's Forest Products Laboratory Planta piloto de kg/día University of Maine en colaboración con empresas Planta demostrativa de 500kg/día Alberta Innovates Planta piloto 100 kg/semana BioVision Technologies Planta piloto de 4 t/año Celluforce Inc. Planta demostrativa de 1 t/día Inventia Planta demostrativa de 100 kg/día

18 EE.UU. A partir de 2014 el USDA ha certificado más de bioproductos en más de 97 categorías para: construcción, limpieza, cuidado personal, empaque La Organización de la Industria Biotecnológica (BIO) estimó que los empleos en EEUU para el sector de productos químicos renovables aumentará: de puestos de trabajo en 2011 3% -4% de todas las ventas de productos químicos a + de puestos de trabajo en el año 2025 20% de las ventas totales de productos químicos

19 Finlandia Metsä Fibre construirá una fábrica de bioproductos en Äänekoski (sobre la fábrica de pulpa cerrada en 1985) programada para 2017 La inversión será de millones de euros El proyecto incluye una fábrica de pulpa de mercado de 1,3 millones t/año ( t/año de NBSK y de BHKP) Se producirá pulpa, bioenergía, tall-oil, trementina, derivados de lignina, nuevas fibras, materias primas para plásticos, fertilizantes y productos químicos, bio-aceite, bio-gas, etanol (producidos por varias compañías alrededor de la fábrica)

20 Finlandia Nueva biorefinería en Finlandia ubicada en Kemijärvi menor que las refinerías planeadas en Äänekoski y Kuopio Costará million Euros y empleará personas No se reveló todavía de quién es el proyecto Se menciona que la nueva refinería será mucho más grande que la planta de celulosa de Stora Enso que se cerró en Kemijärvi en 2008 (producía t/año pulpa) HBL.fi/nyheter  -  FINLANDIA -  25 febrero 2015

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23 CONCLUSIONES

24 La biorrefinería permitiráImplementar un nuevo concepto de desarrollo local Desarrollar polos industriales a partir de biomasa Mejorar la rentabilidad del sector foresto industrial Convertir industrias tradicionales en modernas Disminuir la contaminación ambiental

25 Muchas gracias por su atención