Partamos de una definición, para conocerlas. Una biorrefinería 1 es una instalación en la que se integran diferentes procesos de conversión que permiten producir de forma simultánea bioproductos, biocombustibles y otras formas de energía a partir de la biomasa 2

Generalmente, puede explicarse de manera similar al concepto convencional de la refinería de petróleo, es decir, un sistema en el que, por diversas etapas de procesamiento de la materia prima (en este caso, biomasa en vez de petróleo) se genera de forma simultánea energía (calor y electricidad) y productos (biocombustibles, biomateriales y productos químicos).

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En un proceso de biorrefinería, normalmente se conoce como “plataformas” a los productos intermedios que surgen a partir de los procesos de conversión/refinado primario 3 (fraccionamiento, en muchos casos). Estas plataformas actúan como materias primas para los sucesivos procesos de conversión (conversión/refinado secundario 4. Habitualmente, se habla de las siguientes plataformas:

  • Azúcares (C5 – C6)
  • Aceites (triglicéridos)
  • Lignina
  • Syngas (Gas de síntesis)
  • Aceite de pirólisis
  • Biogás
  • Jugo vegetal (extracto líquido de biomasas húmedas; p.e., alfalfa)
  • Hidrógeno

Por tanto, al actuar como conectores entre rutas de conversión, se considera que el número de plataformas involucradas puede dar una idea de la complejidad de la biorrefinería objeto de estudio. Por ello, en muchos casos, la clasificación de las biorrefinerías se lleva a cabo en función de las plataformas involucradas.

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Dentro de los procesos de conversión o refinado secundario existen dos grupos de procesos claramente diferenciados:

Termoquímicos, dentro de los cuales destaca la gasificación de la biomasa para la obtención de gas de síntesis 5

Bioquímicos, donde predominan los procesos de fermentación para la obtención de alcoholes (ejemplo: etanol, butanol, etc.).

Clasificación de las biorrefinerías

La clasificación se puede llevar a cabo atendiendo a diferentes parámetros, como por ejemplo: grado de implementación de la tecnología, tipo de materias primas o naturaleza de los procesos de conversión empleados. En consecuencia, se puede decir que no existe una clasificación oficial de estas instalaciones, lo que provoca la convivencia de diferentes terminologías: convencionales, de cultivo completo, avanzadas, marinas, verdes; de primera, segunda y tercera generación; termoquímicas, de lignocelulosa, de lípidos; etc.

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¿Qué productos se obtienen en las biorrefinerías?

Las biorrefinerías permiten la obtención de un gran abanico de bioproductos, biocombustibles y energía. Concretamente, el Departamento de Energía de EE.UU. 6 ha publicado un ranking con los bioproductos más interesantes que se pueden obtener a partir de las biorrefinerías, con base en criterios de mercado, propiedades y grado de desarrollo de los procesos de síntesis.

Estos bioproductos son los siguientes:

  • Biohidrocarburos (ejemplo: isopreno, etc.)
  • Ácido láctico
  • Etanol
  • Ácido succínico
  • Furanos (ejemplo: furfural, hidroximetil furfural, etc.)
  • Ácido/aldehído hidroxipropiónico
  • Ácido levulínico
  • Glicerol y derivados
  • Sorbitol
  • Xilitol

Es importante indicar que algunos de ellos tienen utilidad por sí mismos, pero la mayoría son la base para obtener posteriormente un amplio número de productos finales y materiales. Un ejemplo sería el ácido láctico, que se obtiene a partir de la fermentación de la glucosa y tiene numerosas aplicaciones en la industria química, entre las que destaca la producción de ácido poliláctico (PLA), que se emplea como materia de partida para la obtención de polímeros en la industria de los plásticos.

¿Pueden resultar económicamente viable

Una vez mostradas las numerosas ventajas de este tipo de industria, es importante analizar también cuáles serían los costos aproximados y los posibles beneficios económicos que se podrían obtener. Desgraciadamente, no existe mucha información al respecto, únicamente algunos estudios de viabilidad llevados a cabo en el marco de proyectos financiados por la Comisión Europea, como por ejemplo, EuroBioRef 7 en los cuales plantean un análisis de viabilidad de algunos tipos de biorrefinería y dan una idea estimada de cuál sería el costo de inversión (CAPEX), el valor añadido neto (NPV) y el número de puestos de trabajo que se podrían generar como consecuencia de la implantación de esos proyectos.

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Por otro lado, es importante tener en cuenta que siempre se pueden buscar alternativas que permitan reducir los costos de inversión y mejorar la eficiencia de los procesos. Se ha podido estimar que pueden llegar a alcanzarse ahorros de CAPEX del 20 al 80% 8 dependiendo de la localización y del nivel de sinergias existentes entre los procesos.

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Claves para el desarrollo de las biorrefinerías

Actualmente no existe una respuesta definitiva para determinar cuál es el concepto óptimo de biorrefinería. En principio, debe ser una instalación altamente eficiente, sostenible y económicamente viable, lo cual sólo puede lograrse incorporando procesos más eficientes, diseñados de forma flexible y que permitan aprovechar al máximo los componentes y la energía presente en la materia prima.

Por tanto, se puede decir que optimización y alta eficiencia son las claves para hacer biorrefinerías sostenibles y económicamente viables. ¿Cómo lograrlo? Poniendo mucha atención en las etapas clave de los procesos, optimizándolos y consiguiendo un máximo aprovechamiento de los elementos que componen la biomasa.

Referencias

  • IEA Bioenergy:T42:2009:01. Biorefineries: adding value to the sustainable utilisation of biomass (2009).
  • Directiva 2009/28/CE, del Parlamento Europeo y del Consejo de 23 de abril de 2009, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables y por la que se modifican y se derogan las Directivas 2001/77/CE y 2003/30/CE.
  • García, M. Biorrefinerías: Situación Actual y Perspectivas de Futuro. Fundación Genoma España (2008).
  • J. J. Bozell y G. R. Petersen. ‘Technology development for the production of biobased products from biore- finery carbohydrates– the US Department of Energy’s “Top 10” revisited’. En: Green Chemistry 12.4 (2010), pp. 539–554
  • Salimbieri, A. European Biorefineries Unlocking Biomass Full Potential. BE Sustainable. June 14.
  • EuropaBio. Biorefinery Feasibility Study. 2011. http://www.europabio.org/
    Departamento de Biomasa de CENER
  1.  Según el Grupo de Trabajo de la Task 42, de la Agencia Internacional de la Energía (IEA), una biorrefinería puede definirse como la conversión de la biomasa en un amplio espectro de productos de interés comercial (incluyendo productos intermedios y finales) y energía. Por lo tanto, las biorrefinerías abarcan una gran variedad de procesos de conversión y diferentes tamaños de instalaciones, debido a la gama de procesos (biológica, química y térmica) que pueden ser empleados.
    Fuente: IEA Bioenergy:T42:2009:01. Biorefineries: adding value to the sustainable utilisation of biomass
  2.  Según la Directiva Europea de Energías Renovables (2009/28/CE): es la fracción biodegradable de los productos, desechos y residuos de origen biológico procedentes de actividades agrarias (incluidas las sustancias de origen vegetal y de origen animal), de la silvicultura y de las industrias conexas, incluidas la pesca y la acuicultura, así como la fracción biodegradable de los residuos industriales y municipales.
  3.  La etapa de conversión primaria engloba el pretratamiento y acondicionamiento inicial de la biomasa, así como la separación de los componentes de ésta en las plataformas intermedias (ejemplo: celulosa, almidón, azúcares, aceites vegetales, lignina, etc.).
  4.  La conversión secundaria permite la obtención de un gran número de productos a partir de las plataformas intermedias. Pueden ser procesos biotecnológicos (ejemplo: fermentación) o químicos (ejemplo: oxidación, reducción, etc.)
  5.  También conocido como syngas, es un gas compuesto por CO y H2 que se obtiene a partir de la gasificación de compuestos ricos en carbono (carbón, coque, nafta, biomasa) y que puede ser utilizado como materia prima para la obtención de un gran número de combustibles (Proceso Fischer-Tropsch) y de productos químicos.
  6.  J. J. Bozell y G. R. Petersen. ‘Technology development for the production of biobased products from biore- finery carbohydrates– the US Department of Energy’s “Top 10” revisited’. En: Green Chemistry 12.4 (2010), pp. 539–554
  7.  European multilevel integrated biorefinery design for sustainable biomass processing. Proyecto co-financiado por el Séptimo Programa Marco de la UE. www.eurobioref.org
  8.  EuropaBio. Biorefinery Feasibility Study. 2011.,
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