de residuos del vino a productos de alto valor añadido life

Valladolid, 3 de diciembre de 2013Yolanda Núñez

De Residuos del Vino a Productos de Alto Valor AñadidoLIFE HAproWINE

LIFE08 ENV/E/000143

2ÍNDICE

Identificación de compuestos de alto valor añadido Distribución y composición de los residuos

orgánicos del vino Aplicaciones potenciales de los residuos

del vino Criterios de selección Ensayos a escala laboratorioEscalado a Planta Piloto Molienda Tratamiento químico Formación de composites Diseño de experimentos Caracterización de WPCs Conclusiones Aplicaciones

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COMPUESTOS DE ALTO VALOR AÑADIDO

IDENTIFICACIÓN DE LOS COMPUESTOS DE ALTO VALOR

AÑADIDO

IDENTIFICACIÓN DE LOS PRODUCTOS

SELECCIÓN DE COMPUESTOS

ANÁLISIS DE LAS ESTRATEGIAS DE

SÍNTESIS

Identificación y selección de los mejores productos que pueden obtenerse a partir de los compuestos seleccionados y determinación de la estrategia para su obtención

Criterios de seleccion para la identificacion de los

compuestos de alto valor añadido mas viables

Validación de los criterios de selección a escala laboratorio.

Validación técnica, económica y ambiental de los efectos de los compuestos seleccionados: Análisis de Ciclo de Vida

Identificacion de los compuestos residuales con mayores perspectivas para

ser revalorizados.

COMPUESTOS DE ALTO VALOR AÑADIDO A PARTIR DE RESIDUOS

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DISTRIBUCIÓN Y COMPOSICIÓN DE LOS RESIDUOS ORGÁNICOS DEL VINO

IDENTIFICACIÓN DE COMPUESTOS DE ALTO VALOR AÑADIDO

(Ruggieri et al., 2009)

Orujos (62%)

Lías (14%)

Pieles, semillas y tallos (12%)

Lodos de aguas residuales (12%)

La industria vitivinícola española genera entre 2 y 3 millones de toneladas anuales deresiduos o subproductos, principalmente producidos durante el período de la vendimia. Lamayoría de los residuos generados en una bodega (80-85%) son residuos orgánicos.

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LÍAS (Lías secas)• Ácido tartárico (12%)• Proteínas (20%)• Fibra alimentaria

(Celulosa, pectinas, hemicelulosa, lignina, polifenoles) (25%)

• Azúcar y pigmentos (10%)

• Lípidos (4%)

PIELES, SEMILLAS Y TALLOS•Lípidos (15%)•Proteínas (10%)•Fibra alimentaria

(Celulosa, pectinas, hemicelulosa, lignina, polifenoles) (65%)

ORUJOS•Azúcar (14%)•Contenido en

humedad (65%)

DISTRIBUCIÓN Y COMPOSICIÓN DE LOS RESIDUOS ORGÁNICOS DEL VINO


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APLICACIONES POTENCIALES DE LOS RESIDUOS DEL VINO


Cosmética

• Vinoterapia.

• Cosméticos ricos en polifenoles.

Alimentación

• Colorante alimenticio.

• Polifenoles usados como agentes antimicrobianos.

• Alimentos funcionales.

Industria

• Taninos.• Ácido tartárico.• Biomasa.• Alimentación animal.• Enmienda orgánica de suelos.• Biodiesel e hidrógeno.• Sector plástico.

Farmacia

• Compuestos ricos en antioxidantes.

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CRITERIOS DE SELECCIÓN

1. ASPECTOS ECONÓMICOS

Cantidad de residuosCoste de la gestión del residuoCoste del producto recuperadoValor del producto final

2. ASPECTOS TÉCNICOS

Potencial de paso a escala industrialNo probado a escala piloto/laboratorio

3. ASPECTOS AMBIENTALES

Peligrosidad del residuoImpacto ambiental del proceso de recuperaciónImpacto ambiental del producto final


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Aplicación Viabilidad económica Aplicación Viabilidad

económica

Cosméticos + Producción de agentes de control biológico +

Vinoterapia ++ Producción de enzimas ++

Suplementos alimenticios ++ Producción del

polisacárido polulano

Tratamiento contra el Alzheimer = Alimentación animal +

Colorante alimenticio + Fertilizantes +++

Alimentos funcionales + Biodiesel ++

Aditivos alimenticios +++ Biomasa ++

Taninos + Biopolímeros ++

Adhesivos + Refuerzo de plásticos ++

Adsorbentes ++

1º CRITERIO DE SELECCIÓN: Aspectos económicos


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Aplicación Potencial de escalado Aplicación Potencial de

escalado

Cosméticos Medio Producción de agentes de control biológico Alto

Vinoterapia Planta piloto Producción de enzimas Alto

Suplementos alimenticios Medio

Alimentación animal Alto

Colorante alimenticio Medio Fertilizantes Planta piloto

Alimentos funcionales Medio Biodiesel Planta piloto

Aditivos alimenticios Planta piloto Biomasa Planta piloto

Taninos Planta piloto Biopolímeros Alto

Adhesivos Medio Refuerzo de plásticos Alto

Adsorbentes Medio

2º CRITERIO DE SELECCIÓN: Aspectos técnicos


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Aplicación Peligrosidad del residuo

Impacto ambiental del

proceso de recuperación

Impacto ambiental del producto final

Puntuación

Producción de agentes de

control biológico+ + + +++

Producción de enzimas + + = ++

Alimentación animal + + = ++

Biopolímeros + = + ++

Refuerzo de plásticos = + + ++

3º CRITERIO DE SELECCIÓN: Aspectos ambientales


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Aplicación Aspectos económicos

Aspectostécnicos

Aspectosambientales Puntuación

Producción de agentes de control

biológico+ ++ +++ 6+

Producción de enzimas ++ ++ ++ 6+

Alimentación animal + + ++ 4+

Biopolímeros ++ ++ ++ 6+

Refuerzo de plásticos ++ ++ ++ 6+

CONCLUSIONES


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ENSAYOS A ESCALA LABORATORIO

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ESCALADO

DISEÑO DE PLANTA PILOTO

CONSTRUCCIÓN PLANTA PILOTO

DISEÑO DE EXPERIMENTOS

ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Establecimiento de condiciones experimentales optimizadas para alcanzar los objetivos seleccionados.

Evaluación de los resultados experimentales.

Evaluación de los diferentes parámetros que influyen en

la propiedades del composite final.

Validación de los parámetros óptimos para la preparación del composite.

Selección de objetivos (impurezas, selectividad,

rendimiento…)Diseño del reactor.

ESCALADO DEL PROCESO DE REUTILIZACIÓIN DE RESIDUOS DEL SECTOR VIVIVINÍCOLA

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ESQUEMA DE VALORIZACIÓN DE FIBRAS DE CELULOSA


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PROCESO DE VALORIZACIÓN DE RESIDUOS LIGNOCELULÓSICOS

1.1. MOLIENDA

VARIABLE: tamaño de fibra

Tamiz de 1,5 mm Tamiz de 4 mm

OBJETIVO: Reducir tamaño de partícula

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Dos etapas de descomposición

Celulosa 200 ºC

Hemicelulosa 300 ºC

Lignina 350 ºC

2.9% humedad


1.1. MOLIENDA – Caracterización de las fibras molidas

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2.1. TRATAMIENTO QUÍMICO

OBJETIVO: Eliminar la lignina y separar las fibras de celulosa

AGENTE QUÍMICOAGENTE QUÍMICOPROCESO A

PRESIÓNPROCESO A

PRESIÓN

POST-TRATAMIENTO

CON H2O2

POST-TRATAMIENTO

CON H2O2

21

80

85

90

95

100

100012001400160018002000

Tran

smittan

ce (%

)

Wavenumer (cm‐1)

C=O(hemicellulose)

Ar (lignin)

CH3(lignin)

CH2(cellulose)



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La extracción más efectiva de la lignina se alcanzó utilizando untratamiento alcalino a presión + post-tratamiento con H2O2.



2.2. FILTRADO

2.3. SECADO

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3.1. DESHUMIDIFICACIÓN

3.2. FORMACIÓN DE COMPOSITES

3.3. PELETIZACIÓN

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Fibras de celulosa

Polímero

Matriz polimérica

Fibras de celulosa


DISEÑO DE EXPERIMENTOS

Diseño de experimentos:

Matriz polimérica: PLA, PP

Tamaño de fibras: cortas y largas

Fibras tratadas químicamente: Sí o No

% de fibra (10-40%)

Condiciones de proceso: perfil de Tª, velocidad del tornillo

Diseño de experimentos

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CARACTERIZACIÓN WPCs

Espectrofotómetro de infrarrojo (FTIR)

Análisis termogravimétrico

(TGA)Microscopio óptico

Además se midieron propiedades mecánicas, conductividad...

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CONCLUSIONES

La valorización de fibras de celulosa a partir de residuos lignocelulósicosprocedentes de la industria del vino como refuerzo de compositesplásticos es técnicamente viable.

Las fibras de celulosa se deben tratar químicamente para facilitar su dispersión en la matriz polimérica.

Es necesario utilizar compatibilizantes.

La lignina no es un buen compatibilizante en WPCs basados en PP.

Porcentajes de fibra superiores al 30% no son recomendables, bajo estas condiciones, ya que se forman materiales poco homogéneos.

Se podría aplicar un segundo proceso de extrusión para aumentar el porcentaje de fibra, pero no es recomendable debido a la posible degradación de las fibras durante el segundo procesado y la consiguiente emisiones de COVs.

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APLICACIONES

Automoción Construcción Ocio

Mobiliario y decoración

Jardín y exterior


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AGRADECIMIENTOS

Los socios del Proyecto HAproWINE agradecen la contribución del instrumento financiero LIFE de la Unión Europea en el marco del proyecto LIFE08 ENV/E/000143.

Asimismo, quieren expresar su más sincero agradecimiento a las bodegas y otras entidades participantes en el Grupo de Consulta por su estrecha colaboración en la consecución de los objetivos perseguidos en el mismo.

Muchas Gracias

Con la contribución del instrumento financiero LIFE de la Unión Europea

LIFE08 ENV/E/000143

Yolanda Núñez - Fundación CTME Tel. 947.33.15.15

[email protected]

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