valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

36
Área de Ingeniería Química Universidad de Burgos Septiembre, 2019 Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante fluidos presurizados. Estudio de caso: bagazo de cerveza UBU

Upload: others

Post on 22-Jul-2022

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Área de Ingeniería QuímicaUniversidad de Burgos

Septiembre, 2019

Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante fluidos

presurizados. Estudio de caso: bagazo de cerveza

UBU

Page 2: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

OBJETIVO

RESULTADOS

VALORIZACIÓN DE EXTRACTABLES.

CO2-SC: VALORIZACIÓN DE LA FRACCIÓN LIPÍDICA

AGUA PRESURIZADA: VALORIZACIÓN DE LA FRACCIÓN

PROTEICA, POLIFENOLES E HIDRATOS DE CARBONO

CONCLUSIONES

UBU

Page 3: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Empleo de biomasa como recurso para la obtención de diferentes productos.

INTRODUCCIÓN

Problemas MEDIOAMBIENTALES asociados a las fuentes de C fósiles Disponibilidad limitada

La composición de la biomasa depende del tipo de

materia prima:

• Extractivos/Lípidos

• Carbohidratos

• Lignina

• Proteína

Celulosa

Lignina

Hemicelulosa

UBU

España, 159 millones de T/año*

Informe:”Estrategia para la Bioeconomía en España. Horizonte 2030”,

Page 4: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

INTRODUCCIÓN

CONFIGURACIÓN DE UNA BIOREFINERÍA

Selección de la biomasa

Procesos de fraccionamiento

Obtención de bioproductos

UBU

Coste (transporte, estabilización, almacenaje, pretratamiento..)Disponibilidad

Residuos del maíz

Subproductos del trigo

Hojas y ramas Residuos ganadería

Residuos alimentos

• Mecánicos

• Químicos

• Biológicos

BioenergíaAlimentación

Productos químicos

Textil

Biocombustibles Bioplásticos

Page 5: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

INTRODUCCIÓN

Selección de la biomasa

Procesos de fraccionamiento

Obtención de bioproductos

UBU

Residuos agroalimentarios

Biomasa marina

SALVADO DE TRIGO Y ARROZ

HOJAS DE OLIVO

PIELES DE CEBOLLA

BAGAZO DE CERVEZA

SUBPRODUCTO DE MACROALGAS ROJAS (G. Sesquipedale)

Biomasa lignocelulósica(2ª generación)

Page 6: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

INTRODUCCIÓN

UBU

20 kg de bagazo / 100 L de cerveza. 40 millones de toneladas/año

BAGAZO DE CERVEZA

85% de los subproductos

70 % alimentación animal70 % alimentación animal

20 % vertederos

10% biogas

Alto contenido en humedad y cargamicrobiológica elevada (< 48 h)

513 kg CO2equivalente de gases efectoinvernadero/tonelada de BSG.

Page 7: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

INTRODUCCIÓN

UBU http://cervezadolina.com/

Bagazo de cerveza

Extractivos

Carbo-hidratos

LípidosProteínas

Lignina BSG es un candidato para ser incorporado dentro del concepto

de bioeconomía y economía circular

Page 8: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

INTRODUCCIÓN

Selección de la biomasa

Procesos de fraccionamiento

Obtención de bioproductos

• Mecánicos

• Químicos

• Biológicos

CO2-sC(fracción lipídica)

(Tc = 31.4 ºC, pc = 73.8 bar)

No tóxico, no inflamable, inerte

GRAS

Se elimina por despresurización

Modifica la estructura mejorando la accesibilidad para posteriores tratamientos

UBU

Gas

SólidoLíquido

Fluido supercrítico

Page 9: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

INTRODUCCIÓN

Selección de la biomasa

Procesos de fraccionamiento

Obtención de bioproductos

• Mecánicos

• Químicos

• Biológicos

AGUA PRESURIZADA(componentes estructurales)(Tc = 374ºC, pc = 220 64 bar)

Disolvente más verde que existe

Fraccionamiento selectivo (T y τ)

Propiedades únicas con T

Producto iónico10-11

KW > 10-14

mecanismos iónicos

KW < 10-14

mecanismos radicalarios

Constante dieléctrica

↑ afinidad hacia compuestos no polares

P =

25 M

Pa

UBU

Page 10: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

OBJETIVO

UBU

Bagazo de cerveza

Valorización de

extractables

Hidrofílicos: compuesto fenólicos

Lipofílicos

Fraccionamiento de componentes

estructurales

VALORIZACIÓN INTEGRAL DE BIOMASA AGROINDUSTRIAL

MEDIANTE TECNOLOGÍAS EMERGENTES, FUNDAMENTALMENTE

AQUELLAS QUE EMPLEAN FLUIDOS PRESURIZADOS (CO2 Y AGUA).

Extracción con CO2-sC

Fraccionamiento con Agua SubC

Page 11: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

RESULTADOS

UBU

Componente % base seca

Extractivos AguaEtanol

24.3 ± 0.61.6 ± 0.1

Celulosa 11.8 ± 0.9

Almidón 10.6 ± 0.3

β-glucano 0.62 ± 0.02

Hemicelulosa 22.0 ± 1.36

Lignina insoluble 13.5 ± 0.5

Lignina soluble 4.33 ± 0.06

Cenizas 2.92 ± 0.02

Proteínas 17.8 ± 0.1

Lípidos 5.9 ± 0.4

CPT: compuesto fenólicos totales

Sacarosa: 8.76 ± 0.09Proteínasoluble: 5.02 ± 0.08CPT: 2.72 ± 0.04

CPT: 1.26 ± 0.01

Xilanos: 14.8 ± 0.5Arabinanos: 7.2 ± 0.4Grupos acetilo: 5.0 ± 0.4

Composición química del bagazo de cerveza (protocolos NRLE)

Page 12: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Extractivos hidrofílicos

• Extracción convencional

• Extracción por ultrasonidos

Extracción con agua (alto % de

extractivos en agua)

UBU

Ácido hidroxicinámicos:

• Tipo de extracción• Tamaño de partícula•Temperatura• Disolvente• Relación disolvente/biomasa

CURVAS DE EXTRACCIÓN

ac. p-cumárico ac. ferúlico

ac. cafeicoac. clorogénicoac. diferúlicos

ac. sinápico

Compuestos fenólicos totalesmg gálico equivalente/g

bagazo seco (mg GAE/g seco)

Compuestos antioxidantes

Page 13: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Extractivos hidrofílicos

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0 10000 20000 30000

mg

GA

E/g

seco

tiempo, s

AGITACIÓN MECÁNICA

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0 500 1000 1500 2000

mg

GA

E/g

seco

tiempo, s

UBU

● sin moler○ molido

EXTRACCIÓN ASISTIDA POR ULTRASONIDOS (UAE)

● sin moler○ molido

0

20

40

60

80

100

>2 1-2 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.125 <0.125

% d

e pa

rticu

las

Tamaño partícula (mm)

Bagazo molido Bagazo sin moler

Disolvente: agua

T = 50 ºC, 20 mL/g seco

24 h 30 min

Page 14: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Extractivos hidrofílicos

UBU

UAE (Agua) UAE (20 % EtOH) Hidrólisis ácida Hidrólisis alcalina

p-hidroxibenzoico 9.97 9.95 59.33

Ácido vainillínico 48.81

Ácido siríngico 110.01

Ácido p-cumárico* 474.33

Vainillina 123.63

Ácido ferúlico* 10.71 9.46 54.41 1305.68

Ácido sinápico* 2.79 13.46 31.06 28.03

TPC, mgGAE/gseco 3.28 3.55 35.39 16.07

Identificación de compuestos fenólicos individuales: HPLC-DAD

Concentración (µg/g bagazo seco) de compuestos fenólicos identificados

Page 15: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Extractivos lipofílicos

UBU

Especificaciones máximas: 500 bar, 100 ºC, VE = hasta 100 mL

V-2

VE-3

VE-2

P-2

PI

TIC PI

V-3 V-4

V-7

Cleaning

V-1

E-2

E-3

VE-5

VE-4

Vent

VE-1

P-1

E-1

V-5Vent

Vent

FI

V-6

Variables:• Tamaño de

partícula• Presión• Temperatura

Page 16: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Extractivos lipofílicos

UBU

0

1

2

3

4

5

6

0 100 200 300

g E/

100

g so

l.ins

.

gCO2/g sol.ins.

0

1

2

3

4

5

6

0 100 200 300

g E/

100

g so

l. in

s.

gCO2/g sol.ins.

○ 40ºC◇ 60ºC△ 80ºC

0

1

2

3

4

5

6

0 100 200 300

g E

/100

g so

l. in

s.

gCO2/g sol.ins.

30 MPa

A 20 MPa: el aumento de la po del soluto no compensa

el descenso de la ρCO2 con la T.

A 40 MPa se invierte el comportamiento

PUNTO DE CRUCE ≈ 40 MPa

20 MPa

40 MPa

Rend. max. Soxhlet

Rend. max.

Page 17: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Extractivos lipofílicos

UBU

Ácido graso Bagazo

Mirístico, C14:0 --

Palmítico, C16:0 24.4 ± 0.1

Steárico, C18:0 1.79 ± 0.01

Oleico, C18:1n-9 13.67 ± 0.05

Vaccénico, C18:1n-7 0.94 ± 0.01

Linoleico cis y trans,C18:2n-6 51.0 ± 0.1

α-linolenico, C18:3n-3 4.30 ± 0.01

Araquidónico, C20:0

Gondoico, C20:1n-9 0.95 ± 0.01

Cetoleico C22 1n-11 0.67 ± 0.01

Otros 2.1 ± 0.1

Porcentaje de ácidos grasos

Page 18: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Fraccionamiento con agua subcrítica

UBU

PI TI

PIV-2

E-1

VE-1

VE-2

TIC

1.2345 g T

P-1

E-2

VE-3

TI PI

V-1

Validado:T hasta 220 ºCFlujos hasta 10 mL/min.

Se evita: Bombeo de sólidos Excesivo molido

Φi = 2.8 cmL = 20 cm12

g

REACTOR SEMICONTINUO DE LECHO FIJO

Page 19: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Fraccionamiento con agua subcrítica

UBU

Proteínas y aminoácidos

Polifenoles ligados a componentes estructurales

Carbohidratos

T (°C) Density (kg/m3) τ (min) log(Ro)

125 941.43 29.94 2.21

145 924.15 29.39 2.79

160 910.05 28.94 3.23

185 884.26 28.12 3.95

F = 4 mL/min

p = 50 bar

V: volumen del reactor, m3

ρ: densidad del agua kg·m-3 (p, T)

F: flujo másico, kg·min-1𝜏𝜏 =𝑉𝑉𝜌𝜌𝐹𝐹

• t residencia, min

•Factor de severidad 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑅𝑅𝑜𝑜 = 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑡𝑡 · 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 ⁄𝑇𝑇−𝑇𝑇𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 14.75 t, tiempo min

T, temperatura ºC

Page 20: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Agua SubC: fracción proteica

UBU

0

4

8

12

16

20

0 50 100 150 200 250

g pr

ot./

100

g se

co(T

N*P

F)

tiempo, min

17.84 g /100 g bagazo seco (proteína total)

Curva acumulativa de proteína solubilizada

○ 185 ºC△ 160 ºC□ 145 ºC◇ 125 ºC

% 𝑅𝑅𝑒𝑒𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑒𝑒𝑅𝑅𝑡𝑡𝑙𝑙

=𝑃𝑃𝑃𝑃𝑙𝑙𝑡𝑡𝑒𝑒𝑃𝑅𝑅𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑅𝑅 𝑒𝑒𝑙𝑙 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑡𝑡𝑃𝑃𝑃𝑃𝑒𝑒𝑡𝑡𝑙𝑙

𝑃𝑃𝑃𝑃𝑙𝑙𝑡𝑡𝑒𝑒𝑃𝑅𝑅𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑅𝑅 𝑙𝑙𝑃𝑃 𝑅𝑅𝑃𝑃𝑡𝑡𝑒𝑒𝑃𝑃𝑅𝑅𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑃𝑃𝑅𝑅𝑅𝑅𝑃𝑃 · 100

T, ºC % Rend.

185 87.7

160 69.0

145 52.6

125 31.3

Page 21: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Agua SubC: fracción proteica

UBU

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200 250

µmol

aa/

g B

SG

tiempo, min

0

20

40

60

80

100

1 2 3 4 5

µmol

es a

a/g

seco

Factor de severidad, Ro

Curva acumulativa de aminoácidos libres

125ºC 145ºC 160ºC 185ºC

Hidrólisis del enlace peptídico

Máximo debido a la degradación de los aa para Ro> 3.2

Suma de los aa individuales determinados por CG

○ 185 ºC △ 160 ºC □ 145 ºC ◇ 125 ºC

Page 22: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Agua SubC: fracción proteica

UBU

BSGmg aa/ g

seco125 145 160 185

ASP 14.22 3.54 14.52 20.08 4.62

GLU 38.98 1.19 2.29 1.21 0.53

LYS* 14.75 2.37 7.72 5.40 1.93

HIS* 3.79 6.63 8.63 5.15 5.14

ARG n.D n.d. n.d. n.d. n.d.

SER 9.26 3.62 5.09 5.16 2.33

THR* 8.87 1.46 2.03 2.10 1.43

TYR 4.21 10.92 12.28 9.86 10.13

PHE* 11.21 1.89 2.99 2.45 2.21

ILE* 14.22 0.81 1.43 1.62 1.78

LEU* 15.41 1.56 2.62 2.70 2.86

ALA 8.72 5.51 6.74 7.12 7.51

GLY 7.41 2.10 3.43 4.63 7.73

VAL* 31.47 0.96 1.20 1.75 2.74

PRO 17.16 1.76 2.41 2.32 2.05

MET* 3.35 14.04 27.00 14.32 6.31

TRP* 0.08 > 100 > 100 95.66 23.81

CYS 0.00 0 0 0 0

CG para análisis de aa individuales

50.8 % de los aa del bagazo son esenciales

Rendimiento respecto a la hidrólisis ácida

Rendimieto % =mg aaT

mg aahidrólisis ácida

Page 23: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Agua SubC: fracción proteica

UBU

0

4

8

12

16

20

24

120 130 140 150 160 170 180 190

Rend

imie

nto

aa(%

)

T, ºC

ASPGLULYSHISTHRSER

0

2

4

6

8

10

120 130 140 150 160 170 180 190

Rend

imie

nto

aa(%

)

T (ºC)

ALA GLY VAL LEU ILE

aa cargados (básicos/ácidos)GluLysHisaa neutros con cadena polarAspSerThr

Tmax ∼ 160 ºC

Tmax ∼ 145 ºC

aa con cadenas alifáticas Rendimiento aumenta

con la T Más estables a T más

altas

Page 24: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Agua SubC: compuesto polifenólicos

UBU

• En una matriz natural se presentan en tres formas

Libres

Solubles (unidos por enlaces tipo éster compuestos de bajo PM)

Insolubles (unidos por enlaces tipo éster o éter a componentes de la pared celular)

Los enlaces tipo éter son lábiles a 170 ºC.

Enlace Componente estructural

Grupo fenólico reactivo

Éter Lignina Grupos hidroxilo en el anillo aromático

Éster Carbohidratos estructuralesProteínas

Grupo carboxílicoHidrólisis del enlace éter

Page 25: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Agua SubC: compuesto polifenólicos

UBU

0

20

40

60

80

0

50

100

150

200

250

0 50 100 150 200 250

µg c

umár

ico,

sirín

gico

/ g B

SG

µg v

aini

llina

, ac.

ferú

lico/

g BS

G

tiempo, min

Vainillina

Ac. ferúlico

ac. p-cumárico

aldehido siríngico

Curva acumulativa de polifenolesindividuales (HPLC-DAD)

0

10

20

30

40

50

0 50 100 150 200 250

mg

GAE

/ g B

SG

tiempo, min

○ 185 ºC△ 160 ºC□ 145 ºC◇ 125 ºC

Curva acumulativa de polifenolestotales

PT obtenidos por

hidrólisis básica

PT obtenidos por

hidrólisis ácida

Page 26: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

UBU

Carbohidratos

β (1-4) β (1-4)

Las microfibras de celulosa presentan regiones cristalinas (2/3) y regiones amorfas

Puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilos distribuidos a ambos lados de los monómeros

CELULOSA HEMICELULOSA

C6:GlucosaGalactosa Manosa

C5:XilosaArabinosa

Falta de cristalinidad, estructura amorfa con grupos acetilo, cadenas ramificadas, por lo que se hidroliza más fácilmente.

Agua SubC: carbohidratos

Page 27: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Agua SubC: carbohidratos

UBU

█ glucosa█ xilosa █ arabinosa

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0 20 40 60 90 120 150 180 240

mg

mon

ómer

o/m

L ef

luen

te

tiempo, min

0

2

4

6

8

10

12

14

0 50 100 150 200 250 300

% re

ndim

ient

o de

mon

ómer

o

tiempo, min

Glucosa Xilosa Arabinosa

% 𝑅𝑅𝑒𝑒𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑒𝑒𝑅𝑅𝑡𝑡𝑙𝑙 𝑅𝑅𝑒𝑒 𝑅𝑅𝑙𝑙𝑅𝑅ó𝑅𝑅𝑒𝑒𝑃𝑃𝑙𝑙

=𝑀𝑀𝑙𝑙𝑅𝑅ó𝑅𝑅𝑒𝑒𝑃𝑃𝑙𝑙 𝑒𝑒𝑅𝑅 𝑒𝑒𝑙𝑙 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑡𝑡𝑃𝑃𝑃𝑃𝑒𝑒𝑡𝑡𝑙𝑙 𝑙𝑙𝑃𝑙𝑙𝑙𝑙𝑅𝑅𝑅𝑅𝑙𝑙𝑀𝑀𝑙𝑙𝑅𝑅ó𝑅𝑅𝑒𝑒𝑃𝑃𝑙𝑙 𝑒𝑒𝑅𝑅 𝑙𝑙𝑃𝑃 𝑅𝑅𝑃𝑃𝑡𝑡𝑒𝑒𝑃𝑃𝑅𝑅𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑃𝑃𝑅𝑅𝑅𝑅𝑃𝑃 · 100glucosa

xilosa

arabinosa

Curva de extracción-hidrólisis

Análisis de monómeros en el efluente (HPLC)

Resultados obtenidos a

185 ºC

Page 28: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

% 𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹 𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝒕𝒕𝒕𝒕 =𝑀𝑀𝑙𝑙𝑅𝑅ó𝑅𝑅𝑒𝑒𝑃𝑃𝑙𝑙 + 𝑂𝑂𝑙𝑙𝑅𝑅𝑙𝑙ó𝑅𝑅𝑒𝑒𝑃𝑃𝑙𝑙 𝑒𝑒𝑅𝑅 𝑒𝑒𝑙𝑙 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑡𝑡𝑃𝑃𝑃𝑃𝑒𝑒𝑡𝑡𝑙𝑙 𝑙𝑙𝑃𝑙𝑙𝑙𝑙𝑅𝑅𝑅𝑅𝑙𝑙

𝑀𝑀𝑙𝑙𝑅𝑅ó𝑅𝑅𝑒𝑒𝑃𝑃𝑙𝑙 𝑒𝑒𝑅𝑅 𝑙𝑙𝑃𝑃 𝑅𝑅𝑃𝑃𝑡𝑡𝑒𝑒𝑃𝑃𝑅𝑅𝑃𝑃 𝑒𝑒𝑃𝑃𝑅𝑅𝑅𝑅𝑃𝑃· 100

0

2

4

6

0 20 40 60 90 120 150 180 240

mg

mon

+olig

/mL

eflu

ente

tiempo, min

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

0 20 40 60 90 120 150 180 240

mg

mon

+olig

/mL

eflu

ente

tiempo, min

0

2

4

6

8

10

0 20 40 60 90 120 150 180mg

mon

+olig

/mL

eflu

ente

tiempo, min

Glucosa Xilosa ArabinosaOligómero ■Monómero ▧

Oligómero ■Monómero ▧

Oligómero ■Monómero ▧

Agua SubC: carbohidratos

Tras hidrólisis de oligómerospresentes en el efluente

0

10

20

30

40

50

0 50 100 150 200 250 300

% re

ndim

ient

o de

mon

ómer

o +

olig

ómer

os

tiempo, min

Glucosa Xilosa Arabinosa

UBU

10.6 % almidón

Page 29: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Agua SubC: carbohidratos

Deguchi et al., Green Chemistry, 2008, 10, 191-196

Celulosa Almidón310 ºC 320 ºC

330 ºC 340 ºC

Tras disolución de la celulosa:Transición: cristalino --- amorfo

UBU

Page 30: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

0

5

10

15

0 20 40 60 90 120 150 180 240

C e

fluen

te, m

g ác

idos

/ mL

tiempo, min

Ac levulínico Ac. acético** Ac. fórmicoAc. láctico Ac. succínico

0

2

4

6

8

10

0 20 40 60 90 120 150 180 240

C e

fluen

te, m

g H

MF

o F/

mL

tiempo, min

hmf furfural

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250

mg

ácid

os/g

bag

azo

tiempo, min

Ac. succínico Ac. lácticoAc. fórmico Ac. acéticoAc. levulínico

0

5

10

15

20

25

0 50 100 150 200 250

mg

HM

F o

F/g

baga

zo

tiempo, min

furfural hmf

Productos de degradación

Agua SubC: carbohidratosCo

ncen

trac

ión

en lo

s ex

trac

tos

Curv

as d

e ac

umul

ació

n

ac. levulínico

ac. láctico

ac. succínico

ac. acético ac. fórmico

furfural

HMF

UBU

Page 31: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Yu et al., Energy&Fuels, 2008, 22, 46.

Ruta simplificada de degradación de azúcares monoméricos en agua presurizada

Rutas de degradación de azúcares

Azúcares

Compuestos base

1,4 diácidos (succínico, fumárico y málico)

ac. 2,5 furan dicarboxílico

ac. 3 hydroxypropiónico

ac. aspártico

ac. glucárico

ac. glutámico

ac. itacónico

ac. levulínico

3-hidroxybutirolactona

glicerol

sorbitol

xylitol/arabinitol

Top Value Added Chemicals from Biomass. Volume I-NREL

12 compuestos base derivados del azúcar

Agua SubC: carbohidratos

UBU

Page 32: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Agua SubC: biomasa residual

Muestra % C % H % N % O H:C O:C

Bagazo de cerveza 47.04 6.87 2.83 39.53 1.75 0.63

125 ºC 52.26 7.02 3.33 37.49 1.61 0.54

145 ºC 53.68 7.31 2.45 33.21 1.63 0.47

160 ºC 54.77 7.51 1.67 32.51 1.65 0.46

185 ºC 60.29 7.34 1.79 29.10 1.46 0.37

UBU *Friedl et al., Analytica Chimica Acta 2008, 544, 191-198

185 ºC

Bagazo tras hidrólisis

145 ºCmf = 2.2 g

mo = 12 g

mf = 3.2 g

HHV ⁄kJ kg ∗ = 3.55C2 − 232C − 2230H + 51.2C × H+131N + 20600

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

HHV,

kJ/

kg

Bagazo

125ºC 140 ºC 160 ºC 185ºC

Page 33: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Conclusiones

El empleo de fluidos presurizados resulta ser unatecnología atractiva en el diseño de biorefinerías paravalorizar biomasa agroindustrial:

• CO2- SC permite valorizar la fracción lipídica rica enácidos grasos poliinsaturados.

• Agua líquida presurizada permite unfraccionamiento de proteínas, polifenoles e hidratosde carbono.

Page 34: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Trabajo futuro

Formulación de la fracción lipídica obtenida mediante CO2-SC

Variación del factor de severidad (t, T) para optimizar la obtención del

producto deseado.

Estudio de la separación de los diferentes productos obtenidos en el

fraccionamiento de la biomasa mediante agua presurizada: procesos de

membrana

Formulación de las distintas fracciones obtenidas.

Fraccionamiento de celulosa y lignina en agua supercrítica.

Page 35: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Línea de Investigación financiada por:• La Junta de Castilla y León (JCyL) el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER)

mediante el Proyecto BU301P18.• La empresa Hiperbaric, en el marco del Proyecto BIOLIGNO (10/16/BU/0017), financiado

por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) de la Unión Europea y la Junta deCastilla y León (JCyL), a través del Instituto para la Competitividad Empresarial de Castillay León (ICE).

• La empresa Campofrío Food Group - SIGMA, en el marco del Proyecto con referencia10/16/BU/0005, financiado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) de laUnión Europea y la Junta de Castilla y León (JCyL), a través del Instituto para laCompetitividad Empresarial de Castilla y León (ICE).

• La Junta de Castilla y León (JCyL) y el Fondo Social Europeo (FSE) mediante los contratospredoctorales de E. Trigueros and P. Alonso-Riaño y los contratos de D. Benito-Bedoyaand D.M. Aymara-Caiza como técnicos de apoyo a través de la Iniciativa de EmpleoJuvenil.

Page 36: Valorización integral de biomasa agroalimentaria mediante

Gracias por su atención

Grupo de Biotecnología Industrial y Medioambientalwww.ubu.bioind