Avanzar en la biofabricación con residuos de biomasa
Una economía circular requiere no solo materias primas renovables, sino también la sustitución de las sustancias peligrosas incorporadas a los materiales actuales. El equipo del proyecto NewWave(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, se propuso introducir materias primas sostenibles y de origen biológico en varias líneas de fabricación, sustituyendo directamente los productos químicos tóxicos y de origen fósil. Partiendo de la biomasa residual, en el proyecto se combinan estrategias de conversión, desarrollo de productos y reciclado para reducir el impacto ambiental en toda la cadena de valor. El método de NewWave se basa en el fraccionamiento termoquímico (TCF, por sus siglas en inglés). «El TCF es una tecnología única que desbloquea la biomasa y la pone a disposición de la fabricación de sustancias y productos químicos ecológicos sin añadir sustancias químicas ni enzimas», explica Bert Van de Beld, coordinador del proyecto NewWave. El primer paso de este proceso es la pirólisis rápida, en la que la biomasa se calienta rápidamente en ausencia de oxígeno para producir bioaceite de pirólisis rápida (FPBO, por sus siglas en inglés). En el segundo paso se fracciona el FPBO según su funcionalidad química, lo que genera una fracción de lignina reactiva (un polímero natural que se encuentra en la madera) y una fracción rica en azúcares, utilizada como precursores para producir polímeros y disolventes.
Sustituir los productos químicos fósiles y tóxicos
En NewWave se tradujeron estas fracciones en múltiples líneas de fabricación, como paneles de madera de ingeniería, biopolialcoholes para aplicaciones de poliuretano, productos químicos basados en furano, utilizados como alternativas a plásticos, disolventes y resinas, y novedosos productos de madera modificada. Estas líneas abordan las demandas técnicas y del mercado, basándose en investigaciones anteriores de la UE, incluido el proyecto Bio4Products. Una innovación clave fue la sustitución del fenol y el formaldehído en los adhesivos para madera. «Hemos desarrollado y probado con éxito resinas de MDF y contrachapado que utilizan lignina pirolítica para sustituir al fenol en porcentajes elevados», afirma Van de Beld. En NewWave también se sintetizó una resina para madera contrachapada con una sustitución del 100 % del formaldehído por HMF, un compuesto orgánico formado por la deshidratación de azúcares reductores. Al mismo tiempo, el equipo del proyecto desarrolló una nueva clase de materiales de madera modificada de origen biológico para la construcción. «Están pensados para sustituir a los conservantes convencionales tóxicos o de origen fósil, como las sales de cobre, los biocidas orgánicos y la creosota», explica el coordinador del proyecto. Las pruebas de laboratorio demostraron que la nueva madera modificada «elimina los conservantes tóxicos sin dejar de alcanzar la clase de durabilidad 2 contra la podredumbre parda, la podredumbre blanca y los mohos».
Recuperar agua y energía en la fabricación circular
El tratamiento de aguas residuales y la reutilización del agua forman parte integral de los procesos de fabricación de NewWave, esencialmente libres de residuos. Los flujos de aguas residuales generados durante el TCF y las líneas de producción posteriores se tratan mediante combinaciones adaptadas de procesos biológicos y fisicoquímicos. Esto permite tanto el reciclado del agua dentro del proceso como la recuperación de energía. Uno de los principales resultados fue la conversión de aguas residuales industriales altamente concentradas en una valiosa fuente de biogás con alto contenido en metano, con el apoyo de una dosificación optimizada de nutrientes y oligoelementos para estos flujos específicos. «Que sepamos, los datos que hemos creado son novedosos y no existen publicaciones que demuestren una conversión tan eficaz de aguas residuales industriales en biogás», señala Van de Beld. La mayoría de las tecnologías desarrolladas por el equipo del proyecto muestran un elevado potencial técnico, y varios productos han alcanzado la madurez a escala piloto. Se espera que el TCF esté disponible comercialmente en los próximos años y que en 2027 entre en funcionamiento en los Países Bajos una unidad de fraccionamiento de FPBO, la primera de su clase. Al explorar nuevas vías en todas sus tecnologías, en NewWave se mostraron los caminos para el avance de los materiales de origen biológico. «Ahora, el consorcio tiene una base estratégica más sólida, con una comprensión de qué mercados ofrecen un auténtico tirón para los materiales sostenibles y las condiciones necesarias para su comercialización», concluye Van de Beld.
