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06/01/2020

La producción de bioplásticos de base PHA en el proyecto europeo RES URBIS



 

  • Joan Mata y Joan Dosta. Universidad de Barcelona

 


 

Antecedentes

 
Del 10 al 12 de diciembre de 2019, tuvo lugar en Roma la reunión final del proyecto RES URBIS encuadrado dentro del programa europeo Horizon 2020 y en el que participaban 20 entidades, entre ellas la Universidad de Barcelona.
 
El proyecto, que ha tenido una duración de 3 años y un presupuesto cercano a los 3 M€,  se enmarca dentro del programa H2020, en concreto dentro de los epígrafes “Supporting market development for bio-based products and processes” y “Fostering the bio-economy for bio-based industries”.
 
De forma general, el proyecto aborda la conversión de los residuos orgánicos que se producen en nuestras ciudades, en bioplásticos, un bioproducto con un alto valor añadido.
 
En una economía circular, la conversión de residuos municipales en recursos, constituye una parte de vital importancia y más teniendo en cuenta que más del 70% de los habitantes europeos viven en áreas urbanas y producen una gran cantidad de residuos orgánicos y lodos procedentes del tratamiento de sus aguas residuales.
 
Los resultados obtenidos en el proyecto RES URBIS han sido muy satisfactorios, demostrando que los diferentes residuos orgánicos que se producen en un medio urbano, pueden ser tratados dentro de una misma cadena de valorización, de la que se pueden obtener productos de origen biológico con un alto valor económico, superior en todos los casos al de los clásicos compost y biogás.
 
Básicamente, la parte experimental ha sido llevada a cabo en dos plantas piloto (Figura 1) en las que se han producido cerca de 30 kg de PHA (Polihidroxialcanoatos, polímeros formados básicamente por cadenas de hidroxibutirato y valeratos, PHBV, y que son denominados genéricamente bioplásticos) (Reis, 2019).  La Figura 2 muestra un esquema del polímero PHBV, común en estos bioproductos.
 
 
Cinco laboratorios más, entre los que se encuentra el de la Universidad de Barcelona, han estudiado y optimizado los procesos de fermentación, producción de biomasa acumuladora de PHA y extracción de este producto. Cabe destacar que el estudio de la etapa de extracción ha conducido a tres nuevos métodos de extracción alternativos al convencional con hipoclorito sódico (Majone, 2019).
 
Como último paso, las entidades industriales del consorcio han procesado el PHA extraído, para obtener bioplásticos de uso comercial (Figura 3). De esta manera se han obtenido muestras de película de bioplástico para utilizarse como intercapa formando una película, con un gran potencial comercial como se indica más adelante. Estos bioplásticos también se pueden utilizar como bienes durables y como "biocomposites" con fibras producidas a partir de restos de parques y jardines (Lagaron, 2019).
 
 

Calidad de los bioplásticos obtenidos

 
Los análisis realizados muestran que tanto los microcontaminantes orgánicos (PAH, PCB’s) como los metales pesados ??están presentes en concentraciones claramente inferiores a las que marca la reglamentación CLP / REACH. 
 
Esta reglamentación incide sobre el registro, la evaluación, la autorización, la clasificación, el etiquetado y envasado y la restricción de sustancias y mezclas químicas. La aplicación de un análisis DAFO, en el que se identifican barreras y carencias, muestra un escenario para la producción de estos bioproductos, altamente favorable.
 
Sin embargo y aunque la regulación de la UE sobre el sector de los residuos se ha actualizado recientemente para adaptarse a los nuevos desafíos del paquete de economía circular - lo que abre una buena perspectiva para la cadena de valorización propuesta por RES URBIS - existe un vacío en la reglamentación debido a la necesidad de definir criterios apropiados para la condición de “fin de residuo” (en particular para nuevas tecnologías y nuevos productos).
 
Así pues, se hace necesario un avance en esta definición, por lo menos a nivel nacional, con el objetivo de tener unas perspectivas claras de comercialización de estos bioproductos en el futuro (Bolzonella, 2019).
 
Finalmente e igualmente importante, se ha constatado que, al ser polímeros, los PHA están exentos del registro REACH y ECHA, a menos que el PHA tenga un nivel de impurezas superior al 2% y cuya composición se desconozca, lo cual no es el caso.
 


Análisis de ciclo de vida y viabilidad económica

 
El ACV (análisis de ciclo de vida) ha mostrado que la biorefinería propuesta en el proyecto RES URBIS para elaborar bioplásticos tiene, en su conjunto, un impacto positivo (favorable) sobre el medio, demostrando que los materiales y energía consumidos en la producción de PHA dan lugar a un menor impacto que los correspondientes consumos para la producción de plástico de origen fósil. 
 
La Figura 4 muestra el ACV llevado a cabo en los cinco escenarios geográficos considerados. Como puede verse, la opción “RES URBIS” es claramente propicia y obviamente es dependiente del escenario territorial considerado (condiciones locales, tipo de residuo, etc.) (Bodrin, 2019).
 
 
 
Finalmente, para los cinco escenarios analizados (entre los cuales, el área metropolitana de Barcelona), el análisis económico realizado a partir de la mejora ("upgrading") de las plantas de digestión anaeróbica de residuos orgánicos con la cadena tecnológica de RES URBIS, muestra que la producción de PHA es viable a partir de un precio de 3 €/kg e incluso uno inferior si se consideran las condiciones más favorables del proceso, todo ello en comparación con el precio del PHA comercializado actualmente (Fanitel, 2019).
 
El mercado más interesante está constituido por el de las películas adhesivas, con un potencial de 35.000 millones de euros por año. RES URBIS podría competir, en su entrada, por una fracción del 1% de este mercado, lo que supondría un potencial económico cercano a los 350 millones de euros anuales (Fanitel, 2019).
 


Percepción social

 
Tanto la percepción social como el deseo de compra de productos basados en PHA producido a partir de residuos es favorable. Como se puede observar en la Figura 5, las encuestas llevadas a cabo en diversos países, entre los cuales España, muestran la notable aceptación de diversos productos fabricados con bioplásticos de base PHA (Russo, 2019).
 
 
 


Conclusiones al final del proyecto

 
La Tabla 1, muestra a modo de resumen, los principales hitos y conclusiones del proyecto RES URBIS que permiten deducir que es factible su operación y su explotación, tras demostrar su viabilidad tanto técnica como económica.
 
El próximo paso, será conseguir fondos a través de la UE y del sector privado para construir una planta de demostración (Majone, 2019).
 
 
 

Referencias
 
Bodrin, A. (2019).  Final RES URBIS meeting, 10-12 December, University of La Sapienza, Rome.
Bolzonella, D. (2019).  Final RES URBIS meeting, 10-12 December, University of La Sapienza, Rome.
Fanitel, F. (2019).  Final RES URBIS meeting, 10-12 December, University of La Sapienza, Rome.
Lagaron, J:M. (2019).  Final RES URBIS meeting, 10-12 December, University of La Sapienza, Rome.
Majone, M. (2019).  Final RES URBIS meeting, 10-12 December, University of La Sapienza, Rome.
Reis, M. (2019).  Final RES URBIS meeting, 10-12 December, University of La Sapienza, Rome.
Russo, I. (2019).  Final RES URBIS meeting, 10-12 December, University of La Sapienza, Rome.
 

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