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Proyecto H2020 URBIOFIN:Demostración de una biorrefinería innovadora integrada para la transformación de Residuos Sólidos Municipales (RSU) en nuevos productos BioBased (URBIOFIN)

  • Mota Proiektua
  • Egoera Completado
  • Exekuzioa 2017 -2022
  • Esleitutako Aurrekontua 10.946.366,03 €
  • Eremua Europeo
  • Finantza-iturri nagusia H2020
  • Proiektuaren webgunea BoVLP-BVD
Azalpena
Debido al rápido crecimiento de la población, los residuos sólidos urbanos (RSU) han contribuido significativamente a la cantidad total de residuos generados por nuestra sociedad. Hoy en día, en Europa, cada habitante genera, en promedio, 0,5 toneladas de RSU al año, con un aumento del 10 % anual. Alrededor del 40-50 % corresponde a residuos orgánicos. Esta fracción orgánica contiene principalmente carbohidratos, proteínas y lípidos, que son materia prima útil que puede convertirse en productos valiosos. Su valorización ayudará a resolver la contaminación ambiental, además de contribuir a la transición de una economía lineal a una economía circular renovable. La digestión y el compostaje han contribuido a la reducción de la fracción biodegradable de RSU enviada a vertederos. El bajo valor económico del compost y el biogás está limitando la implementación sostenible de sistemas de abastecimiento separados, ya que se necesita aumentar los impuestos ambientales (sobre residuos) para abordar los importantes costos logísticos. Los nuevos productos de base biológica pueden ayudar a mejorar la sostenibilidad ambiental y socioeconómica del tratamiento de residuos. El objetivo de URBIOFIN fue demostrar la viabilidad técnico-económica y ambiental de la conversión a escala semiindustrial (10 T/d) de la fracción orgánica de los RSU (OFMSW) en: componentes químicos (bioetanol, ácidos grasos volátiles, biogás), biopolímeros (polihidroxialcanoatos [PHA] y biocompuestos) y aditivos (hidrolizado de microalgas para biofertilizantes). Mediante el concepto de biorrefinería aplicada a los RSU (biorrefinería urbana), URBIOFIN aprovechó los OFMSW como materia prima para producir diversos productos comercializables con valor para la agricultura y la cosmética. URBIOFIN ofrece una alternativa viable y más sostenible al tratamiento actual de los OFMSW.
Jardueren deskribapena
WP1 Acciones preliminares para el diseño de la biorrefinería urbana En este paquete de trabajo, se establecieron las especificaciones de la materia prima para las tecnologías centrales del proyecto. Las acciones preliminares también incluyeron una caracterización y selección de la mejor OFMSW para la biorrefinería URBIOFIN, un diseño general del proceso y una evaluación preliminar del ACV. Un estudio en profundidad permitió establecer los requisitos que los bioproductos que se obtendrán de la Biorrefinería URBIOFIN deben cumplir, así como los supuestos para el modelo preliminar. WP2 Conversión de OFMSW a bioetanol como bloque de construcción para la producción de bioetileno En este WP, la producción de bioetanol 2G a partir de OFMSW se ha mejorado y los costos operativos de este proceso se han reducido en un 20%. La planta de demostración se adaptó para reducir los costos de energía y se desarrolló un cóctel enzimático a medida que aumentó el rendimiento del bioetanol, optimizando las condiciones del proceso. Al mismo tiempo, se demostró la viabilidad para la conversión continua del alcohol producido en bioetileno mediante un proceso catalítico a escala semiindustrial. WP3 Conversión de OFMSW a VFAs para la producción de PHA Un sistema de digestión anaerobia de 2 fases a escala de demostración alimentado con OFMSW (y líquido de vinaza) se ha operado de manera semicontinua, logrando una concentración de VFA sobre 20 g/L en la primera etapa (acidogénica) y una destrucción del 80% de los VS alimentados a la segunda fase (metanogénica). Los procesos de producción se desarrollaron para mcl-PHA y elongación de FA basados ??en OFMSW como materia prima suplementada con nutrientes y etanol o VFA como co-alimentación. El proceso para obtener scl-PHA se ha escalado con éxito obteniendo 59% de PHA en la biomasa con un rendimiento de extracción de 92.78% y una pureza del 90%. WP4 Bioconversión de biogás a biometano y productos de valor añadido En este WP, se ha llevado a cabo la optimización de un sistema a escala piloto para la valorización de biogás. Este sistema incluye: i) una unidad de mejoramiento fotosintético de biogás, acoplada a una etapa biológica para la eliminación de siloxanos, y ii) una unidad de dos etapas para la desulfuración anóxica del biogás, seguida de la bioconversión de CH? en PHA. El biometano final obtenido cumplió con la legislación europea vigente (CH?: ~95 %, CO?: 2-3 %, N?: 2-3 % y H?S: 0 %). Además, la productividad de biomasa de microalgas alcanzó una producción promedio de 19 g m? d?, lo que representa 5,2 kg de microalgas al día. Se eliminó hasta el 97 % de metano, obteniendo una concentración máxima de PHA de 131,6 mg L?. WP5 Aplicaciones finales y validación industrial de los productos de base biológica desarrollados. Se llevaron a cabo las actividades experimentales relacionadas con la producción y validación de los productos de origen biológico. Tras alcanzar las condiciones de estado estacionario en las plantas piloto de URBIOFIN, se produjeron mezclas y formulaciones optimizadas con materiales intermedios procedentes de la biorrefinería de URBIOFIN. Como resultado, se obtuvieron los diferentes productos de origen biológico y los ensayos de validación determinaron el potencial de los productos finales para los diferentes fines del usuario final. WP6 Integración de la biorrefinería urbana. Evaluaciones económicas, ambientales y regulatorias. El modelo de biorrefinería se actualizó y desarrolló aún más, incorporando nuevos avances de proceso y resultados de actividades a escala de laboratorio y demostración realizadas por los socios durante la ejecución del proyecto. Se completaron el ACV, el CCV y el s-ACV de la biorrefinería de URBIOFIN. Con respecto a los requisitos legislativos y regulatorios, se llevó a cabo una revisión y actualización completas. WP7 Actividades de comunicación, difusión y explotación. WP7 logró una comunicación, difusión y explotación efectivas de los resultados del proyecto. Todos los KPI se cumplieron plenamente y la mayoría de ellos superaron ampliamente sus valores objetivo. Todos los entregables, tanto los relacionados con la comunicación y difusión como los relacionados con los derechos de propiedad intelectual y la explotación comercial, se entregaron debidamente. Finalmente, se cumplieron todos los hitos. WP8 Gestión del proyecto. El objetivo principal de este WP fue coordinar y asegurar la implementación óptima del proyecto URBIOFIN. Esto implicó la supervisión de todos los paquetes de trabajo y el correcto flujo de trabajo a lo largo del proyecto. Los procesos y los WP involucrados en el desarrollo del proyecto están interconectados y su coordinación fue crucial para su correcta implementación.
Helburuak
Debido al rápido crecimiento de la población, los residuos sólidos municipales (RSU) han contribuido significativamente a la cantidad total de residuos generados por nuestra sociedad. Hoy en día, en Europa, cada habitante genera, de media, 0,5 toneladas de RSU al año, aumentando a un ritmo anual del 10%. Alrededor del 40-50% corresponden a residuos orgánicos. Esta fracción orgánica contiene principalmente carbohidratos, proteínas y lípidos, que son materias primas útiles que pueden convertirse en productos valiosos. Su valorización ayudará a solucionar la contaminación ambiental pero también contribuirá a la transición de una economía lineal a una circular renovable. La digestión y el compostaje han contribuido a la reducción de la fracción biodegradable de los RSU enviados a vertedero. El bajo valor económico del compost y el biogás está limitando la implementación sostenible de sistemas de abastecimiento separados, ya que entonces es necesario aumentar los impuestos ambientales (de residuos) de los ciudadanos para abordar importantes costos logísticos. Los nuevos productos de base biológica pueden ayudar a mejorar la sostenibilidad ambiental y socioeconómica del tratamiento de residuos. El objetivo del proyecto URBIOFIN es demostrar la viabilidad tecnoeconómica y medioambiental de la conversión a escala semiindustrial (10 T/d) de la fracción orgánica de los RSU (OFMSW) en: componentes químicos (bioetanol, ácidos grasos volátiles, biogás), biopolímeros (polihidroialcanoato y biocompuestos) o aditivos (microalgas hidrolizadas para biofertilizantes). Utilizando el concepto de biorrefinería aplicado a los RSU (biorrefinería urbana), URBIOFIN explotará los FORM como materia prima para producir diferentes productos valiosos comercializables para diferentes mercados: agricultura, cosmética. URBIOFIN ofrecerá un nuevo escenario alternativo viable y más sostenible al tratamiento actual de la FORM.
Results
La demostración de URBIOFIN mostró el progreso más allá del estado del arte en los siguientes campos: - Producción de bioetanol a partir de la OFMSW y su uso como bloque de construcción químico, donde el bioetanol producido a partir de la OFMSW se empleó como materia prima para la producción de bioetileno de "segunda generación" para la aplicación de maduración de gas. - Producción de VFA a partir de la digestión anaeróbica de OFMSW y su elongación en MCFA para producir biopolímeros de PHA de cadena corta y cadena media. Los biopolímeros de PHA representan un producto de mayor valor a partir de la digestión anaeróbica de dos pasos de OFMSW, en lugar de la producción tradicional de biogás para la generación de bioenergía. - Mejoramiento de biogás por fotobiorreactor de microalgas para la producción de biometano puro, con la construcción y operación de un reactor de estanque de algas de alta velocidad. El biometano mejorado se trató adicionalmente en una unidad de pulido biológico con el objetivo de eliminar los metilsiloxanos volátiles. - Producción de biofertilizantes a partir de microalgas y OFMSW. Las microalgas cultivadas en digestato de FRS demostraron el potencial de esta biomasa para la producción de un producto intermedio rico en aminoácidos. El desarrollo de fertilizantes de base biológica, tanto líquidos como sólidos, contribuirá a sustituir parcialmente los fertilizantes minerales de uso común.
Koordinatzaileak
  • PERSEO BIOTECHNOLOGY S.L.
Kolaboratzaileak
  • THE JAMES HUTTON INSTITUTE (THE JAMES HUTTON INSTITUTE)
  • KOPPERT BV (KBV)
  • KONINKLIJKE NEDERLANDSE AKADEMIE VAN WETENSCHAPPEN - KNAW (KNAW)
  • AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC)
  • UNIVERSITE DE NEUCHATEL (UNINE)
  • RHEINISCHE FRIEDRICH-WILHELMS-UNIVERSITAT BONN
  • FRIEDRICH-SCHILLER-UNIVERSITÄT JENA (UNI JENA)
  • UNIVERSITEIT UTRECHT (UU)
  • CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS (CNRS)
  • INOQ GMBH (INNOVATION UND QUALITAT)