Proxecto H2020 REHAP: unha abordaxe sistémica para reducir a demanda de enerxía e as emisións de CO2 dos procesos que transforman os residuos agroforestais en produtos de alto valor engadido
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2016 -2021
- Orzamento asignado 6.743.545,00 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto REHAP
WP1: Identificación das fontes máis relevantes de insumos agroforestais con respecto ás emerxencias europeas e á composición bioquímica. Revisión da literatura e da base de datos sobre o estado máis crítico da xestión de residuos agroforestais. Desenvolvemento dun modelo de previsión para as futuras emisións de biomasa para todas as rexións NUTS 1 de Europa, incluído o custo dos residuos (tres publicacións). Análise dos resultados das mostras de biomasa seleccionadas para REHAP (métodos TGA, TEML e TGA). Modelos cinéticos preditivos (baseados en TGA) para determinar a composición fraccionaria en peso de celulosa-hemicelulosa-lignina-tanino en biomasa agroforestal (Publicación).
WP2: Optimización de procesos de purificación para obter lignina, taninos e azucres da cortiza de madeira branda. Análise da fermentabilidade dos azucres de 2G. Optimización do proceso de obtención de bioetanol para a produción de residuos de palla rica e biomasa leñosa. Desenvolvemento do fraccionamento/purificación de ligninas a partir do residuo do proceso PROESA. Estudo da hidrólise da fracción de carbohidratos para obter fluxo de azucre fermentábel a partir do residuo do proceso PROESA.
WP3: Preparación de NiPUs baseadas en 2,3-BDO. Modificación de taninos e ligninas para resinas fenólicas. Modificación de fenois/azucares para a preparación de retardantes de lume. Preparación de biopoliéster poliélico a partir de materias primas. Modificación de ligninas comerciais por vías alternativas para a obtención de superplastificantes. Produción de azucres fermentábeis a partir de fontes alternativas (residuos de cartón). Optimización da fermentabilidade de azucres de segunda xeración para obter bloques de construción a partir de diferentes residuos de biomasa (pololo, cortiza de abeto, residuos de cartón). Revalorización de lodos e celas para a produción de enerxía e biogás.
WP4: Optimización de resina biofenólica para paneis de madeira con moi bos resultados en MDF e MADEIRA CONTRACHAPADA, biopoliéster de polipropileno para espumas PIR, adhesivos de PU con mellor rendemento que as alternativas fósiles e FR 100 % de base biolóxica (escala de laboratorio). Os plastificantes desenvolvidos non acadaron o nivel de superplastificación.
WP5: Deseño, construción e validación de sistemas multicapa baseados en produtos WP4 (MDF/CONTRAPACHE, escuma PIR e adhesivo PUR). Probas de resistencia mecánica, ao lume, térmica e biolóxica dos compostos. Deseño e construción do edificio DEMO nas instalacións de FORESA en Galicia.
WP6: Análise final de LCA, S-LCA e LCCA para produtos REHAP. Plan de integración e análise da eficiencia dos recursos.
WP7: Internet, tres vídeos, carteis, notas de prensa, boletíns informativos, etc. Participación en diversas conferencias e reunións. Organización de dous obradoiros e dous seminarios web. Verificación de tecnoloxía ambiental (VTE) para procesos de proxectos seleccionados. 5 publicacións de acceso aberto (1 en prensa) e 1 solicitude de patente (1 en preparación).
A posición de Europa na produción de biopolímeros a partir de biomasa e subprodutos limítase a uns poucos polímeros, mentres que a súa demanda está entre as máis altas do mundo, o que significa que deben importarse, principalmente de Asia e América do Sur. Sorprendentemente, Europa ten moitas empresas químicas líderes mundiais, con especial forza e gran potencial no campo da química fina e os bloques de construción. O desenvolvemento de produtos químicos e materiais a partir de biomasa lignocelulósica é unha área de investigación particularmente importante. Non obstante, a conversión de biomasa lignocelulósica nunha verdadeira plataforma química aínda ten pouca viabilidade comercial. Por exemplo, estudáronse varios procesos a nivel de investigación e desenvolvemento, pero ningún deles se aplicou aínda industrialmente.
O obxectivo principal de REHAP é a transformación de residuos agroforestais en novos derivados sostibles e ecoeficientes, que comprenden bloques de construción de diol, aditivos de alto rendemento (superplastificantes e retardantes de chama) e resinas poliméricas de base biolóxica (biofenólicos e NIPU), mediante procesos innovadores rendibles para demostrar o seu uso potencial en diversos produtos a nivel industrial e a súa aplicación en sectores como a construción.
Demostrouse o desenvolvemento de biorreínas baseadas en lignina/taninos cunha substitución do 50 % do fenol, obtendo o mesmo rendemento e un mellor custo. Tamén se desenvolveron biopoliésterpoliois 100 % a partir de BDO e biodiacidos e aplicáronse con moi bos resultados a espumas PIR e adhesivos de PU, mostrando un rendemento mellorado e unha prima lixeiramente superior. Implementáronse procesos para obter produtos intermedios de cortiza e palla de trigo, e seguirán a producirse novos proxectos a escala industrial. Isto é importante para as novas cadeas de valor creadas en REHAP. Estudos exhaustivos de dispoñibilidade de materia prima e simulacións de biorrefinerías, LCA, SLCA e LCC de todos os procesos en comparación con alternativas baseadas en combustibles fósiles entre a optimización do concepto de biorrefinería, a sustentabilidade e a viabilidade económica mediante unha abordaxe integrada que utiliza todos os derivados do proxecto (tendo en conta a produción de enerxía, pero tamén outros produtos como o biogás) e a redución do consumo de enerxía e as emisións de CO2 mediante melloras nos procesos. A escalabilidade dos produtos quedou demostrada cun edificio DEMO.
A posición de Europa na produción de produtos bioquímicos a partir de biomasa e subprodutos limítase a uns poucos compostos, mentres que a súa demanda está entre as máis altas do mundo. Non obstante, Europa ten moitas empresas químicas líderes a nivel mundial. Por outra banda, os residuos lignocelulósicos constitúen un dos recursos máis abundantes sen competir coa cadea alimentaria. Os 16 socios de REHAP teñen como obxectivo revalorizar os residuos agrícolas (palla de trigo) e forestais (cortiza) mediante a recuperación e o procesamento primarios (azucres, lignina, taninos) e secundarios (ácidos de azucre, ácidos carboxílicos, aromáticos e resinas) en novos materiais, considerando a construción ecolóxica como un caso de negocio.
O proxecto permitirá reducir o uso de combustibles fósiles entre o 80 e o 100 %, e o consumo de enerxía e as emisións de CO2 de máis do 30 %. En concreto, obteranse bloques de construción (1,4 e 2,3-butanodiol, poliois ester), materiais (PU, resinas fenólicas, lignina modificada por hidrólise) e produtos (paneis de madeira, escumas illantes, cemento, adhesivos): Illamento de taninos e carbohidratos de residuos forestais para convertelos en resinas biofenólicas para paneis de madeira e poliuretanos (PU) libres de isocianatos para escumas illantes, respectivamente. Illamento de lignina e carbohidratos de residuos agrícolas para convertelos en resinas biofenólicas para paneis de madeira e biosuperplastificantes para cemento, e PU esterpoliólico para adhesivos, respectivamente.
Tamén se desenvolverán aditivos ignífugos a base de lignina e azucre. As tecnoloxías de procesamento desenvolvidas (quimio/termo/enzimáticas e de fermentación) optimizaranse a escala piloto (TRL6-7) para unha maior explotación e replicación dos resultados. Todos os produtos integraranse nun prototipo para demostrar a súa aplicabilidade industrial no sector da construción ecolóxica. Ao longo do proxecto, implementaranse avaliacións do ciclo de vida e de custos, análises de mercado, plans de negocios, estratexias de xestión de residuos e medidas para a estandarización futura utilizando unha perspectiva de sistemas.
R1: Extracción e purificación de taninos/azucres de especies de madeira branda europeas (abella norueguesa). Patentes
R2: Extracción e purificación de lignina a partir de residuos da produción de bioetanol. Publicación
R3: BioBDO e polímeros a base de azucre: Demostración da produción de BDO a partir de azucres de 2G (residuos agroforestais) e demostración a escala semiindustrial (1500 L).
R4: Resinas biofenólicas: Resultados comparables á referencia empregando lignina/taninos procedentes da cocción con sosa e unha substitución parcial do 50 % de fenol. Rendemento similar e menor custo que as alternativas fósiles.
R5: Modificación da lignina para a plastificación de cemento e formigón: o efecto plastificante é mellor que o dos lignosulfonatos pero peor que o do PCE.
R6: Novos biorretardantes de lume baseados en residuos fenólicos e de azucre. Solicitude de patente
R7: Dispositivos BioPUR: A ruta das NIPU deu bos resultados para a substitución parcial do isocianato, pero fallou para un PUR/PIR 100 % libre de isocianato. Desenvolveuse unha nova ruta 100 % BioPUR/PIR a partir de bio-BDO, biodiácidos e bioisocianato.
R8: Demostración do rendemento do produto en diferentes aplicacións: resinas biofenólicas en MDF e madeira contrachapada, biopoliésterpoliois en espumas PIR e adhesivos de PU. Validación da construción da casa DEMO cun sistema multicapa baseado integramente en produtos REHAP.
Identificación de resultados clave explotables con 3 resultados de mercado, 10 resultados explotables e 7 tecnoloxías prometedoras que requiren máis investigación. Accións despois do REHAP identificadas para todos os resultados esperados:
- Redución de materiais fósiles (en miles de toneladas): resinas biofenólicas para paneis de madeira (1.177), illamento ríxido de bioPU (4.675), adhesivos para o sector da construción (2.000), produtos químicos intermedios de butanodiol (2.000).
- Redución do consumo de enerxía e das emisións de CO2 (en %): resinas biofenólicas para paneis de madeira (30/47), superplastificantes para cementos (145/216), illamento ríxido de bioPU (16/8), adhesivos para o sector da construción (147/52).
- Modelos de negocio e cálculos de custos para KER. Prezos máis baixos que as alternativas fósiles debido á optimización de procesos, ao uso de materiais de refugallo, á revalorización dos fluxos secundarios e á mellora do rendemento nalgúns casos.
- Novos empregos directos nas empresas implicadas no proxecto (50) e novos empregos indirectos debido ás actividades do proxecto (200).
- FUNDACION TECNALIA RESEARCH & INNOVATION (TECNALIA)
Proxectos relacionados
