Proxecto REHAP H2020: un enfoque sistémico 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 H2020
- 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 das 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 en peso fraccionado de celulosa-hemicelulosa-lignino-tanino en biomasa agroforestal (Publicación).
WP2: Optimización dos procesos de depuración para a obtención de lignina, taninos e azucres a partir da cortiza de madeira blanda. Análise da fermentabilidade dos azucres 2G. Optimización do proceso de obtención de bioetanol para a produción de ricos residuos de palla e biomasa leñosa. Desenvolvemento do fraccionamento/purificación de ligninas do residuo do proceso PROESA. Estudo da hidrólise da fracción de hidratos de carbono para obter fluxo de azucre fermentable a partir do residuo do proceso PROESA.
WP3: Preparación de NiPUs a base de 2,3-BDO. Modificación de taninos e ligninas para resinas fenólicas. Modificación de fenois/azucres para a preparación de retardantes de lume. Preparación de biopoliéster poliélico a partir de materias primas. Modificación de ligninas comerciais por vías alternativas para obter superplastificantes. Produción de azucres fermentables a partir de fontes alternativas (residuos de cartón). Optimización da fermentabilidade dos azucres de 2a xeración para obter bloques de construción a partir de diferentes residuos de biomasa (pololo, casca de abeto, residuos de cartón). Revalorización de lodos e células para a produción de enerxía e biogás.
WP4: Optimización de resinas biofenólicas para paneis de madeira con moi bos resultados en MDF e PLYWOOD, biopoliéster de polipropileno para espumas PIR, adhesivos PU con mellor rendemento que as alternativas fósiles e FR 100% biobase (escala de laboratorio). Os plastificantes desenvolvidos non alcanzaron o nivel de superplastificación.
WP5: Deseño, construción e validación de sistemas multicapa baseados en produtos WP4 (MDF/PLYWOOD, espuma PIR e adhesivo PUR). Ensaios da resistencia mecánica, ao lume, térmica e biolóxica dos compostos. Deseño e construción do edificio DEMO nas instalacións de FORESA en Galicia, España.
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, etc. Participación en diversas xornadas e encontros. Organización de dous obradoiros e dous webinars. Verificación de Tecnoloxía Ambiental (ETV) para os 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 demanda dos mesmos 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 a nivel mundial, cunha forza particular e un 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 especialmente importante. Porén, a conversión da biomasa lignocelulósica nunha verdadeira plataforma química aínda ten pouca viabilidade comercial. Por exemplo, estudáronse varios procesos a nivel de investigación e desenvolvemento, pero ningún aínda foi aplicado industrialmente.
O principal obxectivo de REHAP é a transformación dos residuos agroforestais en novos derivados sostibles e ecoeficientes, que inclúen bloques de construción de dioles, aditivos de alto rendemento (superplastificantes e retardantes de chama) e resinas poliméricas de base biolóxica (biofenólicos e NIPU), mediante procesos rendibles para demostrar o seu potencial de uso no sector industrial e a súa aplicación no sector da construción.
Demostrouse o desenvolvemento de biorreínas a base de lignina/tanino cunha substitución do 50% do fenol, obtendo o mesmo rendemento e un mellor custo. Tamén se desenvolveron biopoliésterpoliois 100% a partir de BDO e Biodiácidos e aplicáronse con moi bos resultados a espumas PIR e adhesivos PU que mostran un rendemento mellorado e unha prima lixeiramente superior. Implantáronse procesos para a obtención de intermediarios de cortiza e palla de trigo, e os novos proxectos seguirán producindo estes intermediarios a escala industrial. Isto é importante para as novas cadeas de valor creadas en REHAP. Estudos exhaustivos de dispoñibilidade de materias primas e simulacións de biorrefinerías, ACV, SLCA e LCC de todos os procesos en comparación con alternativas baseadas en fósiles entre a optimización do concepto de biorrefinería, a sustentabilidade e a viabilidade económica mediante o enfoque integrado utilizando 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 da mellora do proceso e do CO2. A escalabilidade dos produtos foi demostrada por un 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 pretenden 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 verde como un caso de negocio.
O proxecto permitirá reducir o uso de combustibles fósiles do 80-100%, e o uso de enerxía e as emisións de CO2 de máis do 30%. En concreto, obteranse bloques de construción (1,4 e 2,3-butanodiol, esterpoliois), materiais (PU, resinas fenólicas, lignina modificada por hidrólise) e produtos (paneis de madeira, espumas illantes, cemento, adhesivos): Illamento de taninos e hidratos de carbono dos residuos forestais para convertelos en paneis libres de polifenólicos e isotanos. (PU) para espumas illantes, respectivamente. Illamento de lignina e carbohidratos dos residuos agrícolas para convertelos en resinas biofenólicas para paneis de madeira e biosuperplastificantes para cemento, e esterpoliol PU para adhesivos, respectivamente.
Tamén se desenvolverá lignina ignífuga e aditivos a base de azucre. As tecnoloxías de procesamento desenvolvidas (quimio/termo/enzimática e fermentación) optimizaranse a escala piloto (TRL6-7) para a posterior explotación e replicación dos resultados. Todos os produtos integraranse nun prototipo para demostrar a súa aplicabilidade industrial no sector da construción verde. Ao longo do proxecto, implementaranse as avaliacións do ciclo de vida e dos custos, análises de mercado, plans de negocio, estratexias de xestión de residuos e medidas para a normalización futura utilizando un enfoque de perspectiva de sistemas.
R1: Extracción e purificación de Tanino/azucre de especies de madeiras blandas europeas (abella noruega). Patentes
R2: Extracción e purificación de lignina a partir de residuos de produción de bioetanol. Publicación
R3: BioBDO e polímeros a base de azucre: Demostración da produción de BDO a partir de azucres 2G (residuos agroforestais) e demostrado a escala semiindustrial (1500L).
R4: Resinas biofenólicas: resultados comparables á referencia utilizando lignina/taninos procedentes da cocción de 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: efecto plastificante mellor que os lignosulfonatos pero peor que o PCE.
R6: Novos biorretardantes a base de residuos fenólicos e de azucre. Solicitude de patente
R7: BioPUR Evíces: a ruta 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 Contrachapados, Biopoliésterpoliois en espumas PIR e adhesivos 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 de 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 enerxético e das emisións de CO2 (en %): Resinas biofenólicas para paneis de madeira (30/47), Superplastificantes para cementos (145/216), Illantes ríxidos 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 do proceso, ao uso de materiais de refugallo, á revalorización de correntes secundarias e á mellora do rendemento nalgúns casos.
- Novos postos de traballo directos nas empresas implicadas no proxecto (50) e novos empregos indirectos derivados das actividades do proxecto (200).
- FUNDACION TECNALIA RESEARCH & INNOVATION (TECNALIA)
Proxectos relacionados
