Proyecto H2020 REHAP: Enfoque sistémico para Reducir la demanda de rnergía y emisiones de CO2 de los procesos que transforman residuos agroforestales en productos de alto valor agregado
- Tipo Proyecto
- Status Completado
- Ejecución 2016 -2021
- Presupuesto asignado 6.743.545,00 €
- Alcance Europeo
- Principal fuente de financiación H2020
- Sitio web del proyecto REHAP
WP1: Identificación de las fuentes de insumos agroforestales más relevantes con respecto a los surgimientos europeos y la composición bioquímica Revisión de la literatura y la base de datos sobre el estado más álgido de la gestión de los desechos agroforestales. Desarrollo de un modelo de previsión para futuras emisiones de biomasa para todas las regiones NUTS 1 de Europa, incluido el coste de los residuos (Tres publicaciones). Análisis de los resultados de las muestras de biomasa seleccionadas para REHAP (métodos TGA, TEML y TGA). Modelos cinéticos predictivos (basados en TGA) para determinar la composición de peso fraccionada de la celulosa-hemicellulosa-lignina-tannina en biomasa agroforestal (Publicación).
WP2: Optimización de los procesos de purificación para obtener lignina, taninos y azúcares de corteza de madera blanda. Análisis de la fermentabilidad de los azúcares 2G. Optimización del proceso para obtener bioetanol para la producción de ricos residuos de la paja y biomasa leñosa. Desarrollo del fraccionamiento/purificación de ligninas del residuo de proceso PROESA. Estudio de la hidrólisis de la fracción de carbohidratos para obtener flujo de azúcar fermentable a partir del residuo de proceso PROESA.
WP3: Preparación de NiPUs basada en 2,3-BDO. Modificación de taninos y ligninas para resinas fenólicas. Modificación de fenoles/azúcares para la preparación de retardantes de fuego. Preparación de biopoliéster poliélicos a partir de materias primas. Modificación de las ligninas comerciales por rutas alternativas para obtener superplastificadores. Producción de azúcares fermentables de fuentes alternativas (residuos de cartón). Optimización de la fermentabilidad de azúcares de la 2a Generación para obtener bloques de construcción de diferentes residuos de biomasa (pololo, corteza de abeto, residuos de cartón). Revalorización de lodos y células para la producción de energía y biogás.
WP4: Optimización de la resina biofenódica para paneles de madera con muy buenos resultados en MDF y PLYWOOD, biopoliester poliélicos para espumas PIR, adhesivos de PU con mejor rendimiento que las alternativas fósiles y FRs 100% biobasados (a escala de laboratorio). Los plastificantes desarrollados no alcanzaron el nivel de superplasticización.
WP5: Diseño, construcción y validación de sistemas multicapa basados en productos WP4 (MDF/PLYWOOD, espuma PIR y adhesivo PUR). Pruebas de la resistencia mecánica, de fuego, térmica y biológica de los compuestos. Diseño y construcción del edificio DEMO en las instalaciones de FORESA en Galicia, España.
WP6: Análisis final de LCA, S-LCA y LCCA para productos REHAP. Plan de integración y análisis de la eficiencia de los recursos.
WP7: Internet, tres videos, carteles, comunicados de prensa, boletines, etc. Participación en varias conferencias y reuniones. Organización de dos WORKSHOP y dos seminarios web. Verificación de Tecnología Ambiental (ETV) para los procesos seleccionados del proyecto. 5 publicaciones de acceso abierto (1 en prensa) y 1 solicitud de patente (a 1 en preparación).
La posición de Europa en la producción de biopolímeros a partir de biomasa y subproductos se limita a unos pocos polímeros, mientras que la demanda de ellos se encuentra entre las más grandes del mundo, lo que significa que tienen que ser importados, principalmente de Asia y América del Sur. Sorprendentemente, Europa tiene muchas empresas químicas líderes mundiales, con una fuerza particular y un gran potencial en el campo de los productos químicos finos y bloques de construcción. El desarrollo de productos químicos y materiales a partir de biomasa lignocelulósica es un ámbito particularmente importante en términos de investigación. Sin embargo, la conversión de la biomasa lignocelulósica en una verdadera plataforma química tiene todavía poca viabilidad comercial. Por ejemplo, se han estudiado varios procesos a nivel de investigación y desarrollo, pero ninguno se ha aplicado industrialmente todavía.
El objetivo principal de REHAP es la transformación de los residuos agroforestales en nuevos derivados sostenibles y ecoeficientes, que comprenden bloques de construcción de diolos, aditivos de alto rendimiento (superplastificadores y pirorretardantes) y resinas polimóricas biobasómicas (biofenólicos y NIPU), a través de procesos innovadores rentables para demostrar su potencial uso en varios productos a nivel industrial y su aplicación en sectores como Construcción.
El desarrollo de biorreinas a base de lignina/tanninas se ha demostrado con una sustitución del 50% del fenol obteniendo el mismo rendimiento y mejor costo. 100% biopoliesterpolyols también se ha desarrollado a partir de BDO y Biodiacids y se ha aplicado con muy buenos resultados a las espumas PIR y adhesivos de PU que muestran un mejor rendimiento y un premio ligeramente más alto. Se han ejecutado procesos para obtener intermedios de Bark y Wheat Straw y continuarán con los nuevos proyectos para producir estos intermedios en escala industrial. Esto es importante para las nuevas cadenas de valor creadas en REHAP. Estudios completos de la disponibilidad de materias primas y las simulaciones de biorrefinería, LCA, SLCA y LCC de todos los procesos comparados con alternativas basadas en fósiles entre la optimización del concepto de biorrefinería, sostenibilidad y viabilidad económica mediante el enfoque integral utilizando todas las derivaciones del proyecto (en mente por producción de energía pero también otros productos como el biogás) y la reducción del consumo de energía y las emisiones de CO2 mediante la mejora de los procesos. La escalabilidad de los productos ha sido demostrada por un edificio DEMO.
La posición de Europa en la producción de productos bioquímicos a partir de biomasa y subproductos se limita a unos pocos compuestos, mientras que su demanda se encuentra entre las mayores del mundo. Sin embargo, Europa tiene muchas empresas químicas líderes a nivel mundial. Por otro lado, los residuos lignocelulósicos constituyen uno de los recursos más abundantes sin competir con la cadena alimentaria. Los 16 socios de REHAP tienen como objetivo revalorizar los residuos agrícolas (paja de trigo) y forestales (corteza) a través de su recuperación y procesamiento primario (azúcares, lignina, taninos) y secundario (ácidos de azúcar, ácidos carboxílicos, aromáticos y resinas) para convertirlos en materiales novedosos, y considerando la construcción ecológica como caso de negocio.
El proyecto proporcionará reducciones en la utilización de recursos fósiles del 80-100%, y la utilización de energía y emisiones de CO2 por encima del 30%. En concreto, se obtendrán bloques de construcción (1,4 y 2,3-butanodiol, esterpolioles), materiales (PU, resinas fenólicas, lignina de hidrólisis modificada) y productos (tableros de madera, espumas aislantes, cemento, adhesivos): Aislamiento de taninos y carbohidratos de residuos forestales para convertirlos en resinas biofenólicas para paneles de madera y poliuretanos (PU) libres de isocianatos para espumas aislantes, respectivamente. Aislamiento de lignina y carbohidratos de desechos agrícolas para convertirlos en resinas biofenólicas para paneles de madera y biosuperplastificantes para cemento, y esterpoliol PU para adhesivos, respectivamente.
También se desarrollarán lignina retardante de fuego y aditivos a base de azúcar. Tecnologías de procesamiento desarrolladas (quimio/termo/enzimático y fermentación) se optimizará a escala piloto (TRL6-7) para una mayor explotación y replicación de los resultados. Todos los productos se integrarán en un prototipo para demostrar su aplicabilidad industrial en el sector de la construcción ecológica. A lo largo del proyecto, se implementarán evaluaciones del ciclo de vida y costos, análisis de mercado, planes de negocios, estrategias de gestión de residuos y medidas para la futura estandarización utilizando un enfoque de perspectiva sistémica.
R1: Extracción y depuración de Tannin/azúcar de especies de madera blanda europea (abeque de Noruega). Patentes
R2: Extracción y purificación de lignina del residuo de la producción de bioetanol. Publicación
R3: BioBDO y polímeros a base de azúcares: Demostración de la producción de BDO a partir de azúcares 2G (residuos de agroforestería) y demostrado a escala semiindustrial (1500L).
R4: Resinas biofenólicas: Resultados comparables a la referencia utilizando lignina/tannins de la cocción de refresco y una sustitución parcial del 50% de fenol. Rendimiento similar y menor costo que las alternativas fósiles.
R5: Modificación de la Lignina para la plasticización del cemento y el hormigón: Efecto plasticizante mejor que los lignosulfonatos pero peor que el PCE.
R6: Nuevos retardantes de biofuego a base de desechos fenólicos y azucarados. Solicitud de patente
R7: Evíces BioPUR: La ruta NIPUs dio buenos resultados para la sustitución parcial del Isocyanato, pero fracasó por un 100% libre de isocyanato PUR/PIR. Nueva ruta de 100% BioPUR/PIR se ha desarrollado a partir de bio-BDO, biodiacids y bioisicánato.
R8: Demostración del rendimiento de los productos en diferentes aplicaciones: resinas biofenolicas en MDF y Plywood, Biopoliesterpolyols en espumas PIR y adhesivos de PU. Validación en la construcción de la casa DEMO con sistema multicapa totalmente basado en productos REHAP.
Identificación de los principales resultados explotables con 3 lecturas para los resultados del mercado, 10 resultados explotables y 7 tecnologías prometedoras que requieren más investigación. Acciones después de la REHAP identificada para todos los resultados esperados:
- Reducción de materiales fósiles (en mil toneladas): resinas biofenólicas para paneles de madera (1.177), aislamiento bioPU rígido (4.675), Adhesivos para el sector de la construcción (2.000), productos químicos intermedios de Butanediol (2.000).
- Reducción del uso de la energía y de las emisiones de CO2 (en %): resinas biofenólicas para paneles de madera (30/47), Superplastizers para cementos (145/216), aislamiento de bioPU rígida (16/8), Adhesivos para el sector de la construcción (147/52).
- Modelos de negocio y cálculos de costos para el KER. Precios más bajos que las alternativas fósiles debido a la optimización de los procesos, el uso de materiales de desecho, la revalorización de las corrientes laterales y el mejor rendimiento en algunos casos.
- Dirigir nuevos puestos de trabajo en las empresas implicadas del proyecto (50) y nuevos puestos de trabajo indirectos debido a las actividades del proyecto (200).
- FUNDACION TECNALIA RESEARCH & INNOVATION (TECNALIA)
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