LA BIORREFINERÍA

COMO EJEMPLO DE PRODUCCIÓN

SUSTENTABLE EN LOS SECTORES

ARROCERO Y FORESTAL

Dra. María Cristina Area

Instituto de Materiales de Misiones (IMAM) UNaM-CONICET

Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales

Universidad Nacional de Misiones (UNaM)

Biorrefinería

• Estructura que integra procesos de producción

de combustibles y productos químicos a partir de

biomasa

• polímeros, plásticos, otros, etanol, biogás, otros

combustibles, etc.

• Concepto análogo al de refinerías de petróleo

• usando recursos renovables

Materias primas para la biorrefinería

• Cualquier biomasa lignocelulósica

• Cultivos energéticos

• Residuos de actividades agrícolas y forestales

• Combinación de ambos

Biorrefinería forestal

• Parte de una producción forestal sustentable

• Aprovecha todo el árbol (inclusive residuos)

• Genera:

• productos tradicionales

• +

• gama de productos químicos de alto valor agregado

• Valoriza la materia prima forestal

Biomasa celulósica

Biorrefinería de plataforma química:

Procesos

TRADICIONALES

Kraft

Sulfito

NaOH-AQ

QUÍMICA VERDE

Hidrotérmico

Solventes

Fluidos

supercríticos

Líquidos iónicos

Biorrefinería de plataforma química:

Productos

Una refinería para cada materia prima

Residuos agroforestales de la región NEA

%, g/100 de materia prima en base seca

Una refinería para cada materia prima

Composición química de las hemicelulosas

%, g/100 de materia prima en base seca - n.d.: no detectado

Bioproductos y biomateriales con mayor potencial

a partir de residuos de la agro- y foresto-industria

Proyectos

• Tecnologías de

fraccionamiento y

separación -

purificación de

subproductos en

biorrefinerías de

residuos agro y

forestoindustriales

• Bio-productos y bio-

materiales a partir de

la biorrefinería de

residuos agro y

forestoindustriales

Ejemplo de

fraccionamiento

• Stoffel, R.B., Felissia, F.E., Vallejos, M.E., Area, M.C., “Aplicación de la Biorrefinería”, Capítulo 5 del

libro: "Biorrefinería a partir de residuos lignocelulósicos. Conversión de residuos a productos de alto

valor". Area, M.C., Vallejos, M.E. (Eds.). Editorial Académica Española. Saarbrücken, Alemania. pp.

171-182. 2012. ISBN 978-3-659-05295-8.

Building blocks

Ácido láctico Ácido levulínico

Bioproductos y biomateriales

BIOREFINERIA DE PINO

Optimización del proceso H.A.D.

• Stoffel, R.B., Felissia, F.E., Silva Curvelo, A.A., Gassa L.M., Area, M.C. (2014)

Optimization of sequential alkaline-acid fractionation of pine sawdust for a biorefinery.

Industrial Crops and Products. 61, 160–168.

Optimización del proceso E.V.

• Stoffel, R.B., Felissia, F.E., Pereira Ramos, L., Gassa L.M., Area, M.C. Hemicellulose

extraction from pine sawdust by steam explosion with sulfuric acid (Enviado JBB oct 2016)

• Domínguez, Juan M.; Vallejos, María E.; Felissia, Fernando E. “Ácidos carboxílicos a partir de aserrín

de pino”. Seminario sobre ciencia y tecnología de materiales lignocelulósicos. IX Jornadas Científico

Tecnológicas de la FCEQYN, UNaM. 2015.

• Imlauer, C., Vergara, P., Area, M.C., Revilla, E.,

Felissia, F., Villar, J.C., Fractionation of Pinus

radiata wood by combination of steam explosion

and solvent delignification. 1st International

Workshop on Biorefinery of Lignocellulosic Materials

(IWBLCM). Córdoba, Spain, June 9-12, 2015

Fraccionamiento Pinus radiata

Relación entre las características del

material y la H.E.

• Kruyeniski, J., Ferreira, P.J., V.S. Carvalho M.G., Felissia, F.E., Area, M.C., Physical and

chemical characteristics of pretreated pine sawdust and its enzymatic hydrolysis.

CIADICYP 2016, Helsinki, Finland, 5-8 September 2016.

Proceso de obtención de vainillina a partir de la lignina

de pino

Obtención de vainillina a partir de la lignina de pino

• Dos Santos, R.J., Vallejos, M.E., Area, M.C., Felissia, F.E., Vainillina a partir de

licor negro Kraft industrial de pino en un reactor con recirculación. VIII

Congreso Iberoamericano de Investigación en Celulosa y Papel, CIADICYP

2014. Medellín, Colombia, 26 al 28 de noviembre de 2014.

Nanocelulosa a partir de aserrín de pino

• Ehman, N.V., Tarrés, Q., Delgado-Aguilar, M., Vallejos, M.E., Felissia, F.E., Area, M.C.,

Mutjé, P. (2016). From pine sawdust to cellulose nanofibers. Cellulose Chemistry and

Technology. 50 (3-4) 361-367

Nanocelulosa a partir de aserrín de pino

aplicada en papeles

• Ehman, N.V., Tarrés, Q., Delgado-Aguilar, M., Vallejos, M.E., Felissia, F.E., Area, M.C.,

Mutjé, P. (2016). From pine sawdust to cellulose nanofibers. Cellulose Chemistry and

Technology. 50 (3-4) 361-367.

BIOREFINERIA DE

EUCALYPTUS

Fraccionamiento de aserrín de eucalyptus

Autohidrólisis de aserrín de eucalyptus

• Rangel M., J., Hornus, M., Felissia, F.E., Area M.C. Hydrothermal treatment of

eucalyptus sawdust for a forest biorefinery, Cellulose Chemistry and Technology,

Anniversary issue 50 (5-6) 521-528 (2016).

Pulpas de disolución

• Ehman, N.V., Rodriguez Rivero, Area, M.C., Felissia, F.E. Dissolving pulps by

oxidation of the cellulosic fraction of lignocellulosic waste (Enviado CChT jul 2016).

• Vallejos, M.E., Felissia, F.E., Area, M.C., Ehman, N.V., Tarrés, Q., Mutjé, P., Nanofibrillated

cellulose (CNF) from eucalyptus sawdust as a dry strength agent of unrefined eucalyptus

handsheets. Carbohydrate Polymers 139 (2016) 99–105.

Celulosa nanofibrilada como aditivo en papeles

BIORREFINERÍA DE CASCARILLA DE

ARROZ Y ASERRÍN DE ALGARROBO

Pretratamiento de aserrín de algarrobo para

producir azúcares fermentables

• Dagnino, E. P., Chamorro, E. R., Romano, S. D., Felissia, F. E., Area, M.C. (2013).

"Optimization of the pretreatment of Prosopis nigra sawdust for the production of

fermentable sugars," BioResources 8(1), 499-514

Pretratamiento de cascarilla de arroz para

producir azúcares fermentables

• Dagnino E. P., Chamorro R. E., Romano S. D., Felissia F. E., Area M.C., Optimization of

the acid pretreatment of rice hulls to obtain fermentable sugars for bioethanol production.

Industrial Crops and Products 42 363– 368 (2013).

PRETRATAMIENTO HIDRÓLISIS

FERMENTACIÓN

100% de conversión

Bioetanol

41,5% de

conversión

9,6% de

conversión

52,8%

glucanos

20% cenizas

27,2% lignina

Levaduras

saccharomices

serevisiae,

anaeróbico, 25°C,

72h

16% del peso seco

de cascarilla de

arroz se convertiría

en bioetanol

Pretratado

Sin pretratar

Deslignificación de cascarilla de arroz

• Dagnino, E. P., Chamorro, E. R., Felissia, F. E., Area, M.C. Optimization of the soda-ethanol

delignification stage for a rice husk biorefinery (Enviado a INDCRO, sep 2016).

Sacarificación y fermentación simultáneas

• Arismendy, A.M., Sequeira, M., Area, M.C., Chamorro, E., Evaluation of fermentative power

of adapted strains in the process of simultaneous hydrolysis and fermentation of rice husks.

CIADICYP 2016, Helsinki, Finland, 5-8 Sept. 2016

BIOREFINERIA DE BAGAZO

DE CAÑA DE AZÚCAR

Producción de cartones y poliuretanos

• Area, María C.; Felissia, Fernando E.; Vallejos, María E. “Products from the delignification of sugarcane

bagasse.” In: ''Sugarcane: Production, Cultivation and Uses'' (366pp.). Goncalves, J.F., Correia, K.D. (Eds.).

Nova Science Publishers, Inc. Hauppauge NY.323- 339. ISBN: 978-1-61942-213-1. 2012

Producción de materiales compuestos, resinas

fenol-formaldehido y xilitol

• Area, María C.; Felissia, Fernando E.; Vallejos, María E. “Products from the delignification of sugarcane

bagasse.” In: ''Sugarcane: Production, Cultivation and Uses'' (366pp.). Goncalves, J.F., Correia, K.D.

(Eds.). Nova Science Publishers, Inc. Hauppauge NY.323- 339. ISBN: 978-1-61942-213-1. 2012

Materiales compuestos con fibras de bagazo

• Vallejos M.E., Curvelo A.A.S., Teixeira E.M., Mendes F.M., Carvalho A.J.F., Felissia F.E.,

Area M.C., Composite materials of thermoplastic starch and fibers from the ethanol-water

fractionation of bagasse, Industrial Crops & Products 33, 739-746 (2011)

Fraccionamiento con agua de bagazo de caña

• Vallejos, M.E., Dib Zambon, M., Area, M.C., da

Silva Curvelo, A.A., Low liquid-solid ratio (LSR) hot

water pretreatment of sugarcane bagasse. Green

Chem., 14 (7), 1982-1989, 2012

• Vallejos, M.E., Dib Zambon, M., Area, M.C., da

Silva Curvelo, A.A. Low liquid-solid ratio

fractionation of sugarcane bagasse by hot water

autohydrolysis and organosolv delignification.

Industrial Crops and Products. 65, 349-353, 2015

Estudio cinético de la autohidrólisis de bagazo

• Vallejos, M.E., Felissia, F.E., Kruyeniski, J., Area, M.C., (2015) Kinetic study of the

extraction of hemicellulosic carbohydrates from sugarcane bagasse by hot water

treatment. Industrial Crops and Products, 67, 1–6

Detoxificación y fermentación del licoresresiduales

para la producción de xilitol

• Vallejos M.E., Chade, M., Mereles E.B., Bengoechea D.I., Brizuela J.G., Felissia F.E.,

Area M.C."Strategies of detoxification and fermentation for biotechnological production of

xylitol from sugarcane bagasse". Industrial Crops and Products, 91, 161–169, 2016.

Biorrefinerías de pequeña escala

• Clauser, N. M.; Gutiérrez, S., Area, M.C., Felissia, F.E., Vallejos, M.E. Small- sized

biorefineries as strategy to add value to sugarcane bagasse. Chemical Engineering

Research and Design, 107 (2016) 137–146

Esquema 1

Biorrefinerías de pequeña escala

Esquema 2

• Clauser, N. M.; Gutiérrez, S., Area, M.C., Felissia, F.E., Vallejos, M.E. Alternatives of

small-scale biorefineries for the integrated production of xylitol from sugarcane bagasse

(En preparación para a Special Issue of Journal of Renewable Materials, 2016).

Otros recursos

• Benitez, J.B., Vallejos, M.E., Area, M.C., Felissia, F.E., Microfibrillated lignocellulose (MFLC) from soda-AQ

pulp of Moringa oleifera and Eucalyptus grandis by mechanical fibrillation. CIADICYP 2016, Helsinki, Finland,

5-8 Sept. 2016

Proyectos aprobados 2016 1. Valor agregado para residuos de materiales de base

lignocelulósica - Aplicación en polímeros para recubrimientos,

adhesivos y bioplásticos (MINCYT-BMBF) • IMAM Misiones, Argentina

• Fraunhofer Institut for Wood Research, WKI, Alemania

2. Materiales compuestos de celulosa regenerada con nanofibras de

celulosa (PICT Raíces) • IMAM Misiones, Argentina

• ITC, UNL, Santa Fe, Argentina

• Auburn University, USA

3. Valorization of residual biomass for advanced 3D materials

(Eranet-Lac) • Instituto de Materiales de Misiones, Argentina

• University of la Frontera (UFRO), Chile

• VTT Ltd., Finland

• Fraunhofer Institute for Wood Research, Germany

• PFI, Norway

• Peruvian Life Cycle Network (PLCN), Peru

• Biorefinery Santa Ana, Argentina

• ERIK HOEL AS, Norway

Programa de Celulosa y Papel (PROCYP)

http://www.imam-conicet.gob.ar/

http://procyp.unam.edu.ar/

LABORATORIO

DE

MICROSCOPÍA

LABORATORIO

QUÍMICO

LABORATORIO

DE ANÁLISIS

INSTRUMENTAL

LABORATORIO DE BIOTECNOLOGÍA Y

NANOTECNOLOGÍA

LABORATORIO DE

PREPARACIÓN DE

PULPAS

LABORATORIO DE

ENSAYOS FÍSICOS

Investigadores

Estudiantes

de doctorado

Estudiantes

de

Ingeniería

BIORREFINERÍA Y TECNOLOGÍA QUÍMICA DE

MATERIALES LIGNOCELULÓSICOS

Directora

Dr Fernando

Felissia

Dr Evangelina

Vallejos

MSc Dora

Bengoechea

Romina

Stoffel

Julia

Kruyeniski

Laura

Covinich

Javier Dos

Santos Julieta

Benítez

Juan

Dominguez

Nanci

Ehman Camila

Imlauer

Nicolás

Clauser

PhD María C.

Area

Selene

Barrufaldi

Gabriela

Lezcano Martín

Simón

Becaria

posdoctoral

Contacto

• Directora PROCYP :

• PhD Maria Cristina Area

• Dirección:

• Felix de Azara 1552 - 3300 – Posadas - Misiones - Argentina

• Te/Fax:

• +54-376-4422198

• Email:

• cristinaarea@gmail.com

• m_c_area@fceqyn.unam.edu.ar

GRACIAS POR SU

ATENCIÓN!