VALBISOL: Valorización de Biomasa residual del cultivo de girasol en un contexto de Biorrefinería

El proyecto VALBISOL es un proyecto coordinado, en el que participan la Unidad de Biocombustibles Avanzados y Bioproductos del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) (coordinador), la Universidad de Jaén (Instituto de Investigación en Biorefinerías, I3B) y el Instituto de Catálisis y Petroquímica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (ICP-CSIC). El proyecto tiene como objetivo general el desarrollo de un proceso de fraccionamiento y conversión de la biomasa residual del cultivo del girasol en biocombustibles avanzados (etanol, butanol, hidrógeno y derivados de lignina) y bioproductos (furfural, pectinas, antioxidantes, ácido láctico y xilooligosacáridos), en el ámbito de una biorrefinería.
La estrategia experimental se centra, en primer lugar, en el estudio de diversas tecnologías de fraccionamiento integral de la biomasa residual del cultivo del girasol, todas ellas enfocadas a la obtención de distintas corrientes de proceso, enriquecidas en los componentes mayoritarios de la biomasa. Se estudiarán tecnologías emergentes de extracción con fluidos supercríticos y microondas, y de fraccionamiento mediante extrusión y deslignificación con líquidos iónicos, explosión con vapor y deslignificación mediante glicerolisis y tecnología organosolvente bifásica catalizada. De estos pretratamientos se generan diversas fracciones; una fracción de extractivos que contiene antioxidantes y pectinas; una fracción líquida, que contiene mayoritariamente los azúcares derivados de las hemicelulosas; una fracción sólida, enriquecida en celulosa, y una fracción que contiene la lignina solubilizada y recuperada. Por una parte, en las fracciones líquidas resultantes se plantea la obtención de furfural y de oligosacáridos con aplicación potencial como prebióticos. Por otra parte, en los sólidos pretratados se propone la optimización de la producción de azúcares fermentable mediante hidrólisis enzimática, que posteriormente se transformarán en productos de alto valor añadido, como son el etanol, el butanol, el biohidrógeno y el ácido láctico. Finalmente, los sólidos enriquecidos en lignina se someterán a un hidrotratamiento, para la ruptura de la lignina y obtención de hidrocarburos con utilización potencial como biocombustibles avanzados. El proyecto se completa con una evaluación tecno-económica y medioambiental de las rutas seleccionadas, que permitirá estimar la viabilidad de los esquemas de biorrefinería propuestos.
La utilización de una biomasa residual de tipo lignocelulósico para la obtención de productos de alto valor añadido que pueden sustituir a los de origen fósil, se considera una de las vías más prometedoras para promover el desarrollo de una verdadera bioeconomía. De este modo, se pretende contribuir a reducir la dependencia del petróleo, maximizar la utilización de recursos naturales, paliar los efectos del cambio climático, así como favorecer la descarbonización en sectores muy demandantes de productos de origen fósil, como son la energía, el transporte, o la industria de los plásticos. Por otra parte, el proyecto VALBISOL puede ayudar al desarrollo en zonas rurales, con un impacto favorable en el tejido industrial de la zona y la generación de empleo. Los resultados obtenidos podrían ser un modelo para otras zonas con alta densidad de biomasa agroindustrial, contribuyendo con ello a desarrollar una sociedad basada en la bioeconomía.

El objetivo general del proyecto VALBISOL es definir un proceso eficiente y sostenible para el fraccionamiento de la biomasa residual del cultivo del girasol y su conversión en distintos biocombustibles y bioproductos.

Como primera fase del proyecto, se ha procedido a la recogida de la biomasa residual del cultivo de girasol en el campo, una vez cosechadas las semillas. Para ello, se ha contado con la colaboración de la Unión de Pequeños Agricultores (UPA-Andalucía). Una vez en el laboratorio, los tallos de girasol se han triturado en un molino de cuchillas y se ha procedido a su caracterización química.

Se han identificado los tallos de girasol como la biomasa residual principal del cultivo. Se trata de una biomasa de naturaleza lignocelulósica, formada mayoritariamente por celulosa, hemicelulosa y lignina. El azúcar mayoritario dentro de la hemicelulosa es la xilosa. También presenta un contenido elevado de extractos y de cenizas. Para valorizar los principales componentes de la biomasa, se propone un esquema general de fraccionamiento y conversión, que se irá desarrollando en las siguientes fases del proyecto VALBISOL.