materias primas renovables - unizar.es · 1 materias primas renovables 1. introducciÓn 2....

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MATERIAS PRIMAS RENOVABLES

1. INTRODUCCIÓN

2. PROTEÍNAS

3. AZÚCARES

4. TRIGLICÉRIDOS

LOS DOCE PRINCIPIOS DE LA QUÍMICA VERDE (Anastas & Warner)

1. Prevención: es preferible evitar la producción de un residuo que tratar de limpiarlo una vez que se haya formado. 2. Integración de materias: los métodos de síntesis deberán diseñarse de manera que incorporen al máximo, en el producto final, todos los materiales usados durante el proceso. 3. Síntesis menos peligrosa: siempre que sea posible, los métodos de síntesis deberán diseñarse para utilizar y generar sustancias que tengan poca o ninguna toxicidad, tanto para el hombre como para el medio ambiente. 4. Diseño seguro: los productos químicos deberán ser diseñados de manera que mantengan su eficacia a la vez que reduzcan su toxicidad. 5. Disolventes seguros: se evitará, en lo posible, el uso de sustancias auxiliares (disolventes, reactivos de separación, etc.) y en el caso de que se utilicen que sean lo más inocuo posible. 6. Eficiencia energética: los requerimientos energéticos serán catalogados por su impacto medioambiental y económico, reduciéndose todo lo posible. Se intentará llevar a cabo los métodos de síntesis a temperatura y presión ambientes. 7. Uso de materias primas renovables: la materia prima ha de ser preferiblemente renovable en vez de agotable, siempre que sea técnica y económicamente viable. 8. Reducción de derivados: se evitará en lo posible la formación de derivados (grupos de bloqueo, de protección/desprotección, modificación temporal de procesos físicos/químicos). 9. Catálisis: se emplearán catalizadores (lo más selectivos posible) en vez de reactivos estequiométricos. 10. Degradación limpia: los productos químicos se diseñarán de tal manera que al finalizar su función no persistan en el medio ambiento sino que se transformen en productos de degradación inocuos. 11. Análisis continuo de contaminación: las metodologías analíticas serán desarrolladas posteriormente para permitir una monitorización y control en tiempo real del proceso, previo a la formación de sustancias peligrosas. 12. Seguridad intrínseca y prevención de accidentes: se elegirán las sustancias empleadas en los procesos químicos de forma que se minimice el potencial de accidentes químicos, incluidas las emanaciones, explosiones e incendios.

Anastas, P. T.; Warner, J. C. Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press: New York, 1998, p.30

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Desventajas:• Precio

0

1020

30

40

5060

70

80

1996

19971998

1999

2000

200120

0220

03200

42005

2006

FUENTES DE ENERGÍAS NO RENOVABLES

Mayo 2008

119 $

Nov. 2008

Desventajas:•Efectos medioambientales


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Desventajas:

•Distribución geográfica: conflictos bélicos

•Agotamiento de las fuentes


RESERVAS DE PETROLEO

Fuentes renovables de energía• Eólica• Solar• Geotérmica

• Combustibles renovables– Bioetanol– Biodiesel– Biogás

FUENTES RENOVABLES

Materias primas renovables

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Datos AÑO 2004

PRINCIPAL DESVENTAJA EN LA ACTUALIDAD:

COSTE DE PRODUCCIÓN

FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA

Informe de la AIE aparecido en enero de 2007


Definición:aquellas moléculas obtenidas a partir de fuentes renovables que deben ser la base para el desarrollo de nuevos materiales con características similares a los procedentes de la industria petroquímica

ProcedenciaLa biomasa

Ventajas

Repunte sector agrario: fijación de población en el medio rural

Mitigación de cambio climático

Menor dependencia económica

Mayor seguridad en el suministro

Sectores de aplicaciónPolímeros, lubricantes, disolventes, surfactantes, fármacos, …

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CONCEPTO DE VALORIZACIÓN INTEGRAL

Aceite vegetal

alimentación

lignina

almidónproteínas

Celulosa hemicelulosa

MPR : ácido lácticoetanol

biodiesel

glicerina

MPR:Derivados de Ac. Grasos

Alimentación animal

Valorización energética


CONCEPTO DE BIORREFINERÍAS

Esquema de una biorrefinería

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CONCEPTO DE BIORREFINERÍAS

BIOSYNERGY

CARBOHIDRATOS

ACEITES8,3%


PROTEÍNAS

Maiz 45%

Madera y resinas 22.5%

Celulosa, fibras y derivados 17.2%

7


Usos tradicionales

Textil: algodón, yute, tintes

Farmacia: isoflavonoides, aceites esenciales, opiáceos

vegetal

animal

Textil: cuero

alimentación: gelatinas

Farmacia: antibióticos

Agroquímicos: biopesticidas

PROTEÍNAS

Menos aplicaciones que carbohidratos y lípidosSus propiedades las hacen adecuadas para el desarrollo de recubrimientosSustitutos de polímeros de síntesis

Ejemplo: empleo de proteína extraída del suero de leche para la producción de un film transparente para congelación

Ejemplo 2: empleo de envases bioactivos

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CARBOHIDRATOScaracterísticas75% DE LA BIOMASA PRODUCIDA

SÓLO EL 6% SE UTILIZA

ACCESIBLES

BARATOS

MOLÉCULAS FUNCIONALIZADAS

BALANCE CO2 =0

BIODEGRADABILIDAD

Polisacáridos

Oligosacáridos

Disacáridos

monosacáridos

Carbohidratos:

Ventajas

CARBOHIDRATOS

Panorámica de la versatilidad de la biomasa como fuente de materias primas

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O CHOHOH2C

HO

HOOH

HO OH

OH

OH

CH2OH

HC

CH

HC

HC

CH2OH

O

OH

HO

OH

OH

CH2OH

OH

OH

OH

OH

O

CH2OAc

OAc

OAc

OAc

OAc

COOH

HC

CH

HC

HC

CH2OH

OH

HO

OH

OH

CARBOHIDRATOS

Glucosa

Sorbitol:AdhesivosalimentaciónTextilesPapeltensioactivos

polioles

Hidroxifurfural:Polímeros y resinas

Agente blanqueante en detergentes

Acido glucónico:Agente secuestrante en limpieza de metales

CARBOHIDRATOS

ciclodextrinas

sacarosa

xilitol

edulcorante

Estructura cíclicaTécnicas de separaciónsecuestrante

Producción de bioetanolProducción de detergentes biodegradablesProducción de espumas rígidas

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CARBOHIDRATOS

Ácido poliláctico

Quitosán

Obtenido por fermentación de almidónPrincipal compuesto en la fabricación de bioplásticos

Obtenido de las cáscaras de crustáceosFácilmente tratable para la producción de film, cápsulas, …Utilizado en la liberación controlada de fármacos

CARBOHIDRATOS

antes Campoebro industrial

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GRASAS Y ACEITES

ACEITES VEGETALES O GRASAS

ÁCIDOS GRASOS

GLICERINA

Industria Oleoquímica :

Se basa en la obtención de productos químicos a partir de aceites y grasas

Desplazada por la petroquímica en el siglo XXPredomina en ciertos mercados debido a las características de sus

productos.Aplicaciones en pinturas, lubricantes, detergentes, …

100 %World

81 %Food

5 %Animal Feed

14 %Chemicals

124.6

100.9

6.28.4

9.0

SoapOleochemicals

100 %World

81 %Food

5 %Animal Feed

14 %Chemicals

124.6

100.9

6.28.4

9.0

SoapOleochemicals

Consumo de aceites y grasas,2003

(en mill. tm)

100 %World

78 %Food

5 %Animal Feed

13 %Chemicals

140

109,2

7,09,4

8,5

SoapOleochemicals

6,0

4 %Biodiesel

100 %World

78 %Food

5 %Animal Feed

13 %Chemicals

140

109,2

7,09,4

8,5

SoapOleochemicals

6,0

4 %Biodiesel

Consumo de aceites y grasas,2006

(en mill. tm)

EVOLUCIÓN DEL

CONSUMO DE ACEITES Y GRASAS EN LOS

ÚLTIMOS 3 AÑOS

GRASAS Y ACEITES

12

GRASAS Y ACEITESla glicerina


ÁCIDOS GRASOS

GLICERINA


ÁCIDOS GRASOS

GLICERINA

1234567

CosméticaAlimentaciónFarmaciaTabacoPoliuretanosDetergentesOtros

Usos actuales de la glicerina

Subproducto interesante de la industria oleoquímica

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 00 02 04 06


Tendencia del precio de la glicerina de 1976 – 2006 (EUR/t) (Europe)

Por cada 9 kg de biodiesel se produce 1 kg de glicerina

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I. Nuevos derivados a partir de glicerina


II. Alimentación animal

III. Valorización energética

ÁREAS DE APLICACIÓN DE LA GLICERINA


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• Carbonatos de glicerol• Acetales

O

OH

O

O

O

O

O

O

OH

O

R

O H

O H


Usos de los Nuevos derivados de glicerina

O

ClH2C

• GTBE

• 1,3-Propandiol• Epiclorhidrina

DISOLVENTES

ADITIVOS PARA COMBUSTIBLES

PRECURSORES DE POLÍMEROS

Y.Zheng, X. Chen, Y. Sen, Chem. Rev. Xxx,000, 2008


Para alimentación animal

Sustitutivo del propilenglicol (combate la quetosis)Precursor de amino ácidosSustitutivo de melazas como edulcorantes, espesante y carga

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Sistema AVESistema AVE--33

Generación de Vapor

RecuperaciónTérmica

Consumo Propio de Vapor Alta

TanqueGlicerina

Adecuación y

Ajuste

Residuo sólidoy

Efluente acuoso

process eng i neer i ng

III. Valorización energética

Bajo poder calóricoviscosoCombustión incompleta¿biocombustible o residuo?


GRASAS Y ACEITESácidos grasos


ÁCIDOS GRASOS

GLICERINA


ÁCIDOS GRASOS

GLICERINA

Usos tradicionales:jabones

ÁCIDOS GRASOS

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GRASAS Y ACEITESácidos grasos

Usos:Polímeros, Detergentes, Lubricantes, Disolventes, adhesivos

Como materia prima renovable

BIODIESEL

suavizantes

polímeros

MATERIAS PRIMAS RENOVABLESRESUMEN

La naturaleza puede proporcionarnos materias primas para la industria química

En la actualidad se están desarrollando nuevos usos distintos de los tradicionales

Es necesario un desarrollo tecnológico adecuado para que el concepto de biorrefinería sea una realidad en un futuro no muy lejano

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