taller fiab gestión subproductos 3

1Programa Taller FIAB. Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria

Madrid, 12 Mayo 2015

Aplicaciones de los subproductos y casos de éxito en la gestión de

subproductos.

Andrés Pascual VidalJefe Dpto. Medio Ambiente, Bioenergía e Higiene Industrial

AINIA Centro Tecnológico

Programa Taller FIAB.Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria.



> Indice:

1. Introducción. Los subproductos en las Industrias Alimentarias.

2. Prevención y reducción. 3. Principales aplicaciones y tendencias de futuro.



1. Introducción. Los Subproductos en las Industrias Alimentarias.



•Generados cerca de explotaciones ganaderas y agrícolas donde se producen las materias primas. •Poco evitables al ser parte de las materias primas.•Estacionalidad, especialmente los de origen vegetal.•Heterogeneidad.•No peligrosos.

1. Los subproductos en las IIAA. Características principales.



•Alto contenido en materia orgánica. •Alto contenido en nutrientes (nitrógeno y fósforo).•Alto contenido en humedad (incluso ´residuoslíquidos).•Putrescibles. Necesidad de estabilización o conservacion.•Problemas de olores y lixiviados. •Riesgos sanitarios asociados especialmente los subproductos de origen animal.

1. Los subproductos en las IIAA. Características principales (CONT.)



1. Los subproductos en las IIAA.

Fuente: PROBIOGAS 2009.

Restos de Materias Primas Vegetales sb Total (%)



1. Los subproductos en las IIAA. Transformación HORTALIZAS.

500.397 T/año

TOP (miles T/año):

Badajoz (106)Almería (79)Murcia (51)

Tomate (303)Pimiento (58)Alcachofa (45)


Toneladas (materia fresca) / año



1. Los subproductos en las IIAA. Transformación CITRICOS.

489.451 T/año

TOP (miles T/año):

Valencia (140) Alicante (73)Murcia (65)

Naranja (314)Mandarina (101)Otros cítricos (74)





1. Los subproductos en las IIAA. Transformáción FRUTALES NO CITRICOS.

121.347 T/año

TOP (miles T/año):

Lleida (34) Murcia (21)Huesca (12)

Melocoton (66)Pera (25)Manzana (17)





1. Los subproductos en las IIAA. Bagazo INDUSTRIAS CERVECERAS.

697.240 T/año

TOP (miles T/año):

Barcelona (102) Valencia (100)Guadalajara (97)





1. Los subproductos en las IIAA. Transformación ACEITE (Alpeorujo 2 FASES)

4.086.446 T/año

TOP (miles T/año):

Jaén (1.876)Córdoba (854) Sevilla (216)

Alpechín 3F (230)





1. Los subproductos en las IIAA. Industria VINO.

872.390 T/año

TOP (miles T/año):

Ciudad Real (157) Toledo (117)Badajoz (79)

Lías (291)Orujos (582)





1. Los subproductos en las IIAA. Industrias AZUCAR.

619.891 T/año

TOP (miles T/año):

Valladolid (173) Cádiz (104)Ciudad Real (77)

Pulpa (332)Melaza (287)





1. Los subproductos en las IIAA. LodosEDARIs de Industrias Transformados Vegetales

156.191 T/año

TOP (miles T/año):

Murcia (52) Navarra (25)Valencia (13)

Lodos de IIAA:Conservas (106)Zumos (48)





1. Los subproductos en las IIAA. Resumen subproductos IIAA de origen VEGETAL:

872

697 620

500 490

156 121 15 10

-

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

Aceite Vino

Cerveza

Azuca

rHorta

lizas

Cítrico

s

Lodo

s

Frutas

Sidra

Tubércu

los

7.8 Mill. T/año4.316





2. Prevención y gestión.



Debido a:

-materias primas no conformes, -problemas en el procesado o manipulación,-problemas en el almacenamiento o conservación,-defectos en el etiquetado,-productos finales no comercializados o retornados.

Importancia de “indicadores” de eficiencia:Ejemplos:Tonelada de Producto / Tonelada de Materias PrimasTonelada de Subproducto / Tonelada de Producto…

2. Prevención y gestión. Reducción de desperdicio/pérdidas/mermas en IIAA:



Driving forces:

-Reducción de costes.-Alineamiento con políticas de reducción de las pérdidas y el desperdicio alimentario. -Cumplimiento de objetivos medioambientales en materia de residuos y eficiencia en el uso de los recursos.-Desarrollo de Políticas de RSE.-Marketing verde.-Cumplimiento con las Mejores Técnicas Disponibles (MTDs). Nuevo documento BREF FDM en curso !!

2. Prevención y gestión. Reducción de desperdicio/pérdidas/mermas en IIAA:



A través de:

-empresas que usan subproductos como materias primas para sus procesos productivos,-gestores SANDACH,-gestores autorizados de biorresiduos.

2. Prevención y gestión. Gestión de Subproductos:



Hacia el concepto de “simbiosis industrial”:




Hacia el concepto de “economía circular”:




2. Principales aplicaciones y tendencias de futuro.



1. Alimentación y salud humana.2. Aplicaciones específicas en distintos sectores.3. Alimentación animal.4. Fertilizantes y enmiendas.5. Valorización energética: bioenergía y biocombustibles.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.

3. Principales aplicaciones. Actuales y tendencias de futuro:



3.1. Alimentación y salud humana.Extracción de compuestos con propiedades beneficiosas.

3. Principales aplicaciones.

• Salvados : (maíz, Raboj y Rana, 2014): goma de fibras de maíz (cacao, Arlorio et al, 2005): fracciones bioactivas con polifenoles

• Piel y residuos de frutas (manzana y naranja, Wang et al, 2014): pectinas (pera, Lira-Ortiz et al, 2014): pectinas (naranja, Berna et al, 2005): aceite esencial (monoterpenops, diterpenos, aldehídos, etc.),

• Semillas (uva, Beveridge et al, 2005): aceite (polifenoles, tocoferoles, tocotrienoles, fitoesteroles)

• Otros subproductos: fibras, celulosas, carbohidratos, biopolímeros, etc.



3.1. Alimentación y salud humana.Aprovechamiento como medio de cultivo de bajo coste en bioproducción de compuestos de interés.


MATERIA PRIMA

PROCESO FERMENTATIVO

RENDIMIENTO

MEDIOS

SINTÉTICOS

Glucosa: 10-60 g de glucosa F de N: aprox 25 g/L Tiempo : 48-72 h pH: 6

89-90% 0.74-0.9 g de láctico/ g de glucosa Lactobacillus casei, Lactobacillus delbrueckii y Lactobacillus salivarus.

MELAZAS

H de C: 51 % de azúcares F de N: 69 g/L Tiempo: 2 y 5 días pH: 6

46-80-85%: L. delbrueckii Utilizando pretratamientos como ácido sulfúrico y calor (60ºC): 96%: L. delbrueckii ATCC 9649

HIDROLIZA

DOS VEGETALES

H de C: 50 g/L glucosa (madera) F de N: 15 y 60 g/L (licor de maíz) Tiempo: 60 h pH: 6

93 %: Enterococcus faecalis RKY1

SUERO DE

LECHE

H de C: 62 g/L lactosa F de N: 9 g/L de proteínas Tiempo: 2 y 5 días pH: 6

50%: L. delbrueckii: 30 g/L de Láctico, pH: 5.3 88.7% L. bulgaricus: 55 g/L

Ejemplo: ÁCIDO LÁCTICO APLICACIONES:

ADITIVO EN AGROALIMENTACIÓN (refrescos, zumos de frutas y cárnico-curados)

SUSTRATO EN REACCIONES DE POLIMERIZACIÓN: POLILACTATOS (PLA). Films de envases y fibras biodegradables.

ETIL-LACTATOS: Alternativa biodegradable frente a los solventes orgánicos de PINTURAS Y ADHESIVOS.

Pueden reemplazar a solventes clorados en un 80% de sus aplicaciones habituales.



3.1. Alimentación y salud humana.Aprovechamiento como medio de cultivo de bajo coste en bioproducción de compuestos de interés.





Manzana Frutas del bosque Cítricos Frutas

exóticas Patata Tomate Aceituna Otras frutas y hortalizas Misceláneo Productos

cárnicosProductos

lácteosÁcido LácticoAditivosAdsorbentes de metales pesadosAlimentos funcionalesAntimicrobianosAntioxidantesAzúcaresCaptura de CO2CarotenoCarotenoidesCelulosaColágenoCompuestos bioactivosCultivos starterEnzimasFenolesFibraFitosanitariosFlavonoidesFosfatosFuente de Carbono (carbon source)GelatinaCaucho (rubber filler / natural rubber)Herbicidas/PesticidasIngredientes alimentariosLactulosaLicopenoLípidosOligosacáridosPectinaPéptidosPiensosPolifenolesProductos de limpiezaProteínasSirope de azúcar

Current options for the valorization of food manufacturing waste: a review. Journal of Cleaner Production, 2014.Nadia Mirabella*, Valentina Castellani, Serenella Sala. University of Milan.

3.1. Alimentación y salud humana.3.2. Aplicaciones en distintos sectores. Investigaciones (2010-2012): nuevos bioproductos.




3.3. Alimentación ANIMAL

Ingrediente en la formulación de piensos.

3-17%CoProductos y Otros

3-5%Aceites y Grasas

20-25%Oleaginosas

60-70%Cereales

Fuente: CESFAC, VI Foro Subproductos INIA, Madrid 2013

España produce 21 millones de toneladas.Gran dependencia de proteína exterior.




3.3. Alimentación ANIMAL.

Ingrediente en la formulación de piensos.

Principales requisitos de los subproductos a emplear:

•Elevados volúmen.•Composición homogénea.•Disponibilidad. Suministro estable.•Presentación sólida y bajo % en humedad.•Fácil conservación.•Bajo precio. •Cumplimiento reglamentación.




3.4. Fertilizantes y enmiendas orgánicas.Co-sustrato para la elaboración de compost.

RD 506/2013 Grupo 6. Enmiendas orgánicas.6.02 Compost general con materiales biodegradables Anexo IV.Compost de alperujo(6.09), estiércol (6.04), vegetal(6.03).




3.5. Bioenergía y biocombustibles. Biomasa sólidaBiocombustibles líquidosBiogás.

BiomasaRESIDUAL

BIOCOMBUSTIBLES

SÓLIDOS BIOCOMBUSTIBLES

LÍQUIDOS

BIODIESEL BIOETANOL

BIOGASBIOMETANO

SYNGAS

BiomasaRESIDUAL

BIOCOMBUSTIBLES

SÓLIDOS BIOCOMBUSTIBLES

LÍQUIDOS

BIODIESEL BIOETANOL

BIOGASBIOMETANO

SYNGAS

Actividades AGROALIMENTARIAS




Biomasa sólida

BIOMASA RESIDUAL

SÓLIDA

RESIDUOS AGRÍCOLAS

RESIDUOS INDUSTRIALES

• Residuos de poda cultivos leñosos.• Residuos de cosecha (paja, cascarillas, rastrojos).

• Cáscaras frutos secos. • Orujos de almazara.

TECNOLOGÍAS

• COMBUSTIÓN en CALDERA.

APLICACIONES

• CALOR

• COMBUSTIÓN + TURBINA VAPOR.

•Otras:PIRÓLISIS.CO-COMBUSTIÓN

Co-generación: • ELECTRICIDAD• CALOR

• GASIFICACIÓN. Co-generación: • ELECTRICIDAD• CALOR

•P

ele

tiza

ció

n




Nuevo tratamiento de lodos de depuradora y residuos orgánicos mediante agua supercrítica en EDARs.

LIFE12 ENV/ES/000477

• Tecnología de oxidación en agua supercrítica (u oxidación supercrítica).• Se basa en las propiedades del agua en condiciones de alta temperatura y

presión (T>374 ºC; p>221 atmósferas) para oxidar completamente compuestos orgánicos a moléculas simples de agua, CO2 y nitrógeno, con eficacias cercanas al 100%.

• Posible recuperación de energía y fósforo. Según residuos tratados. • Co-oxidación de lodos y otros residuos. • Nuevo modelo para EDARs.




Biocombustibles líquidos (biodiesel).

INDUSTRIA ALIMENTARIA

• Aceites vegetales usados “de fritura”. • Grasas recicladas de origen animal.

TECNOLOGÍAS

• TRANS-ESTERIFICACIÓN.

APLICACIONES

• BIODIESEL: biocarburante para vehículos con motores diesel.

BIOMASA RESIDUAL

BIOCOMBUSTIBLES

LÍQUIDOS

BIODIESEL




Biocombustibles líquidos (bioetanol).

AGRÍCOLAS


• LIGNOCELULOSA:paja, cascarilla, etc.

• LIGNOCELULOSA:Bagazo de cereal, pulpa de fruta, etc.

TECNOLOGÍAS

• HIDRÓLISIS + FERMENTACIÓN ALCOHOLICA AVANZADA.

APLICACIONES

• BIOETANOL de 2ªgeneración: biocarburante para vehículos gasolina.

*Conversión a ETBE.

BIOMASA RESIDUAL

BIOCOMBUSTIBLES

LÍQUIDOS

BIOETANOL

en desarrollo




Biogás.

GRANJAS Y COOPERATIVAS


• Estiércol, purín gallinaza, etc. • Residuos agrícolas.

• SANDACH.• Residuos vegetales.• Mixtos.

TECNOLOGÍAS

•CO- DIGESTIÓN ANAEROBIA.

APLICACIONESBIOMASA RESDIUAL

BIOGAS

• BIOMETANO: biocarburante gas para •VEHÍCULOS GN o •INYECCIÓN A RED DE GAS NATURAL

OTROS

• Residuos DISTRIBUCIÓN alimentaria.• Residuos orgánicos HORECA.

• Depuración biogas y concentración CH4

Co-generación o Micro-cogeneración con Biogás: • ELECTRICIDAD• CALOR

•Combustión en CALDERA • CALOR




Biogás para auto-consumo en IIAA.

IEE/13/477/SI2.675801

Sustainable small-scale biogas production from agro-food waste for energy self-

sufficiency




3.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.

IEA Task 42. Biorefineries.





Proceso Químico

Proceso Termoquímico

Proceso Bioquímico

Proceso Físico Mecánico

Productos energéticos

BioProductosPlataforma

Materia PrimaFeedstock

4. Procesos

2. Productos

3. Feedstock.

1. Plataformas.

#Number of platforms (Name of platforms)/Feedstock/Products/Processes

Nomenclatura.





#Number of platforms (Name of platforms)/Feedstock/Products/Processes

Tomado el ejemplo de:Borrador v4 del doc sobre BIORREFINERÍA del GT BIOPLAT/SUSCHEMOportunidades de crecimiento, Tecnologías emergentes y Agentes clave





BioEnergía y Biocombustibles

Calor / FríoElectricidad

Biocombustibles:Sólidos: pellets, ..Gas:biogasbiometanobiohidrógeno

Líquidos:Biocarburantesbioetanolaceites vegetalesbiodieselbiobutanolJet-fuel

Etc.





BioBased Products

AlimentosPiensosFertilizantes/enmiendasBiomateriales:BioplásticosBiopolímerosCompositesBiofibrasCaucho y espumasAglomerados, etc.

Productos Químicos(biochemicals):

Hidratos de Carbono Lignina LípidosProteínasMetabolitos secundariosProductos nutracéuticos





www.biconsortium.eu

Oportunidadesde financiación para proyectos de I+D y demostración





El ejemplo de CLaMber en CastillaLaMancha.

AINIA está desarrollando actualmente 3 proyectos de I+D sobre:-residuos vinícolas,-residuos ganaderos y -lodos de depuradora.

46www.ainia.esPrograma Taller FIAB.

Gestión de Subproductos en la Industria AlimentariaMadrid, 12 Mayo 2015

Muchas gracias por su atención

Andrés Pascual VidalEmail: [email protected]

Twitter: @andpasvid

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