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Vivero Plantacin Madera PoductosintermediosProductos
finales
Investigacin y desarrollo
Estrategias de marketing
Logstica y transporte
Servicios
Capacitacin de Recursos Humanos
CADENA DE VALOR CLSICA
Comercializacin
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TRONCOS
RESIDUOS
FIBRAS
ASERRADODEBOBINADO
TABLEROSENERGA
PULPAPAPELCARTN
CADENA DE VALOR CLSICA DELA INDUSTRIA FORESTAL
VIVERO
PLANTACIN
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NUEVOS ESLABONES EN LA CADENADE VALOR
BIOFBRICA
VIVERO
PLANTACIN
TRONCOSASERRADODEBOBINADO
FIBRAS
PULPAPAPEL, CARTNTABLEROSOTROS
BIO QUMICOS(alto valor)
ENERGA BIOETANOL (2 G)BIOGAS
QUMICA FINA
ENERGA LEA
TABLEROSRESIDUOS
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BIORREFINERA FORESTAL
Estructura que integra procesos deproduccin de combustibles y productosqumicos a partir de biomasa
(polmeros, plsticos, otros, etanol,biogs, otros combustibles, etc.)
Concepto anlogo al de refineras depetrleo
Pero usando recursos renovables
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BIORREFINERA FORESTAL
Parte de una produccin forestal sustentable
Aprovecha todo el rbol (inclusive residuos)
Genera: productos tradicionales
+
gama de productos qumicos de alto valor agregado
Valoriza la materia prima forestal
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Biomasa
Plataforma bioqumica
(de azcares)
Plataforma termoqumica(Syngas)
CombustiblesQumicosMateriales
Energa
Residuos
Pirlisis
Gasificacin
Combustin
Pulpado
Fraccionamiento
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PLATAFORMA TERMOQUMICA
Basada en la conversin termoqumica de labiomasa Gasificacin:
Reaccin a temperatura elevada (>700 C) sincombustin, con cantidades controladas de O2o vapor
Pirlisis Descomposicin qumica por calentamiento en ausencia
de O2
Transforma la biomasa o una de sus fracciones engas de sntesis (H2+CO) + otros compuestos
Syngas (biogas)
Subproductos de procesos de conversin
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PLATAFORMA QUMICA
Basada en procesos de conversinqumica y bioqumica
Bioetanol por fermentacin de los azcares
de la biomasa
Mltiples productos de alto valor mediante
procesos qumicos o bioqumicos
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PRODUCCIN DE BIOETANOLCELULSICO (2da generacin) Preparacin del material
Recoleccin, manipulacin, almacenamiento Pretratamiento quimi-termo-mecnico
Depolimerizacin parcial de la lignina yruptura de la estructura de la celulosa
Digestin qumica o enzimtica Liberacin de la glucosa fermentable(sacarificacin)
Fermentacin Conversin de glucosa en etanol (proceso clsico
usando levaduras) Destilacin del alcohol
Obtencin del biocombustible
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PRODUCCIN DE BIOETANOLCELULSICO
Ventajas
Es carbono neutral
Gran disponibilidad y bajo costo de la
materia prima
No compite con alimentos
O2CO2SOL
X X
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Cadenas de Celulosa Sacarificacin
Lignina
Celulosa
Hemicelulosas
Fibrilas
Microfibrilaelemental
HemicelulosasCelulosa
Fermentacin
DestilacinBioetanol
Celulosacristalina
Hemicelulosas
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PRODUCCIN DE BIOETANOLCELULSICO Inconvenientes
Necesidad de desestructurarel materiallignocelulsico para liberar la celulosa
Elevada demanda energtica global delproceso
Generacin de inhibidores de la fermentacin
Efluentes lquidos con altos slidossuspendidos, DBO y DQO
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PRODUCCIN DE BIOETANOLCELULSICOPara logar su factibilidad econmica:Reduccin del consumo de energaReduccin de los costos de inversinReduccin de los costos de operacin:Diversificacin de la produccin
Los productos industriales basados en labiomasa pueden competir con lospetroqumicos si las materias primas sonptimamente aprovechadas
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MATERIAS PRIMAS PARA LABIORREFINERA
Cualquier biomasa lignocelulsica.
Cultivos energticos
Ricos en fibras, cultivados para la obtencin de
energa
Residuos de actividades agrcolas y forestales
Primarias e industriales
Combinacin de ambos
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UNA REFINERA PARA CADA MATERIA PRIMA
Residuos agroforestales de la regin NEA
Residuo forestoindustrial (aserrn)Residuo
agroindustrial
Componentes
Pino
ellioti
Pino
taeda Eucalipto
Algarrobo
negro Bagazo
Cscara
de arrozCelulosa 43,2 40,6 41,8 34,1 43,1 34,1
Hemicelulosas 24,7 20,2 12,1 15,2 27,2 15,8
Lignina 27,7 29,2 31,3 33,2 21,3 19,0
Extractivos 4,7 2,2 7,9 14,6 4,6 8,2
Cenizas 0,3 0,5 0,7 0,5 1,5 15,0
%, g/100 de materia prima en base seca
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Composicin qumica de las hemicelulosas deresiduos agroforestales de la regin NEA
Residuo forestoindustrial (aserrn)Residuo
agroindustrial
Pino
ellioti
Pino
taeda Eucalipto
Algarrobo
negro Bagazo
Cscara
de arrozGlucanos 2,4 1,9 - - - -
Xilanos 7,5 7,2 10,7 12,6 23,8 13,1
Arabinanos 1,1 1,2 n.d. 0,7 1,7 1,5
Mananos 10,1 7,7 - - - -
Galactanos 2,5 2,3 - - - -
Acetilos 1,1 1,8 1,4 1,9 1,7 1,2
%, g/100 de materia prima en base seca - n.d.: no detectado
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Productos no tradicionales que puedenobtenerse a partir de la celulosa
Recurso Producto
Fibras celulsicas
Biofibras
Nanofibras /
Nanocristales de celulosa
Celulosa de alto peso molecular Celulosa microcristalinaCarboximetilcelulosa
Oligmeros y glucosa
Etanol
cido lctico
SorbitolGlutamato monosdico /
cido glutmicoProductos de degradacin de la
glucosa
HMF
cido levulnico
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Productos que pueden obtenerse a partirde las hemicelulosas
Recurso ProductoHemicelulosas de alto peso
molecular Filmes polimricos
Oligmeros y xilosa
Etanol
Xilitol
Butanol
2,3-ButanodiolProductos de degradacinde la xilosa
Furfural
cido levulnico
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Productos que pueden obtenersea partir de la lignina
Recurso ProductoLicor residual de laindustria papelera
Combustible
Lignina como polmeros
DispersantesEmulsificantesSecuestrantes
AditivosAdhesivos
Co-reactivo de polmeros y resinasMonmeros de lignina Vainillina
Productos de degradacinde la lignina
Dimetilsulfuro (DMS)Dimetilsulfxido (DMSO)
Gas, aceite y carbn
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Caso 1
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Fbrica actual: biorrefinera no optimizada
O2
CO2ENERGA
SOL
CO2GENERACIN ENERGA:
CALDERA DE RECUPERACINCALDERA DE POTENCIA
InsumosProductos intermedios
Productos finales
LICOR NEGRORESIDUALES
VAPORENERGAQUMICOS
PULPA
PAPEL
+
Fb i d l f t bi fi
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Fbrica del futuro: biorefineraoptimizada
O2CO2
Combustibles
lquidosQumicosPulpa de alto valorLICOR NEGRO
RESIDUALES
VAPORENERGAQUMICOS
CELULOSA
HEMICELULOSASLIGNINAEXTRACTIVOS
SOL
PULPA
Insumos
Productos intermediosProductos finales
GASIFICACIN LNGASIFICACIN RESIDUOS MADERA
GENERACIN CICLO COMBINADOMODIFICACIN QUMICAPURIFICACIN
+
PAPEL
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EJEMPLO 1
Fibria (Brasil) invirti U$S 20 millones en accionesde la empresa americana ENSYN (6% del capital)
Exclusividad de uso de tecnologa de pirlisis RTP(rapid thermal processing) en Brasil
Tecnologa aplicable a residuos agroforestales Las materias primas se ponen en contacto con arena
caliente (500C) por pocos segundos.
Esto resulta en el craqueo trmico de la materia primagenerando gases y vapores.
Los vapores se enfran rpidamente y se recuperancomo un lquido claro (RFO: Renewable Fuel Oil).
El gas se usa para energa.
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EJEMPLO 2
Domtar ha iniciado con xito una planta comercial deseparacin de lignina con sistema LignoBoost enPlymouth, North Carolina (USA).
Esta lignina kraft pura tiene uso directo comocombustible.
Se estn probando adems otras aplicaciones, talescomo antioxidantes, aglutinantes y dispersantes. LignoBoost de Metso es un sistema completo que extrae
lignina del licor negro Kraft.
Es una solucin cuando la caldera de recuperacin es elfactor limitante del aumento de capacidad de fabricacin depulpa
Si se elimina 25% de la lignina del licor negro, el aumento decapacidad de la caldera permite 20-25% ms de produccin
de pulpa.
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Caso 2
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BIORREFINERA DE PLATAFORMAQUMICA A PARTIR DE RESIDUOS DE
BIOMASA
Fraccionamiento
Purificacin de lafraccin slida
Uso del slido Fabricacin desubproductos
Separacin y
purificacin de
componentes del
lquido
Fabricacin de
subproductos
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Esquema tecnolgico para el aprovechamientointegral del aserrn de pino
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Obtencin de cidos orgnicos a partir del licor(hemicelulosas y azcares)
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Obtencin de vainillina a partir del licorresidual del fraccionamiento alcalino
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Obtencin de productos de alto valor apartir del material celulsico
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CONCLUSIONES
La biorrefinera permite:
Mejorar la rentabilidad del sector forestal
Convertir una industria tradicional en moderna
Desarrollar polos industriales a partir de biomasa
Disminuir la contaminacin ambiental
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BIBLIOGRAFIA
Libro: Biorrefinera a partir de residuos
lignocelulsicos. Conversin de residuos a
productos de alto valor Area, M.C., Vallejos, M.E. (Editoras) Editorial Acadmica Espaola. AV Akademikerverlag GmbH & Co. KG,
Heinrich-Bcking-Strae 6-8, 66121 Saarbrcken, Alemania. 191 pag.2012. ISBN 978-3-659-05295-8.
Proyecto: Biorrefinera a partir de residuosde industrializacin primaria de la madera
PIP CONICET / PICTO-UNaM
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Ensayos fsicos
Instrumental
Qumico
Planta pilotoMicroscopa
PROCYP PROGRAMA DE CELULOSA Y PAPEL)
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Miembros
20 miembros, incluyendo investigadores, tcnicos, tesistas y becarios
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