taller fiab gestión subproductos 3
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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.
2Programa Taller FIAB. Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria
Madrid, 12 Mayo 2015
> Indice:
1. Introducción. Los subproductos en las Industrias Alimentarias.
2. Prevención y reducción. 3. Principales aplicaciones y tendencias de futuro.
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1. Introducción. Los Subproductos en las Industrias Alimentarias.
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•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.
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•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.)
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1. Los subproductos en las IIAA.
Fuente: PROBIOGAS 2009.
Restos de Materias Primas Vegetales sb Total (%)
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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)
Fuente: PROBIOGAS 2009.
Toneladas (materia fresca) / año
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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)
Fuente: PROBIOGAS 2009.
Toneladas (materia fresca) / año
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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)
Fuente: PROBIOGAS 2009.
Toneladas (materia fresca) / año
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1. Los subproductos en las IIAA. Bagazo INDUSTRIAS CERVECERAS.
697.240 T/año
TOP (miles T/año):
Barcelona (102) Valencia (100)Guadalajara (97)
Fuente: PROBIOGAS 2009.
Toneladas (materia fresca) / año
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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)
Fuente: PROBIOGAS 2009.
Toneladas (materia fresca) / año
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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)
Fuente: PROBIOGAS 2009.
Toneladas (materia fresca) / año
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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)
Fuente: PROBIOGAS 2009.
Toneladas (materia fresca) / año
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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)
Fuente: PROBIOGAS 2009.
Toneladas (materia fresca) / año
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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
Fuente: PROBIOGAS 2009.
Toneladas (materia fresca) / año
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2. Prevención y gestión.
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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:
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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:
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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:
20Programa Taller FIAB. Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria
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Hacia el concepto de “simbiosis industrial”:
2. Prevención y gestión. Gestión de Subproductos:
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Hacia el concepto de “economía circular”:
2. Prevención y gestión. Gestión de Subproductos:
22Programa Taller FIAB. Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria
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2. Principales aplicaciones y tendencias de futuro.
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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:
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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.
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3.1. Alimentación y salud humana.Aprovechamiento como medio de cultivo de bajo coste en bioproducción de compuestos de interés.
3. Principales aplicaciones.
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.
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3.1. Alimentación y salud humana.Aprovechamiento como medio de cultivo de bajo coste en bioproducción de compuestos de interés.
3. Principales aplicaciones.
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3. Principales aplicaciones.
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.
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3. Principales aplicaciones.
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.
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3. Principales aplicaciones.
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.
30Programa Taller FIAB. Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria
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3. Principales aplicaciones.
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).
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3. Principales aplicaciones.
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
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3. Principales aplicaciones.
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
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3. Principales aplicaciones.
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.
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3. Principales aplicaciones.
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
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3. Principales aplicaciones.
Biocombustibles líquidos (bioetanol).
AGRÍCOLAS
INDUSTRIA ALIMENTARIA
• 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
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3. Principales aplicaciones.
Biogás.
GRANJAS Y COOPERATIVAS
INDUSTRIA ALIMENTARIA
• 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
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3. Principales aplicaciones.
Biogás para auto-consumo en IIAA.
IEE/13/477/SI2.675801
Sustainable small-scale biogas production from agro-food waste for energy self-
sufficiency
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3. Principales aplicaciones.
3.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.
IEA Task 42. Biorefineries.
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3. Principales aplicaciones.
3.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.
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.
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3. Principales aplicaciones.
3.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.
#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
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3. Principales aplicaciones.
3.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.
BioEnergía y Biocombustibles
Calor / FríoElectricidad
Biocombustibles:Sólidos: pellets, ..Gas:biogasbiometanobiohidrógeno
Líquidos:Biocarburantesbioetanolaceites vegetalesbiodieselbiobutanolJet-fuel
Etc.
42Programa Taller FIAB. Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria
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3. Principales aplicaciones.
3.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.
BioBased Products
AlimentosPiensosFertilizantes/enmiendasBiomateriales:BioplásticosBiopolímerosCompositesBiofibrasCaucho y espumasAglomerados, etc.
Productos Químicos(biochemicals):
Hidratos de Carbono Lignina LípidosProteínasMetabolitos secundariosProductos nutracéuticos
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3. Principales aplicaciones.
3.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.
www.biconsortium.eu
Oportunidadesde financiación para proyectos de I+D y demostración
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3. Principales aplicaciones.
3.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.
El ejemplo de CLaMber en CastillaLaMancha.
AINIA está desarrollando actualmente 3 proyectos de I+D sobre:-residuos vinícolas,-residuos ganaderos y -lodos de depuradora.
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3. Principales aplicaciones.
3.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.
46www.ainia.esPrograma Taller FIAB.
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Muchas gracias por su atención
Andrés Pascual VidalEmail: [email protected]
Twitter: @andpasvid