Presentación de Silvia Greses, investigadora en la Fundación IMDEA Energía, en la sesión " Soluciones tecnológicas en el ámbito de los residuos". II Ciclo de Economía Circular: Gestión de los Residuos, organizado por Funseam y la Fundación Repsol.

1. SILVIA GRESES HUERTA
Octubre, 2021
Soluciones tecnológicas en el ámbito de los residuos
Unidad de procesos biotecnológicos
silvia.greses@imdea.org

2. 2
Instituto IMDEA Energía
Objetivo: Promover y llevar a cabo actividades de I+D+i enfocadas en tecnologías para
la producción sostenible de energía. Transferencia tecnológica
Investigación en:
• Producción de combustibles sostenibles: H2, biocombustibles y valorización de residuos
• Energía solar
• Almacenamiento de energía: Sistema electroquímicos y termoquímicos
• Sistemas energéticos de elevada eficiencia
• Valorización de las emisiones de CO2
• Análisis y evaluación de nuevos sistemas energéticos
2020 DATOS:
Maria de Maeztu Unidad de Excelencia
Personal: 111 empleados nacionales/internacionales
Proyectos activos: 70
Fondos externos: 3,31 M€
Colaboración con más de 50 compañías

3. 3
 Futura disponibilidad de un
amplio número de compuestos
Agotamiento de las reservas de combustibles fósiles:
 Inseguridad energética
 Cambio climático
Solvent
Industria química en UE  52.7 millones de
toneladas equivalentes por año
Reemplezar los compuestos
derivados del petroleo
Comisión Europea
“Green Deal”
Situación actual
Emisiones neutras de
gases de efecto
invernadero en el 2050

4. 4
Situación actual
Reemplazamiento de combustibles fósiles Biomasa
 Residuos en todo el ciclo:
Producción-Consumo
 Representa un 60% de los
residuos orgánicos
 1.3 billones de toneladas por año
 Elevado impacto ambiental (2.1 ton
CO2/ ton residuo)
Capacidad de tratamiento de los
residuos orgánicos generados (UE)
Compostaje
y
Digestión Anaerobia
~ 60 % 

5. 5
Recuperación de C (N y P) de los residuos para producir biocombustibles y
bioproductos
Unidad de Procesos Biotecnológicos
1
2
3
Desarrollo de procesos para maximizar la eficiencia de
producción (biorefinería)
Identificación de indicadores microbianos de la eficiencia del
proceso
Desarrollo de sistemas de microorganismos robustos
(ingeniería evolutiva)

6. 6
Tecnologías innovadoras
Tecnologías emergentes para valorizar residuos: Biorefineria
Biomasa Proceso Microbioma Bioproductos
Microalgas
Material
lignocelulósico
Residuos
fermentados
Residuos
agroindustriales
Digestión
anaerobia
Fermentación
anaerobia
Fermentación
oleaginosa (levaduras)
Fermentación
aerobia
pH control
Tiempo de
retención hidráulico
Configuración
reactor
Carga orgánica
Presencia
de inhibidores
Evolución
adaptativa
Selección
de especies
Biogás
Ácidos
grasos volátiles
(C2-C6)
BioH2
Bioquímicos
Bioplasticos
Bioetanol
Aceites
microbianos
Ácido láctico
Bioplásticos
Residuos
municipales

7. 7
Tecnologías innovadoras
SÍNTESIS QUÍMICA FERMENTACIÓN
• La producción de lactonitrilo
requiere del uso de
petroquímicos
• Tecnología ya establecida para
biomasa rica en almidón
• Se obtienen isómeros puros
LIGNOCELULOSA
LIMITACIONES
Desarrollar microorganismos robustos,
capaces de metabolizar distintos azúcares y
resistir la presencia de inhibidores
SOLUCIÓN
Ácido láctico: Producción bioplásticos, industria química, textil, papelera
• Mezcla de azúcares
• Formación de inhibidores
durante el pretratamiento

8. 8
Tecnologías innovadoras
SÍNTESIS QUÍMICA FERMENTACIÓN
• La producción de lactonitrilo
requiere del uso de
petroquímicos
• Tecnología ya establecida para
biomasa rica en almidón
• Se obtienen isómeros puros
LIGNOCELULOSA
LIMITACIONES
Desarrollar microorganismos robustos,
capaces de metabolizar distintos azúcares y
resistir la presencia de inhibidores
SOLUCIÓN
Ácido láctico: Producción bioplásticos, industria química, textil, papelera
• Mezcla de azúcares
• Formación de inhibidores
durante el pretratamiento

9. 9
Tecnologías innovadoras
Fermentación anaerobia
Parámetros
operacionales
•Temperatura
•pH
•Carga
•Tiempo de retención
Composición del
sustrato
• Rico en proteínas
• Rico en
carbohidratos
• Extra-rico en
carbohidratos
Ácidos grasos volátiles, Bioetanol, biohidrógeno

10. 10
Tecnologías innovadoras
Fermentación anaerobia (Ejemplo)
CH
75-80%
pH 5.5-6.0
T = 25 ºC
Carga = 3 g SV/Ld
AGVs
(g/L)
Valores comunes
18 – 27 %
Alta eficiencia
vs.
Valor de mercado
Ácido hexanóico
Ácido
valérico/iso-
valérico
Ácido
butírico/iso-
butírico
Ácido
propiónico
Ácido
acético Microalga Tomate Lechuga
Estudios previos
Ácidos grasos volátiles, Bioetanol, biohidrógeno

11. 11
Tecnologías innovadoras
Fermentación anaerobia (Ejemplo)
pH 5.5-6.0
T = 25 ºC
Carga = 3 g SV/Ld
AGVs
(g/L)
Valores comunes
18 – 33 %
Alta eficiencia
vs.
Valor de mercado
Ácido hexanóico
Ácido
valérico/iso-
valérico
Ácido
butírico/iso-
butírico
Ácido
propiónico
Ácido
acético Microalga Tomate Lechuga
Estudios previos
H2 = 70%
en biogás
Etanol
28 g/L
CH
75-80%
Ácidos grasos volátiles, Bioetanol, biohidrógeno

12. 12
Tecnologías innovadoras
Fermentación anaerobia (Ejemplo)
pH 5.5-6.0
T = 25 ºC
Carga = 3 g SV/Ld
Fermentador
Fango anaerobio
Digestión convencional
Comunidad microbiana
especializada
CH
75-80%
Ácidos grasos volátiles, Bioetanol, biohidrógeno

13. 13
Tecnologías innovadoras
Fermentación anaerobia
AGVs
Fracción sólida:
50 % Carbohidratos
40 % Proteínas
H2
Etanol
Digestión
anaerobia
Biogás
Biofertilizante
5 productos a partir de un residuo
CH
75-80%
Ácidos grasos volátiles, Bioetanol, biohidrógeno

14. 14
IDEAS
IMPORTANTES
 Maximizar la valorización de residuos
 Estrategia de multiproducto
 Tecnologías emergentes para valorizar residuos
 Desarrollar microorganismos robustos con alta eficiencia
 Implementar procesos en cascada

15. SILVIA GRESES HUERTA
Octubre, 2021
Soluciones tecnológicas en el ámbito de los residuos
Unidad de procesos biotecnológicos
silvia.greses@imdea.org