014 cartif newsview julio agosto 2015

número 014. Julio / agosto 2015

SMART CHEMISTRY

CONTENIDOS edita Centro Tecnológico CARTIF Parque Tecnológico de Boecillo, 205, Boecillo - Valladolid. www.cartif.es

redacción Departamento de Comunicación CARTIF

colaboraciones División de Agroalimentación y Procesos Sostenibles

CARTIF al día

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El proyecto

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Eventos

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diseño y maquetación www.typopotamo.com

fotografías e infografías Archivo CARTIF. Portada y contraportada: Typopótamo

EL NUEVO PAR

CARTA DE LA REDACCIÓN En los últimos años, la innovación en las industrias agroalimentaria y energética se ha convertido en sinónimo de rentabilidad, calidad y sostenibilidad. Los problemas de abastecimiento de comida y energía para una población creciente, necesitan tecnologías capaces de explotar al máximo el rendimiento de las materias primas.

La valorización de residuos es una de las principales líneas de investigación de CARTIF. La búsqueda de soluciones para aprovechar los desechos que surgen de los procesos productivos de las empresas es una petición constante en los últimos años. Conseguir nuevos productos, bien sean biocombustibles de origen vegetal, bien alimentos con propiedades funcionales o cosméticos que aprovechan fracciones desechadas de sus materias primas, se ha convertido en una interesante vía de negocio para competir en un mercado saturado.

En este número de CARTIF NEWSVIEW nos centramos en la investigación que permite recuperar residuos a través de tres ejemplos de instalaciones industriales que combinan diferentes tecnologías para optimizar los procesos de producción.

RADIGMA INDUSTRIAL

cartif al día

cartif al día Esta selección de noticias es sólo una pequeña parte de la actividad del Centro en las últimas semanas. Puede seguirnos en tiempo real a través de nuestra web y redes sociales ABERDEEN, ÚLTIMO MIEMBRO DE LA COMUNIDAD DE INTERÉS DEL PROYECTO CITyFiED La Comunidad de interés de CITyFiED representa un grupo de 40 ciudades que se beneficiarán en red de los posibles resultados obtenidos en los demostradores principales del proyecto y que trabajarán en equipo para la implantación de metodologías y procedimientos de eficiencia energética innovadores.

Aberdeen está trabajando para convertirse en la ‘Capital europea de la energía’, en contraposición a su antigua marca, ‘Capital europea del petróleo’. El objetivo es el desarrollo de una economía del hidrógeno en la ciudad basado en la reducción de emisiones y el uso de estas energías alternativas.

AVANCES EN EL PROYECTO BRICKER Tras dos años de trabajo, comienza la fase de integración y demostración real del proyecto europeo BRICKER. El propósito de este proyecto es mejorar el comportamiento energético de los edificios públicos no residenciales a través de paquetes de soluciones e integrar un innovador sistema de trigeneración capaz de producir electricidad, calor y frío de forma simultánea.

Se espera que las obras de los demostradores de Cáceres (España), Lieja (Bélgica) y Aydin (Turquía) finalicen a finales de 2016.

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PRIMEROS RESULTADOS DE INVESTIGACIÓN EN EL PROYECTO LIFE VALPORC El proyecto quiere demostrar una alternativa sostenible a la gestión de los cadáveres de porcino y purines. Los resultados obtenidos hasta el momento por el equipo de CARTIF, demuestran que la codigestión de subproductos cárnicos (harinas y grasas) con los efluentes generados en el proceso de rendering y purín porcino, es una alternativa viable para gestionar de forma rentable estas corrientes residuales.

COMIENZAN LAS ACCIONES EN EL DEMOSTRADOR ESPAÑOL DEL PROYECTO E2VENT El aula de la Universidad de Burgos (UBU) elegida para desarrollar el proyecto de eficiencia y ahorro energético E2VENT, se convertirá a partir de este otoño en el laboratorio demostrador de este proyecto de rehabilitación de edificios residenciales y comerciales.

El estudio realizado, demuestra que los subproductos animales son sustratos a tener en cuenta en los procesos de producción de biogás, pero su alto contenido en grasas y proteínas puede generar problemas de inhibición por ácidos grasos y amoníaco en digestores industriales.

En esta fase, el equipo de investigadores de CARTIF diseñará el sistema de gestión energética inteligente, que integrará diversas estrategias de decisión inteligente con las redes clásicas de control y manejo de los sistemas de calefacción y aire acondicionado, así como los elementos nuevos propios de la solución E2VENT, como el almacenador de energía o el intercambiador de aire.

Se espera un ahorro de energía de más del 40% y una reducción de, al menos, el 40% de las emisiones de CO2.

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keywords extractos naturales residuos nuevos productos nuevos procesos El aprovechamiento de la biomasa y de los productos de origen vegetal para la obtención de energía se remonta a los comienzos de la Revolución Industrial. Hace más de 100 años, el ingeniero alemán Rudolf Diesel creó un prototipo de motor que utilizaba aceite de cacahuete.

En 1908, Henry Ford usaba etanol para hacer circular sus primeros vehículos, y en la década de los 30, él mismo diseñó y construyó una planta de biocombustibles en Kansas que elaboraba alrededor de 38.000 litros diarios de etanol utilizando maíz como materia prima.

Más de 2.000 estaciones de servicio en Estados Unidos servían este producto.

productivos, hacen muy interesante la creación de plantas que transformen y obtengan un alto valor añadido de los mismos.

El objetivo común a este tipo de proyectos siempre es dar un valor añadido a materias primas para convertirlas en nuevos productos

La viabilidad de estas plantas de aprovechamiento de productos de origen vegetal siempre ha estado muy ligada al precio de los combustibles fósiles y, en especial, al del petróleo. Durante la primera mitad del siglo pasado, este precio era muy bajo y las plantas no eran rentables económicamente. Las diferentes escaladas del precio, así como el temor por su escasez durante el último tercio del siglo XX y principios del XXI, han puesto de nuevo en valor estas instalaciones.

Sin embargo, la producción de energía no es la única salida de estos productos de origen vegetal. La abundancia de determinadas materias primas en ciertas zonas o épocas del año, los bajos precios o el exceso de desechos en procesos

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aislados proteicos plantas industriales Gracias a estas instalaciones, no solo se obtiene el máximo beneficio de cada materia prima, sino que además se amplía el catálogo de nuevos productos que ofrecer a los consumidores. Además de la energética, otras industrias como la farmacéutica, la alimentaria -tanto humana como animal-, la cosmética, la médica herbal, etc. se benefician de esta transformación de productos.

Este reaprovechamiento de los residuos es una de las líneas principales de investigación en CARTIF, de la que han surgido numerosos proyectos innovadores y soluciones muy eficaces para rentabilizar los desechos de las empresas. El objetivo común a este tipo de proyectos siempre es dar un valor añadido a materias primas que, tras diferentes tratamientos, se convierten en nuevos productos.

En el caso de cultivos como el maíz, la remolacha o la pataca, la segunda vida de sus residuos puede ir desde ser componentes de una fórmula medicinal hasta la obtención de biogás. La forma de conseguir estos nuevos usos pasa por la modificación de los procesos, en los que se combinan diferentes tecnologías con resultados, muchas veces, sorprendentes.

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Para ello, se diseñan plantas en función del tipo y la capacidad del residuo, la cantidad de producto final que se quiere obtener y los días al año que se va a trabajar. Una vez que se conocen estos datos, se diseña la instalación. Éstas se adaptan a las condiciones y características de los productos que las empresas quieren revalorizar. Sin embargo, los investigadores de CARTIF diseñan plantas multipropósito, es decir, plantas versátiles que permiten la introducción de cualquier producto del mismo tipo, de manera que una empresa no necesite decenas de plantas para el aprovechamiento de los distintos residuos vegetales que obtenga, sino que puedan hacerlo todo en una misma.

Los ensayos de laboratorio tratan de conseguir un producto lo más valorado posible en el mercado

Antes de diseñarla, es necesario realizar una serie de pruebas preliminares en el laboratorio a escala intermedia. Cuando se consigue obtener del extracto el producto requerido, se diseña la planta a tamaño industrial. Los ensayos del laboratorio tratan de conseguir un producto lo más valorado posible en el mercado.

La viabilidad de estas plantas se mide con tres variables fundamentales. Por un lado, la viabilidad técnica, es decir, que funcione correctamente y suministre la cantidad de producto para la que ha sido diseñada. Por otro, la económica, en la que el requisito mínimo es que el retorno de la inversión sea como máximo de 10 años. Y por último, la variable medioambiental, es decir, que el proceso sea sostenible, que el gasto energético del proceso sea mínimo y que no suponga un peligro para su entorno.

Entre las líneas de tratamiento de residuos que han dado lugar a la creación de tres plantas diferentes en los últimos años en CARTIF, destacan estos ejemplos.

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Planta de extracción de productos naturales En este caso, el objetivo es llevar a cabo un proceso de extracción de principios activos a partir de materias primas de origen vegetal. La capacidad de esta instalación es de 12.000 litros de extracto vegetal diarios. Las materias primas con las que trabaja son residuos vegetales, del tipo angélica, raíz molida, cola de caballo o malvavisco.

La materia prima se pasa por un molino y micronizador que reduce su tamaño hasta convertirla en polvo. Para su aplicación en medicina herbal o alimentación, este proceso suele ser suficiente. Pero para extraer otra serie de productos, es necesaria una disolución en agua y etanol en diferentes proporciones.

Con este proceso, se obtienen extractos de origen natural de alto valor añadido en mercados como la industria farmacéutica, alimentaria y empresas valorizadoras. La cantidad de aplicación de este producto resultante en pastillas, cremas o colorantes alimenticios, entre otros, es una cuestión de formulación que corresponde a la empresa portadora del residuo y beneficiaria del producto final.

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Planta o biorrefinería de bioetanol La característica más llamativa de esta planta es que fue diseñada para obtener bioetanol a partir de la pataca, un vegetal que se propaga por división de tubérculos, como la patata, pero que pertenece a la familia del girasol. Su cultivo no es habitual ni en España ni Europa, pero sí en el centro y sur de América, donde el clima es más apropiado.

El alcohol etílico o etanol es un producto químico obtenido por la fermentación de los azúcares que se encuentran en materias primas como la pataca. Este bioetanol puede utilizarse para mezclar directamente con gasolinas. En este caso, es necesario que el bioetanol sea prácticamente ab-

soluto, cercano al 100% de pureza. Si se utilizara como combustible directamente, sin mezcla, bastaría con que fuera del 96% de pureza, pero en la actualidad, en España no hay motores adaptados para uso de bioetanol sin mezcla.

Esta planta permite producir un total de 1.000 toneladas de bioetanol al día durante 200 días de trabajo, lo que supondrían 200.000 toneladas de bioetanol anuales. Sin embargo, en nuestro país, el bioetanol no es un producto tan valorado por la industria petrolera como en otros países. Mientras que aquí el combustible lleva alrededor de un 2% de bioetanol en su mezcla, en países como Brasil la cantidad de este producto supera el 90%.

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La innovación en alimentación, mucho más rentable que en otros sectores económicos Desde hace unos años, la innovación en los procesos relacionados con la industria alimentaria y energética se ha vuelto indispensable. Es un buen momento para invertir en este sector, ahora que los datos evidencian una crisis mundial de abastecimiento.

Según un informe de la consultora estadounidense McKinsey sobre el desafío de satisfacer las necesidades mundiales de alimentación, si se mantiene la tendencia actual, en 2050 la demanda calórica se incrementará en un 70% y la demanda de cosechas para el consumo humano y animal se duplicará. Sus investigadores afirman que la inversión global en el sector agroalimentario se ha triplicado desde 2004, hasta alcanzar los 100.000 millones de dólares en 2013, y las tasas de retorno

Planta de aislados proteicos Los hidrolizados de proteínas se utilizan ampliamente en tecnología alimentaria por sus propiedades nutricionales o funcionales (solubilidad, poder emulsificante, capacidad espumante, etc.).

En la planta diseñada en CARTIF, se pueden extraer proteínas de harinas vegetales de alto contenido proteico (guisante, garbanzo, leguminosas), e incluso de residuos agroindustriales. Este proceso se lleva a cabo en tres etapas: en la primera, la harina se lleva a un PH básico que solubiliza las proteínas. Después, se somete a un tratamiento con PH ácido para que precipite, es decir, que las proteínas se separen del líquido. En la última etapa, se centrifugan para obtenerlas.

En el caso de esta planta, el propósito es crear un subproducto con un contenido proteico por encima del 50%. Cuanto más puro sea el producto obtenido en el contenido de proteínas, menos cantidad será necesaria para que, por ejemplo, un pienso para engorde animal sea rico en prótidos.

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han demostrado que el incremento estaba justificado: la industria agroalimentaria ha ofrecido rentabilidades medias del 17%, muy superiores a las de otras industrias.

Los procesos que llevan a cabo estas plantas necesitan cada vez un mayor grado de innovación para ser lo más eficientes y viables posibles

Las plantas de recuperación de residuos resuelven varios problemas muy serios relacionados con esta necesidad de abastecimiento: recuperan los desechos alimenticios, reducen la cantidad de agua necesaria para producir alimentos y alargan la vida útil de alimentos y productos derivados de las cosechas

Los procesos que llevan a cabo estas plantas necesitan cada vez un mayor grado de innovación para ser lo más eficientes y viables posibles. No basta con recurrir a las soluciones comerciales

sino que cada industria puede plantearse obtener nuevos productos a partir de sus materias primas y residuos.

En los últimos años, el equipo de investigadores de CARTIF ha creado desde productos cosméticos a partir del hollejo y las pepitas de las uvas hasta piensos para el engorde animal a partir de harina de leguminosas, pasando por pigmentos y colorantes alimenticios a partir de la piel de los tomates.

En definitiva, un amplio abanico de posibilidades para reducir residuos, explotar el rendimiento de materias primas desechables y ofrecer nuevos productos de calidad a un mercado cada vez más exigente.

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el proyecto SH BUILDINGS Optimizar la gestión y la conservación preventiva del patrimonio histórico-artístico era el objetivo principal del proyecto SHBuildings, que acaba de terminar. Los tres años de trabajo de los socios (CARTIF, AIDIMA, TECNALIA, NOBATEK, Universidad Nova de Lisboa y Santa María la Real) han permitido desarrollar un sistema que, de aplicarse de manera extensiva, sería capaz de disminuir los 70.000 M€ anuales que Europa destina a tareas de mantenimiento y conservación, energía, seguridad, reparaciones, tratamientos, y gestión en general de su patrimonio histórico-artístico. Del mismo modo, supondría una reducción de hasta un 40% de las emisiones de CO2 a la atmósfera que derivan del uso de energía de las construcciones históricas sobre el conjunto del parque edificado.

El sistema SH Buildings permitirá reducir un 50% el coste de la gestión del patrimonio histórico

La elevadísima cifra, valorada por los expertos sobre casos concretos y los porcentajes aproximados que los países destinan a este fin respecto al PIB, da cuenta de las dificultades de eficacia en la gestión y mantenimiento por las dimensiones de las edificaciones y la alta especialización que requieren las intervenciones en su práctica totalidad.

El sistema SH Buildings actúa de manera preventiva, vigilando el edificio en tiempo real, y proporcionando información con tiempo para evitar

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degradaciones irreversibles. Los edificios son sensorizados previamente, una plataforma controla el conjunto de sensores -que transmiten los datos de forma inalámbrica- y procesa la información mediante algoritmos. De esta manera se controla la iluminación y el paso de personas, o las grietas de la edificación con acelerómetros y fisurómetros.

Con el mismo sistema, se detectan agentes xilófagos, como termitas o carcoma, y se captan los niveles de dióxido de carbono, temperatura y humedad para evitar hongos de pudrición en la madera que podrían deteriorar rápidamente retablos, artesonado y otras piezas de incalculable valor. Aplicando el sistema, se incrementa la conservación preventiva del patrimonio, se mejora la eficiencia energética, se establece un riguroso control de visitas, y se protegen los edificios y las obras que contienen de expolios, robos y actos vandálicos.

Finalmente, cada edificio se analiza para adaptar el sistema al entorno, de tal forma que el conjunto de dispositivos junto con la gestión que proporciona la programación, determina un sistema integral de atención al patrimonio.

El sistema SHBuildings ha sido validado durante tres años en la Catedral de Palencia, la Ermita de Roriz en Portugal, y el Museo Vasco de Bayona en Francia, completando un desarrollo en línea con las políticas de la Unión Europea para el Horizonte 2020. En los tres edificios monitorizados, se han instalado más de 400 sensores y dispositivos.

El equipo de investigadores de CARTIF se ha encargado del desarrollo técnico de la monitorización de la seo palentina. Gracias a los trabajos realizados, se puede garantizar la buena salud del templo, y se conocen aquellos puntos débiles que deben ser revisados.

Se han estudiado aspectos relativos a la humedad, el consumo energético, la calefacción e incluso la afluencia de visitantes, convirtiendo así al templo en la primera catedral inteligente de España.

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agenda

eventos

15 de septiembre Bruselas (Bélgica)

Info Day ‘Energía segura, limpia y eficiente’, programa Horizonte 2020 Presentaremos el proyecto FARO REMOURBAN

otoño 2015

17-18 de septiembre

25 de septiembre

Nordic Edge Expo 2015

Workshop OPTIRAIL

Stavanger (Noruega)

Presentación de los tres proyectos Faro: REMOURBAN, GROWSMARTER y TRIANGULUM

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Madrid (España)

Presentación de los resultados del proyecto europeo de mantenimiento de redes ferroviarias.

+ INFO

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2 de octubre

6-7 de octubre

Reunión de lanzamiento del LIFE BATTLE CO2

Reunión de lanzamiento del proyecto OPTEEMAL

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CARTIF, Valladolid (España)

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CARTIF, Valladolid (España)

6 de noviembre Bruselas (Bélgica)

Info Day Smart Cities & Communities Presentaremos el proyecto FARO REMOURBAN

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