Nueva metodología para transformar las emisiones de CO2 en biocompuestos para la industria química
El proyecto europeo VIVALDI, liderado por la UAB, ha desarrollado una solución innovadora y sostenible para convertir las emisiones de CO2 de empresas de base biológica como la papelera o la alimentaria en materiales orgánicos de alto valor añadido, principalmente para el sector químico. Las herramientas biotecnológicas propuestas permitirán reducir la huella de carbono de las industrias, favoreciendo la circularidad de sus procesos productivos y allanando así el camino hacia un nuevo sector basado en el CO2.
Un consorcio multidisciplinario e internacional de instituciones y empresas, liderado por la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), ha presentado los resultados del proyecto VIVALDI (innoVative bIo-based chains for CO₂ VALorisation as aDded-value organIc acids), del programa Horizonte 2020 de la Unión Europea, en la conferencia final del proyecto, celebrada el 5 de mayo en Barcelona. El consorcio ha trabajado durante los últimos cuatro años para desarrollar una metodología biotecnológica innovadora, sostenible y rentable para transformar las emisiones de dióxido de carbono (CO₂) de bioindustrias (industrias basadas en procesos biotecnológicos) en nuevas materias primas orgánicas para el sector químico.
La propuesta de VIVALDI, centrada en bioindustrias de sectores clave (alimentario, papelero, de bioetanol y de productos bioquímicos), consiste en capturar el CO₂ que emiten, purificarlo y transformarlo mediante la integración de dos tecnologías (electroquímica y biotecnológica) en compuestos simples (metanol y ácido fórmico) que sirven de base para la producción de otros ácidos orgánicos más complejos, que hoy en día se producen a partir de combustibles fósiles. Estos compuestos resultantes pueden utilizarse en la misma planta, lo que mejoraría la sostenibilidad y circularidad de los procesos, y al mismo tiempo abren nuevas oportunidades de negocio para las biorrefinerías como componentes básicos para nuevos compuestos (por ejemplo, bioplásticos o aditivos de alimentos para animales). Integrar este concepto permitiría reducir las emisiones de carbono y la dependencia de los combustibles fósiles y contar con alternativas más sostenibles para la producción de bioproductos, que actualmente conlleva un gasto intensivo de recursos clave como la energía, las materias primas, la tierra y el agua.
La nueva metodología se ha validado en una prueba de concepto que ha permitido obtener objetos bioplásticos (unos cubiertos) para el sector alimentario y aditivos de alimentación animal. Además, el proyecto ha mejorado las funcionalidades y el rendimiento de las diferentes fases del proceso, como las relacionadas con la captación y purificación del CO₂ y su reducción electroquímica a ácido fórmico o metanol. Estos dos compuestos son la base para la síntesis de cuatro ácidos orgánicos más complejos (ácido láctico, itacónico, succínico y 3-hidroxipropiónico), cuya producción se ha desarrollado y optimizado mediante levaduras modificadas genéticamente. También ha generado un nuevo proceso bioelectroquímico para recuperar de los residuos de las bioindustrias los nutrientes necesarios (por ejemplo, amonio) para la producción de estos ácidos.
La solución desarrollada permite replicarlo en empresas de base biológica de diferentes tipos y tamaños. «Es una metodología pionera en la que hemos conseguido integrar la reducción electroquímica del CO2 con procesos biológicos capaces de producir, de manera sostenible, un gran abanico de productos. Estamos convencidos de que permitirá avanzar en el desarrollo de una nueva industria basada en la utilización y valorización de CO₂ que contribuya a reducir la huella de carbono y la dependencia de los combustibles fósiles, en línea con los objetivos climáticos y bioeconómicos marcados por la Unión Europea», señala Albert Guisasola, catedrático del Departamento de Ingeniería Química, Biológica y Ambiental y coordinador de VIVALDI.
Ahora el equipo de investigación pretende trasladar su metodología a escala piloto, con reactores de hasta 1 metro cúbico, e investigar la aplicación de las nuevas herramientas en otros procesos industriales en los que se emite CO₂. También se centra en la recuperación del amoniaco generado por los purines.
VIVALDI, con un presupuesto de 7 millones de euros, ha sido liderado por el grupo de investigación GENOCOV y ha contado también con la participación del grupo ENG4BIO, ambos del Departamento de Ingeniería Química, Biológica y Ambiental de la UAB. Han formado parte del consorcio 16 socios, que van desde empresas de biotecnología (SunPine AB, Damm y Bioagra) y desarrolladores de tecnología (VITO, el Centro Helmholtz de Investigación Medioambiental, Leitat, Processium, Avantium, la UAB, la Universidad de Recursos Naturales y Ciencias de la Vida de Viena y la Universidad de Tecnología de Luleå) hasta el usuario final (Nutrition Sciences). La empresa Novamont ha investigado cómo utilizar CO₂ a lo largo de toda su cadena de valor y el equipo se ha complementado con el Centro Tecnológico BETA (UVic-UCC), la consultora de tecnología e innovación Isle, y CO₂ Value Europe, la asociación europea de la comunidad de captura y utilización de carbono.
El proyecto VIVALDI ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea, en virtud del acuerdo de subvención nº 101000441.
Web de VIVALDI: www.vivaldi-h2020.eu