Innovación en el desarrollo de nuevos modelos de economía circular

El aumento de la población, su desarrollo socioeconómico y el empobrecimiento y escasez de los recursos hacen necesario un cambio en el paradigma de los sistemas de producción basados en una visión lineal del uso de los recursos que se puede simplificar como “producir-usar-tirar”. 

Este tipo de producción se sustenta en:

1. Un consumo continuado de recursos naturales no renovables cada vez más escasos 
2. La generación de un impacto insostenible sobre el medio ambiente

Por tanto, los sistemas de producción lineales deben reconvertirse en sistemas circulares haciendo un uso más eficiente de los recursos, fomentando su reutilización y evitando el impacto que genera su vertido al medio.

El plan sobre Economía Circular de la Comisión Europea, alineado con el objetivo 12, “Producción y consumo sostenible” de la Agenda de Desarrollo Sostenible para 2030 de las Naciones Unidas, persigue la creación de una economía sostenible, limpia y competitiva que aporte beneficios para la industria y la sociedad.

Este concepto de circularidad se basa en 3 principios fundamentales: 

1. La preservación de las fuentes de materias primas no renovables
2. El reciclado de los materiales y de los productos manteniéndolos el máximo tiempo posible en el sistema (es decir, incrementando su vida útil)
3. Y la minimización del impacto sobre el entorno

La circularidad del sistema productivo busca también la transformación de las cadenas de valor hacia la neutralidad climática y la competitividad a largo plazo, aprovechando las posibilidades de reciclaje/reutilización de los materiales y la energía dentro de la misma cadena de valor o de simbiosis con otras cadenas.

La transformación del modelo productivo hacia una economía circular y, en particular en una cadena de valor tan relevante como la agroalimentaria, requiere de la participación de todos los agentes implicados: 

• Sector primario
• Industrias agroalimentarias
• Transporte
• Distribución
• Consumidores
• E incluso los propios gestores de los residuos generados a lo largo de la cadena

Las administraciones públicas y los organismos de investigación también deben contribuir a este cambio de modelo productivo, apoyando a las empresas en el desarrollo de actividades de I+D+i que propongan y validen nuevos modelos de negocio basados en el concepto de Economía Circular.

Como ejemplo, se describen a continuación algunos proyectos de I+D+i desarrollados por empresas para desarrollar y validar nuevos modelos de economía circular dentro del sector agroalimentario. Atendiendo a su objetivo final principal, se han agrupado o enmarcado en 3 líneas de innovación que resultan especialmente interesantes para el sector, como son: 

1. El desarrollo de nuevos modelos sostenibles de biorrefinería
2. Los sistemas de recuperación de nutrientes y de compuestos de alto valor
3. Y la recuperación y reutilización del agua

Uso más eficiente de los recursos, fomentando su reutilización y evitando el impacto que genera su vertido al medio

Biorrefinerías

Las biorrefinerías se caracterizan por transformar biomasas residuales (de origen agrícola, ganadero, forestal, industrial o urbano), o nuevas biomasas (biomasas verdes, microalgas o plantas acuáticas) en bioproductos que puedan sustituir a productos ya existentes en el mercado, generalmente de origen fósil, o bien convertirse en nuevos productos que incorporan nuevas o mejoradas funcionalidades.

Ejemplos de estos nuevos bioprocesos son la producción de ácidos grasos de cadena corta o media para la obtención de bioplásticos, la obtención de vectores energéticos (como biogás, biometano o biohidrógeno), biofertilizantes de base microalga, producción de biocombustibles, etc.

A continuación se describen brevemente tres proyectos desarrollados por empresas que ejemplifican las posibilidades de desarrollar conceptos de biorrefinería en el sector agroalimentario.

El proyecto ALPEOCEL

Propone una biorrefinería de alpeorujo para la producción de diferentes productos de interés dentro del propio sector agroalimentario y de otras cadenas de valor. La biorrefinería consiste en la transformación sostenible del alpeorujo y sus fracciones que se generan en las almazaras y orujeras, en tres tipos de bioproductos principales: micro y nanofibras de celulosa, fertilizantes granulares organominerales, y polifenoles y otros compuestos bioactivos para su aplicación en cosmética.

Para ello, en el proyecto se están aplicando y comparando diferentes tecnologías con objeto de obtener de la forma más sostenible posible estos bioproductos. Este modelo está concebido para ser aplicado a instalaciones existentes, como las orujeras, ampliando su alcance y permitiendo, de este modo, mejorar su viabilidad técnico-económica y ambiental.

El proyecto está siendo desarrollado por las empresas:

• ACEITES DEL SUR-COOSUR (ACESUR)
• HEROGRA FERTILIZANTES
• AGROISA MAQUINARIA Y SERVICIOS 
• Y el INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN BIOTECNOLÓGICA, FARMACÉUTICA Y MEDICAMENTOS HUÉRFANOS (INVES BIOFARM)

Con el soporte técnico de AINIA, y la UNIVERSIDAD DE OPORTO. Está subvencionado por el CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial) dentro del Programa FEDER INNTERCONECTA.

El proyecto BioGreen

Propone una biorrefinería verde para la valorización de residuos agrícolas excedentarios y biomasa verde no-competitiva con alimentación (ray-grass, berzas, veza…), para la obtención de energía, y bioproductos de alto valor añadido como bioplásticos, membranas de acetato de celulosa y fertilizantes que vuelven al campo para la obtención de nueva biomasa en entornos agroindustriales.

El proyecto da respuesta a la necesidad de dar una salida sostenible a terrenos no-aprovechados para la producción de cultivos, fomentando la producción de especies no-competitivas con alimentación humana/animal, buscando como salida del proceso bioproductos de fácil integración en el mercado y en particular en la zona.

Este proyecto fue desarrollado por las empresas:

• NORVENTO
• AGROAMB PRODALT
• BIOT
• IDENER 
• GALCHIMIA

Con el apoyo técnico de los centros tecnológicos AINIA y CETIM, y contó con el apoyo del CDTI, a través del Programa FEDER INNTERCONECTA.

El proyecto BioREFINA 

Es otro ejemplo de proyecto sobre biorrefinería, orientado en este caso a desarrollar un modelo de producción hortofrutícola más sostenible, alineado con las tendencias en economía circular y eficiencia en el uso de los recursos.

El proyecto estudió nuevos procesos para la valorización de residuos hortofrutícolas mediante su transformación en energía y bioproductos como: biofertilizante rico en aminoácidos y hormonas vegetales de base microalga, enmienda orgánica “funcional” para mejorar la calidad del suelo de cultivo y una corriente líquida con nutrientes adecuada para su aplicación agrícola mediante sistemas de riego localizado.

El proyecto subvencionado por el CDTI, a través del Programa FEDER INNTERCONECTA, fue desarrollado por las empresas:

• AZUD
• JB INGENIEROS
• BIORIZON BIOTECH 
• Y MIGUEL GARCÍA SÁNCHEZ E HIJOS

Con la colaboración técnica de AINIA, FUNDACIÓN CAJAMAR, Y LA UNIVERSIDAD DE ALMERÍA.

Tecnologías basadas en el uso de cultivos acuáticos para recuperación de nutrientes en aguas residuales y efluentes líquidos

El vertido al medio de los nutrientes contenidos en la aguas residuales y efluentes líquidos, como purines o digeridos anaerobios, puede llegar a representar un doble problema ambiental. Por un lado, supone un desperdicio de recursos no renovables que previamente han sido extraídos del medio, como es el caso del fósforo, o que han sido sintetizados mediante el uso intensivo de energía de origen fósil, como es el caso del nitrógeno.

Por otro lado, la emisión al medio de estos nutrientes puede causar problemas de contaminación como la eutrofización de las aguas o la contaminación por nitratos de las aguas continentales y marinas.

Para recuperar o eliminar estos nutrientes de los efluentes líquidos existen algunas tecnologías como el stripping de amonio, la nitrificación-desnitrificación, o la recuperación de nitrógeno y fósforo mediante precipitación de estruvita, pero no siempre son aplicables en condiciones de sostenibilidad económica o ambiental.

Las técnicas basadas en el cultivo tecnificado de organismos acuáticos, como las microalgas o la lenteja de agua (lemna), se postulan como una alternativa prometedora para la recuperación sostenible de nutrientes de los efluentes líquidos y la producción de biomasa utilizable para la obtención de diversos bioproductos como biofertilizantes, bioestimulantes, biogás, etc. Son tecnologías encajan bien en modelos de economía circular en el sector agrario y agroalimentario donde haya una oportunidad de recuperar nutrientes y producir una biomasa de valor.

El proyecto LIFE LEMNA es un ejemplo de utilización de estos sistemas para desarrollar un nuevo sistema de bajo impacto medioambiental para la recuperación de nutrientes en los purines porcinos basado en el uso avanzado del cultivo de lenteja de agua.

Como resultado de este proceso se obtiene una biomasa vegetal rica en proteína que se puede utilizar como materia prima para la producción de biofertilizantes/bioestimulantes y como sustituto de otras proteínas vegetales en piensos de porcino.

Es, por tanto, un ejemplo de economía circular en el que los recursos contenidos en los residuos generados en la granja porcina se recuperan y reutilizan en la propia granja o en las zonas cercanas a ella, mejorando además la eficiencia en el uso de un recurso no renovable como el fósforo, o la huella de carbono asociada a la producción de piensos y proteína animal.

En este caso el proyecto fue desarrollado por AINIA, el Centro nacional de Biotecnología del CSIC (CNB) y las empresas:

• ECOBIOGAS
• Y PORGAPORCS

Contó con la cofinanciación del Programa LIFE de la Unión Europea.

Sistemas bioelectroquímicos

Los sistemas bioelectroquímicos se presentan como técnicas muy versátiles y adaptables en función del objetivo que se le quiera dar, proporcionando sinergias entre los sistemas de recuperación de nutrientes y el modelo de biorrefinería, ya que simultáneamente es capaz de generar vectores energéticos (biometano o biohidrógeno), biosíntesis molecular, reducir la carga contaminante de la corriente residual que alimenta el sistema bioelectroquímico y la recuperación de compuestos de interés como nutrientes, metales o químicos, en función de su configuración.

Estos sistemas utilizan microorganismos capaces de oxidar, reducir moléculas o transferir electrones a electrodos a partir de las aguas residuales o lodos de depuración.

Un ejemplo de utilización de sistemas bioelectroquímicos es el proyecto VIOe- que persigue la valorización de aguas residuales, de forma que la materia orgánica se convierte en energía eléctrica. Combinada con el cultivo de lemna, el sistema permite recuperar los nutrientes que quedan en el medio tras el proceso bioelectroquímico. Esta investigación está cofinanciada por CDTI (2017) y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). Está investigación siendo desarrollada por la empresa DEPURACIÓN DE AGUAS DEL MEDITERRÁNEO (DAM) con el apoyo técnico del centro tecnológico AINIA.

Aumentar la circularidad de las cadenas agroalimentarias, adaptándose así a los Objetivos de Desarrollo Sostenible ODS de Naciones Unidas, representa un importante desafío para el sector, pero también una oportunidad para las empresas para diversificar su actividad, desarrollar nuevos modelos de negocio, reducir los costes ambientales y mejorar su rentabilidad económica. La innovación y la tecnología deben ser los propulsores principales de este cambio, ayudando a las empresas a salvar las posibles barreras de tipo económico, higiénico, normativo, etc. que puedan surgir en dicho proceso.