VALOCEL: Nuevas tecnologías para la producción y reciclado de productos celulósicos

Celulosa bacteriana
Pulper procesando papel en ITENE

En el proyecto VALOCEL, el centro tecnológico ITENE trabajará en el desarrollo y la implementación de nuevas tecnologías destinadas a la producción y descontaminación de productos celulósicos mediante la eliminación de aceites minerales y en la fabricación de celulosa bacteriana (CB) a partir de fuentes alternativas a los medios comerciales actuales.

Contexto

En España se generaron 138 millones de toneladas de residuos en 2021, de los cuales 138 millones 19,8 millones fueron reciclados, lo que supone un aumento del 3,1% respecto al año anterior. Entre los residuos reciclados destacan los correspondientes al segmento de papel y cartón, que concentró más del 20% del volumen total (Grandes Cifras del Sector Reciclado de Residuos 2022, Comisión Research y Formación de IFMA España).

Para impulsar la sostenibilidad y alcanzar los compromisos europeos establecidos al respecto, la Eurocámara dio luz verde en 2018 la norma comunitaria ‘Paquete de economía circular. Cuatro propuestas legislativas sobre residuos’, que contempla objetivos vinculantes para los Estados miembros en materia de reciclaje de residuos urbanos. Entre ellos, se establece que en 2025 se reciclarán un 75% de los residuos de papel y cartón, un porcentaje que deberá alcanzar el 80% en 2030.

Sin embargo, algunas sustancias no adecuadas para el contacto con alimentos, como aditivos y tintas, se introducen en el proceso de reciclaje y se acumulan en el producto final pudiendo suponer un riesgo para la si no se toman las medidas adecuadas. Dada la importancia, la cantidad y el número de aplicaciones que tienen el papel y el cartón reciclado, resulta esencial disponer de soluciones tecnológicas asociadas con los nuevos métodos para limpiar y eliminar las sustancias peligrosas de estos materiales para su reciclado. En el sector del envase y embalaje es necesario eliminar los contaminantes de los envases celulósicos, como son los MOSH y MOAH, para facilitar su seguridad y el cumplimiento legislativo y satisfacer las necesidades que actualmente demanda el mercado.

Por otra parte, los materiales de envase sostenibles y avanzados que se están desarrollando para cumplir con los objetivos de sostenibilidad deben contar con excelentes propiedades mecánicas y un bajo coste que faciliten su implantación en el mercado. Una de las alternativas en las que se trabaja son los materiales compuestos de cierto origen natural, que combinan una matriz y un refuerzo y elevan sus prestaciones logrando un material único con características específicas. Entre ellos, se encuentra la fibra natural, que puede resultar de interés debido a sus propiedades de resistencia, su baja densidad, su bajo coste y su biodegradabilidad.

La celulosa bacteriana (CB) es una fibra natural cuya obtención implica un mínimo impacto ambiental que puede emplearse como materia prima en la fabricación de materiales compuestos por disponer de propiedades como una alta cristalinidad, resistencia, no toxicidad, biodegradabilidad y un alto grado de pureza. Aunque la producción de celulosa bacteriana por parte de varias cepas ha sido bien documentada, la transferibilidad de los métodos de producción a niveles industriales resulta todavía desconocida. Por ello, resulta necesaria una evaluación de la eficacia real y la sostenibilidad de la producción de este biopolímero de valor añadido para conocer su potencial real.

Resumen y objetivos

El objetivo del proyecto VALOCEL consiste en el desarrollo de nuevas tecnologías para la producción y el reciclado de productos celulósicos mediante la fabricación de celulosa bacteriana (CB) y la eliminación de aceites minerales. En concreto, se trabajará en dos áreas:

  • Procesos mejorados de descontaminación de papel. ITENE desarrollará técnicas para eliminar de las pastas papeleras aquellos contaminantes que pueden limitar su uso para aplicaciones de contacto alimentario o minimizar su presencia en aquellos destinados a otros sectores. En concreto, llevará a cabo las siguientes acciones:
  • Desarrollo de un proceso de descontaminación de residuos celulósicos capaz de eliminar contaminantes críticos -incluyendo MOSH (Mineral Oils Saturated Hydrocarbons) y MOAH (Mineral Oils Aromatic Hydrocarbon)- para su posterior uso en la fabricación de nuevos productos celulósicos.
  • Desarrollo de un protocolo de evaluación de la eficiencia de descontaminación en procesos de reciclado de productos celulósicos basado en el proceso de Challenge test.
  • Obtención de un proceso de descontaminación viable en términos tecno-económicos que permita su aplicabilidad e implantación.

Asimismo, se trabajará en el desarrollo de un proceso de regeneración de polymer beads que pueda integrarse con los procesos de descontaminación desarrollados, además de en la evaluación de la reutilización de los medios de extracción utilizados para mejorar la rentabilidad del proceso y reducir los residuos generados.

  • Procesos optimizados de producción de celulosa bacteriana. ITENE optimizará un proceso de hidrólisis de residuos orgánicos para la generación de azúcares utilizables para el crecimiento mejorado de cepas microbianas productoras de celulosa bacteriana. Los objetivos concretos que se persiguen son:
  • Obtención de un proceso de hidrólisis de residuos orgánicos eficiente que permita maximizar la liberación de azúcares fermentables de segunda generación.
  • Definición y desarrollo de un proceso productivo de celulosa bacteriana mediante fermentación a partir del uso de hidrolizados procedentes de residuos orgánicos, como extractos nutritivos con alta concentración de azúcares.

Por otra parte, ITENE se centrará en el desarrollo y la validación de un prototipo de reactor para la producción a escala piloto de celulosa bacteriana, así como en la optimización del proceso productivo de este polímero a escala piloto a partir del extracto hidrolizado de residuos orgánicos.