Taller FIAB Gestión Subproductos 3

1
Programa Taller FIAB.
Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria
Madrid, 12 Mayo 2015
Aplicaciones de los subproductos y
casos de éxito en la gestión de
subproductos.
Andrés Pascual Vidal
Jefe Dpto. Medio Ambiente, Bioenergía e Higiene Industrial
AINIA Centro Tecnológico
Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria.

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> Indice:
1. Introducción. Los subproductos en las Industrias Alimentarias.
2. Prevención y reducción.
3. Principales aplicaciones y tendencias de futuro.

3
1. Introducción. Los Subproductos en las
Industrias Alimentarias.

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•Generados cerca de explotaciones ganaderas y
agrícolas donde se producen las materias primas.
•Poco evitables al ser parte de las materias primas.
•Estacionalidad, especialmente los de origen
vegetal.
•Heterogeneidad.
•No peligrosos.
1. Los subproductos en las IIAA.
Características principales.

5
•Alto contenido en materia orgánica.
•Alto contenido en nutrientes (nitrógeno y fósforo).
•Alto contenido en humedad (incluso ´residuos
líquidos).
•Putrescibles. Necesidad de estabilización o
conservacion.
•Problemas de olores y lixiviados.
•Riesgos sanitarios asociados especialmente los
subproductos de origen animal.
Características principales (CONT.)

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Fuente: PROBIOGAS 2009.
Restos de Materias Primas Vegetales sb Total (%)

7
Transformación HORTALIZAS.
500.397 T/año
TOP (miles T/año):
Badajoz (106)
Almería (79)
Murcia (51)
Tomate (303)
Pimiento (58)
Alcachofa (45)
Toneladas (materia fresca) / año

8
Transformación CITRICOS.
489.451 T/año
TOP (miles T/año):
Valencia (140)
Alicante (73)
Murcia (65)
Naranja (314)
Mandarina (101)
Otros cítricos (74)

9
Transformáción FRUTALES NO CITRICOS.
121.347 T/año
TOP (miles T/año):
Lleida (34)
Murcia (21)
Huesca (12)
Melocoton (66)
Pera (25)
Manzana (17)

10
Bagazo INDUSTRIAS CERVECERAS.
697.240 T/año
TOP (miles T/año):
Barcelona (102)
Valencia (100)
Guadalajara (97)

11
Transformación ACEITE (Alpeorujo 2 FASES)
4.086.446 T/año
TOP (miles T/año):
Jaén (1.876)
Córdoba (854)
Sevilla (216)
Alpechín 3F (230)

12
Industria VINO.
872.390 T/año
TOP (miles T/año):
Ciudad Real (157)
Toledo (117)
Badajoz (79)
Lías (291)
Orujos (582)

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Industrias AZUCAR.
619.891 T/año
TOP (miles T/año):
Valladolid (173)
Cádiz (104)
Ciudad Real (77)
Pulpa (332)
Melaza (287)

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LodosEDARIs de Industrias Transformados Vegetales
156.191 T/año
TOP (miles T/año):
Murcia (52)
Navarra (25)
Valencia (13)
Lodos de IIAA:
Conservas (106)
Zumos (48)

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Resumen subproductos IIAA de origen VEGETAL:
872
697
620
500 490
156 121
15 10
-
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
Aceite
Vino
Cerveza
Azucar
Hortalizas
Cítricos
Lodos
Frutas
Sidra
Tubérculos
7.8 Mill. T/año
4.316

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2. Prevención y gestión.

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Debido a:
-materias primas no conformes,
-problemas en el procesado o manipulación,
-problemas en el almacenamiento o conservación,
-defectos en el etiquetado,
-productos finales no comercializados o retornados.
Importancia de “indicadores” de eficiencia:
Ejemplos:
Tonelada de Producto / Tonelada de Materias Primas
Tonelada de Subproducto / Tonelada de Producto
…
Reducción de desperdicio/pérdidas/mermas en IIAA:

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Driving forces:
-Reducción de costes.
-Alineamiento con políticas de reducción de
las pérdidas y el desperdicio alimentario.
-Cumplimiento de objetivos
medioambientales en materia de residuos
y eficiencia en el uso de los recursos.
-Desarrollo de Políticas de RSE.
-Marketing verde.
-Cumplimiento con las Mejores Técnicas
Disponibles (MTDs). Nuevo documento BREF
FDM en curso !!
Reducción de desperdicio/pérdidas/mermas en IIAA:

19
A través de:
-empresas que usan subproductos como materias
primas para sus procesos productivos,
-gestores SANDACH,
-gestores autorizados de biorresiduos.
Gestión de Subproductos:

20
Hacia el concepto de “simbiosis industrial”:

21
Hacia el concepto de “economía circular”:

22
2. Principales aplicaciones y tendencias
de futuro.

23
1. Alimentación y salud humana.
2. Aplicaciones específicas en distintos sectores.
3. Alimentación animal.
4. Fertilizantes y enmiendas.
5. Valorización energética: bioenergía y biocombustibles.
6. Modelos integrados: las biorrefinerías.
3. Principales aplicaciones.
Actuales y tendencias de futuro:

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3.1. Alimentación y salud humana.
Extracción de compuestos con propiedades beneficiosas.
• Salvados : (maíz, Raboj y Rana, 2014): goma
de fibras de maíz (cacao, Arlorio et al, 2005):
fracciones bioactivas con polifenoles
• Piel y residuos de frutas (manzana y naranja,
Wang et al, 2014): pectinas (pera, Lira-Ortiz
et al, 2014): pectinas (naranja, Berna et al,
2005): aceite esencial (monoterpenops,
diterpenos, aldehídos, etc.),
• Semillas (uva, Beveridge et al, 2005): aceite
(polifenoles, tocoferoles, tocotrienoles,
fitoesteroles)
• Otros subproductos: fibras, celulosas,
carbohidratos, biopolímeros, etc.

25
Aprovechamiento como medio de cultivo de bajo
coste en bioproducción de compuestos de interés.
MATERIA
PRIMA
PROCESO FERMENTATIVO RENDIMIENTO
MEDIOS
SINTÉTICOS
Glucosa: 10-60 g de glucosa
F de N: aprox 25 g/L
Tiempo : 48-72 h
pH: 6
89-90% 0.74-0.9 g de láctico/ g
de glucosa
Lactobacillus casei,
Lactobacillus delbrueckii y
Lactobacillus salivarus.
MELAZAS
H de C: 51 % de azúcares
F de N: 69 g/L
Tiempo: 2 y 5 días
pH: 6
46-80-85%: L. delbrueckii
Utilizando pretratamientos
como ácido sulfúrico y calor
(60ºC): 96%: L. delbrueckii
ATCC 9649
HIDROLIZA
DOS
VEGETALES
H de C: 50 g/L glucosa (madera)
F de N: 15 y 60 g/L (licor de maíz)
Tiempo: 60 h
pH: 6
93 %: Enterococcus faecalis RKY1
SUERO DE
LECHE
H de C: 62 g/L lactosa
F de N: 9 g/L de proteínas
Tiempo: 2 y 5 días
pH: 6
50%: L. delbrueckii: 30 g/L de
Láctico, pH: 5.3
88.7% L. bulgaricus: 55 g/L
Ejemplo: ÁCIDO LÁCTICO APLICACIONES:
ADITIVO EN
AGROALIMENTACIÓN
(refrescos, zumos de
frutas y cárnico-
curados)
SUSTRATO EN
REACCIONES DE
POLIMERIZACIÓN:
POLILACTATOS
(PLA). Films de
envases y fibras
biodegradables.
ETIL-LACTATOS:
Alternativa
biodegradable frente a
los solventes orgánicos
de PINTURAS Y
ADHESIVOS.
Pueden reemplazar a
solventes clorados en
un 80% de sus
aplicaciones habituales.

26
Aprovechamiento como medio de cultivo de bajo
coste en bioproducción de compuestos de interés.

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Manzana
Frutas del
bosque
Cítricos
Frutas
exóticas
Patata Tomate Aceituna
Otras frutas
y hortalizas
Misceláneo
Productos
cárnicos
Productos
lácteos
Ácido Láctico
Aditivos
Adsorbentes de metales pesados
Alimentos funcionales
Antimicrobianos
Antioxidantes
Azúcares
Captura de CO2
Caroteno
Carotenoides
Celulosa
Colágeno
Compuestos bioactivos
Cultivos starter
Enzimas
Fenoles
Fibra
Fitosanitarios
Flavonoides
Fosfatos
Fuente de Carbono (carbon source)
Gelatina
Caucho (rubber filler / natural rubber)
Herbicidas/Pesticidas
Ingredientes alimentarios
Lactulosa
Licopeno
Lípidos
Oligosacáridos
Pectina
Péptidos
Piensos
Polifenoles
Productos de limpieza
Proteínas
Sirope de azúcar
Current options for the valorization of food manufacturing waste: a review. Journal of Cleaner Production, 2014.
Nadia Mirabella*, Valentina Castellani, Serenella Sala. University of Milan.
3.2. Aplicaciones en distintos sectores.
Investigaciones (2010-2012): nuevos bioproductos.

28
3.3. Alimentación ANIMAL
Ingrediente en la formulación de piensos.
3-17%CoProductos y Otros
3-5%Aceites y Grasas
20-25%Oleaginosas
60-70%Cereales
Fuente: CESFAC, VI Foro Subproductos INIA, Madrid 2013
España produce 21 millones de toneladas.
Gran dependencia de proteína exterior.

29
3.3. Alimentación ANIMAL.
Ingrediente en la formulación de piensos.
Principales requisitos de los subproductos a emplear:
•Elevados volúmen.
•Composición homogénea.
•Disponibilidad. Suministro estable.
•Presentación sólida y bajo % en humedad.
•Fácil conservación.
•Bajo precio.
•Cumplimiento reglamentación.

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3.4. Fertilizantes y enmiendas orgánicas.
Co-sustrato para la elaboración de compost.
RD 506/2013 Grupo 6. Enmiendas orgánicas.
6.02 Compost general con materiales biodegradables Anexo IV.
Compost de alperujo(6.09), estiércol (6.04), vegetal(6.03).

31
3.5. Bioenergía y biocombustibles.
Biomasa sólida
Biocombustibles líquidos
Biogás.
Biomasa
RESIDUAL
BIOCOMBUSTIBLES
SÓLIDOS
BIOCOMBUSTIBLES
LÍQUIDOS
BIODIESEL BIOETANOL
BIOGAS
BIOMETANO
SYNGAS
Biomasa
RESIDUAL
BIOCOMBUSTIBLES
SÓLIDOS
BIOCOMBUSTIBLES
LÍQUIDOS
BIODIESEL BIOETANOL
BIOGAS
BIOMETANO
SYNGAS
Actividades
AGROALIMENTARIAS

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Biomasa sólida
BIOMASA RESIDUAL
SÓLIDA
RESIDUOS
AGRÍCOLAS
RESIDUOS
INDUSTRIALES
• Residuos de poda
cultivos leñosos.
• Residuos de cosecha
(paja, cascarillas,
rastrojos).
• Cáscaras frutos
secos.
• Orujos de
almazara.
TECNOLOGÍAS
• COMBUSTIÓN en
CALDERA.
APLICACIONES
• CALOR
• COMBUSTIÓN +
TURBINA VAPOR.
•Otras:
PIRÓLISIS.
CO-COMBUSTIÓN
Co-generación:
• ELECTRICIDAD
• CALOR
• GASIFICACIÓN.
Co-generación:
• ELECTRICIDAD
• CALOR
•Peletización

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Nuevo tratamiento de lodos de depuradora y residuos
orgánicos mediante agua supercrítica en EDARs.
LIFE12 ENV/ES/000477
• Tecnología de oxidación en agua supercrítica (u oxidación supercrítica).
• Se basa en las propiedades del agua en condiciones de alta temperatura y
presión (T>374 ºC; p>221 atmósferas) para oxidar completamente compuestos
orgánicos a moléculas simples de agua, CO2 y nitrógeno, con eficacias
cercanas al 100%.
• Posible recuperación de energía y fósforo. Según residuos tratados.
• Co-oxidación de lodos y otros residuos.
• Nuevo modelo para EDARs.

34
Biocombustibles líquidos (biodiesel).
INDUSTRIA
ALIMENTARIA
• Aceites vegetales
usados “de fritura”.
• Grasas recicladas
de origen animal.
TECNOLOGÍAS
• TRANS-
ESTERIFICACIÓN.
APLICACIONES
• BIODIESEL:
biocarburante para
vehículos con
motores diesel.
BIOMASA RESIDUAL
BIOCOMBUSTIBLES
LÍQUIDOS
BIODIESEL

35
Biocombustibles líquidos (bioetanol).
AGRÍCOLAS
INDUSTRIA
ALIMENTARIA
• LIGNOCELULOSA:
paja, cascarilla, etc.
• LIGNOCELULOSA:
Bagazo de cereal,
pulpa de fruta, etc.
TECNOLOGÍAS
• HIDRÓLISIS +
FERMENTACIÓN
ALCOHOLICA
AVANZADA.
APLICACIONES
• BIOETANOL de
2ªgeneración:
biocarburante para
vehículos gasolina.
*Conversión a ETBE.
BIOMASA RESIDUAL
BIOCOMBUSTIBLES
LÍQUIDOS
BIOETANOL
en desarrollo

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Biogás.
GRANJAS
Y COOPERATIVAS
INDUSTRIA
ALIMENTARIA
• Estiércol, purín
gallinaza, etc.
• Residuos agrícolas.
• SANDACH.
• Residuos vegetales.
• Mixtos.
TECNOLOGÍAS
•CO- DIGESTIÓN
ANAEROBIA.
APLICACIONES
BIOMASA RESDIUAL
BIOGAS
• BIOMETANO:
biocarburante gas
para
•VEHÍCULOS GN o
•INYECCIÓN A RED
DE GAS NATURAL
OTROS
• Residuos
DISTRIBUCIÓN
alimentaria.
• Residuos orgánicos
HORECA.
• Depuración biogas
y concentración CH4
Co-generación o
Micro-cogeneración
con Biogás:
• ELECTRICIDAD
• CALOR
•Combustión en
CALDERA • CALOR

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Biogás para auto-consumo en IIAA.
IEE/13/477/SI2.675801
Sustainable small-scale
biogas production from agro-
food waste for energy self-
sufficiency

38
3.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.
IEA Task 42. Biorefineries.

39
Proceso
Químico
Proceso
Termoquímico
Proceso
Bioquímico
Proceso Físico
Mecánico
Productos
energéticos
BioProductos
Plataforma
Materia Prima
Feedstock
4. Procesos
2. Productos
3. Feedstock.
1. Plataformas.
#Number of platforms (Name of platforms)/Feedstock/Products/Processes
Nomenclatura.

40
#Number of platforms (Name of platforms)/Feedstock/Products/Processes
Tomado el ejemplo de:
Borrador v4 del doc sobre BIORREFINERÍA del GT BIOPLAT/SUSCHEM
Oportunidades de crecimiento, Tecnologías emergentes y Agentes clave

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BioEnergía y
Biocombustibles
Calor / Frío
Electricidad
Biocombustibles:
Sólidos: pellets, ..
Gas:
biogas
biometano
biohidrógeno
Líquidos:
Biocarburantes
bioetanol
aceites vegetales
biodiesel
biobutanol
Jet-fuel
Etc.

42
BioBased Products
Alimentos
Piensos
Fertilizantes/enmiendas
Biomateriales:
Bioplásticos
Biopolímeros
Composites
Biofibras
Caucho y espumas
Aglomerados, etc.
Productos Químicos
(biochemicals):
Hidratos de Carbono
Lignina
Lípidos
Proteínas
Metabolitos secundarios
Productos nutracéuticos

43
www.biconsortium.eu
Oportunidades
de financiación
para proyectos
de I+D y
demostración

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El ejemplo de CLaMber en CastillaLaMancha.
AINIA está desarrollando
actualmente 3 proyectos
de I+D sobre:
-residuos vinícolas,
-residuos ganaderos y
-lodos de depuradora.

45

46www.ainia.es
Muchas gracias por su atención
Andrés Pascual Vidal
Email: apascual@ainia.es
Twitter: @andpasvid

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