1. PLANTA DE PRODUCCIÓN
DE BIOPLÁSTICOS POR
VÍA FERMENTATIVA
JUNIO 2012
AUTORA:
CAROLINA GUTIÉRREZ FERNÁNDEZ
DEP. INGENIERÍA QUÍMICA

2. CONTENIDO
2. ESTUDIO DE MERCADO
3. ESTUDIO TÉCNICO
4. ESTUDIO ECONÓMICO-FINANCIERO
5. CONCLUSIONES DE VIABILIDAD
1. ESTUDIO DE PRODUCTO
6. PROYECTO TÉCNICO

3. 1. ESTUDIO DE PRODUCTO
DEFINICIÓN DE BIOPLÁSTICOS
EUROPEAN
BIOPLASTIC
 Polímeros basados en recursos
renovables
 Polímeros biodegradables que
cumplen con la norma europea EN
13432
NORMA EN 13432: determina las condiciones de biodegradabilidad y
compostaje.

4. Polímeros
biodegradables: Origen
Fuentes no renovables
Fuentes renovables:
Origen
Policaprolactonas
Poliesteramidas
Copoliésteres
alifáticos
Copoliésteres
aromáticos
Naturales
Sintéticos
Extraídos de biomasa
Producidos por
microorganismos
A partir de
monómeros
renovables
Proteínas Polisacáridos Lípidos
Polihidroxialcanoatos:
PHB/PHV
Goma: Xantana,
Dextrana
Polilactatos
Otros
poliésteres
Animales Vegetales
Soja
Gluten
Caseína
Colágeno/
Gelatina
Marinos Vegetales
Quitina/Chitosan
Alginatos
Almidón
Celulosa y
derivados
Pectinas
1. ESTUDIO DE PRODUCTO
CLASIFICACIÓN DE BIOPLÁSTICOS

5. 1. ESTUDIO DE PRODUCTO
POLIHIDROXIALCANOATOS
Los polihidroxialcanoatos (PHAs) son poliésteres sintetizados por bacterias Gram-negativas y Gram-
positivas mediante fermentación aeróbica a partir de fuentes naturales renovables.
PHA R
PHB -CH3
PHV -CH2CH3
PHBV -CH3 & -CH2CH3
PHBHx -CH3 & -(CH2)2CH3
PHBO -CH3 & -(CH2)4CH3
R= Hidrocarburo (hasta C13)
x = 1 a 3 o más
Estructura del PHA

6. 1. ESTUDIO DE PRODUCTO
PROPIEDADES DE LOS BIOPLÁSTICOS: PA, PLA Y PHAs
PA
Fáciles de procesar
Peores propiedades
mecánicas/térmicas
PLA
Buena resistencia
mecánica y alta
versatilidad
Alta
biodegradabilidad
PHAs
Alto potencial de
sustitución técnico
de termoplásticos
convencionales
Producto
intracelular
Biocompatibles

7. 1. ESTUDIO DE PRODUCTO
MAÍZ
PATATA
ARROZ
SOJA
MELAZA
LACTOSUERO
MATERIAS
PRIMAS

8. 1. ESTUDIO DE PRODUCTO
APLICACIONES PA, PLA Y PHA
Bolsas biodegradables
Botellas, recipientes para
diferentes usos,
bolígrafos, films para
envasado de alimentos
Matriz liberadora de
sustancias: fármacos,
insecticidas, herbicidas o
fertilizantes

9. CONTENIDO
2. ESTUDIO DE MERCADO
3. ESTUDIO TÉCNICO
4. ESTUDIO ECONÓMICO-FINANCIERO
5. CONCLUSIONES DE VIABILIDAD
1. ESTUDIO DE PRODUCTO
6. PROYECTO TÉCNICO

10. 2. ESTUDIO DE MERCADO
 CRECIMIENTO CON APOYO LEGISLATIVO 35 %
 CRECIMIENTO SIN APOYO LEGISLATIVO 15%
Fuente. European Bioplastic

11. 2. ESTUDIO DE MERCADO
CONCENTRACIÓN DE LA CAPACIDAD
GLOBAL DE PRODUCCIÓN
CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN GLOBAL
POR TIPO DE BIOPLÁSTICO
 Europa es el segundo productor
mundial de bioplásticos
 PLA, PHAs y PA computan el 56% de
la producción, siendo el PLA el más
producido de éstos.
Fuente. European BioplasticFuente. European Bioplastic

12.  CRECIMIENTO ESPERADO ENTRE EL 25% Y 12%
 PRINCIPALES PRODUCTORES EUROPEOS: ALEMANIA, FRANCIA E ITALIA
Fuente. European Bioplastic
2. ESTUDIO DE MERCADO

13. PRODUCCIÓN NACIONAL DE BIOPLÁSTICOS
Fuente. Elaboración propia
Crecimiento mayor con respecto al resto de países europeos 30%
2. ESTUDIO DE MERCADO

14. PRINCIPALES PRODUCTORES DE BIOPLÁSTICOS: PLA, PA, PHAs
Fuente. Elaboración propia
2. ESTUDIO DE MERCADO
Productor Región
Marca
comercial
Materia prima
Capacidad producción,
toneladas (2010-15)
Polihidroxialcanoatos, PHAs
Metabolix U.S.A. Mirel Melaza 17000
PHB Industrial Brasil Biocycle Melaza 50000
Polilactatos, PLA
NatureWorks EEUU Ingeo Maíz 140.000,00
Polímeros de almidón, PA
Novamont Italia Mater-BI Maíz 60.000,00

15. 28
94,8
214,4
15,5
55,7
129,4
6,7
21,3
46,5
5,8
17,8
38,5
0
50
100
150
200
250
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Millares
Consumo global
Europa Occidental
Américadel norte
Asia-Pacífico
Fuente. Biopolímeros e Intermediários Químicos
CONSUMO GLOBAL DE BIOPLÁSTICOS
 El crecimiento en los últimos años ha sido del 17%
 Europa Occidental es el primer consumidor mundial de bioplásticos
2. ESTUDIO DE MERCADO

16. ESTIMACIÓN DEL CONSUMO NACIONAL
2. ESTUDIO DE MERCADO
Fuente. Elaboración propia
• Tasa de penetración en el mercado de los termoplásticos: 0,5-1% (a partir del 2012)
• Tasa de crecimiento interanual: 30%
• Principal mercado de destino: envase y embalaje. Otros nichos

17.  Alto potencial de sustitución de los plásticos
convencionales
 Implantación medidas legislativas a favor del
consumo de productos amigables con el medio
ambiente
 Posibilidad de aprovechamiento de subproductos
como materias primas renovables
 Alta versatilidad
 Aumento del precio del crudo
 Altos costes de producción: la materia prima
supone el 50% del coste total
 Elevados precios en comparación con los
termoplásticos
PROS
CONTRAS
2. ESTUDIO DE MERCADO

18. CONCLUSIONES DEL
ESTUDIO DE MERCADO

19. CONCLUSIONES
 BIOPLÁSTICO A PRODUCIR: POLIHIDROXIBUTIRATO, P (3HB)
 CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DE LA PLANTA: 12.500 Ton/año
(TASA DE PENETRACIÓN DE 0,5 %), será fácilmente absorbida
por el mercado
 PRECIO: 2,5- 3,0 €/kg
 OBJETIVO: PRODUCIR PHB A PARTIR DE MATERIAS PRIMAS
MÁS BARATAS PARA REDUCIR EL COSTE DE PRODUCCIÓN
2. ESTUDIO DE MERCADO

20. CONTENIDO
2. ESTUDIO DE MERCADO
3. ESTUDIO TÉCNICO
4. ESTUDIO ECONÓMICO-FINANCIERO
5. CONCLUSIONES DE VIABILIDAD
1. ESTUDIO DE PRODUCTO
6. PROYECTO TÉCNICO

21. 3. ESTUDIO TÉCNICO
ELECCIÓN DE LAS
ALTERNATIVAS DE PROCESO
MATERIA PRIMA COMO
FUENTE DE CARBONO
MELAZA LACTOSUERO
Alternativa I Alternativa II

22. 3. ESTUDIO TÉCNICO
ALTERNATIVA I
PRODUCCIÓN DE POLIHIDROXIBUTIRATO A PARTIR DE MELAZA POR
FERMENTACIÓN AERÓBICA EN SEMICONTINUO
SUSTRATO: SACAROSA (Melaza)
CEPA BACTERIANA: Alcaligenes latus DSM1123
MÉTODO DE EXTRACCIÓN Y PURIFICACIÓN: DIGESTIÓN CON SURFACTANTE E HIPOCLORITO
SÓDICO
ALTERNATIVA II
PRODUCCIÓN DE POLIHIDROXIBUTIRATO A PARTIR DE LACTOSUERO POR
FERMENTACIÓN AERÓBICA EN SEMICONTINUO CON APROVECHAMIENTO DE LAS
PROTEÍNAS PARA OBTENCIÓN DE CONCENTRADO PROTEÍCO
SUSTRATO: LACTOSA (Lactosuero)
CEPA BACTERIANA: Escherichia coli CGSC 4401
MÉTODO DE EXTRACCIÓN Y PURIFICACIÓN: DIGESTIÓN CON SURFACTANTE E
HIPOCLORITO SÓDICO

23. 3. ESTUDIO TÉCNICO
ALTERNATIVA I

24. 3. ESTUDIO TÉCNICO
PLANNING DE PRODUCCIÓN: ALTERNATIVA 1
OBJETIVO
 ASEGURAR LA CONTINUIDAD DEL PROCESO A
NIVEL GLOBAL
 DETERMINAR EL Nº NECESARIO DE EQUIPOS
 Planta operará 24 h en continuo (330 días/año)
 Caudal de entrada (zona de extracción y purificación) = 21 m3/h
DIAGRAMA DE
GANTT
Régimen de operación

25. 3. ESTUDIO TÉCNICO
PLANNING DE PRODUCCIÓN: ALTERNATIVA I
Descarga de 2 fermentadores en los tanques intermedios

26. 3. ESTUDIO TÉCNICO
PLANNING DE PRODUCCIÓN: ALTERNATIVA I
Secuencia temporal del ciclo de 8 fermentadores

28. 3. ESTUDIO TÉCNICO
ALTERNATIVA 2

29. 3. ESTUDIO TÉCNICO
PLANNING DE PRODUCCIÓN: ALTERNATIVA II
 Nº Fermentadores: 7
 Desfase entre cada inicio de ciclo de fermentación: 6,25 h
 VF: 150 m3
 Esterilización del lactosuero: no existirá tiempos muertos entre el
inicio y final de cada esterilización para diferentes ciclos.
Demanda constante de medio de cultivo para alimentar a 6
fermentadores.
Diagramas de Gantt: planteados igual que para la alternativa I

31. 3. ESTUDIO TÉCNICO
LOCALIZACIÓN
FACTORES DECISIVOS EN
LA ELECCIÓN
 DISPONIBILIDAD DE LA MATERIA PRIMA
 BUENAS COMUNICACIONES PARA EL TRANSPORTE
DE MATERIA PRIMA Y PRODUCTO
ALTERNATIVA I
SITUACIÓN: PARQUE TECNOLÓGICO
AGROINDUSTRIAL
Jerez de la Frontera (Cádiz)
ALTERNATIVA II
SITUACIÓN: PARQUE TECNOLÓGICO DE
LEÓN
León (Castilla y León)

32. CONTENIDO
2. ESTUDIO DE MERCADO
3. ESTUDIO TÉCNICO
4. ESTUDIO ECONÓMICO-FINANCIERO
5. CONCLUSIONES DE VIABILIDAD
1. ESTUDIO DE PRODUCTO
6. PROYECTO TÉCNICO

33. CUENTA DE RESULTADOS. ALTERNATIVA I
4. ESTUDIO ECONÓMICO -FINANCIERO
Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7 Año 8 Año 9 Año 10
26.880.000 29.416.800 32.081.616 34.879.846 37.817.096 38.951.609 40.120.157 41.323.762 42.563.475 43.840.379
1.1. Variación de existencias
1.438.845 89.928 89.928 89.928 89.928 0 0 0 0 0
954.359 59.647 59.647 59.647 59.647 0 0 0 0 0
29.273.205 29.566.375 32.231.191 35.029.421 37.966.671 38.951.609 40.120.157 41.323.762 42.563.475 43.840.379
3.1 Costes de fabricación
3.1.1 Gastos de personal 727.047 745.223 763.854 782.950 802.524 822.587 843.152 864.231 885.836 907.982
21.582.681 22.044.910 24.041.920 26.138.909 28.340.080 29.190.283 30.065.991 30.967.971 31.897.010 32.853.921
14.380.564 15.737.730 17.163.383 18.660.411 20.231.814 20.838.769 21.463.932 22.107.850 22.771.085 23.454.218
381.035 416.995 454.770 494.436 536.072 552.154 568.719 585.781 603.354 621.455
3.157.895 3.455.921 3.768.987 4.097.726 4.442.798 4.576.082 4.713.364 4.854.765 5.000.408 5.150.420
2.224.342 2.434.264 2.654.780 2.886.336 3.129.396 3.223.278 3.319.976 3.419.575 3.522.163 3.627.827
4.1.3 Gastos de servicios generales
Agua 27.585 28.413 29.265 30.143 31.047 31.979 32.938 33.926 34.944 35.993
Electricidad 596.580 614.478 632.912 651.899 671.456 691.600 712.348 733.719 755.730 778.402
4.1.4 Amortización directa 912.140 912.140 912.140 912.140 912.140 912.140 912.140 912.140 912.140 912.140
3.2 Coste de estructura
Coste de estructura 1.222.326 1.258.996 1.296.766 1.335.669 1.375.739 1.417.011 1.459.521 1.503.307 1.548.406 1.594.858
4.204.845 3.962.215 4.554.335 5.177.710 5.833.684 5.886.009 6.094.066 6.308.468 6.529.408 6.757.083
(v. brutas-gastos)
2.150.400 2.353.344 2.566.529 2.790.388 3.025.368 3.116.129 3.209.613 3.305.901 3.405.078 3.507.230
(8% de las Ventas Brutas)
2.054.445 1.608.871 1.987.805 2.387.323 2.808.316 2.769.880 2.884.454 3.002.567 3.124.330 3.249.853
(Margen de ventas - Gastos de comercialización)
7.1 Intereses 229.465 148.047 115.147 98.698 82.248 65.798 49.349 32.899 16.450 0
7.1.1. Intereses a largo plazo 148.047 148.047 115.147 98.698 82.248 65.798 49.349 32.899 16.450 0
7.1.1. Intereses a corto plazo 81.419 0
7.2 Comisiones 88.828
1.736.151 1.460.825 1.872.658 2.288.625 2.726.068 2.704.082 2.835.105 2.969.668 3.107.880 3.249.853
(Resultado operativo-Gastos financieros)
520.845 438.247 561.797 686.587 817.820 811.224 850.531 890.900 932.364 974.956
(30% de resultado antes de impuestos)
1.215.306 1.022.577 1.310.861 1.602.037 1.908.248 1.892.857 1.984.573 2.078.768 2.175.516 2.274.897
607.653 511.289 655.430 801.019 954.124 946.429 992.287 1.039.384 1.087.758 1.137.448
607.653 511.289 655.430 801.019 954.124 946.429 992.287 1.039.384 1.087.758 1.137.448
10. BENEFICIO DISPONIBLE
RESERVA
DIVIDENDOS
4.MARGEN DE VENTAS
5.GASTOS DE COMERCIALIZACIÓN
6. RESULTADO OPERATIVO
7. GASTOS FINANCIEROS
8. RESULTADO ANTES DE IMPUESTOS
9. IMPUESTOS
3.1.2 Materias primas
Melaza
Sales
Surfactante
NaOCl al 15%
3. GASTOS
1.VENTAS BRUTAS
1.1.1. Stock de materias primas
1.1.2. Stock de producto terminado
2. VENTAS NETAS

34. 4. ESTUDIO ECONÓMICO -FINANCIERO
Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7 Año 8 Año 9 Año 10
40.489.318 44.310.497 48.324.507 52.539.477 56.963.854 58.672.770 60.432.953 62.245.942 64.113.320 66.036.720
1.1. Variación de existencias
2.035.252 127.203 127.203 127.203 127.203 - - - - -
1.386.269 86.642 86.642 86.642 86.642 - - - - -
43.910.839 44.524.342 48.538.352 52.753.322 57.177.700 58.672.770 60.432.953 62.245.942 64.113.320 66.036.720
3.1 Coste de fabricación
3.1.1 Personal 884.931 907.054 929.730 952.973 976.798 1.001.218 1.026.248 1.051.904 1.078.202 1.105.157
30.528.779 31.182.604 34.007.381 36.973.580 40.087.145 41.289.759 42.528.452 43.804.306 45.118.435 46.471.988
25.661.297 28.083.082 30.627.079 33.298.441 36.102.520 37.185.596 38.301.164 39.450.199 40.633.704 41.852.716
826.689 904.708 986.663 1.072.722 1.163.057 1.197.949 1.233.887 1.270.904 1.309.031 1.348.302
1.956.471 2.141.113 2.335.072 2.538.743 2.752.532 2.835.107 2.920.161 3.007.766 3.097.998 3.190.938
49.070 53.701 58.566 63.674 69.036 71.107 73.241 75.438 77.701 80.032
3.1.3 Servicios generales
Agua 111.263 121.763 132.793 144.376 156.534 161.230 166.067 171.049 176.180 181.466
Electricidad 1.321.140 1.360.774 1.401.597 1.443.645 1.486.955 1.531.563 1.577.510 1.624.835 1.673.581 1.723.788
3.1.4 Amortización directa 1.656.925 1.656.925 1.656.925 1.656.925 1.656.925 1.656.925 1.656.925 1.656.925 1.656.925 1.656.925
3.2 Coste de estructura
Coste de estructura 1.832.143 1.887.108 1.943.721 2.002.032 2.062.093 2.123.956 2.187.675 2.253.305 2.320.904 2.390.531
7.575.658 7.408.114 8.466.204 9.579.790 10.751.249 10.908.118 11.290.076 11.683.617 12.089.093 12.506.864
(v. brutas-gastos de fabricación)
3.239.145 3.544.840 3.865.961 4.203.158 4.557.108 4.693.822 4.834.636 4.979.675 5.129.066 5.282.938
(8 % de las Ventas Brutas)
4.336.512 3.863.274 4.600.243 5.376.632 6.194.141 6.214.297 6.455.439 6.703.942 6.960.027 7.223.927
(Margen de ventas - Gastos de comercialización)
8.1 Intereses 356.806 222.668 173.186 148.445 123.704 98.963 74.223 49.482 24.741 0
8.1.1 Intereses a largo plazo 222.668 222.668 173.186 148.445 123.704 98.963 74.223 49.482 24.741 0
8.1.2 Intereses a corto plazo 134.138 -
8.2 Comisiones 133.601
3.846.106 3.640.607 4.427.057 5.228.186 6.070.437 6.115.333 6.381.217 6.654.460 6.935.286 7.223.927
(Resultado operativo-Gastos financieros)
1.153.832 1.092.182 1.328.117 1.568.456 1.821.131 1.834.600 1.914.365 1.996.338 2.080.586 2.167.178
(30% de resultado antes de impuestos)
2.692.274,0 2.548.424,6 3.098.939,9 3.659.730,5 4.249.305,8 4.280.733,3 4.466.851,8 4.658.121,9 4.854.700,4 5.056.748,7
1.346.137,0 1.274.212,3 1.549.470,0 1.829.865,2 2.124.652,9 2.140.366,6 2.233.425,9 2.329.061,0 2.427.350,2 2.528.374,4
1.346.137,0 1.274.212,3 1.549.470,0 1.829.865,2 2.124.652,9 2.140.366,6 2.233.425,9 2.329.061,0 2.427.350,2 2.528.374,4
11. BENEFICIO DISPONIBLE
12. RESERVA
13. DIVIDENDOS
3.MARGEN DE VENTAS
4.GASTOS DE COMERCIALIZACIÓN
5. RESULTADO OPERATIVO
6. GASTOS FINANCIEROS
9. RESULTADO ANTES DE IMPUESTOS
10. IMPUESTOS
3.1.2 Materias primas
Lactosuero en polvo
NaOCl 15%
Surfactante TX-100 al 10%
Sales del medio
3. GASTOS GENERALES
1.VENTAS BRUTAS
1.1.1. Stock de materias primas
1.1.2. Stock de producto terminado
2.VENTAS NETAS
CUENTA DE RESULTADOS. ALTERNATIVA II

35. 4. ESTUDIO ECONÓMICO -FINANCIERO
TIR (SIN FINANCIACIÓN)
𝑉𝐴𝑁 =
𝑡=1
𝑛
𝑉𝑡
(1 + 𝑇𝐼𝑅) 𝑡
− 𝐼 𝑜 = 0
ALTERNATIVA I
PRODUCCIÓN DE PHB A PARTIR
DE MELAZA
ALTERNATIVA II
PRODUCCIÓN DE PHB A PARTIR
DE LACTOSUERO CON
APROVECHAMIENTO DE
PROTEÍNAS PARA OBTENCIÓN
DE WPI
10% 18%
RENTABILIDAD DEL PROYECTO

36. CONTENIDO
2. ESTUDIO DE MERCADO
3. ESTUDIO TÉCNICO
4. ESTUDIO ECONÓMICO-FINANCIERO
5. CONCLUSIONES DE VIABILIDAD
1. ESTUDIO DE PRODUCTO
6. PROYECTO TÉCNICO

37. 5. CONCLUSIONES DE VIABILIDAD
MATRIZ DE DECISIÓN
Alternativas
Alternativa I Alternativa II
Producción de PHB a partir de melaza Producción de PHB a partir de lactosuero
Parámetros
Importancia
relativa
Grado de
cumplimiento
Importancia absoluta
Grado de
cumplimiento
Importancia
absoluta
Rentabilidad 35% 6 2,1 9 3,15
Inversión 8% 8 0,64 6 0,48
Eficacia del proceso 10% 6 0,6 9 0,9
Flexibilidad del
proceso
5% 7 0,35 8 0,4
Coste de fabricación 10% 5 0,5 8 0,8
Disponibilidad
materia prima
12% 7 0,84 7 0,84
Impacto ambiental 15% 6 0,9 7 1,05
Superficie terreno
requerida
5% 6 2,1 9 3,15
Total 100% 5,93 7,62

38. CONTENIDO
2. ESTUDIO DE MERCADO
3. ESTUDIO TÉCNICO
4. ESTUDIO ECONÓMICO-FINANCIERO
5. CONCLUSIONES DE VIABILIDAD
1. ESTUDIO DE PRODUCTO
6. PROYECTO TÉCNICO

39. EQUIPOS

40. 6. PROYECTO TÉCNICO
EQUIPO DE ULTRAFILTRACIÓN Y
DIAFILTRACIÓN
FUNCIÓN:
Separación de las proteínas del
lactosuero reconstituido

41. 6. PROYECTO TÉCNICO
EVAPORADORES
FUNCIÓN:
Preconcentración de las
proteínas del lactosuero

42. 6. PROYECTO TÉCNICO
INTERCAMBIADORES DE CALOR CARCASA Y TUBOS

43. 6. PROYECTO TÉCNICO
CENTRIFUGADORAS

44. 6. PROYECTO TÉCNICO
SECADEROS POR ATOMIZACIÓN
FUNCIÓN (SS-201)
Secado para obtención del
concentrado de proteínas
WPI
FUNCIÓN (SS-302)
Secado para obtención del
PHB en polvo

45. 6. PROYECTO TÉCNICO
ENVASADORAS DE SACOS
FUNCIÓN:
Envasado de PHB y WPI

46. 6. PROYECTO TÉCNICO
FERMENTADOR TIPO TANQUE AGITADO
Nº FERMENTADORES = 7

62. GRACIAS POR SU ATENCIÓN
DUDAS
PREGUNTAS