Gestión de las biomasas del SAB y estrategias tecnológicas para su transformación en bioproductos de valor agregado

Código:
2023-PD-L04-I122
Impacto:
Ambiental
Plazo:
48 Meses
Instrumento:
Proyecto disciplinario (Cartera 2023)
Título:
Gestión de las biomasas del SAB y estrategias tecnológicas para su transformación en bioproductos de valor agregado
Centro o programa involucrado:
Biotecnología; Centro de Inv. y Desa. Tecn. para la Agric. Fliar.; Centro de Investigación de Agroindustria; Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas; Cultivos Industriales; Leche; Recursos Naturales y Gestión Ambiental; Valor Agregado, Agroindustria y Bioenergía

Objetivo General

Generar conocimientos para el diseño e implementación de estrategias de tratamiento y valorización de las biomasas del sistema agrobioindustrial (SAB) mediante su transformación en bioenergía, bioproductos de interés agronómico y/o biomateriales

Resumen Ejecutivo

Argentina genera grandes volúmenes y variedad de biomasas (residual y producida) distribuidas en distintas regiones, que pueden ser transformadas en bioproductos de alto valor agregado, destinados a la producción de bioenergía, al uso agronómico o a diversos fines (biomateriales). Este proyecto plantea el abordaje integral de la gestión, uso y aprovechamiento de las biomasas teniendo como pilares estratégicos: 1) la caracterización de las potencialidades de las biomasas en los territorios, 2) el desarrollo o adaptación de tecnologías y procesos de transformación de las biomasas, 3) la obtención de productos de calidad y con valor agregado y 4) la validación e implementación de las tecnologías desarrolladas en los territorios junto al fortalecimiento de las capacidades científico-tecnológicas. El análisis de la disponibilidad, composición, su aptitud para ser sometida a diferentes tecnologías de transformación y las estrategias actuales de gestión de las biomasas se realizará mediante metodologías consensuadas por los distintos participantes. Se busca fomentar la integración de la comunidad científica de manera de gestionar sistemáticamente la información generada e impulsar así el desarrollo de sistemas de generación de bioenergía y bioproductos en todo el territorio. El eje central de este proyecto está dado por el desarrollo de equipamientos, instrumentos, procesos tecnológicos y sistemas de tratamiento que contribuyan al aprovechamiento de las biomasas para la obtención de bioenergía, bioproductos de interés agronómico y biomateriales de manera sostenible. Se espera generar nuevos conocimientos para avanzar en el escalamiento y la implementación de procesos tecnológicos eficientes, sostenibles apropiados para las distintas condiciones y contextos regionales del país. Bajo un enfoque de economía circular, la valorización ambiental y económica de los bioproductos generados permitirán validar la eficiencia de los procesos tecnológicos desarrollados y asegurar la máxima utilidad de los recursos del sistema agrobioindustrial de manera efectiva, segura y con impacto ambiental positivo. Mediante la acción participativa y colaborativa se trabajará para la co-creación de unidades tecnológicas adoptadas y puestas en marcha de manera exitosa, que permitan incrementar el crecimiento de la bioenergía y la generación de bioproductos valorados en el territorio, bajo un marco de sostenibilidad ambiental, económica y social. La comunicación y difusión de los logros del proyecto, el intercambio de conocimientos, el relacionamiento con el sector privado, con tomadores de decisiones y con otras instituciones nacionales e internacionales, permitirán generar sinergias y fortalecer las capacidades científico-tecnológicas de los actores involucrados.

Descripción de Problemas y Oportunidades

La biomasa emerge como una fuente de energía (bioenergía) y materiales (bioproductos de interés agronómico y biomateriales) potencialmente sustentable y de bajo impacto ambiental (Jordan y Warner, 2010; Singh et al., 2021). La biomasa lignocelulósica, por ser la biomasa más abundante del planeta (Akbarian et al., 2022) resulta interesante para la generación de bioproductos de valor agregado (Nunes et al., 2020). La Argentina cuenta con una base de 124 millones de Tn/año de biomasa seca disponible (Manrique et al., 2020). Su aprovechamiento energético mediante procesos termoquímicos (combustión o gasificación) ha sido propuesto para la construcción de sistemas descentralizados de energía en áreas rurales. Para que estas tecnologías sean masivamente adoptadas, resulta necesario incrementar la eficiencia, la sustentabilidad, los costos competitivos y promover avances en sus desarrollos tecnológicos (Díaz Gonzalez y Sandoval, 2020). La alta disponibilidad y bajo costo de la biomasa lignocelulósica ha despertado el interés por la producción de biocombustibles 2G (Sharma et al., 2020)). Existen tecnologías capaces de romper las estructuras recalcitrantes de la lignocelulosa y hacer posible la utilización de los azúcares allí presentes (e.g. para la producción de bioetanol: Soccol et al., 2011). Sin embargo, altos costos de pretratamiento y gestión de los efluentes y el bajo rendimiento de bioproductos hacen que estos procesos aún no hayan sido implementados a escala industrial. La intensificación productiva, por otra parte, aumentó la eficiencia de la producción, generando residuos orgánicos y efluentes en áreas sin suelo agrícola suficiente para su aplicación (Hribar, 2010). La correcta gestión y aplicación de estos productos al suelo permite mantener o aumentar el C orgánico (Srinivasarao, 2014), suministrar nutrientes para los cultivos y contribuir a la generación de sistemas sustentables (Pomares y Canet, 2001; Yague y Quilez, 2010). Sin embargo, en ocasiones estos productos pueden ser contaminantes si no son tratados o manejados correctamente (Hu et al., 2017). Aspectos relacionados a la eficiencia de algunos tratamientos, las emisiones de GEI de la estrategia de gestión, la persistencia de patógenos zoonóticos y fármacos de uso veterinario son aspectos de importancia ambiental y sanitaria que merecen ser profundamente estudiados. Si bien diversas opciones contribuyen al uso eficiente de residuos orgánicos y efluentes, no existe un modelo único para ser aplicado en todos los sistemas agrícolas (Salazar y Alfaro, 2012). La digestión anaeróbica (DA) es una de las tecnologías más promisorias para el tratamiento de residuos (Lee et al., 2009, Yu and Huang, 2009) ya que transforma la materia orgánica en biogás junto a una corriente residual de alto valor agronómica, el digerido (Hublin et al., 2014, Panuccio et al., 2016). En el ámbito rural, la DA tiene el potencial de transformar los sistemas de producción lineal actuales en sistemas circulares. Aunque es una tecnología relativamente madura, en ocasiones la DA no resulta económicamente viable y requiere de incentivos financieros para competir con las tecnologías basadas en el uso de combustibles fósiles (Rafique et al., 2016; Budzianowski 2016). Si bien plantas de DA de pequeña y mediana escala resultan opciones más adecuadas para resolver los problemas de acceso a la energía en el ámbito rural mediante la generación descentralizada de energía (Garfí et al., 2012), los conocimientos asociados a estos procesos son escasos y fragmentarios. El compostaje constituye una tecnología económica y viable para el tratamiento y aprovechamiento de residuos orgánicos, ya que permite obtener una enmienda orgánica higienizada, estable y madura capaz de mejorar la productividad de los cultivos y las propiedades del suelo (Mazzarino y Satti, 2012). El proceso de compostaje es un método eficaz para el tratamiento de residuos pecuarios y agroindustriales (Diez et al., 2021; Rizzo et al., 2021; Okada et al., 2021; Riera et al., 2018; Pegoraro et al., 2019; Funes Pinter et al., 2019; Monetta et al., 2014). Los desafíos actuales de esta tecnología residen en la necesidad de diseñar estrategias más simples y económicas, así como de incrementar la calidad y competitividad de los nuevos productos generados (biofertilizantes de base biológica, compost peletizado, fertilizantes organo-mineral, fertilizantes orgánicos, bioestimulantes, etc).

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