1Programa 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 VidalJefe Dpto. Medio Ambiente, Bioenergía e Higiene Industrial

AINIA Centro Tecnológico

Programa Taller FIAB.Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria.

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> Indice:

1. Introducción. Los subproductos en las Industrias Alimentarias.

2. Prevención y gestión. 3. Principales aplicaciones y tendencias de futuro.

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1. Introducción. Los Subproductos en las Industrias Alimentarias.

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•Heterogeneidad, según subsector, según producto, debido al procesado de distintos productos a la vez, o generados en distintas etapas del procesado.•Poco evitables al ser parte de las materias primas.•Estacionalidad, especialmente en industrias de transformación de materias primas de origen vegetal.•No peligrosos. Ausencia de sustancias tóxicas, metales pesados, ..

1. Los subproductos en las IIAA. Características (I).

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•Alto contenido en materia orgánica. •Presencia de nutrientes (nitrógeno, fósforo,..), y otros compuestos de valor en partes no comestibles. •Alto contenido en humedad en los sólidos. También muchas corrientes líquidas de alta carga orgánica.•Putrescibles. Necesidad de estabilización o conservación. •Problemas de olores y lixiviados. •Riesgos sanitarios. Asociados principalmente a algunos de los subproductos de origen animal que cuentan con una reglamentación específica (Normativa SANDACH).

1. Los subproductos en las IIAA. Características (y II)

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1. Los subproductos en las IIAA.

Fuente: PROBIOGAS 2009.

Restos sb Total Materias Primas Vegetales (%)

Restos:PielesPepitasHuesosPeciolosTallosPuntasCorazonesHojasRaícesDestríos

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1. Los subproductos en las IIAA. Transformación HORTALIZAS.

500.397 T/año

TOP (miles T/año):

Badajoz (106)Almería (79)Murcia (51)

Tomate (303)Pimiento (58)Alcachofa (45)

Fuente: PROBIOGAS 2009.

Toneladas (materia fresca) / año

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1. Los subproductos en las IIAA. Transformación CITRICOS.

489.451 T/año

TOP (miles T/año):

Valencia (140) Alicante (73)Murcia (65)

Naranja (314)Mandarina (101)Otros cítricos (74)

Fuente: PROBIOGAS 2009.

Toneladas (materia fresca) / año

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1. Los subproductos en las IIAA. Transformáción FRUTALES NO CITRICOS.

121.347 T/año

TOP (miles T/año):

Lleida (34) Murcia (21)Huesca (12)

Melocoton (66)Pera (25)Manzana (17)

Fuente: PROBIOGAS 2009.

Toneladas (materia fresca) / año

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1. Los subproductos en las IIAA. Bagazo INDUSTRIAS CERVECERAS.

697.240 T/año

TOP (miles T/año):

Barcelona (102) Valencia (100)Guadalajara (97)

Fuente: PROBIOGAS 2009.

Toneladas (materia fresca) / año

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1. Los subproductos en las IIAA. Transformación ACEITE (Alpeorujo 2 FASES)

4.086.446 T/año

TOP (miles T/año):

Jaén (1.876)Córdoba (854) Sevilla (216)

Alpechín 3F (230)

Fuente: PROBIOGAS 2009.

Toneladas (materia fresca) / año

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1. Los subproductos en las IIAA. Industria VINO.

872.390 T/año

TOP (miles T/año):

Ciudad Real (157) Toledo (117)Badajoz (79)

Lías (291)Orujos (582)

Fuente: PROBIOGAS 2009.

Toneladas (materia fresca) / año

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1. Los subproductos en las IIAA. Industrias AZUCAR.

619.891 T/año

TOP (miles T/año):

Valladolid (173) Cádiz (104)Ciudad Real (77)

Pulpa (332)Melaza (287)

Fuente: PROBIOGAS 2009.

Toneladas (materia fresca) / año

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1. Los subproductos en las IIAA. 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)

Fuente: PROBIOGAS 2009.

Toneladas (materia fresca) / año

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1. Los subproductos en las IIAA. 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

Azuca

rHorta

lizas

Cítrico

s

Lodo

s

Frutas

Sidra

Tubércu

los

7.8 Mill. T/año4.316

Fuente: PROBIOGAS 2009.

Toneladas (materia fresca) / año

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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 PrimasTonelada de Subproducto / Tonelada de Producto

…

2. Prevención y gestión. Reducción de desperdicio/pérdidas/mermas en IIAA:

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Motivaciones para la mejora:

-Reducción de costes.-Alineamiento con políticas de reducción de las pérdidas y el desperdicio alimentario. -Cumplimiento de objetivos medioambientales en materia de residuos.-Desarrollo de Políticas de RSE.-Marketing verde.-Cumplimiento con las Mejores Técnicas Disponibles (MTDs). Nuevo documento BREF FDM en curso !!

2. Prevención y gestión. Reducción de desperdicio/pérdidas/mermas en IIAA:

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A través de:

-empresas que usan subproductos como materias primas para sus procesos productivos,-gestores autorizados,-gestores autorizados para SANDACH.

2. Prevención y gestión. Gestión de Subproductos:

“simbiosis industrial”:

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3. Principales aplicaciones y tendencias de futuro.

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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 empleados en alimentos funcionales.

3. Principales aplicaciones.

• Hollejo y raspón de las uvas : fibra alimentaria (pectina, sobre todo en el hollejo) y antioxidantes (polifenones, sobre todo en el raspón).

• 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.),

Otros subproductos: fibras, celulosas, carbohidratos, biopolímeros, etc.

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3. Principales aplicaciones.

Manzana Frutas del bosque Cítricos Frutas

exóticas Patata Tomate Aceituna Otras frutas y hortalizas Misceláneo Productos

cárnicosProductos

lácteosÁcido LácticoAditivosAdsorbentes de metales pesadosAlimentos funcionalesAntimicrobianosAntioxidantesAzúcaresCaptura de CO2CarotenoCarotenoidesCelulosaColágenoCompuestos bioactivosCultivos starterEnzimasFenolesFibraFitosanitariosFlavonoidesFosfatosFuente de Carbono (carbon source)GelatinaCaucho (rubber filler / natural rubber)Herbicidas/PesticidasIngredientes alimentariosLactulosaLicopenoLípidosOligosacáridosPectinaPéptidosPiensosPolifenolesProductos de limpiezaProteínasSirope 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.

3.1. Alimentación y salud humana.3.2. Aplicaciones en distintos sectores. Investigaciones (2010-2012): nuevos (bio)productos.

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3.1. Alimentación y salud humana.Aprovechamiento como medio de cultivo de bajo coste en bioproducción de compuestos de interés.

3. Principales aplicaciones.

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.

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3.1. Alimentación y salud humana.Aprovechamiento como medio de cultivo de bajo coste en bioproducción de compuestos de interés.

3. Principales aplicaciones.

FP7 NMP.2011.2.3-1.

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3. Principales aplicaciones.

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.

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3. Principales aplicaciones.

3.3. Alimentación ANIMAL.

Ingrediente en la formulación de piensos.

Principales requisitos de los subproductos a emplear:

•Elevado volúmen.•Composición homogénea.•Disponibilidad. Suministro estable.•Presentación sólida y bajo % en humedad.•Fácil conservación.•Bajo precio. •Cumplimiento reglamentación.

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3. Principales aplicaciones.

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).

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3. Principales aplicaciones.

3.5. Bioenergía y biocombustibles. Biomasa sólidaBiocombustibles líquidosBiogás.

BiomasaRESIDUAL

BIOCOMBUSTIBLES

SÓLIDOS BIOCOMBUSTIBLES

LÍQUIDOS

BIODIESEL BIOETANOL

BIOGASBIOMETANO

SYNGAS

BiomasaRESIDUAL

BIOCOMBUSTIBLES

SÓLIDOS BIOCOMBUSTIBLES

LÍQUIDOS

BIODIESEL BIOETANOL

BIOGASBIOMETANO

SYNGAS

Actividades AGROALIMENTARIAS

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3. Principales aplicaciones.

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

•P

ele

tiza

ció

n

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3. Principales aplicaciones.

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

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3. Principales aplicaciones.

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..

BIOMASA RESIDUAL

BIOCOMBUSTIBLES

LÍQUIDOS

BIOETANOL

en desarrollo

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3. Principales aplicaciones.

Biogás.

GRANJAS Y COOPERATIVAS

INDUSTRIA ALIMENTARIA

• Estiércol, purín gallinaza, etc. • Residuos agrícolas.

• SANDACH. C2, C3• Residuos vegetales.• Mixtos.

TECNOLOGÍAS

•CO- DIGESTIÓN ANAEROBIA.

APLICACIONESBIOMASA 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

34Programa Taller FIAB. Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria

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3. Principales aplicaciones.

Biogás para auto-consumo en IIAA.

IEE/13/477/SI2.675801

Sustainable small-scale biogas production from agro-food waste for energy self-

sufficiency

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3. Principales aplicaciones.

3.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.

www.biconsortium.eu

Oportunidadesde financiación para proyectos de I+D y demostración

36Programa Taller FIAB. Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria

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3. Principales aplicaciones.

3.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.

BioBased Products

PiensosFertilizantes/enmiendasBiomateriales:BioplásticosBiopolímerosCompositesBiofibrasCaucho y espumasAglomerados, etc.

Productos Químicos(biochemicals):

Hidratos de Carbono Lignina LípidosProteínasMetabolitos secundariosProductos nutracéuticos

37Programa Taller FIAB. Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria

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3. Principales aplicaciones.

3.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.

BioEnergía y Biocombustibles

Calor / FríoElectricidad

Biocombustibles:Sólidos: pellets, ..Gas:biogasbiometanobiohidrógeno

Líquidos:Biocarburantesbioetanolaceites vegetalesbiodieselbiobutanolJet-fuel

Etc.

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3. Principales aplicaciones.

3.6. Modelos integrados: las biorrefinerías.

El ejemplo de CLaMber en CastillaLaMancha.

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

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3. Principales aplicaciones.

¿CUAL ES LAMEJOR APLICACIÓN PARA UN SUBPRODUCTO?

La que sea más sostenible técnica, medioambiental y ECONOMICAMENTE.

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Hacia el concepto de “economía circular”:

ECONOMÍA CIRCULAR

41www.ainia.esPrograma Taller FIAB.

Gestión de Subproductos en la Industria AlimentariaMadrid, 12 Mayo 2015

Muchas gracias por su atención

Andrés Pascual VidalEmail: apascual@ainia.es

Twitter: @andpasvid