Taller FIAB Gestión de Subproductos AINIA
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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.
2Programa Taller FIAB. Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria
Madrid, 12 Mayo 2015
> 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”:
20Programa Taller FIAB. Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria
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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
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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
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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.
38Programa Taller FIAB. Gestión de Subproductos en la Industria Alimentaria
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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.
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Muchas gracias por su atención
Andrés Pascual VidalEmail: [email protected]
Twitter: @andpasvid