Abengoa Bioenergía

Abengoa Bioenergía y la Innovación

Abengoa Bioenergía Nuevas Tecnologías (ABNT) fue creada a principios de 2003 con el objetivo de convertir Abengoa Bioenergía en la empresa líder en innovación dentro de la industria de la bioenergía. La misión de ABNT es desarrollar procesos tecnológicos innovadores para la producción del bioetanol y sus coproductos.

El equipo de ingenieros y científicos de ABNT, en coordinación con otros centros de I+D, universidades y socios industriales, desarrolla procesos innovadores con el fin de: a) incrementar el rendimiento del bioetanol a partir de cereales («dry mill»); b) mejorar la calidad de los coproductos; c) desarrollar nuevos coproductos; y d) desarrollar tecnología para convertir la biomasa en etanol y mejorar sus coproductos. Asimismo, ABNT lidera el diseño conceptual y la vigilancia normativa en materia de sostenibilidad de las tres localizaciones geográficas de Abengoa Bioenergía.

Como parte de su estrategia de negocio, ABNT desarrollará y registrará la Propiedad Intelectual para proporcionar tecnología a terceros con acuerdos de gestión tecnológica.

 

Resumen de la Innovación del GN en 2010

El trabajo de Abengoa Bioenergía Nuevas Tecnologías consiste en desarrollar y demostrar soluciones tecnológicas sostenibles a través de la ciencia y la innovación con el fin de conseguir los objetivos del Plan Estratégico de Abengoa Bioenergía, que incluye:

  • Desarrollar y comercializar tecnologías de biomasa a precios competitivos.
  • Incrementar el valor añadido de los coproductos existentes y desarrollar coproductos nuevos.
  • Mejorar la actual tecnología de molienda seca.
  • Definir sistemas de gestión (procedimientos y soluciones tecnológicas) que aseguren el cumplimiento de los requisitos de sostenibilidad de los biocombustibles.
  • Promover el desarrollo de los cultivos energéticos.
  • Desarrollar el mercado de la biomasa.
  • Desarrollar programas finales de uso de los biocombustibles.
  • Desarrollar y mejorar nuevas enzimas para la degradación de celulosas.
  • Desarrollar una tecnología de captura de CO2 mediante producción de microalgas.

Para el uso de nuevas materias primas orgánicas como fuentes de carbono se focalizan los esfuerzos en los procesos de hidrólisis enzimática y de gasificación y catálisis.

Respecto a la tecnología de hidrólisis enzimática, se ha trabajado intensamente en la planta piloto de York, Nebraska (EEUU), donde se han adquirido conocimientos del proceso y la operación. También se ha puesto en marcha la instalación de demostración de Babilafuente (BCyL), de 5 ML de bioetanol de segunda generación. Esta información es crítica para el desarrollo del diseño de la primera instalación industrial de su clase, que se está llevando a cabo en un proyecto financiado por el DOE estadounidense (US Department of Energy).

En el campo de la gasificación y la catálisis, durante 2010 se ha continuado con el ambicioso programa de desarrollo de catalizadores heterogéneos de conversión de gas de síntesis en etanol y se han solicitado dos patentes españolas de catalizadores que superan los últimos avances hasta el momento. Se ha continuado, asimismo, con el desarrollo de modelos y análisis tecno-económicos de diferentes configuraciones de conversión termoquímica de biomasa y con la exploración de alternativas para introducir tecnologías de gasificación de biomasa.

En las plantas piloto, en continua evolución, se han desarrollado mejoras en el proceso de producción a partir de almidón, obteniéndose un aumento en el rendimiento etanol/cereal. Al mismo tiempo, se experimenta con nuevas enzimas para evaluar las mejoras en el rendimiento y la disminución de los impactos que se pretende obtener. De esta forma se consiguen importantes mejoras de producción en términos de litros de etanol por tonelada de cereal.

Asimismo, Abengoa Bioenergía ha trabajado en el desarrollo, evaluación y validación de nuevos procesos para la revalorización de los coproductos que se obtienen en la producción de bioetanol a partir de cereales, centrándose particularmente en la mejora de la consistencia del coproducto, el aumento de la digestibilidad y concentración de proteínas y el desarrollo de un producto para la alimentación de cerdos y aves de corral.

En el área de Sostenibilidad y Consultoría Estratégica destaca el diseño y desarrollo y posterior solicitud de aprobación a la Comisión Europea de un Esquema Voluntario propio de Abengoa Bioenergía (Esquema RBSA) con el que poder demostrar el cumplimiento de los requisitos legales de la Directiva de Energías Renovables 2008/29/CE. Adicionalmente se sigue trabajando de manera continua en proyectos para la definición y mejora de los sistemas de gestión de la sostenibilidad, el desarrollo estratégico y el soporte en la interacción de los grupos de interés.

La materia prima representa entre el 60 % y 70 % del coste de producción de los biocombustibles y en sus ciclos de vida, entre el 30 % y el 40 % de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), según datos de los análisis efectuados por el Joint Research Centre (JRC). Abengoa Bioenergía está trabajando en cuatro proyectos diferentes en el área de las materias primas: a) análisis e identificación de las materias primas más sostenibles a escala mundial; b) estudio del potencial de suministro de biomasa próximo a las instalaciones de Abengoa Bioenergía en Europa; c) desarrollo de una solución tecnológica capaz de trazar y asignar emisiones de GEI y verificar otros criterios de sostenibilidad adicionales para la materia prima consumida en la producción del biocombustible; y d) selección de las especies de biomasa más apropiadas para la producción de energía mediante tecnologías de primera y segunda generación.

Conocedores de los beneficios medioambientales que supone el uso de biocombustibles, la compañía está llevando a cabo programas de demostración de uso de e85 y e95 y estudios sobre las mezclas etanol-diésel para desarrollar mezclas estables que cumplan con los requisitos de los motores de gasolina y diésel. Estos programas de demostración de nuevas aplicaciones del etanol como producto final se han centrado en la implementación de las mezclas etanol-diésel (o e-diésel) en flotas cautivas de vehículos pesados (autobuses y maquinaria de obras). Los análisis de carburante se han programado estratégicamente para obtener el conocimiento sobre estabilidad de mezclas, prestaciones en banco-motor y durabilidad de los componentes de motores cuanto se emplea e-diesel. En los diferentes estudios y demostraciones llevados a cabo con e-diesel se ha demostrado una reducción del humo visible de hasta un 70 %, de las partículas hasta un 40 %, y de las emisiones de CO y NOx hasta un 30 % y un 6 %, respectivamente.

Otro concepto donde enfocar los esfuerzos es el de la Biorrefinería, con el que se obtendrán productos atractivos para el mercado a partir de biomasa. Se está trabajando en el desarrollo de conceptos integrados mediante la combinación de tecnologías de primera y segunda generación, en la identificación y selección de productos de alto valor añadido para producir energía a partir de biomasa y en la integración de instalaciones de producción de enzimas y de captura de CO2 mediante microalgas en plantas de producción de bioetanol.

La importancia de los biocatalizadores o enzimas en la ruta bioquímica de producción de etanol a partir de biomasa es tal que se ha creado una línea de investigación exclusiva para desarrollar enzimas optimizadas, más efectivas, que reduzcan el consumo y, por tanto, el impacto económico del proceso. Las líneas en las que se está trabajando son el aislamiento y expresión de los genes correspondientes a actividades enzimáticas, el aislamiento y mejora de microorganismos productores, la caracterización y optimización de las mezclas enzimáticas, la optimización de las condiciones de operación y el incremento de la productividad. Todo ello llevará a una reducción de costes de producción y de dosis de enzimas. Actualmente las enzimas en desarrollo ofrecen unos rendimientos excelentes y los costes por litro de etanol producido son los más bajos del mercado.

Tras una fase previa de evaluación del potencial de captura de CO2 generado en los procesos de producción actuales mediante el uso de microalgas, se ha puesto en marcha un ambicioso programa de desarrollo cuyos principales objetivos son el aislamiento, mejora y selección de microorganismos de captura de CO2 para la producción de biocombustibles; el desarrollo de técnicas a escala laboratorio para cultivar y procesar estos microorganismos y su posterior aprovechamiento para biocombustibles; la optimización de los sistemas de producción para alcanzar su plena viabilidad; el desarrollo de procesos de transformación posteriores al cultivo para transformarlos en los productos objetivo; y, finalmente, la integración del proceso productivo en la industria. Ya se dispone del primer reactor piloto operativo en la planta de Cartagena.

Proyectos más Importantes

Cenit I+DEA

Abengoa Bioenergía Nuevas Tecnologías lidera el proyecto Investigación y Desarrollo de Etanol para Automoción (I+DEA), que está subvencionado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial como proyecto Cenit.

El objetivo de este proyecto es situar a la industria española en lo más alto del sector de la tecnología, producción y utilización del bioetanol como biocombustible. Como resultado se impulsará la participación del bioetanol en el mercado español de carburantes, lo que se presenta como paso fundamental para cumplir con los objetivos fijados por la Comisión Europea en su Directiva 2003/30/CE del 8 de mayo de 2003 y, posteriormente en la directiva de promoción de energías renovables.

7 Autobús urbano impulsado mediante bioetanol en Madrid, España

El proyecto agrupa a 25 empresas y a 27 centros de investigación, con un presupuesto total de 28,2 M€. El grupo se ha formado siguiendo un criterio de excelencia científica, multisectorialidad y multirregionalidad. Estos miembros proceden de los sectores agrario y de producción de semillas, del biotecnológico, el energético, el automovilístico y el del transporte. Tanto los participantes como los centros de investigación involucrados están localizados en todo el territorio nacional y constituyen una red de excelencia científica y tecnológica.

Cenit SOST-CO2

El proyecto SOST-CO2, Nuevos Usos Industriales y Sostenibles del CO2, está financiado por el programa Cenit del CDTI y tiene como objetivo el desarrollo de aplicaciones industriales sostenibles para la utilización del dióxido de carbono generado por la industria. Las soluciones en las que se está trabajando abarcan todas las áreas de la industria actual: química, energética, energías renovables, alimentación, servicios, etc.

El proyecto está liderado por Carburos Metálicos y el centro mixto —privado y público— Matgas (Carburos Metálicos, CSIC, UAB), y el consorcio, formado por 16 entidades, está constituido por algunas de las empresas españolas de mayor relevancia, como Repsol, Iberdrola, Agbar o Ros Roca, así como por varias pequeñas empresas de base tecnológica. El número de grupos de investigación que colaboran asciende a 28 y el presupuesto total del proyecto es de 26 M€.

La actividad de Abengoa Bioenergía dentro del proyecto SOST-CO2 está enfocada a dos áreas principales, ambas destinadas a transformar el CO2 que se genera en los procesos de fermentación: a) desarrollar tecnología de producción de bioetanol a partir del CO2 en diversos procesos catalíticos; y b) transformar biomiméticamente el CO2 en microalgas para producir biocombustibles y otros productos de valor añadido.

FP6 Biosynergy

Biosynergy es un Proyecto Integrado, financiado por el Sexto Programa Marco de la Comisión Europea, cuyo objetivo consiste en usar biomasa para la síntesis de bioproductos —químicos y/o físicos— y en producir portadores de energía secundarios —combustibles del transporte, energía y/o CHP— mediante el desarrollo de la biorrefinería. La investigación se basa en el desarrollo avanzado e innovador de los procesos de fraccionamiento y conversión mediante la combinación de las vertientes bioquímicas y termoquímicas así como en el desarrollo del proceso desde la escala de laboratorio a la escala de planta piloto.

ECN se ocupa de coordinar del proyecto y en cuanto al Consorcio, está formado por compañías como Dow Europa, VTT, Biorefinery.de, CRES, Universidades de Aston y Delft, etc.

El objetivo de las actividades de ABNT es desarrollar el diseño conceptual de una planta de biorrefinería que convierta biomasa lignocelulósica en etanol y coproductos de alto valor añadido, diseño basado en la planta de etanol existente a partir de biomasa que Abengoa Bioenergía tiene en Salamanca (BCyL). También se trabaja dentro del proyecto en la generación de los datos necesarios para la evaluación de las distintas opciones de fraccionamiento —físico o químico— de la biomasa.

8 ABNT investiga nuevos usos de la biomasa

Proyecto Singular Estratégico (PSE)

Los cultivos energéticos son plantaciones de crecimiento rápido que tiene como objetivo la producción de algún tipo de energía, ya sea térmica, eléctrica o mediante su transformación en biocombustibles. Abengoa Bioenergía pretende obtener etanol a partir de cultivos producidos en España con este propósito, bien de materias primas alternativas con elevado contenido en almidón, bien de otras biomasas lignocelulósicas.

Con este fin, Abengoa Bioenergía Nuevas Tecnologías colabora en proyectos que potencian el desarrollo de cultivos energéticos. Entre ellos destacan los Proyectos Singulares Estratégicos (PSE), financiados por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional.

En estos proyectos se colabora en la producción y caracterización de la biomasa de los cultivos energéticos así como en la logística de su suministro y certificación, en particular en la trazabilidad y certificación de biomasas para la producción de bioetanol de segunda generación.

Estos proyectos tienen un alto impacto en la potenciación de nuevos cultivos energéticos, la mejora de cultivos convencionales que optimicen la producción de bioetanol y el desarrollo del mercado de los cultivos energéticos en condiciones sostenibles.

Proyecto Híbrido

Abengoa Bioenergía Nuevas Tecnologías lidera la ejecución de este proyecto. El principal objetivo es diseñar, construir y operar la planta híbrida comercial de biomasa y almidón de 380 ML.

Los objetivos específicos del proyecto incluyen:

  • Demostrar la viabilidad comercial del proceso de conversión de biomasa en etanol.
  • Comprobar que las tecnologías desarrolladas son adaptables a las plantas existentes y futuras.

La filial ABNT ha sido seleccionada para diseñar, construir y operar la gran planta-biorrefinería de demostración del DOE, cuya subvención financiará parcialmente el proyecto. La biorrefinería quedará ubicada junto a una planta de etanol de almidón, lo que conformará un complejo híbrido en Hugoton (Kansas, EEUU).

La biorrefinería tendrá una capacidad de conversión de un mínimo de 700 t/día y consistirá en dos procesos: una Hidrólisis Enzimática (EH), y una parte de la Gasificación. La parte de EH convertirá la biomasa (400 t/día) en etanol, lignina y pienso para animales. La parte de la gasificación convertirá 300 t/día de biomasa en gas de síntesis (comúnmente conocido como syngas), que será quemado para la generación de vapor. El vapor se usará internamente en la planta de la biomasa y el exceso se venderá a la planta de almidón adyacente.

 Hitos Alcanzados:
  • Obtención de la subvención para el contrato de la fase 1: 38 M$ del DOE.
  • Contratados personal y oficinas para el proyecto.
  • Firmados contratos de finca y agua.
  • Obtención de la aprobación Proforma de la planta híbrida de almidón/biomasa.
  • Obtención de la aprobación para la preconstrucción del proyecto y el programa del EPC.
  • Completados los modelos de simulación de hidrólisis enzimática y gasificación.
  • Selección de la tecnología de almidón.
  • Asignación y contratación de consultoras de arquitectura e ingeniería.
  • Completada la fase de ingeniería del proyecto.

FP7 Bioref-integ

Bioref-integ es un proyecto financiado por el Séptimo Programa Marco de la Comisión Europea que aborda el estudio y desarrollo de conceptos de biorrefinería a partir de complejos industriales ya existentes productores de fuel,a los que se pretende hacer más competitivos mediante la coproducción de nuevos productos. Dentro del proyecto se analizan distintos sectores de mercado: bioetanol, biodiésel, pulpas/papel, refino de petróleo, producción de energía, industria alimenticia y sector agrario. La evaluación de los conceptos de biorrefinería desarrollados dentro del proyecto incluye la valoración de la tecnología, un análisis económico y un estudio de emisiones.

El coordinador del proyecto es ECN y el Consorcio está formado por compañías como AFSG, VTT, ETC, Repsol, las universidades de Gent y de Aston, etc.

El objetivo de las actividades de Abengoa Bioenergía es dar apoyo a actividades de identificación de complejos industriales existentes dentro del sector del bioetanol y de productos potenciales que pudieran ser coproducidos con este, así como llevar a cabo el desarrollo de modelos de simulación de biorrefinería integrada dentro del sector del bioetanol.

El proyecto finalizó con éxito en junio de 2010 y permitió la identificación de nuevas oportunidades para el desarrollo del etanol dentro del área de la biorrefinería.

9 Planta de demostración biomasa - etanol de 2º Generación en Babilafuente, Salamanca

PlanE DemoE2

El objetivo global del proyecto es establecer las bases para permitir la transición a las tecnologías de producción de etanol de segunda generación mediante la operación de la planta de demostración de Babilafuente (Salamanca), con capacidad para producir 5 ML anuales de bioetanol a partir de paja de trigo y cebada.

Concretamente, el proyecto tiene los siguientes objetivos tecnológicos:

  • Demostración de la tecnología de producción de etanol lignocelulósico a escala comercial.
  • Producción de enzimas a escala industrial para su utilización en la planta de etanol.
  • Ejecución de actividades de desarrollo tecnológico relacionadas con el proceso implementado en la planta de Babilafuente (Salamanca) con el fin de reducir los costes de operación y capital del proceso. Esto se hará mediante:
    • Optimización de las condiciones de la etapa de hidrólisis enzimática.
    • Reducción de la severidad del tratamiento termoquímico de la biomasa mediante la sustitución parcial o total por un tratamiento biológico.
    • Desarrollo de un microorganismo cofermentador de azúcares C5 y C6 que elimine la necesidad de algunas etapas de fraccionamiento.
 

Nuevos Proyectos

FP7 LED

El proyecto Lignocellulosic Ethanol Demonstration (LED), financiado por el Séptimo Programa Marco de la Comisión Europea, tiene por objetivo el diseño y construcción de una biorrefinería para la producción de bioetanol de segunda generación a partir de paja de cereal para su empleo en flotas públicas, así como la mejora de las enzimas implicadas en la hidrólisis de celulosa y el aprovechamiento de la lignina contenida en la materia prima en productos de alto valor añadido.

Este proyecto está liderado por Abengoa Bioenergía Nuevas Tecnologías y cuenta con la participación de otras cuatro empresas de países diferentes: Green Value, de Suiza; TNO, de Holanda; y Communauté d’Agglomération of the Pau-Pyrenées (CDAPP) y Communauté de Communes of Lacq (CCL), de Francia.

El proyecto LED supone la continuidad del desarrollo tecnológico necesario para comercializar la producción industrial de etanol de segunda generación. En este camino, Abengoa Bioenergía ha cubierto hitos tan importantes como la construcción de una planta de demostración en Babilafuente (Salamanca, España) con una capacidad de producción de 5 ML/año y que ya fue apoyada por la Comisión dentro de su 5º PM.

El objetivo del proyecto «Lignocellulosic Ethanol Demonstration» es el diseño, construcción y operación de una planta de 50 ML anuales de producción de etanol a partir de biomasa lignocelulósica. Este proyecto está liderado por Abengoa Bioenergía Nuevas Tecnologías y en él participan otros cuatro socios.

Cenit BioSos

El proyecto Cenit BioSos (Biorrefinería Sostenible) tiene como fin cubrir la cadena completa de valor de la biomasa, desde la generación del recurso hasta los productos finales de mercado, con especial atención al desarrollo de estudios y herramientas para asegurar la sostenibilidad de las soluciones desarrolladas.

Financiado por el programa Cenit del CDTI, el Cenit BioSos, que cuenta con un presupuesto total de 27,6 M€, se divide en 5 actividades: materias primas, procesos de transformación basados en azúcares, procesos basados en gases, producción de bioproductos y, por último, análisis horizontales de la sostenibilidad.

El objetivo es el desarrollo de una tecnología que permita el diseño de procesos innovadores e integrados de biorrefinería tanto para la producción de energía como para la síntesis de bioproductos, incluyendo el análisis de los impactos económicos, ambientales y sociales de las alternativas propuestas.

Además de Abengoa Bioenergía Nuevas Tecnologías, en el proyecto participan grandes empresas como Ecocarburantes Españoles, Acciona, Azvi, Guascor, Green Source (Sniace), Carburos Metálicos, Técnicas Reunidas y algunas pequeñas empresas de base tecnológica o de alta especialización que aportan un gran nivel técnico al grupo, como Neuron, Solintel y Biópolis, Gairesa, Industrias Omar y Krafft.

FP7 BIOFAT

El proyecto BIOfuel From Algae Technology (BIOFAT), concedido recientemente tras la convocatoria del Séptimo Programa Marco, está en fase de negociación. El objetivo del proyecto BIOFAT es demostrar la viabilidad a escala industrial (10 ha) de la producción de biocombustibles a partir de algas. Se empleará el concepto de biorrefinería, con valorización de las fracciones de la biomasa de algas como biodiésel y bioetanol. Este proyecto está liderado por Abengoa Bioenergía Nuevas Tecnologías y en él participan otros ocho socios.

PlanE BIOCAT2ndOL

El proyecto «Biocatalizadores de alta eficiencia para la segunda generación de bioetanol» (BIOCAT2ndOL) tiene como objetivo el desarrollo de esta gama de biocatalizadores en la hidrólisis de biomasa lignocelulósica para optimizar el proceso de producción de bioetanol de segunda generación. Concretamente, el impacto del coste del biocatalizador se pretende reducir desde los actuales 0,40 €/L de etanol hasta el rango de los 0,10 €/L.

BIOCAT2ndOL aborda el proyecto durante el periodo 2010-2011 a través de tres áreas de investigación principales:

  • Desarrollo de biocatalizadores.
  • Desarrollo de la producción con biocatalizadores.
  • Hidrólisis enzimática y producción de etanol.

El proyecto se lleva a cabo mediante la colaboración de diferentes centros de investigación y de un grupo de empresas liderado por ABNT. Los socios son el Instituto de Catálisis (ICP-CSIC), el Centro de Investigaciones Biológicas (CIB-CSIC), Biópolis SL y Neurón Biopharma.

PlanE SorgoSweet

El objetivo del proyecto «Iniciativa para el desarrollo del cultivo de sorgo dulce con fines bioenergéticos» (SorgoSweet) es la determinación del potencial de implantación del sorgo dulce (sorghum bicolor (L.) Monech) como cultivo energético en las comarcas agrarias próximas a la planta de Ecocarburantes Españoles, en la zona de Cartagena (Murcia, España). Se pretende estudiar con detalle la adaptabilidad potencial del cultivo a las condiciones agroclimáticas de la zona y optimizar las técnicas de extracción previas a la fermentación.

Este proyecto colaborativo, liderado por ABNT, agrupa a dos empresas y a dos centros de investigación, ubicados en diferentes provincias del territorio nacional, lo que fomenta el empleo y el desarrollo económico de esas provincias.

PlanE ECOALGA

El objetivo del proyecto «Iniciativa para el desarrollo de sistemas de cultivo de microalgas con fines bioenergéticos y de captura de CO2» (ECOALGA) es el diseño y construcción de una planta piloto orientada a la evaluación de la tecnología de cultivo de microalgas y cianobacterias como materia prima para la producción de biocombustibles y alimentación animal, así como para la fijación del CO2 procedente de la fermentación del bioetanol usado en la producción.

El proyecto se desarrollará en terrenos de Ecocarburantes Españoles anexos a la planta de etanol, cuyo CO2, procedente de la fermentación del cereal para la producción de etanol, será la fuente de carbono para la producción de algas.

En el proyecto participan los siguientes centros de investigación y universidades:

  • Centro Nacional de Energías Renovables (Departamento de Biomasa).
  • Departamento de Ingeniería Química y Medioambiental de la Universidad Politécnica de Cartagena.
  • Departamento de Producción Animal de la Facultad de Veterinaria de la Universidad de Murcia.

10 Las microalgas ofrecen una solución para la captura de CO2 y la generación de biocombustibles

El proyecto ECOALGA (2010-2011) se encuentra en fase de ingeniería, estando previstas la construcción y la puesta en marcha durante 2011.