Etanol celulósico de residuos agrícolas: piense en el futuro, piense en sunliquid

En el sector energético, los asuntos que nos incumben hoy en día son: la escasez de recursos fósiles, la seguridad energética, el cambio climático, la protección del medioambiente–. Es necesario encontrar fuentes alternativas de energía para reducir nuestra dependencia en el petróleo y en ninguna parte es esto más evidente que en el sector del transporte. En la Unión Europea, EE. UU. y otras áreas económicas principales, los políticos han establecido marcos básicos para promover el uso de biocombustibles compatibles con el clima.

Desde hace ya algún tiempo, muchas compañías han mostrado un creciente interés en la producción de etanol a partir de recursos lignocelulósicos renovables, tales como los residuos agrícolas. Esos recursos no compiten con los cultivos para alimentos y forraje, sino que se crean en cantidades suficientes en todo el mundo como un producto secundario de las prácticas agrícolas actuales, como en el caso de la paja en la producción de cereales.

El proceso

sunliquid® desarrollado por Clariant cumple con todos los requisitos de un proceso innovador técnica y económicamente eficiente, para convertir los residuos agrícolas en biocombustible compatible con el clima. El uso de una producción de enzimas integrada a los procesos, enzimas optimizadas, conversión simultánea de celulosa y hemicelulosa en etanol y un diseño de procesos eficiente a nivel energético, ha permitido superar los retos tecnológicos y  reducir suficientemente los costos de producción con el fin de llegar a un procedimiento comercialmente viable.

Desde 2009, Clariant ha estado operando con éxito una planta piloto en su centro de investigación en Múnich. Esa planta piloto es capaz de producir hasta dos toneladas de etanol por año. En julio de 2012, la planta más grande de Alemania hasta la fecha comenzó a funcionar en Straubing–, se trata de un proyecto de demostración con una capacidad anual de hasta 1.000 toneladas de etanol.

Dr. Markus Rarbach
Dr. Markus Rarbach
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  • Sunliquid®

    The sunliquid® process for the sustainable and economic production of cellulosic ethanol is now fully developed, being designed for industrial plants with a production capacity of 50,000 to 150,000 ton of cellulosic ethanol per year. Clariant provides the know-how and technology for all unit operations on a turnkey basis, coupled with the expertise required for successful implementation. Pre-treatment Chemical-free pre-treatment lowers production and investment costs. At the same time, environmental, health and safety risks are minimized. Enzyme production A small percentage of the pre-treated feedstock is used for enzyme production, which is an integrated part of the process and takes place on-site at the ethanol plant. This makes a major contribution to the economic efficiency of the overall process, resulting in a significant reduction in production costs and ensuring independence from supply shortages and price volatility. Hydrolysis A bespoke enzyme mixture hydrolyses cellulose and hemicellulose chains to form sugar monomers. This step is also termed saccharification. The enzymes are highly optimized based on feedstock and process parameters, resulting in maximum yields and short reaction times under optimal conditions. Fermentation Using optimized microorganisms, the sunliquid® process provides for efficient fermentation, giving rise to maximum ethanol yields. This highly-optimized, one-pot system simultaneously converts both C5 and C6 sugars to ethanol, delivering up to 50% more ethanol than conventional processes which convert only C6 sugars. Separation The innovative and highly energy saving purification method reduces energy demand by up to 50% compared with conventional distillation. It is based on thorough process planning and energy integration, resulting in an entirely energy self-sufficient process. For more details see our Innovation Spotlight video. más

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  • Etanol celulósico de residuos agrícolas: piense en el futuro, piense en sunliquid

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    Ofrecemos soluciones integrales de etanol celulósico con producción de enzimas integrada y, por tanto, autónoma. Nuestro objetivo fue desarrollar un proceso que ofreciera un alto rendimiento a un costo mínimo. Con este fin, hemos combinado nuestros procesos patentados con tecnología a la vanguardia para diferenciarnos de otras compañías.

    Se convierten varios tipos de materia prima en etanol celulósico después de someterlos a tratamientos previos de hidrólisis enzimática y fermentación. Nuestra producción integrada de enzimas da lugar a los más bajos costos posibles de proceso.

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    Ventajas del ®procedimiento sunliquid
    • Proceso integrado con tecnología a la vanguardia compatible con el clima
    • Bajos costos de enzimas gracias a la producción integrada de la enzima en el sitio
    • Fermentación simultánea de azúcares C5 y C6 a etanol en un solo recipiente
    • Proceso eficiente en cuanto a energía y agua
    • Generación de energía de proceso a partir de productos secundarios
    • Flexible para diferente materia prima lignocelulósica
    El proceso® sunliquid

    Tratamiento previo

    El tratamiento previo libre de químicos reduce los costos de producción e inversión. Al mismo tiempo se minimizan los riesgos para el medio ambiente, la salud y los de seguridad.

    Producción de enzimas

    Se utiliza un pequeño porcentaje de la materia prima pretratada para la producción de enzimas, que es una parte integral del proceso y se lleva a cabo en las instalaciones de las plantas de etanol. Esto produce una gran contribución a la eficiencia económica de todo el proceso, resultando en una reducción significativa de los costos de producción y garantizando su separación de la escasez de suministros y la volatilidad de los precios.

    Hidrólisis enzimática

    Una mezcla de enzimas hecha a la medida hidroliza las cadenas de celulosa y hemicelulosa para formar monómeros de azúcar. Este paso también se denomina sacarificación. Las enzimas se optimizan en gran medida en cuanto a parámetros tales como materia prima y procesos, lo que genera máximo rendimiento y corto tiempo de reacción bajo condiciones óptimas.

    Fermentación

    Usando microorganismos optimizados, el proceso sunliquid® produce una fermentación eficiente, dando lugar a rendimientos máximos de etanol. Este sistema altamente optimizado de un solo recipiente convierte simultáneamente las azúcares C5 y C6 en etanol, produciendo hasta un 50 % más de etanol que los procesos convencionales que convierten solo azúcares C6.

    Purificación del producto

    Este método de purificación innovador y con grandes ahorros de energía reduce la demanda de energía en hasta un 50 % en comparación con la destilación convencional. Se basa en una minuciosa planificación del proceso e integración energética, lo que resulta en un proceso completamente autosuficiente en cuanto a energía.

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  • Etanol celulósico de residuos agrícolas: piense en el futuro, piense en sunliquid

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    Materia prima del futuro – residuos agrícolas lignocelulósicos

    La lignocelulosa es la materia prima utilizada en nuestro proceso sunliquid®. La lignocelulosa proporciona el soporte estructural para paredes celulares en la biomasa obtenidos de la silvicultura y la agricultura. Su estructura estable se compone de celulosa, hemicelulosa y lignina, la composición exacta varía de acuerdo al tipo de planta. En poco tiempo, podemos ajustar nuestro proceso sunliquid® a los más variados tipos de materia prima, incluyendo paja de cereal, rastrojo de maíz, bagazo y cultivos energéticos como la caña chinesca (miscanthus) y el pasto varilla. Hemos procesado trigo de la paja, rastrojo de maíz y bagazo en nuestra planta de demostración en Straubing mostrando buenos resultados. Un número de otra materia prima de lignocelulósica han sido probada a nivel piloto y de laboratorio.

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    Disponibilidad de la materia prima lignocelulósica

    EE. UU., Asia y la Unión Europea son productores principales de productos secundarios agrícolas, tales como paja de cultivos de arroz, de maíz y de cereales. La paja excedente ofrece una materia prima ideal para la fabricación de etanol celulósico, y no representa competencia alguna a la producción de alimentos o forraje para animales. Tampoco se requiere el uso adicional de la tierra para producir bioetanol en base a este tipo de materia prima, ya que se crean automáticamente como un subproducto durante la producción actual de arroz, maíz y cereales.

    Como resultado, se producen cada año, solo en la UE, cerca de 240 millones de toneladas de paja de cereales como un subproducto agrícola. Actualmente se utiliza solo una pequeña parte de eso. Los estudios a largo plazo han demostrado que hasta un 60 % podría ser tomado del campo y están por lo tanto disponibles para otros usos. Al procesar esta cantidad de paja, se podría sustituir alrededor del 25 % de la demanda de gasolina prevista de la UE por etanol celulósico en 2020, exclusivamente con material excedente. Esto significa que el etanol celulósico podría desempeñar un papel clave a lo largo del camino de Europa hacia un transporte por carretera sustentable y respetuoso del clima.

    En los EE. UU., el rastrojo de maíz es el principal residuo disponible para su conversión en etanol celulósico, siendo la paja de cereales la segunda materia prima más importante. El estudio de mil millones de toneladas (Billion Ton) publicado por el Departamento de Energía estima que el volumen de rastrojo de maíz y de paja de cereales disponible de forma sustentable es entre 190 y 290 millones de toneladas. En Brasil, donde la caña de azúcar ya ha sido utilizada para producir bioetanol por muchos años, se previeron cerca de 545 millones de toneladas de caña de azúcar para la cosecha 2011-2012, la cual a su vez dio lugar a aprox. 73 millones de toneladas de bagazo. Aun después de deducir las cantidades utilizadas para generar energía en las plantas existentes, se podrían producir alrededor de 11 millones de toneladas adicionales de etanol celulósico. Esto equivale aproximadamente al 50 % de la producción actual de etanol en Brasil.

    Combinando la avanzada tecnología sobre conversión y los recursos renovables, la reasignación de pastizales hacia tierras de cultivo y la activación de las tierras agrícolas en barbecho, parecería posible sustituir los combustibles fósiles con etanol celulósico en el mediano y largo plazo.

    materia prima® sunliquid

    • Paja de cereal (trigo, cebada...)
    • Rastrojo de maíz
    • Bagazo (de la caña de azúcar)
    • Caña chinesca (miscanthus)
    • Paja de arroz


  • Etanol celulósico de residuos agrícolas: piense en el futuro, piense en sunliquid

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    Asumimos la responsabilidad

    Una de las razones detrás del uso de biocombustibles basados en recursos renovables es reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

    El etanol celulósico es un combustible compatible con el clima. Está hecho a partir de residuos lignocelulósicos renovables, que también contienen lignina – un material que, a pesar de que no se puede convertir en etanol, puede sin embargo suministrar energía para el proceso de fabricación. En comparación con el etanol hecho de maíz o de trigo, el etanol celulósico producido por nuestro proceso biotecnológico® sunliquid cuenta con un perfil de emisiones enormemente mejorado y, por lo tanto, ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. el bioetanol de sunliquid® evita hasta un 95 % de las emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con los combustibles convencionales.

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    Lo que es más, nuestro proceso sunliquid® evita la competencia con los cultivos para alimentos y forraje. Solo se utilizan residuos de la producción de alimentos y forraje para animales. En el caso de sunliquid®, la discusión de alimentos en comparación con combustible es por lo tanto superflua.

    Por otra parte, la producción de etanol celulósico ofrece la diversificación de los ingresos de los agricultores y genera nuevos empleos compatibles con el ambiente, sobre todo en las zonas rurales.


  • Etanol celulósico de residuos agrícolas: piense en el futuro, piense en sunliquid

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    En dirección a la comercialización

    El proceso

    sunliquid® ha estado funcionando con éxito en la planta piloto de nuestro centro de investigación de Múnich desde principios de 2009. En julio de 2010 tomamos el siguiente paso y decidimos construir la planta de etanol celulósico más grande de Alemania a la fecha en Straubing, cerca de Múnich. La planta entró en funcionamiento en julio de 2012. Confirma la viabilidad tecnológica de sunliquid® a gran escala.

    Con un monto total de unos 28 millones, el proyecto entero implica un gasto de capital de alrededor de 16 millones y una inversión en los proyectos de investigación asociados por valor de poco menos de 12 millones. El gobierno estatal de Baviera y el ministerio federal de educación e investigación de Alemania suministran cada uno una ayuda de alrededor de 5 millones para estos y otros trabajos de investigación relacionados con el proyecto.

    Nuestra decisión de invertir en una planta de demostración representa un paso importante hacia la comercialización del® proceso– sunliquid y finalmente el lanzamiento de mercado de un proceso sustentable para la producción de combustibles compatibles con el clima.


    Con una superficie de aprox. 60 x 30 m, la planta produce hasta 1.000 toneladas de bioetanol al año. Inicialmente, la paja de cereales  era la principal materia prima, siendo procesadas unas 4.500 toneladas cada año. En el verano de 2013 empezamos a convertir rastrojo de maíz y bagazo de caña confirmando el potencial mundial de la tecnología.

    Se necesitan plantas de demostración para verificar el funcionamiento eficiente de los nuevos procesos a escala de producción. La planta en Straubing esencialmente sirve para validar el proceso sunliquid®, pero también es lo suficientemente flexible como para dirigir otros procesos basados en recursos renovables hacia la madurez del mercado en el largo plazo. También servirá para crear centros de capacitación para el personal empleado por los inversionistas y posteriores operadores de plantas de producción.

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    Nuestros clientes

    El proceso sunliquid® está dirigido a todos aquellos clientes interesados en obtener en un solo paso licencia para un proceso sin complicaciones de llave en mano a gran escala para la producción económica de etanol celulósico. Esto no se limita únicamente a un concepto personalizado para una planta de producción. También suministramos todos los componentes necesarios para el funcionamiento rentable de la planta de producción, incluyendo, por ejemplo, cultivos de inicio para la producción de enzimas y etanol, así como tecnología especial para la separación de etanol eficiente en cuanto a energía.

    Planeamos proyectos junto con nuestros clientes y llevar a cabo las evaluaciones del negocio. A la par con los clientes, elaboramos conceptos para garantizar el suministro de materiales en bruto, junto con estrategias de venta para los productos. Para el diseño y construcción de las plantas recomendamos socios conocidos y experimentados con los que hemos trabajado durante muchos años. Ofrecemos a los clientes instalaciones de capacitación en nuestra planta de demostración para que las usen antes de poner en marcha sus propias plantas de producción. Mantenemos un equipo de expertos en procesos con gran experiencia como consultores para nuestros clientes. También nos involucramos en el desarrollo conjunto de soluciones personalizadas basadas en nuestra plataforma sunliquid®, modificando el proceso en función de las necesidades individuales.

    El proceso

    sunliquid® se destaca por su

    • uso flexible de diversos materiales en bruto a base de enzimas específicas de materia prima
    • alto rendimiento
    • producción de energía autosuficiente – no se necesita energía fósil
    • baja inversión y costos de producción – capaz de competir con bioetanol de primera generación
    El paquete de licencia

    sunliquid® incluye:

    • tecnología® sunliquid
    • cultivos de inicio para la producción integrada de enzimas
    • cultivos de inicio para la producción de etanol


  • septiembre 02, 2019

    Clariant successfully concludes testing of energy crop miscanthus at Straubing plant for GRACE project

    Munich, September 02, 2019 – Clariant announced today that it has conducted tests on approximately 30 tons of miscanthus provided by INA, Croatia’s leading oil and gas company. The miscanthus biomass was harvested and baled at the INA demonstration site in Croatia in February this year and shipped for processing to Clariant’s pre-commercial sunliquid plant in Straubing, Germany for conversion into lignocellulosic sugars and ethanol. más

    octubre 31, 2017

    Clariant constrói planta-modelo de etanol celulósico sunliquid® na Romênia

    São Paulo, 09 de novembro de 2017 – A Clariant, uma das empresas líderes mundiais em especialidades químicas, anuncia o investimento em uma nova planta comercial para a produção de etanol celulósico em larga escala a partir de resíduos agrícolas utilizando sua tecnologia sunliquid®. A nova planta, com capacidade de produção anual de 50.000 toneladas, será construída no sudoeste da Romênia. As instalações serão de uma planta-modelo, confirmando a competitividade e a sustentabilidade da tecnologia sunliquid® em escala comercial, reforçando assim a estratégia de negócios da Clariant para o licenciamento do sunliquid®. más

    septiembre 18, 2017

    Clariant and Enviral announce first license agreement on sunliquid® cellulosic ethanol technology

    Muttenz, September 18, 2017 – Clariant, a world leader in specialty chemicals, and Enviral, the largest producer of bioethanol in Slovakia, today announced that they have signed a license agreement on sunliquid® cellulosic ethanol technology. más

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