Biorefinería: un modelo de negocios de productos de alto valor agregado a partir de desechos agrícolas e industriales y promotora de desarrollo sustentable en el contexto de la bioeconomía

Resumen

A nivel mundial, la industria tiene la necesidad cada vez mayor de reemplazar materias primas fósiles por renovables. Por otro lado, la generación de subproductos en grandes volúmenes en las agroindustrias provoca problemas ambientales. Estos dos factores han desarrollado la biorrefinería como posible solución. La biorrefinería integrada con múltiples procesos y productos, juega un rol central en el desarrollo sustentable y en la bioeconomía. En Ecuador, la materia prima renovable lo constituyen la biomasa residual, es decir, los subproductos generados por la industria cervecera, aceitera, bananera, cacaotera, cafetera, arrocera, exportación de rosas, etc. tanto en el campo durante la cosecha como en la planta industrial durante su procesamiento. La biomasa residual contiene componentes químicos valiosos, que son potenciales fuentes de bioenergía,  biomateriales y bioproductos. Para dejar de exportar materias primas y exportar productos de alto valor agregado, es necesaria la investigación y desarrollo de nuevos procesos y productos, por lo tanto, las universidades juegan un rol central en este tema ya que se requieren equipos multidisciplinarios de trabajo que impulsen la innovación y desarrollo de nuevas tecnologías amigables con el ambiente y con mercados propios que estimulen emprendimientos en la zonas rurales y urbanas y que dinamicen la bioeconomía. La biomasa requiere de pretratamientos para extraer los componentes químicos de la pared celular vegetal. En década pasada se han desarrollado procesos químicos que usan reactivos menos tóxicos y son menos costosos. La última generación de solventes son los solventes eutécticos profundos, que no son volátiles, son selectivos, más amigables con el ambiente, más económicos y más fáciles de manipular. La agroindustria podría incorporar la biorrefinería en sus instalaciones. Se presentan tres casos de estudio: 1) tratamiento de residuos forestales con solventes eutécticos profundos para la obtención de biocombustibles y bioproductos; 2) obtención de nanocristales de celulosa a partir de subproductos de la extracción del aceite de palma; y 3) extracción de compuestos bioactivos (antioxidantes, antiinflamatorios y citotóxicos) de los residuos de aguacate; como ejemplos de biorrefinería con tecnología de punta adaptada a las necesidades rurales ecuatorianas y que sirvan para emprendimientos en las zonas rurales y urbanas para desarrollar la bioeconomía y mejoren la balanza comercial de las importaciones y exportaciones del Ecuador.

Palabras clave:
Alto valor agregado, biorrefinería, desarrollo industrial sostenible, emprendimientos subproductos agroindustriales.

Abstract
Globally, the industry has an increasing need to replace fossil raw materials with renewable ones. On the other hand, the generation of by-products in large volumes in agro industries causes environmental problems. These two factors has developed the biorefinery as a possible solution. The integrated biorefinery with multiple processes and products, plays a central role in sustainable development and in the bioeconomy. In Ecuador, the renewable raw material is the residual biomass, that is, the by-products generated by the beer, palm oil, banana, cocoa, coffee, rice, sugar cane industries, and so on, both in the field during harvest and in the industrial plant during processing. The residual biomass contains valuable chemical components, which are potential sources of bioenergy, biomaterials and bioproducts. To stop exporting raw materials and export products with high added value, it is necessary to research and develop new processes and products, therefore, universities play a central role in this issue since multidisciplinary work teams are needed to promote the innovation and development of new environmentally friendly technologies and with their own markets that encourage enterprises in rural and urban areas and that stimulate the bioeconomy. Biomass requires pretreatments to extract the chemical components of the plant cell wall. In the past decade, chemical processes have been developed that use less toxic reagents and are less expensive. The last generation of solvents are deep eutectic solvents, which are non-volatile, selective, more environmentally friendly, more economical and easier to handle. The agroindustry could incorporate the biorefinery in its facilities. Three case studies are presented: 1) Treatment of forest residues with deep eutectic solvents to obtain biofuels and bioproducts; 2) Obtaining nanocellulose crystals from by-products of palm oil extraction; and 3) Extraction of bioactive compounds (antioxidants, anti-inflammatory and cytotoxic) of avocado residues; as examples of biorefinery technology that serve for entrepreneurship development in rural and urban areas and improve the trade balance of imports and exports.