Valorización de la lignina kraft para la producción de vainillina.
Enlaces de interés:
El proyecto KL Vainillina, que se llevó a cabo entre septiembre de 2016 y noviembre de 2020, permitió desarrollar un proceso de despolimerización y separación de bioproductos de alto valor añadido a partir de lignina kraft (KL), partiendo de la escala de laboratorio hasta su procesado en una planta piloto (TRL4). En cuanto a la obtención de vainillina (objetivo inicial del proyecto), pese a que se consiguieron unos resultados de conversión de lignina a monómeros de hasta el 7%, se demostró que los bajos rendimientos de vainillina obtenidos utilizando como materia prima la lignina kraft extraída de la madera de eucalipto generan que el proceso sea menos competitivo, comercialmente, frente al uso de otras maderas, como por ejemplo el pino.
Por esta razón se llevó a cabo una reorientación de los objetivos iniciales del proyecto, teniendo en cuenta los resultados obtenidos hasta ese momento, reorientando el proceso para la producción de otros tipos de bioproductos y logrando con ello la viabilidad de su industrialización, dado que los resultados del análisis económico realizado fueron muy prometedores.
CENER fue el responsable de liderar y coordinar el proyecto durante las distintas fases, realizando los trabajos de evaluación, desarrollo y optimización de las rutas de generación y separación del bioproducto, tanto a escala de laboratorio como en la fase de la producción en continuo.
El plan de acción de este proyecto incluyó:
Durante las primeras etapas la empresa ENCE suministró a CENER las cantidades de KL purificada que era necesaria para el desarrollo de las tareas, y se encargó además de revisar el plan de trabajo y las metodologías a emplear. El análisis de la viabilidad de la industrialización del proceso propuesto se realizó en colaboración entre ambas entidades.
Una de las conclusiones del proyecto permite verificar que la lignina kraft de eucalipto purificada está dentro de los rangos de peso molecular y presencia de unidades funcionales esperadas para esta tipología de lignina. Los resultados indican que está altamente condensada, con pesos moleculares bajos y con muy bajos contenidos en carbohidratos y cenizas, lo que apunta a una elevada pureza, aunque presenta contenidos en azufre altos respecto de los valores bibliográficos.
La complejidad de diseñar un sistema de separación y purificación de los bioproductos obligó a cambiar la estrategia inicialmente formulada, ya que la corriente que se generó durante la despolimerización de la lignina se caracterizó por sus altos pH y temperatura, además de una composición compleja.
La reconversión del reactor existente en la planta piloto se llevó a cabo en septiembre de 2019 y actualmente continúa operativo. Este ha sido unos de los principales hitos del proyecto hasta la fecha, ya que supuso pasar de un TRL2 a TRL4.
El proyecto ha finalizado y, pese a las dificultades surgidas, la puesta en marcha en 2019 de la planta en continuo permitió, además de optimizar su operación, realizar una prevalidación del producto. La consecución de los objetivos planteados inicialmente concluyó con el análisis de viabilidad de una posterior industrialización.
Este análisis indicó que el proceso de producción es viable a precios de mercado, si bien quedan una serie de aspectos clave aún por definir, de cara a una futura etapa de escalado industrial, lo que requerirá, si se lleva cabo, la implicación de la empresa. Ese desarrollo futuro debería servir para corroborar los resultados alcanzados a escala piloto TRL4. De todas formas, la evaluación de costes realizada, sin incluir el impacto de algunas mejoras identificadas en las conclusiones del proyecto y que esperamos poder validar experimentalmente en un futuro cercano, reflejan unos costes de producción dentro de la horquilla de mercado.
Estamos muy satisfechos del desarrollo del proyecto desde el punto de vista técnico, y de los resultados obtenidos. Pero, como sucede en los proyectos de I+D, su finalización no es sino el punto de partida de una nueva ruta con objetivos más ambiciosos para llevar el bioproducto desarrollado al mercado.
Para una consecución exitosa de la hoja de ruta planteada será necesaria la colaboración entra las partes para la validación en una primera etapa del bioproducto formulado en productos o bienes de consumo existentes en el mercado, seguida del escalado del proceso, si la primera tiene éxito, y finalmente la industrialización del mismo para la comercialización del bioproducto.
