A holistic framework to guide decision-making in the valorisation of biorefinery side-streams from a circularity and sustainability point of view
Esta tesis se enfoca en mejorar la toma de decisiones de la industria sobre el diseño y la escalabilidad de procesos para valorizar efluentes dentro del contexto de la bioeconomía circular y la sostenibilidad. Se centra en la industria de biocombustibles y busca identificar el efluente más prometedo...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2024 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad de Sevilla (US) |
| Repositorio: | idUS. Depósito de Investigación de la Universidad de Sevilla |
| OAI Identifier: | oai:idus.us.es:11441/160839 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/11441/160839 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | circular bioeconomy sustainability biorefinery side-streams valorisation multicriteria decision analysis |
| Sumario: | Esta tesis se enfoca en mejorar la toma de decisiones de la industria sobre el diseño y la escalabilidad de procesos para valorizar efluentes dentro del contexto de la bioeconomía circular y la sostenibilidad. Se centra en la industria de biocombustibles y busca identificar el efluente más prometedor entre el aceite de maíz y la vinaza de la producción de bioetanol, y la harina de colza de la producción de biodiesel. Además, se busca seleccionar el proceso de valorización adecuado y configurar una biorrefinería en cascada para implementar dicho proceso. Envien Group, un importante productor de biocombustibles en Europa Oriental, ha sido utilizado como caso de estudio. Tras revisar el estado actual de los enfoques para evaluar la circularidad, se observó una falta de soluciones adecuadas para respaldar la toma de decisiones. Por lo tanto, se desarrolló un nuevo marco de evaluación de circularidad y sostenibilidad basado en tres niveles. Este marco utiliza un enfoque de Análisis de Decisión Multicriterio, combinado con el Método Battelle, adaptándose incrementalmente a las diferentes etapas del desarrollo tecnológico. El Nivel 1 se centra en la caracterización de los efluentes y revisa la literatura existente sobre su disponibilidad, mientras que los Niveles 2 y 3 utilizan datos recopilados a escala de laboratorio y piloto, respectivamente. Este marco integra tanto información cualitativa como cuantitativa, proveniente del Análisis de Ciclo de Vida (ACV) y de la evaluación tecnoeconómica, junto con detalles específicos del proceso y de la empresa. A partir de los resultados del primer nivel, la vinaza procedente de la producción de bioetanol fue excluida debido a su alto contenido de agua y menor concentración de compuestos valiosos junto con una menor disponibilidad a futuro. Para los subproductos restantes (aceite de maíz y harina de colza) se estudiaron a escala de laboratorio diferentes procesos de valorización. En el segundo nivel, se examinaron siete escenarios de valorización para la harina de colza y cinco para el aceite de maíz, usando el Índice de Potencial de Sostenibilidad (SPI por sus siglas en inglés) como métrica de comparación. El SPI (basado en aspectos técnicos, ambientales y económicos) permitió identificar la recuperación de proteínas de la harina de colza a través de la extracción alcalina como el escenario más sostenible para la escalabilidad en planta piloto. Posteriormente, utilizando datos de dicho ejercicio de escalado, el tercer nivel evaluó el Índice de Potencial de Circularidad y Sostenibilidad (CirSusPI por sus siglas en inglés) para escenarios que representaban diferentes configuraciones de planta así como precios de mercado para los productos resultantes del proceso de valorización estudiado. La métrica CirSusPI se calculó añadiendo a los aspectos anteriores del SPI los de circularidad y sociales, identificando la producción de torta seca de bajo contenido en proteína, aislado de proteína y concentrado de ácido sinápico (con este último al precio máximo) como el escenario más relevante para la implementación de una biorrefinería comercial. Se realizó un análisis económico avanzado para explorar opciones financieras para la implementación comercial del diseño de biorrefinería seleccionado. Se consideraron dos esquemas financieros: Subvención Pública y participación de un Fondo Público, además del capital propio de la empresa. El análisis sugiere que la inclusión de estos esquemas financieros motiva a los accionistas a desarrollar proyectos de mayor escala, lo que potencialmente aumenta los retornos de la inversión a largo plazo y reduce el riesgo operativo. La principal novedad del trabajo realizado ha sido la oportunidad de tomar decisiones basadas en un enfoque holístico, considerando no sólo aspectos ambientales y económicos, sino también técnicos, sociales y de circularidad. De esta manera, el uso del marco desarrollado podría ser un paso relevante hacia el avance de la bioeconomía circular. |
|---|