Informe Final
DESARROLLO DE PRODUCTOS COMERCIALES A PARTIR DE PAJA DE TRIGO
Autor
Berg-Gebert, Alex Kurt
Institución
Resumen
La mayor superficie agrícola cultivada en chile, corresponde al trigo, su cosecha genera año a año grandes volúmenes de residuos, los cuales hasta hoy no cuentan con alternativas de uso. Estudios han determinado que cada año se generan en promedio cerca de 1,5 millones de toneladas de paja de trigo, cuyo principaldestino es la quema in situ mediante roces. Esto conlleva a graves problemas ambientales, pérdida de calidad de suelo y riesgo de generación de incendios. La paja de trigo es un material lignocelulósico, y como tal está compuesto por celulosa, lignina y hemicelulosas, productos intermedios que son considerados labase de desarrollo de muchos productos de interés comercial. La alternativa de contar con materias primas alternativas de origen renovable abre un abanico de oportunidades de generación de productosindependientes de fuentes fósiles, de origen natural y con un impacto positivo al medio ambiente y la sociedad. La solución que planteó este proyecto frente al escenario suscitado, fue desarrollar una tecnología simple, de mínimo impacto ambiental y bajo costo relativo, que permitiese la separación de los principales componentes de la paja de trigo, celulosa, lignina y hemicelulosa, los cuales servirían de base para producirpapel, un fertilizante de liberación controlada y un alimento para bovinos, respectivamente. Además del desarrollo de la tecnología de deslignificación y algunos usos, el proyecto consideró el estudio logístico para concebir la utilización de la paja de trigo. La separación de los componentes de la paja de trigo fue lograda exitosamente, esto a través de un proceso relativamente simple, que utiliza ácidos carboxílicos (ácidofórmico, ácido acético) en condiciones tenues de extracción. El proceso fue optimizado y posteriormente escalado a nivel piloto, para obtener cantidades suficientes de los tres productos y desarrollar los productos definidos en el proyecto. El escalamiento de la deslignificación de paja de trigo se desarrolló en una planta piloto discontinua. El proceso fue complejo y pese a las limitaciones del sistema, se obtuvieron las materias primas objetivo. Se constató que junto con conocer las mejores condiciones de deslignificación era necesario concebir una planta piloto de tipo continua para lograr un escalamiento con proyecciones de ser escalado a nivel industrial. La fibra celulósica cruda fue utilizada para la fabricación de papel, como reemplazo de pulpa kraft blanqueada de pino (BKPS) en papeles producidos con pulpa mecánica. Los diferentes ensayos permitieron determinar el efecto de la incorporación de fibras de paja de trigo en las propiedades del papel, éstas medidas como resistencia a la tensión, explosión, rasgado, y ópticas, como la blancura. Con ello, seestablecieron las bases para el desarrollo de una prueba de producción demostrativa a nivel industrial en la empresa asociada Papeles Bio Bio S.A, la que contempló la producción de papel mural con un 10% de pulpa de paja de trigo en reemplazo de pulpa BKPS. Las propiedades de resistencia mantuvieron valores dentro de los rangos aceptados, sin embargo, la blancura es un aspecto que debe ser mejorado si se desea una aplicación industrial más relevante. La hemicelulosa, carbohidratos solubles, fue suministrada como componente energético en una dieta para vacas lecheras reemplazando melaza de remolacha. El ensayo fue realizado sobre 10 vacas lecheras, analizando parámetros de la leche y sanguíneos durante 3 semanas.Los resultados fueron muy interesantes y mostraron un efecto superior al compararlos con el efecto producido por el uso de melaza de remolacha, se observaron aumentos en la producción de leche, proteína y lactosa, entre otros, sin la presencia de efectos negativos en la salud de los animales alimentados. Dadoslos buenos resultados obtenidos, la formulación del concentrado energético fue protegida a través de lapresentación de una solicitud patente. Por otro lado, la lignina producida fue utilizada como soporte para eldesarrollo de un biofertilzante de liberación controlada de urea, logrando el desarrollo de un productofusionado urea-lignina, el que fue evaluado en ensayos de campo en plantas de ballica y que mostró unadisminución de la cinética de liberación de nitrógeno al suelo comparada a la observada con la aplicacióndirecta de urea al suelo. En cuanto al manejo logístico de la paja de trigo, se estudió la recolección, eltransporte y el almacenamiento, determinando la mejor forma de manejo de este residuo. Se establecieronlas zonas de mayor potencial de generación de paja de trigo y los máximos radios de transporte paragarantizar un abastecimiento de paja de trigo para un tamaño de planta de 50.000 toneladas/año. Engeneral, el proyecto cumplió con todos los objetivos propuestos. Se logró la participación en varios eventosde congresos, tesis y publicaciones que están siendo finalizadas. A nivel nacional, el proyecto es pionero enesta iniciativa, lo cual ha permitido el acercamiento e interés de Universidades y centros de investigaciónnacional e internacional y empresas que desean utilizar la celulosa, lignina y hemicelulosa en el desarrollode nuevos productos. FONDEF 332 FONDEF