Los bioproductos o bioproductos son materiales , productos químicos y energía derivados de recursos biológicos renovables. [1] [2] [3]
Biorecursos
Los recursos biológicos incluyen la agricultura , la silvicultura y los desechos de origen biológico , y hay muchos otros ejemplos de fuentes biológicas renovables . Uno de los términos científicos utilizados para designar los recursos biológicos renovables es lignocelulosa . Los tejidos lignocelulósicos son recursos naturales de origen biológico que contienen algunos de los componentes principales del mundo natural. [4] 1) La holocelulosa es la fracción de carbohidratos de la lignocelulosa que incluye celulosa , un bloque de construcción común hecho de azúcar (glucosa) que es el biopolímero más abundante, así como hemicelulosa . Los recientes avances en la conversión catalítica de sustancias químicas de plataforma a partir de esta fracción de biomasa han atraído tanto a la industria como al mundo académico. [5] 2) La lignina es el segundo biopolímero más abundante. La celulosa y la lignina son dos de los principales polímeros naturales que utilizan las plantas para almacenar energía y para dar fuerza, como es el caso de los tejidos vegetales leñosos. Otros productos químicos de almacenamiento de energía en las plantas incluyen aceites , ceras , grasas , etc., y debido a que estos otros compuestos vegetales tienen propiedades distintas, ofrecen potencial para una gran cantidad de bioproductos diferentes. [6] [7]
Los bioproductos convencionales y los bioproductos emergentes son dos categorías amplias que se utilizan para clasificar los bioproductos. Ejemplos de productos de base biológica convencionales incluyen materiales de construcción, pulpa y papel y productos forestales . Ejemplos de bioproductos emergentes o productos de base biológica incluyen biocombustibles , bioenergía , etanol a base de almidón y celulosa , adhesivos de base biológica, bioquímicos, bioplásticos , etc. [8] [9] Los bioproductos emergentes son sujetos activos de investigación y desarrollo, y estos Los esfuerzos se han desarrollado significativamente desde principios del siglo XX / XXI, en parte impulsados por el precio de los productos tradicionales a base de petróleo, por el impacto ambiental del uso del petróleo y por el interés de muchos países por independizarse de las fuentes extranjeras de petróleo. . Los bioproductos derivados de los recursos biológicos pueden reemplazar gran parte de los combustibles, productos químicos, plásticos, etc. que actualmente se derivan del petróleo [10]
Ingeniería de bioproductos
La ingeniería de bioproductos (también conocida como ingeniería de bioprocesos) se refiere a la ingeniería de bioproductos a partir de recursos biológicos renovables. Se trata del diseño, desarrollo e implementación de procesos, tecnologías para la fabricación sustentable de materiales, químicos y energía a partir de recursos biológicos renovables.
También denominada Ingeniería de Bioprocesos: La Ingeniería de Bioprocesos es una especialización de Biotecnología, Ingeniería Química o Ingeniería Biológica o de Ingeniería Agrícola. Se ocupa del diseño y desarrollo de equipos y procesos para la fabricación de productos como alimentos, piensos, farmacéuticos, nutracéuticos, químicos y polímeros y papel a partir de materiales biológicos. La ingeniería de bioprocesos es un conglomerado de matemáticas, biología y diseño industrial, y consta de varios espectros como el diseño de fermentadores, el estudio de fermentadores (modo de funcionamiento, etc.). También se ocupa del estudio de diversos procesos biotecnológicos utilizados en industrias para la producción a gran escala de producto biológico para la optimización del rendimiento en el producto final y la calidad del producto final. La ingeniería de bioprocesos puede incluir el trabajo de ingenieros mecánicos, eléctricos e industriales para aplicar los principios de sus disciplinas a los procesos basados en el uso de células vivas o subcomponentes de dichas células [11].
También conocida como ingeniería de fuentes biológicas: la ingeniería de fuentes biológicas está relacionada con las aplicaciones de la ingeniería biológica, la ingeniería química y la ingeniería agrícola, generalmente basadas en materias primas biológicas y / o agrícolas. La ingeniería de biorecursos es más general y engloba una gama más amplia de tecnologías y elementos diversos como biomasa, tratamiento biológico de residuos, bioenergía, biotransformaciones y análisis de sistemas de biorecursos, y tecnologías asociadas a las tecnologías de conversión termoquímica: combustión, pirólisis, gasificación, catálisis, etc. Bioquímica tecnologías de conversión: métodos aeróbicos, digestión anaeróbica, procesos de crecimiento microbiano, métodos enzimáticos, compostaje Productos: fibra, combustibles, materias primas, fertilizantes, materiales de construcción, polímeros y otros productos industriales Gestión: modelización, análisis de sistemas, decisiones, sistemas de apoyo. El impacto de la urbanización y la creciente demanda de tierra, alimentos y agua presenta a los ingenieros en un mundo con serios desafíos. Se ha prestado poca atención a la interfaz entre el mundo biológico y la ingeniería tradicional en el pasado. Es el trabajo de los ingenieros de recursos biológicos llenar ese vacío. Los ingenieros agrícolas y de recursos biológicos desarrollan métodos eficientes y respetuosos con el medio ambiente para producir alimentos, fibras, madera, productos biológicos y fuentes de energía renovables para una población mundial en constante crecimiento.
Ver también
- Biofact (biología)
- Biomasa
- Biomasa (ecología)
- Bioproceso
- bosque
- Esquema de la silvicultura
- Biogás
- Biorrefinación
- Bioenergía
- Biocombustibles
- Bioquímicos
- Ingeniería de bioprocesos
- Ingeniería de fuentes biológicas
- Productos forestales no maderables
- Asociación Europea de Biomasa
Referencias
- ^ Singh, SP, Ekanem, E., Wakefield, T. Jr. y Comer S. (2003) "Importancia emergente de los productos biológicos y la bioenergía en la economía de los Estados Unidos: difusión de información y formación de estudiantes". Revista internacional de gestión alimentaria y agroindustrial, vol. 5 (3)
- ^ Iniciativa de investigación y desarrollo de biomasa, 2006: Visión de bioenergía y bioproductos en los Estados Unidos - Bioeconomía para un futuro sostenible 2006 "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 29 de diciembre de 2009 . Consultado el 2 de enero de 2009 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
- ^ Consejo Nacional de Investigación, 2000. Productos industriales de base biológica: prioridades para la investigación y la comercialización. Prensa de la Academia Nacional, Washington DC
- ^ Chen, Guanqun; Weselake, Randall; Cantante, Stacy, eds. (2018). Bioproductos vegetales . Nueva York: Springer-Verlag. ISBN 978-1-4939-8614-9.
- ^ Gómez Millán, Gerardo; Hellsten, Sanna; Llorca, Jordi; Luque, Rafael; Sixta, Herbert; Balu, Alina (21 de febrero de 2019). "Avances recientes en la producción catalítica de plataformas químicas a partir de biomasa holocelulósica". ChemCatChem . 11 (8): 2022-2042. doi : 10.1002 / cctc.201801843 . hdl : 2117/172794 .
- ^ Bowyer, JL, Ramaswamy, S., 2005: "Redefiniendo la educación de pregrado para el siglo XXI: Minnesota se mueve agresivamente para fortalecer el programa" Forest Products Journal, julio-agosto de 2005, 55 (7-8): 4-10)
- ^ Ramaswamy, S., Tschirner, U., Chen, Y., 2007: "Transformación de currículos académicos: pulpa y papel en productos de base biológica - Proporcionar educación e investigación para la industria de productos de base biológica convencionales y emergentes y la bioeconomía" Serie de simposios ACS Capítulo 4, Sección 1, Materiales, productos químicos y energía de biomasa forestal Ed. por Argyropoulos.
- ^ Bowyer, JL, Ramaswamy, S., 2005: "Redefiniendo la educación de pregrado para el siglo XXI: Minnesota se mueve agresivamente para fortalecer el programa" Forest Products Journal, julio-agosto de 2005, 55 (7-8): 4-10)
- ^ Ramaswamy, S., Tschirner, U., Chen, Y., 2007: "Transformación de currículos académicos: pulpa y papel en productos de base biológica - Proporcionar educación e investigación para la industria de productos de base biológica convencionales y emergentes y la bioeconomía" Serie de simposios ACS Capítulo 4, Sección 1, Materiales, productos químicos y energía de biomasa forestal Ed. por Argyropoulos.
- ^ "Copia archivada" . Archivado desde el original el 26 de agosto de 2009 . Consultado el 2 de enero de 2009 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
- ^ Ingeniería de bioprocesos: conceptos básicos; Shular, Michael A., kargi, Fikret, Prentice Hall of India, 2005
Otras lecturas
- Bowyer, JL, Ramaswamy, S. Bioenergy development: Alignment is essential, Part 1, Bioenergy Technologies Tappi Publication, enero de 2009, p14-17
- Bowyer, JL, Ramaswamy, S. Desarrollo de bioenergía: la alineación es esencial para el desarrollo de bioenergía, Parte II, Exploración de posibles escenarios resultantes de una brecha de suministro y posibles efectos del desarrollo de bioenergía en la calidad ambiental Publicación de Tappi, marzo de 2009, p16-19
enlaces externos
- Programa de preferencia biológica del USDA
- Fomento de la revolución bioeconómica en productos de base biológica y bioenergía , Laboratorio Nacional de Energías Renovables
- Programa de biomasa del DOE de EE. UU.