Un nuevo paradigma: cuando el residuo se convierte en activo
Imagina que el residuo dejase de ser un problema para las empresas y se convirtiera en una fuente de ingresos. No es una idea futurista, sino una tendencia cada vez más tangible.
En un mundo donde los recursos naturales son finitos y los residuos aumentan de forma exponencial, la transición hacia una bioeconomía circular se presenta como un pilar esencial para un futuro sostenible, y más aún cuando, cada año, millones de toneladas de subproductos agroindustriales, residuos alimentarios o corrientes orgánicas terminan infrautilizados, pese a su alto contenido en carbono, nutrientes y compuestos de interés.
10% de los alimentos disponibles para el consumo en la UE se desperdician
Tanto es así que se estima que alrededor del 10% de los alimentos disponibles para el consumo en la UE se desperdician en los sectores de suministro y consumo (hogares, restauración y retail), según confirma la Oficina Estadística de la Unión Europea (Eurostat). Pero, ¿y si estos residuos, lejos de ser un problema, pudieran transformarse en una oportunidad y convertirse en la materia prima del futuro?
Cada año, en la UE se generan alrededor de 59 millones de toneladas de desperdicio alimentario, equivalentes a 132 kg por persona, con un valor económico estimado en 132 000 millones de euros (Eurostat, 2022). Detrás de esas cifras se esconde una oportunidad de innovación: transformar estos residuos en bioplásticos, ácidos orgánicos, proteínas o biocombustibles capaces de sustituir a derivados fósiles y reducir la huella de carbono de la industria, pudiendo cubrir hasta el 20% de su demanda de productos químicos básicos con carbono renovable.
El 20% de la demanda de productos químicos básicos de la industria se podría cubrir con carbono renovable
El concepto de bioproceso circular no se limita a reciclar. Implica rediseñar los flujos productivos para que cada molécula de carbono tenga más de una vida. Como subraya la Estrategia Europea de Bioeconomía (2024-2025), el reto está en convertir residuos agrícolas y urbanos en materias primas para nuevos bioproductos, reduciendo el impacto sobre suelos, agua y biodiversidad.
Este impulso se refuerza con la nueva regulación: el Reglamento de Envases y Residuos (PPWR), que será de aplicación general en agosto de 2026, y que obliga a que todos los envases sean reciclables o reutilizables (Design4Recycling). Esta normativa está generando un efecto arrastre en toda la cadena de valor, donde la demanda de materiales biobasados y reciclables crece a un ritmo sin precedentes.
Del residuo al recurso o cómo convertir residuos en moléculas de valor: la tecnología que lo hace posible
La biotecnología industrial es hoy una herramienta esencial para transformar residuos orgánicos, biomasa lignocelulósica o incluso emisiones de CO₂ en moléculas de alto valor añadido. Esta conversión se consigue mediante plataformas que combinan microbiología, catálisis y química verde.En el área de Biotecnología y Química Sostenible (BQS) de CARTIF, el proceso se articula en cuatro etapas principales:
Pretratamiento inteligente: Lo primero es descomponer la estructura compleja de los residuos (biomasa lignocelulósica, melaza, aceites usados) por métodos físicos, químicos o enzimáticos para liberar azúcares y compuestos fermentables.
Fermentación avanzada: Aquí, microorganismos diseñados transforman los sustratos (azúcares, CO₂, syngas) en ácidos orgánicos, biopolímeros, alcoholes o proteínas unicelulares (SCP). Es un paso crítico: la productividad, selectividad y estabilidad definen la viabilidad del proceso.
Biocatálisis selectiva: Para llevar un metabolito intermedio a una molécula final de interés, se recurre a enzimas específicas o rutas de biocatálisis que funcionan bajo condiciones moderadas y elevan la pureza del producto final.
Etapa de separación y purificación (downstream): Membranas, cromatografía, ultrafiltración o spray drying permiten aislar, concentrar y preparar el producto para cumplir exigencias industriales y normativas de calidad.
Cuando todo eso se integra en una biorrefinería —que produce simultáneamente varios bioproductos a partir de una corriente de residuo- se maximiza el uso del carbono, se reducen costes, emisiones y riesgos asociados a materias primas fósiles. En el área de Biotecnología trabajamos con metodologías basadas en el desarrollo de tecnologías a escala de laboratorio para su posterior escalado a planta piloto y fase preindustrial (TRL 2–5), acompañadas de herramientas de análisis tecno-económico y huella de carbono para asegurar que la innovación sea escalable y transferible a la industria y sector productivo.
Tecnologías que crean valor y mercado
No basta con que un proceso funcione: debe generar productos competitivos en volumen, coste y calidad. Los bioprocesos circulares permiten acceder a mercados industriales en crecimiento. Entre los bioproductos con mejor potencial comercial se encuentran:
Ácidos orgánicos (láctico, acético, succínico): bloques de construcción para la industria química, cosmética y de bioplásticos.
Biopolímeros PHA/PHB: alternativas biodegradables con alto potencial en envase sostenible.
Proteínas microbianas: fuente de proteína alternativa para alimentación animal o acuícola.
Antioxidantes naturales y péptidos bioactivos: ingredientes de alto valor para nutracéutica y cosmética.
Bioaceites y biocarbonos: precursores de adhesivos, recubrimientos o materiales porosos.
El mercado europeo ya ha comenzado a traducir interés en cifras: con una tasa de crecimiento elevada, la competencia entre productores biotecnológicos empieza a orientarse a nichos donde la cadena local, la sostenibilidad y la trazabilidad son factores diferenciadores frente al plástico fósil. Por otra parte, en 2024, el sector del envase concentró el 45 % de la demanda de bioplásticos en Europa (European Bioplastics). Las previsiones apuntan a un crecimiento anual del 18 % entre 2025 y 2030, pasando de 0,67 a 1,54 millones de toneladas. A este dinamismo se suman otros segmentos como los ingredientes bioactivos o los biopolímeros técnicos, donde la trazabilidad y el origen renovable se han convertido en ventajas competitivas.
Lo que CARTIF aporta: infraestructura y mitigación de riesgo
Convertir una buena idea en un proyecto industrial viable requiere una plataforma tecnológica avanzada, flexibilidad y experiencia en procesos de escalado. Aquí es donde CARTIFaporta la experiencia de su personal técnico cualificado y su infraestructura de equipos de laboratorio y plantas piloto.
El área de Biotecnología y Química Sostenible (BQS) cuenta con una infraestructura completa que permite escalar procesos desde el laboratorio hasta la planta piloto, con fermentadores automatizados (1-200 litros), reactores presurizados capaces de utilizar gases como CO₂ /H₂ / CO, sistemas SCADA y un laboratorio analítico de última generación (HPLC, GC-MS, UPLC-MS, FTIR, SEM, TGA, etc.). Con estas capacidades, podemos simular condiciones industriales, optimizar parámetros clave (rendimientos, productividad, coste enzimático/energético) y validar la viabilidad antes de escalar.
De la idea al proyecto: hoja de ruta recomendada
Para quien trabaja en empresa, clúster o centro tecnológico, esta guía rápida puede servir de ayuda para plantear una estrategia de valorización de beneficio de las corrientes de subproducto y residuos:
Identifica tus corrientes residuales: composición, volumen y variabilidad.
Define tu cartera de productos: elige uno o dos “productos ancla” + posibles coproductos.
Apuesta por una tecnología y desarróllala con criterios de innovación y competitividad desde el laboratorio hasta la escala piloto con KPIs claros: productividad, títulos, rendimiento bruto/neto.
Evalúa económicamente (TEA) y ambientalmente (LCA) bajo escenarios normativos.
Asegura contratos de suministro y off-take con proveedores y distribuidores.
Gracias a su experiencia multidisciplinar y su red de colaboración con empresas, CARTIF acompaña a la industria durante todo el ciclo de desarrollo, desde la caracterización del residuo hasta la validación piloto y la evaluación técnico-económica, aplicando un enfoque integral que reduce el riesgo tecnológico y acelera la transferencia de resultados al mercado.
📩 Contacta con nosotros para desarrollar soluciones biotecnológicas adaptadas a tu industria
En resumen y a modo de conclusión, podemos decir que la valoración biotecnológica de residuos ya dejó de ser una promesa futurista: es una estrategia obligada para empresas que quieren adelantarse a la regulación, reducir costes o reputación ambiental y capturar nuevos nichos. Con normativas estrictas como el PPWR entrando en vigor y objetivos ambiciosos para 2030, quienes integren bioprocesos circulares dispondrán de una ventaja competitiva sólida. Los bioprocesos circulares son una vía real para transformar los retos ambientales en oportunidades de innovación. En CARTIF y, concretamente en el área BQS, trabajamos para que cada molécula cuente, impulsando una industria más sostenible, competitiva y basada en el conocimiento.
En la transición hacia un mundo más sostenible, el hidrógeno verde ha surgido como un recurso esencial para descarbonizar sectores clave como la industria y el transporte. En 2024, la Unión Europea y otros países han redoblado sus esfuerzos con inversiones históricas para construir infraestructura y fomentar la producción de hidrógeno renovable, que será crucial para cumplir los objetivos climáticos. Esta inversión pone de relieve el papel fundamental del hidrógeno verde en la lucha contra el cambio climático y la creación de una economía libre de carbono.
El hidrógeno verde, a diferencia del convencional, se genera a partir tecnologías basadas en energías renovables (por ejemplo, a partir de celdas electrolíticas combinadas con energías renovables, como la eólica o la solar) sin emitir gases contaminantes. Este proceso lo convierte en una opción limpia y segura para reducir las emisiones globales. Sin embargo, su adopción masiva depende del éxito de desafíos en cuanto a transporte y almacenamiento, y aquí es donde las moléculas portadoras de hidrógeno tienen un rol esencial.
Moléculas portadoras de hidrógeno o «moléculas verdes»: la clave del desarrollo del sector del H2 verde.
El hidrógeno en su estado puro es difícil de almacenar y transportar debido a su baja densidad energética y a que necesita condiciones especiales de presión y temperatura. Las moléculas portadoras, como el metanol, el amoníaco y el ácido fórmico, permiten almacenar el hidrógeno de forma segura y estable, facilitando su manejo y transporte. Estas moléculas actúan como “embalajes” del hidrógeno, que puede liberarse en el punto de consumo sin complicaciones logísticas.
El metanol, un portador versátil, se obtiene combinando hidrógeno verde con CO₂ capturado, y puede reconvertirse en hidrógeno de forma práctica en el punto de uso. El amoníaco es otro portador prometedor, con una alta densidad de hidrógeno y una infraestructura de transporte ya existente, lo que lo hace ideal para aplicaciones industriales de gran escala. El ácido fórmico, menos conocido, es fácil de manejar y una opción excelente para aplicaciones más pequeñas, como pilas de combustible en vehículos ligeros.
Aplicaciones de H2 y sus derivados en el transporte e industria
La flexibilidad de estas moléculas portadoras abre un amplio abanico de aplicaciones. En el sector del transporte, pueden usarse en camiones, trenes y autobuses, permitiendo una movilidad sin emisiones de carbono. Este año hemos visto cómo los primeros autobuses de hidrógeno operan en Alemania, y Japón ha lanzado trenes de hidrógeno, mostrando el potencial de este recurso en el transporte público sostenible. Las moléculas portadoras hacen que el almacenamiento y recarga de hidrógeno verde sea más práctico, ayudando a reducir la dependencia de combustibles fósiles en largas distancias.
Fuente: Freepik.es
En la industria, el hidrógeno verde y sus portadores son alternativas viables para reemplazar el carbón en procesos de alta temperatura, como la producción de acero, y como materia prima en la industria química, donde el hidrógeno verde sustituye al hidrógeno gris en la producción de amoníaco y metanol, productos químicos esenciales en la fabricación de fertilizantes y plásticos.
Además, el hidrógeno verde también es clave en el almacenamiento de energía. Con el crecimiento de energías renovables, como la solar y la eólica, se necesitan métodos eficientes para almacenar el exceso de energía y liberarlo cuando es necesario. Los excedentes de energía renovable pueden convertirse en hidrógeno verde y almacenarse en portadores como el metanol o el amoníaco, que después pueden reconvertirse en energía cuando la demanda es alta o la generación renovable baja. Esto ayuda a una red eléctrica más estable y sostenible, y reduce la intermitencia de fuentes renovables.
Los desafíos y oportunidades que nos trae el futuro inmediato del H2 verde y sus «moléculas» derivadas
A pesar de su potencial, el hidrógeno verde todavía enfrenta desafíos importantes. Uno de ellos es el costo de producción, que sigue siendo elevado en comparación con los combustibles fósiles. Sin embargo, el avance tecnológico y el apoyo gubernamental están permitiendo reducir estos costos, con expectativas de que en los próximos años el hidrógeno verde sea más accesible. Además, se necesitan inversiones en infraestructura de distribución y estaciones de recarga para llevar el hidrógeno verde a gran escala, permitiendo su uso en aplicaciones industriales y de transporte en todo el mundo.
El Área de Biotecnología y Química Sostenible de CARTIF también estamos desarrollando tecnologías para hacer que la producción de hidrógeno verde sea más eficiente y económica, reduciendo los costos de la electrólisis y mejorando los materiales para el almacenamiento seguro del hidrógeno en moléculas portadoras. Estos avances acercan estas tecnologías a una escala comercial, haciendo que el hidrógeno verde sea competitivo y accesible en un mercado energético que exige cada vez más sostenibilidad. Mediante proyectos como CATCO2NVERS y H2METAMO, trabajamos en la captura de CO₂ para su conversión en metanol verde, un portador de hidrógeno de alto valor añadido. Estos proyectos no solo investigan cómo el metanol y el amoníaco pueden facilitar el almacenamiento y transporte del hidrógeno, sino que también exploran el potencial de estos portadores para su uso directo en aplicaciones industriales y energéticas.
«En CARTIF, somos pioneros en hidrógeno verde y su almacenamiento químico mediante en forma de moléculas verdes y estamos comprometidos con el avance del hidrógeno verde y sus portadores como solución para una economía baja en carbono»
En resumen, el hidrógeno verde y sus derivados están comenzando a transformar la forma en que pensamos sobre la energía. Este recurso representa una oportunidad única para reducir las emisiones de carbono y proporcionar energía limpia en diversas industrias y aplicaciones. En CARTIF, creemos que el hidrógeno verde es el camino hacia un futuro sostenible y estamos comprometidos con desarrollar tecnologías que permitan su adopción masiva para generar un impacto positivo en el planeta.
Co-autor
David Díez Rodriguez. Investigador del área de Biotecnología y Química Sostenible
En la lucha contra el cambio climático, la innovación tecnológica se presenta como uno de nuestros aliados más poderosos. Una de las áreas más prometedoras y desafiantes en este sentido es la transformación del dióxido de carbono (CO2), un gas de efecto invernadero prevalente, en materias primas útiles para la industria y el transporte. Este enfoque no solo promete mitigar las emisiones de gases efecto invernadero, sino que también abre la puerta a una economía circular donde los residuos se convierten en recursos.
Desafíos y oportunidades del CO2 como materia prima para industria
El CO2 es el principal contribuyente al calentamiento global, producto que surge principalmente de la quema de combustibles fósiles y la deforestación. La concentración de CO2 en la atmósfera ha alcanzado niveles sin precedentes, lo que hace imperativo encontrar maneras efectivas de reducir estas emisiones. La captura y utilización de CO2 se presenta como una estrategia prometedora, transformando este gas en productos valiosos, lo cual podría revolucionar sectores como el transporte y la manufactura, reduciendo significativamente nuestra huella de carbono.
Conversión de CO2 en productos de valor añadido: tecnologías clave para afrontar el reto de la descarbonización de la industria y la economía
La transformación del CO2 en materias primas implica varios métodos, entre los que destacan la electroquímica, la catálisis y la biotecnología. Estas tecnologías buscan convertir el CO2 en combustibles, plásticos, materiales de construcción y otros químicos industriales, que básicamente se clasifican en tres tipos:
Biotecnología: basadas en procesos biológicos de fermentación con sustrato en fase gas-líquido. Utiliza organismos modificados genéticamente, como microalgas y bacterias, para absorber CO2 y convertirlo en biocombustibles y productos químicos. Esta aproximación ofrece el potencial de procesos altamente sostenibles que pueden operar en condiciones ambientales.
Metanol
Tecnología electroquímica: basada en la utilización de energía eléctrica y diferencia de potencial entre dos electrodos para reducir el CO2 en productos químicos de valor añadido (por ejemplo, metanol, ácido fórmico, etc.), que puede ser utilizado como combustible de tipo e-fuel, moléculas verdes portadoras de H2, o precursores químicos para uso industrial. La eficiencia de estos procesos ha mejorado significativamente, pero aún enfrentan desafíos en términos de escalabilidad y costos.
Procesos químico-catalíticos: basados en el uso de catalizadores para activar y acelerar la reacción química y transformación del CO2 en productos de valor añadido (metano, metanol, dimetil-éter, etc.). Las líneas de investigación actuales están explorando nuevos catalizadores que puedan operar a bajas temperaturas y presiones, haciendo el proceso más energéticamente eficiente y económicamente viable.
Por otra parte, la transformación de CO2 enfrenta obstáculos técnicos, económicos y regulatorios. La eficiencia energética, la reducción de costos y la integración de estas tecnologías en la infraestructura existente son desafíos clave. Además, se requiere un marco regulatorio que promueva la inversión en estas tecnologías y la utilización de productos derivados del CO2.
A pesar de estos desafíos, la captura y usos de CO2 como fuente de carbono renovable y para contribuir a la descarbonización de la industria y el transporte, ofrece una oportunidad sin precedentes para mitigar el cambio climático y avanzar hacia una economía más sostenible y circular. Al convertir un problema en una solución, podemos desbloquear nuevas vías para la sostenibilidad ambiental, la innovación tecnológica y el crecimiento económico. La colaboración entre gobiernos, industrias y comunidades científicas será fundamental para superar estos desafíos y aprovechar el potencial de estas tecnologías para un futuro más verde.
Proyectos de I+D comoCO2SMOS, coordinado por el área de Biotecnología y Química Sostenible de CARTIF, tiene como objetivo desarrollar un conjunto de tecnologías innovadoras, escalables y directamente aplicadas en el sector de las industrias bio-basadas que ayudará a convertir las emisiones de CO2 biogénico en productos químicos de valor añadido para su uso directo en la síntesis de bioproductos materiales de baja huella de carbono. Para ello, se propone una solución híbrida integrada que combina tecnologías innovadoras y procesos intensificados de conversión electroquímica/catalítica y fermentación de precisión, junto con el uso de fuentes de vectores renovable como H2 verde y biomasa. Elementos clave para alcanzar el objetivo de cero-emisiones y neutralidad climática de la industria.
