Ecotecnologias Dossier Agropolis International

Nmero 16

Ecotecnologas

Gua de competencias de la comunidad cientficaen la regin Languedoc-Roussillon

agricultura

energa

productosagua y desechos

monitoreo medioambiental

mtodosde evaluacion

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Agropolis International es un campus dedicado a las ciencias verdes.

Representa un potencial de competencias cientficas y tcnicas

excepcional : 2 700 ejecutivos cientficos repartidos en 75 unidades

de investigacin en Montpellier y en la regin Languedoc-Roussillon,

de los cuales hay 400 cientficos trabajando en 60 pases.

La comunidad cientfica Agropolis International est estructurada

en grandes mbitos temticos que corresponden a los grandes retos

cientficos, tecnolgicos y econmicos del desarrollo :

Biodiversidad y ecosistemas terrestres ;

Biodiversidad y ecosistemas acuticos ;

Interaccin huspedparasitos y enfermedades infecciosas ;

Recursos genticos y biologa integrativa de las plantas ;

Agronoma, plantas cultivadas y sistemas de cultivos, agro-ecosistemas ;

Un sector emblemtico: via y vino ;

Produccin y salud animal ;

Alimentacin, nutricin, salud ;

Economa, sociedades y desarrollo sostenible ;

Modelizacin, informacin geogrfica, bioestadsticas ;

Agua, recursos y manejo ;

Ecotecnologas.

Lugar de capitalizacin y de valorizacin de los saberes, espacio de

formacin y de transferencia tecnolgica, plataforma de acogida

e intercambios internacionales, la comunidad cientfica Agropolis

International desarrolla actuaciones de pericia colectiva y contribuye

en proveer elementos cientficos y tcnicos que permiten elaborar e

implementar polticas de desarrollo.

Agropolis International asocia instituciones de

investigacin y de formacin superior de Montpellier y

del Languedoc-Roussilllon, con sociedades y empresas

regionales y con instituciones internacionales, en

colaboracin con las colectividades territoriales.

Agropolis International constituye un espacio

internacional abierto a todos los actores del desarrollo

econmico y social en los mbitos vinculados con la

agricultura, la alimentacin, la biodiversidad,

el medio ambiente y las sociedades rurales.

AGROPOLISINTERNATIONALagricultura alimentacin biodiversidad medio ambiente

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Competencias en investigacin en la regin Languedoc-

Roussillon en el mbito de las ecotecnologas

La creciente toma de conciencia de la necesidad de preservar al medio ambiente se ha traducido poco a poco en la preocupacin

de desarrollar tcnicas y procesos de intervencin apuntando a reducir las

contaminaciones, o ms generalmente el impacto medioambiental, generando as

nuevos sectores de actividad.

La comunidad cientfica agrupada en el seno de Agropolis International se ha apoderado

de las cuestiones de investigacin planteadas por el desarrollo de estos nuevos enfoques y

mbitos de investigacin. Esta publicacin tiene como objetivo presentar las competencias

que ha sabido desarrollar, tanto en el mbito de las tcnicas agrcolas en s mismas, del

reciclaje y de la valorizacin de las aguas y de los desechos (ms all de los aspectos de

tratamiento de las contaminaciones), de la valorizacin de los producciones mediante

nuevos materiales con base biolgica o de nuevas vas bioenergticas. Estas

investigaciones no se limitan solamente al desarrollo de nuevas tecnologas, sino que

tambin incluyen una dimensin ms global, que se trate de la evaluacin de productos y procesos, de su eco-concepcin, de ecologa

industrial o territorial o del monitoreo medioambiental. Esta gua presenta tambin los esfuerzos conjugados de la investigacin y de las empresas, especialmente a travs de

los polos de competitividad, para favorecer la elaboracin y la difusin de innovaciones al

servicio del desarrollo econmico.

Las temticas presentadas en esta publicacin conciernen ms especficamente a las nueve

unidades o equipos de investigacin que han hecho de las eco-tecnologas un eje

imprescindible para sus trabajos, y representan a cerca de 150 ejecutivos cientficos y un

centenar de estudiantes de doctorado.

Ecotecnologas

4PrlogoLas ecotecnologas al servicio

del desarrollo sostenible

32Mtodos de evaluacin : anlisis del ciclo de vida,

ecoconcepcin, ecologa industrial y territorial

6Temticas cubiertas por los equipos

de investigacin y los socios de la innovacin

8Ecotecnologas para la agricultura

12Productos y materiales bio regenerados

20Reciclaje y valorizacin de las aguas

y de los desechos

28Bioenerga

36Monitoreo medioambiental

46Lista de los acrnimos y de las abreviaturas

40Los actores de la innovacin se movilizan

a favor de las ecotecnologas

44Las formaciones en Agropolis International

En cobertura y cabeza de captulos: Irish_design Shutterstock

Las informaciones contenidas en este documento son vlidas al 01/12/2012.

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aben que hace 10 aos el trmino ecotecnologas (environmental technologies en ingls) era

casi desconocido ? Este concepto ha sido formalizado en el 2004 por la Comunidad Europea y su plan de actuacin a favor de las eco-tecnologas (ETAP)*. Este documento define las ecotecnologas como: El conjunto de tecnologas que ofrecen un servicio similar al de las tecnologas clsicas, pero que tienen un impacto reducido sobre el medio ambiente (incluyendo las energas renovables) ; Las tecnologas end-of-pipe : tratamiento de contaminaciones y de residuos ; Las tecnologas de medida de la polucin.

Otro punto importante, el concepto de ecotecnologas no se limita a objetos tecnolgicos, sino que abarca el conjunto de los procesos, productos y servicios con mejores resultados del punto de vista medioambiental.

La oficializacin de este concepto y los planos de desarrollo europeos y nacionales que lo han acompaado han contribuido a una pequea revolucin en el mbito de la

una manera de aplicar el concepto de eco-tecnologa a los territorios. Por parte de los consumidores, es una toma de conciencia acerca del impacto medioambiental relacionado con el uso de productos y servicios, acarreando el desarrollo de un verdadero mercado. As, para protegerlos del greenwashing (tcnica marketing que consiste en adornar artificialmente los productos con propiedades verdes ) y para garantizarles una compra realmente eco-innovadora, es imprescindible desarrollar mtodos de evaluacin medioambiental cientficamente vlidos.

Desarrollar ecotecnologas es un desafo que la comunidad cientfica de Agropolis se ha dedicado a aceptar en los mbitos que son los suyos, a saber los agro-bioprocesos y la gestin de territorios, con el apoyo de la plataforma regional Ecotech-LR y la fuerza del dinamismo regional de la investigacin.

Profesora Vronique Bellon-Maurel, directora adjunta en Estrategia e Investigacin

en el IRSTEA, directora de la plataforma regional EcoTech-LR

* Comisin europea, 2004. Promover las tecnologas al servicio del desarrollo sostenible: plan de actuacin de

la Unin Europea a favor de las ecotecnologas. COM (2004) 38 del 28 de enero del 2004.

concepcin/ produccin y del consumo, abriendo camino a innovaciones hasta ah desatendidas y a oportunidades de crecimiento. Esto se traduce en la integracin creciente de mtodos de eco-concepcin en los procesos de concepcin/desarrollo de productos, no solamente buscando vas tecnolgicas o materias primas cuyo uso pese menos del punto de vista medioambiental, sino tambin optimizando la gestin de los sistemas; lo que hoy es posible gracias a las tecnologas de la informacin (ejemplo de los smart grids).

Tambin se trata de la re-consideracin del estado de numerosos desechos, que ahora se vuelven yacimientos de materias primas de las cuales se extraern compuestos valorables (fosfatos provenientes de las aguas usadas) o energa. En la escala del ordenamiento (especialmente de zonas industriales) o de la construccin de sectores (por ejemplo de tratamiento), esta nueva visin impone tratar de reutilizar cuanto ms se pueda los sub-productos y los residuos desde un enfoque de economa circular: la ecologa industrial

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Las ecotecnologas al servicio del desarrollo sostenible

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Fotobiorreactores para la produccin controlada de microalgas.

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Temticas cubiertas por los equipos de investigacin

y los socios de la innovacin(Noviembre del 2012)

as diferentes unidades y equipos de investigacin, y los socios de la innovacin

que aparecen en el texto de este documento estn consignados en el cuadro aqu abajo.

1. Eco-tecnologas para la agricultura2. Productos y materiales de bio

regenerados3. Reciclaje y valorizacin de las

aguas y de los desechos4. Bioenerga5. Mtodos de evaluacin :anlisis

del ciclo de vida, eco-concepcin, ecologa industrial y territorial

6. Monitoreo medioambiental

La columna pgina indica el lugar donde figura el texto de presentacin de la unidad o del socio. El punto rojo () indica la temtica principal en la cual la unidad o el socio desarrolla sus actividades, los puntos negros () las temticas en las cuales estn tambin involucrados.

Unidades pgina 1 2 3 4 5 6

UMR ITAP Informacin Tecnologas- Anlisis medioambiental Procesos agrcolas(Montpellier SupAgro/IRSTEA)Director : Tewfi k Sari, tewfi [email protected]://itap.irstea.fr

8

UMR IATE Ingeniera de los Agropolmeros y de las Tecnologas Emergentes(CIRAD/INRA/Montpellier SupAgro/UM2)Director : Hugo de Vries, [email protected]://umr-iate.cirad.fr

12

Equipo IAM Ingeniera y Arquitecturas MacromolecularesUMR ICGM Instituto Charles Gerhardt de Montpellier (ENSCM/CNRS/UM2/UM1)Director del equipo IAM : Jean-Jacques Robin, [email protected] de lICGM : Franois Fajula, [email protected]

13

UPR CMGD Centro de Materiales de Gran Difusin(EMA)Director : Jos-Marie Lopez Cuesta, [email protected] / cmgd@ mines-ales.frwww.mines-ales.fr/pages/centre-de-recherche-cmgd-0

14

UMR IEM Instituto Europeo de Membranas(ENSCM/CNRS/UM2)Director : Philippe Miele, [email protected]

20

UPR Recyclaje y Riesgo(CIRAD)Director : Jean-Marie Paillat, [email protected]://ur-recyclage-risque.cirad.fr

21

UR LBE Laboratorio de Biotecnologa del Medio Ambiente(INRA)Director : Jean-Philippe Steyer, [email protected]/narbonne

22

UR Biomasa Energa(CIRAD)Director : Rmy Marchal, [email protected]/ur/biomasse_energie

28

UPR LGEI Laboratorio de Ingeniera del Medio Ambiente Industrial y de los Riesgos Industriales y Naturales(EMA)Director : Miguel Lopez-Ferber, [email protected]://lgei.mines-ales.fr

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Polo ELSA Environmental Lifecycle and Sustainability Assessment(IRSTEA/CIRAD/EMA/Montpellier SupAgro/INRA)Contacto : Vronique Bellon-Maurel, [email protected]

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Ensayos estndar de digestibilidad con varios tipos de desechos, para estimar la capacidad potencial

de recuperacin de metano.

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Actores de la innovacin pgina 1 2 3 4 5 6

Instituto de Excelencia sobre las Energas Descarbonadas (IEED) GreenstarsContacto : Jean-Philippe Steyer, [email protected]/narbonne/

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Plataforma EcoTech-LRContacto : Vronique Bellon-Maurel, [email protected]

42

Polo de competitividad DERBI Desarrollo de Energas Renovables Construccin IndustriaPresidente : Andr JoffreDirector : Gilles Charier, [email protected]

41

Polo de competitividad EAUPresidente : Michel DutangDirector General : Jean-Loc Carr, [email protected] / [email protected]

40

Polo de competitividad QualimditerranePresidente : Guillaume DuboinDirectora : Isabelle Guichard, [email protected]

40

Polo de competitividad Riesgos Gestin de los riesgos y vulnerabilidad de los territoriosPresidente : Jol ChenetDirector : Richard Biagioni, [email protected]

43

Polo de competitividad TrimatecPresident : Jrme BlancherContacto : Laura Lecurieux-Belfond, [email protected]

43

Red BIOENERGIESUDResponsable : Aurlie Beauchart, [email protected] / [email protected]

41

Transferts LRPresidente : Christophe CarnielDirectora : Anne Lichtenberger, [email protected]

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Ecotecnologaspara la agricultura

Microelectrnica de Montpellier [LIRMM, CNRS/UM2], etc. En el extranjero colabora entre otros con el Instituto de Investigacin y Tecnologa Agroalimentaria y la Universidad autnoma de Barcelona (Espaa, las universidades de Torino y Florencia (Italia), Talca (Chile), Sydney (Australia), el Instituto de Investigaciones Agropecuarias (Chile), el Finnish Environment Institute (Finlandia), etc..

Las instalaciones cientficas principales del UMR abarcan : un laboratorio de ptica de 200 m :

captores pticos, espectrmetros (UV visible- NIR), bancos de visin hiperespectral y multiespectral ; una plataforma de estudio de

pulverizaciones de pesticidas y de sus impactos sobre el medio ambiente y la salud (1 600 m) : soplador experimental de gran

escala ; banco de medida de la reparticin

bajo rampa ; granulmetro-velocmetro laser ; equipamiento metrolgico

completo para la evaluacin de los pulverizadores una plataforma de programa ACV una plataforma de prototipado

electrnico y mecnico (300 m).

lgica borrosa, sistemas de eventos discretos, geoestadsticas. El mbito de aplicacin privilegiado es la via.

La reduccin de las contaminaciones causadas por los pesticidas, estudiando procesos de pulverizacin, desde la boquilla hasta el transporte de los pesticidas, a escala de una cuenca vertiente o de un territorio, apoyndose sobre medios experimentales nicos. Centro de referencia en el mbito de la evaluacin de tcnicas de aplicacin de pesticidas para limitar sus impactos sobre el medio ambiente y la salud, la UMR acoge a un equipo del Instituto Francs de la Via y del Vino, con quin trabaja en estrecha colaboracin en el marco del plan ECOPHYTO 2018.

La eco-evaluacin y la eco-concepcin, desarrollando herramientas de evaluacin del impacto medioambiental y social de los productos, procesos y sectores basados sobre los anlisis de ciclos de vida (ACV). Los mbitos de estudio privilegiados son la gestin del agua y de los territorios. Al origen del polo ELSA (Environmental Lifecycle and Sustainability Assessment, cf. p. 32), la UMR es la agrupacin ms importante de investigadores en ACV en Francia.

El UMR forma parte del Labex Agro y de la plataforma regional Ecotecnologas para los Agro-Bioprocesos (Ecotech-LR, cf. p. 43). Trabaja en asociacin con actores franceses procedentes del sector privado (Pellenc SA, Pellenc ST, ONDALYS, ENVILYS, etc.) y de la investigacin cientfica (Instituto Nacional de la Investigacin Agronmica [INRA], Centro de Cooperacin Internacional en Investigacin Agronmica para el Desarrollo [CIRAD, Escuela de Minas de Ales [EMA], Laboratorio de Informtica, Robtica y

Desarrollar ecotecnologas para una produccin agropecuaria sostenible

A fin de concebir ecotecnologas para agro y bioprocesos ms sostenibles y para los servicios conexos al medio ambiente, la unidad mixta de investigacin (UMR) Informacin-tecnologas-Anlisis medioambiental-Procesos agrcolas (UMR ITAP, Montpellier SupAgro/IRSTEA) develops scientific and technical baselines for:

La caracterizacin de los agro-sistemas, elaborando captores pticos (visin artificial hiperespectral y espectrometra infrarrojo cercano esencialmente). Teniendo en cuenta las propiedades especficas de los medios estudiados (medios pticamente difusores, objetos con caractersticas espectrales prximas, presencia de agua) las temticas de investigacin ataen a la comprensin de la interaccin radiacin-materia, como tambin a los mtodos de tratamiento de datos (quimiometra, anlisis de imgenes hiperespectrales).

La modelizacin para la decisin agro-medioambiental, elaborando sistemas de ayuda a la decisin para diagnosticar el estado de los sistemas, o poniendo en prctica procesos menos impactantes de agricultura de precisin. Distintas metodologas estn estudiadas :

El equipo principalUMR ITAP

Informacin-Tecnologas-Anlisis medioambiental-Procedimientos agrcolas

(Montpellier SupAgro/IRSTEA)27 cientfi cos

Otro equipo relacionado con este tema

UPR Reciclado y Riesgo(CIRAD)

13 cientfi cos

Sistema de

alcantaril-lado

Liberacin atmosfrica

Consumode recursos

Residuos, lodos, lixiviados

Aguas e uentes

WWTP

NH3NOXN2OCO2...

Nivel de rendimientoLiberacin secundaria

al aire, suelo y aguaN, P, ETM, CTO, DBO5...

El ACV del sistema de saneamiento permite contestar a la pregunta Qu costos

medioambientales para una calidad de residuos ? (Accin ONEMA IRSTEA en curso)

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Para enfrentarse con las penurias de agua cada vez ms frecuentes, y frente a la degradacin creciente del medio ambiente, a partir

de ahora la agricultura irrigada debe evitar la sobreexplotacin de los recursos hdricos y la contaminacin de las aguas y los suelos, manteniendo niveles de rendimiento sustanciales.

A escala de la parcela agrcola, la tcnica del goteo enterrado (GGE) es una de las innovaciones recientes adoptada por un nmero creciente de agricultores sometidos a restricciones de agua, sobre cultivos de gran dimensin. El agua y el nitrgeno disuelto estn distribuidos lo ms cerca posible de las races, mediante vainas de polietileno, enterradas a 35-40 cm, equipadas con goteros distanciados desde 15 hasta 50 cm, con caudales entre 0,5 y 3,0 l/h con una presin entre 0,5 y 1,5 bares. Desde hace varios aos, IRSTEA hace pruebas agronmicas que tienden a demostrar las buenos resultados hidrulicos y agronmicos del GGE, comparndolo con el sistema de aspersin con caon.

Despus de cuatro aos de funcionamiento de los equipamientos, el coeficiente de uniformidad del riego del GGE sigue siendo superior al 95%. Probado sobre el cultivo de maz, el GGE muestra resultados agronmicos mejores que por el sistema de aspersin con caon : segn la distancia entre las vainas (80, 120 o 160 cm), la productividad del agua de irrigacin vara entre 3,50 y 4,25 kg de grano producido por m3 de agua distribuida, mientras que por aspersin vara entre 2,70 y 3,20 kg, o sea un aumento promedio de produccin del 18% : en el 2011, la productividad del nitrgeno (fertigacin) daba variaciones de 30 a 38 kg de grano producido por unidad de nitrgeno aplicado, mientras que por aspersin las variaciones eran de 19 a 23 kg(o sea +60%).

Al nivel econmico, a pesar de que ciertos autores reconozcan mejores resultados, teniendo en cuenta el costo de inversin relativamente alto (entre 3 000 y 5 000 /ha), se recomienda racionar el uso del GGE a escala de rotacin de cultivos, tomando en cuenta entre otras cosas la integracin (o no) de cultivos con fuerte valor agregado (hortalizas).

Contacto : Patrick Rosique, [email protected]

El riego por goteo enterradouna solucin innovadora para la irrigacinde los grandes cultivos

Patrick Rosique (IRSTEA) & Jean-Marie Lopez (CIRAD)

Estacin de filtracin y fertirrigacin. Dispositivo adaptado para enterrar tubos de riego.

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NEVEL 1 OBJETOS

Proyecto ISARD intensificacin ecolgica de los sistemas de produccin agrcola mediante el reciclaje de los residuos

Compostaje de litera de aves.

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Los productos residuales orgnicos (PRO) vinculados con la actividad humana estn en aumento constante. La actividad agrcola produce gran cantidad de residuos (ganadera, agro-industrias). Por otra parte, la produccin de aguas residuales aumenta a causa del crecimiento urbano y de la concentracin de las poblaciones urbanas. Las aguas residuales, o los lodos procedentes de su tratamiento se expanden muchas veces sobre los suelos agrcolas de la periferia de las ciudades. Esos PRO son fuentes de materia orgnica que pueden aumentar la fertilidad de los suelos, teniendo como corolario la posibilidad de mantener una produccin agrcola sostenible. Su multiplicidad, la diversidad de sus localizaciones y de los usos tienen que tomarse en cuenta durante las reflexiones sobre su utilizacin.

El proyecto ISARD desarrolla una iniciativa global de integracin de los conocimientos aplicados a este mbito. Su aspecto novedoso es la toma en consideracin de las materias orgnicas producidas por las actividades agrcolas y algenas. Se consideran dos niveles de organizacin : Primer nivel, cuando los objetos son los PRO, los suelos que los reciben y los cultivos que

crecen en estos, y en los cuales los procesos esenciales son los ciclos biogeoqumicos ; Segundo nivel, cuando los objetos son las unidades de produccin, de transformacin

y de utilizacin de las materias orgnicas, as como tambin los grupos de actores, y en los cuales los procesos son las transformaciones y los flujos de materias orgnicas, las reglamentaciones y los costos.

Para estos dos niveles, ya existen numerosas herramientas que responden puntualmente a las necesidades de una gestin integrada. El proyecto las utiliza, teniendo como objetivo mejorarlas a travs de una toma en cuenta de la ambivalencia inters-riesgo, y por la definicin de indicadores parciales.

El proyecto agrupa a nueve socios que intervienen sobre cuatro terrenos : valle de Versalles (Francia), isla de la Reunin, conurbacin de Dakar (Senegal), regin de Mahajanga (Madagascar). La toma en consideracin de las situaciones en pases en desarrollo permite aumentar el contraste existente en la composicin de los PRO, los dispositivos de tratamiento, las representaciones sociales o los marcos reglamentarios establecidos.

Contacto : Herv Saint Macary, [email protected]

Residuos industriales/materia orgnica

Pre-tratamiento

Residuos urbanos

Materia orgnica agrcola

Materia orgnica agrcola

Alimentacin animal, abonos, minerales

NIVEL 2 TERRITORIO

EntrantesEmisionesgaseosa

Escorrenta

Interacciones en el suelo

Lixiviacin

Absorcinpor las plantas

Consejo, pilotaje, ayuda a la decisin

Comprensin, diagnostico, indicadores

Flujos de materia con valor agrcola

Flujo de polucin

Ecotecnologas para la agricultura

Representacin de sistemas de reciclaje en ISARD.

La terminologa proceso operacional de decisin (POD) es una traduccin de Decision Workflow. Un Workflow modeliza un proceso de trabajo. Tiene como objetivo la puesta en prctica dentro de un programa o un sistema de informacin. El POD Mildium ha sido desarrollado por el INRA (UMR Salud y Agroecologa del viedo) y el IRSTEA (UMR ITAP).

Indica la manera de decidir sobre la oportunidad de un tratamiento fungicida contra el mildiu o el odio de la via, y del momento adecuado para aplicarlo. El clculo decisional ha sido aclarado en el lenguaje informtico de los Statecharts. La decisin est basada sobre informaciones recolectadas en momentos de fases vegetativas en la parcela, y sobre un seguimiento pericial del riesgo bioclimtico local.

Desde hace aos y en diversas regiones, la experimentacin del POD Mildium ha demostrado que este sistema es un medio eficiente para reducir los tratamientos fitosanitarios a escala de una parcela (entre 30 y 50% segn las enfermedades y las situaciones encontradas). Este resultado se ha logrado al comparar los tratamientos aplicados con la situacin sanitaria de una parcela gestionada bajo este POD, y los tratamientos de una parcela comparable, y vecina, gestionada de manera convencional dentro de la misma explotacin.

Especialista en modelizacin, el UMR ITAP se ha comprometido tambin en la experimentacin con los socios, para aprovechar lo mejor posible de las experiencias y para orientar las elecciones tericas de representacin formal.

El UMR ITAP colabora tambin con Arvalis en la realizacin del POD para la proteccin fungicida del trigo.

El POD Mildium ofrece una ayuda a la decisin, a escala de una parcela. Se estn llevando a cabo investigaciones para gestionar el conjunto de una explotacin. La iniciativa POD compete tambin a la integracin de conocimientos. De esta forma, dando un servicio que permite disminuir el nmero de aplicaciones en proteccin fitosanitaria, el POD es una ecotecnologa que se integra en un enfoque sostenible de la agricultura.

Contacto : Olivier Naud, [email protected]

Un proceso operacional de decisin para reducir los tratamientos fungicidas sobre las vias

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El POD Mildium permite la reduccin de tratamientos fitosanitarios en los viedos.

MorgueFile

Automatizacin (workflow) y variables

Tcticas y umbrales descritos por etapas

POD

Principios estratgicos divididos en fases tcticas basadas en epidemiologa y en experiencia

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por reconstruccin y organizacin de los elementos bajo limitaciones (malaxado, laminado)

La plataforma LipPol Green** (colaboracin internacional) propone un marco cientfico y herramientas de muy alto nivel para estudios de la interfaz entre ciencia del vegetal y la qumica verde, en los mbitos de la biotecnologa de los lpidos, de la fisicoqumica de los polmeros, y de la exploracin y el uso de la diversidad molecular de los vegetales, para la produccin de molculas, materiales y carburantes provenientes de la biomasa.

La UMR IATE, miembro del Instituto Carnot 3BCAR (Bioenergas, biomolculas, y biomateriales provenientes del carbono renovable) y del Labex Agro, est comprometida tambin en numerosas colaboraciones, tanto acadmicas como industriales (Alland & Robert, Panzani, BASF, Michelin), entre otros con asociados de los pases del Sur : El proyecto europeo ECOefficient BIOdegradable Composite Advanced Packaging (FP7, 2011-2015) apunta a proveer envases biodegradables y modulables a las industrias alimentarias (financiacin del 7 Programa Marco de Investigacin y de DesarrolloTecnolgico [PMIDT]). La plataforma Hevea Research Program in Partnership federa desde el 2008 las actividades de investigacin sobre el caucho natural en el Sur-Este de Asia. El proyecto METAGLYC 2 (financiacin del fondo alemn para los recursos renovables, 2012-2015) desarrolla nuevas vas de obtencin de derivados del glicerol por catlisis qumica y por biocatlisis.

Sus actividades de investigacin se articulan alrededor de cinco ejes complementarios, pluridisciplinarios y multi-escalas : Fraccionamiento de agrorecursos Estructuracin bajo limitaciones

de los agropolmeros y reactividad de los polvos

Transferencia de materia y reacciones en los sistemas alimento/envase

Biotecnologa microbiana y enzimtica de los lpidos y de los agropolmeros

Representacin de conocimientos y razonamientos para acrecentar la calidad y la seguridad de los alimentos

Estos ejes de investigacin se interesan por las ecotecnologas con la voluntad de adquirir conocimientos para concebir, desarrollar y controlar procesos eco-eficientes de desconstruccin de la biomasa a fin de conseguir polmeros, molculas de inters y sintones, y de reconstruir biomateriales a partir de estos elementos. Las investigaciones se apoyan sobre dos plataformas y varias unidades tcnicas :

la plataforma de fraccionamiento* de productos vegetales (con humedad leve e intermediaria) tiene como eje privilegiado la primera transformacin de los cereales, de la biomasa ligno-celulsica, y la elaboracin de materiales con base de agropolmeros. Abarca dos unidades tcnicas, una de los cuales es dedicada a la desconstruccin mecnica y a la clasificacin de las materias primas vegetales, (molinos, trituradoras), la otra a la estructuracin de materiales

Procesos fsicos, fisico-qumicos y biotecnolgicos de transformacin de agromolculas, de agropolmeros o de matrices complejas

La UMR ingeniera de agropolmeros y tecnologas emergentes (UMR IATE, CIRAD/INRA/Montpellier SupAgro/UM2) tiene como objetivo ayudar al mejoramiento de los conocimientos sobre las funcionalidades de los productos vegetales y de sus constituyentes, a fin de aumentar sus buenos resultados para usos alimentarios y no alimentarios. Realiza investigaciones sobre los procesos fsicos, fsico-qumicos y biotecnolgicos de transformacin de agro-molculas, de agropolmeros o de matrices complejas, preocupndose de entender el impacto de esas transformaciones, a diferentes escalas, en trminos de estructuras y de funcionalidades metas.

Los equipos principalesEquipo IAM

Ingeniera e Arquitecturas MacromolecularesICGM - Instituto Charles Gerhardt de

Montpellier UMR CNRS 5253(ENSCM/CNRS/UM2/UM1)

60 cientfi cos

UMR IATEIngeniera de los Agropolmeros

y Tecnologas Emergentes(CIRAD/INRA/Montpellier SupAgro/UM2)

49 cientfi cos

UPR CMGDCentro de Materiales de Gran Difusin

(EMA)40 cientfi cos

...continuacin pgina 14

Productos y materiales bio regenerados

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El proyecto ANR (Agencia nacional de la investigacin) STOCKACTIF (programa biomaterias-Energa, 2011-2014) atae al almacenamiento activo de la biomasa para facilitar su transformacin industrial. El proyecto ANR SPECTRE (programa blanco internacional Francia-Mjico, 2011-2014) comprende la evaluacin y el control de procesos de biotecnologa industrial. El proyecto 3BCAR PEACE (con el LBE, 2011-2013) estudia el efecto de la composicin parietal y de procesos de pretratamientos termomecnicos sobre la eficiencia de la conversin de biomasa modelo en productos energticos. El proyecto Epoxidacin de polifenoles por un enfoque quimio-enzimtico tiende a conseguir resinas epoxi a partir de biorecursos (con el UMR Ciencias para la Enologa 2010-2012). Varios proyectos sostenidos por la plataforma LipPol-Green y la plataforma de Transformacin de Productos Vegetales.

de soluciones tecnolgicas integradas de sntesis de materiales, desde los monmeros hasta los polmeros, a fin de proponer soluciones para las aplicaciones de alta eficiencia. Ha desarrollado tambin, desde hace muchos aos, una qumica basada en procesos sobrios y limpios (polimerizacin en emulsin, fluidos supercrticos) y fundada sobre el desarrollo sostenible (polmeros biodegradables, reciclaje de polmeros, valorizacin de agrorecursos). El equipo es famoso tambin por su pericia en la qumica macromolecular de los hetero-tomos Si, P y F.

La temtica Polmeros bio estructurados ha empezado ms tarde, apoyndose sobre las competencias del laboratorio en las qumicas de policondensacin, de tiol-ene, y de polimerizacin en cadena. Uno de los objetivos de los trabajos actuales reside en sustituir molculas peligrosas por molculas de origen biolgico, con objeto de elaborar poliuretanos, resinas formo-fenlicas, resinas epoxi, y polisteres insaturados. Los retos cientficos estn vinculados con la utilizacin de recursos renovables desarrollando

Desde los monmeros hasta los polmeros : soluciones integradas para la sntesis de materiales

El equipo Ingeniera y Arquitecturas Macromoleculares (IAM) del Instituto Charles Gerhardt de Montpellier, (ICGM) UMR CNRS 5253 (ENSCM/CNRS/UM2/UM1), desarrolla, desde su creacin, una qumica fundada sobre la sntesis de polmeros con arquitecturas controladas, de macromonmeros, de oligmeros telequlicos, de copolmeros injertados o en bloque, y de telmeros. El equipo ha estudiado especficamente las aplicaciones de estos telmeros en tanto como oligmeros reactivos en los compuestos fotoreticulables, aditivos para revestimientos, tensioactivos o matrices de materiales compuestos, etc., todas las aplicaciones en las cuales se buscan viscosidades dbiles y reactividades controladas.

El equipo IAM, cuya actividad principal est basada en la aplicacin de la qumica orgnica a los polmeros, es reconocida por sus competencias en la elaboracin

* www.3bcar.fr/~abcar/images/stories/pdf_3bcar/fi che_iate_plateforme_fractionnement_des_vegetaux_v3.pdf** www.supagro.fr/plantlippol-green

Proyecto POMEWISOelaboracin de membranas sin solventes a partir de polmeros bioregeneradosLas membranas polimricas porosas utilizadas en el tratamiento del agua estn elaboradas a escala industrial a partir de polmeros sintticos disueltos dentro de un solvente orgnico (acetona, DMF, NMP). La porosidad est generada mediante un proceso de inversin de fase inducido, en la mayora de los casos por inmersin de la solucin homognea de polmeros en un bao sin solvente (agua). Por un lado la materia prima proviene de un recurso terrestre que no es renovable, y adems, se utilizan cantidades importantes de solventes orgnicos, lo cual puede causar perjuicios medioambientales y sanitarios.

El objetivo del POMEWISO (colaboracin IEM/IRSTEA) es desarrollar un proceso de produccin de membranas porosas, con una visin de qumica verde y limpia (i), utilizando polmeros provenientes de recursos renovables en vez de sintticos y (ii) sustituyendo a los solventes orgnicos tradicionales por el agua (solvente de polmeros hidrosolubles). La problemtica cientfica consiste de esta forma en dominar el proceso de elaboracin de las membranas a partir de distintos polmeros hidrosolubles (PVA, teres de celulosa, chitosn) que presentan una temperatura crtica de disolucin baja (LCST), permitiendo controlar sus propiedades morfolgicas y funcionales. Una vez inducida la inversin de fase por aumento de la temperatura (proceso TIPS-LCST), ser necesaria una reticulacin de las cadenas de polmero para consolidar la pelcula formada. Se implementar preferentemente esta reticulacin por irradiacin o por tratamiento trmico, para evitar el empleo de reticulantes qumicos.

Se har un anlisis multi-escalas para identificar los fenmenos de separacin de fase, el crecimiento de las estructuras, la morfologa final de las membranas y sus propiedades de filtracin. El enfoque medioambiental se manejar mediante mtodos de difusin de luz, de microscopa ptica, de espectroscopia infrarrojo cercano y confocal Raman de filtracin frontal. Un enfoque de modelizacin debe permitir, mediante la resolucin de la ecuacin de Cahn-Hilliard modificada, predecir el evolucin de las estructuras en el curso del tiempo hasta la obtencin de la morfologa final.

Contacto : Denis Bouyer, [email protected]

LCST

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Curva espinodal Curva binodal

Influencia de la subida de temperatura en el curso del proceso TIPS-LCST.

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2010, el equipo ha recibido el Premio de la Tcnicas Innovadores para el Medio Ambiente en Pollutec (cf. proyecto GreenResins aqu arriba).

Ciclo de vida de los polmeros y compuestos : integracin de materiales provenientes de los sectores del reciclaje y de recursos renovables en el desarrollo de materiales innovadoras

El Centro de Materiales de Gran Difusin (Unidad Propia de Investigacin [UPR] CMGD) es uno de los tres laboratorios propios del EMA, tiene un estatuto de establecimiento pblico nacional con carcter administrativo dependiente del ministerio delegado

radicalaria para explotar lo mejor posible las funciones reactivas de la biomasa (cido, alcohol) y el desarrollo de vas de acceso fuertes que permitan paliar la variacin de la composicin de la biomasa. As, se han conseguido nuevas vas de acceso a resinas epoxi de origen biolgico, a partir de taninos provenientes de coproductos de la silvicultura o de la viticultura. Adems, el equipo IAM ha elaborado nuevos sintones funcionales reactivos a partir de aceites vegetales y cidos grasos que tienen funciones amina, alcohol o cido permitiendo llegar a nuevos biopolmeros (poliuretanos, polisteres).

Numerosas son las colaboraciones industriales con las empresas nacionales e internacionales. En el

una qumica de reduccin que permita el uso de materias primas oxigenadas, el desarrollo de procesos de despolimerizacin (polmeros naturales como el chitosn, las ligninas, etc., cuyas masas molares muy altas impiden su utilizacin directa), la policondensacin, en reemplazo de la polimerizacin

Proyecto Greenresins nuevas resinas epoxi bio estructuradas sin bisfenol A

Las resinas epoxi se pueden aplicar universalmente, debido a su polivalencia y su facilidad de uso. Incluyen una gran variedad de materiales con una amplia gama de propiedades fsicas. Sin embargo se fabrican en la mayora de los casos a partir de bisfenol A (BPA), compuesto clasificado como CMR (cancergeno, mutgeno, reprotxico).

El proyecto GreenResins se basa en la utilizacin de componentes aromticos y poliaromticos naturales, sin toxicidad, provenientes de recursos renovables, como reactivos para la elaboracin de resinas epoxi trmoendurecibles, en sustitucin al BPA. Estos compuestos fenlicos naturales se

extraen de taninos provenientes de coproductos de la silvicultura o de la vinicultura, sin constituir una competencia con los cultivos alimentarios. Entre los compuestos fenlicos, el equipo IAM (ICGM), en colaboracin con el UMR Ciencias para la enologa (INRA), ha estudiado especialmente la catequina, molcula que posee cuatro grupos fenlicos. La catequina se epoxida con epichlorhidrina. La reactividad de los fenoles de los dos ncleos aromticos de la catequina es diferente y forma dos productos : una molcula con cuatro grupos epoxi y un sub-producto cclico con dos grupos epoxi. La funcionalidad promedio es de 2,7 grupos epoxi por molcula. La mezcla se utiliza sin purificacin para la elaboracin de resinas epoxi con solidificantes aminados, siempre y cuando los dos productos obtenidos esten funcionalizados y participen en la elaboracin de la red. Las resinas logradas a partir de compuestos naturales funcionalizados tienen propiedades trmicas y mecnicas comparables con las resinas clsicas, provenientes de recursos fsiles tales como el diglicidil ter de BPA.

El inters de este trabajo es conseguir resinas aromticas bio estructuradas con rigidez y resultados mejores respecto de las resinas alfaticas. Este trabajo ha sido galardonado con el Premio 2010 de las Tcnicas Innovadoras para el Medio Ambiente en Pollutec.

Contactos : Sylvain Caillol, [email protected] Boutevin, [email protected]& Hlne Fulcrand, [email protected]

Otros equipos relacionados con este tema

UMR IEMInstituto Europeo de Membranas

(ENSCM/CNRS/UM2)50 cientfi cos

UR LBELaboratorio de Biotecnologa

del Medio Ambiente(INRA)

16 cientfi cos

Esquema de obtencin de resinas epoxi bio estructuradas a partir de la catequina proveniente de taninos.

Sample Tg (C) Td5 (C) Td30 (C) Char 800 (%)

Swelling(%)

Soluble(%)

Storage Modulus (Gpa)

Glassy region Rubbery region

DGEBA 74 209 355 10 17 1 2.8 0.019

75 DGEBA25 GEC tannins

75 221 337 14 4 1 2.5 0.016

50 DGEBA50 GEC tannins

73 202 323 18 1 1 2.4 0.014

Propiedades trmicas y mecnicas comparadas de resinas elaboradas a partir de diglicidil ter de BPA y de taninos.

Productos y materiales bio regenerados

a la industria. Por las relaciones privilegiadas que mantiene con el sector econmico, el CMGD forma parte del Instituto Carnot Mtodos Innovadoras para la Empresa y la Sociedad (M.I.N.E.S.) que federa las Escuelas de Minas y su asociacin de investigacin ARMINES. El Centro est comprometido en varios polos de competitividad y mantiene colaboraciones acadmicas e industriales al nivel nacional e internacional, participando en proyectos europeos, proyectos financiados por la Agencia para el Medio Ambiente y el manejo de la energa (ADEME), la ANR y los polos de competitividad .

El CMGD est estructurado en dos polos de investigacin : el polo Materiales Polmeros Avanzados (MPA) y el polo Materiales y Estructuras de Ingeniera Civil (MSGC). Los dos polos se organizan alrededor de varios ejes cientficos. El ciclo de vida de los materiales es una de las preocupaciones centrales de estos dos polos, en concordancia con el mundo industrial. De hecho, el establecimiento de directivas europeas encaminadas a favorecer el reciclaje de productos en fin

tendra que permitir una gestin ms eficiente de los residuos en fin de vida, una vez estructuradas las cadenas de recoleccin. As es como los investigadores del CMGD intentan superar las barreras cientficas y tecnolgicas, afn de poder valorar estos productos de manera fiable y duradera, integrndolos en los varios mbitos de su aplicacin : los envases, la agricultura, el transporte y la construccin.

El CMGD cubre numerosos mbitos disciplinarios como la qumica, la fisicoqumica, la mecnica y la ingeniera de los procesos. Dispone de una plataforma de elaboracin de materiales polmeros y compuestos (equipos de industria del plstico) y hormigones, por una parte, y por otra parte de una plataforma de caracterizacin de materiales (pruebas mecnicas, trmicas, termomecnicas, en condiciones normalizadas, pruebas de resistencia al fuego, pruebas de envejecimiento, observaciones con microscopio electrnico de barrido en modo medioambiental, difraccin de rayos, anlisis qumicos y fsico-qumicos).

de vida desemboca actualmente en el desarrollo de tecnologas de clasificacin y de identificacin cada vez mas precisas, susceptibles de permitir dentro de un futuro prximo la seleccin en lnea, de los plsticos y de sus aditivos a la vez. As, los investigadores del CMGD acompaan por un lado el desarrollo de equipamientos prototipos de seleccin, y por otro lado el desarrollo de aleaciones de plsticos de alta performancia, que pueden ser elaborados a partir de materiales regenerados de alta pureza, provenientes de la seleccin.

Por otra parte, la creciente demanda mundial de energa, la necesidad de encontrar una alternativa a los recursos energticos de origen fsil que se estn agotando, la voluntad social de reducir los impactos medioambientales generados por la actividad humana, y la huella de carbono incitan actualmente a una integracin parcial o total de los recursos renovables en el desarrollo de materiales (nocin de aprovechamiento biolgico de los recursos). El compostaje de los materiales es una ventaja suplementaria ya tratada, y que

En el sector de la construccin, hay dos niveles de necesidades : por una parte, responder a las expectativas del mercado que demanda productos ms verdes integrando los

objetivos del desarrollo sostenible, y por otra parte

respetar al Grenelle de lEnvironnement, integrando materiales con mejores resultados a fin de reducir el consumo en energa de los edificios, y valorar y reducir los residuos no valorizables.

El CMGD con el equipo IAM (ICGM) participa, desde el ao 2012 en un proyecto financiado por el Agencia para el Medio Ambiente y el manejo de la Energa (Agence de lEnvironnement et de la Matrise de lnergie ADEME), liderado por la sociedad INNOBAT, cuya sede est ubicada cerca de Montpellier, que fue premiada en los JEC Innovation Award en el 2011. El objetivo de este proyecto es desarrollar un material nuevo para los perfiles de carpintera, sabiendo que ninguno de los materiales tradicionales utilizados actualmente (madera, policloruro de vinilo [PVC], aluminio, compuesto polister/ vidrio) permite respetar las futuras normativas trmicas 2012 y 2020, ni

tampoco el nivel de buenos resultados mecnicos requeridos, los criterios arquitecturales, teniendo a la vez un impacto medioambiental reducido.

El nuevo material es un material compuesto formado por pultrusin, integrando una matriz termoendurecible elaborada, parcialmente o integralmente, a partir de residuos vegetales provenientes de los sectores madera y vitivincola y de fibras vegetales continuas. El proyecto se interesa por varias problemticas de I&D : sntesis y formulacin de resinas termoendurecibles (epoxi y/o polister insaturado) bioregenerados parcialmente o totalmente a partir de residuos vegetales ; preparacin de fibras vegetales de lino con anlisis y homogeneizacin de los lotes, y posibilidad de tratamiento de superficie de las fibras ; adaptacin de las formulaciones (reactividad de las resinas, resistencia en traccin de las fibras) al proceso de pultrusin ; evaluacin de las calidades mecnicas, trmicas, al fuego y de durabilidad en condiciones de uso (humedad, temperatura, exposicin a los UV).

Actualmente, hay prototipos disponibles y est prevista una comercializacin prxima.

Contactos : Anne Bergeret, [email protected]& Michel Maugenet, [email protected]

Para ms informaciones : www.innobat.fr

Los materiales y la eco-construccin

Perfiles de carpintera en

material biocomposito de polister y lino.

M. Maugenet Innobat

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Para responder con ms fuerza a las licitaciones en nanomateriales, y ampliar su potencial de investigacin contractual en colaboracin con el sector de la industria, el Instituto CARNOT M.I.N.E.S (Mtodos Innovadores para la Empresa y la Sociedad) ha creado, en el 2006, un grupo NanoMines en el seno del cual la temtica central Nanoestructuras agrupa a alrededor de cincuenta investigadores procedentes de Escuelas de Minas. La meta es que emerjan sinergias entre los equipos de investigacin, mezclando competencias pluridisciplinarias que incluyen la elaboracin de nanomateriales, su caracterizacin, su modelizacin y las pruebas de aplicacin.

En aquel contexto, en el 2011 el CMGD y el Centro RAPSODEE de la Escuela de Minas de Albi han iniciado un proyecto que tiende a desarrollar bio nanocompositos integrando nanopartculas dentro de una matriz bioplstica con el fin de controlar y mejorar sus propiedades.

La implementacin de estos bionanocompositos por extrusin asistida va fluido supercrtico (CO2) permite dispersar las

Materiales nanoestructurados a partir de bioplsticos

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Los biocompositos apuntan a la sostenibilidadLas primeras generaciones de plsticos de origen biolgico han tenido como meta principal aplicaciones con duracin de vida corta, entre otros los envases. Hoy da la demanda ha evolucionado. El mbito industrial tiene ahora necesidades en plsticos de origen biolgico dotados de funcionalidades por lo menos iguales a los plsticos derivados del petrleo que existen actualmente, en trminos de los efectos de barrera y las calidades mecnica, qumica, y trmica durante el perodo de uso del producto. En su mayora, el mundo cientfico comparte esta constatacin. As es como el CMGD se ha encontrado en primera fila de estas evoluciones. Desde el envase en almidn expandido reforzado con fibras naturales sin fuertes limitaciones de uso, ha llegado a desarrollar pelculas, materiales macizos o expandidos a base de cido polilctico (PLA) ; el PLA es un polmero obtenido por fermentacin del almidn de maz menos sensible a la humedad que el almidn y con propiedades mecnicas superiores.

El proyecto COLIBIO (COntrolled LIfetime BIOcomposites), financiado por el ANR y labelizado por el polo de competitividades Trimatec, tiende a desarrollar un biocomposito dotado de fuertes propiedades mecnicas y trmicas que

cumplen con las exigencias de la industria del automvil, y con una duracin de vida que se puede controlar. La idea consiste en reforzar una matriz a base de PLA con fibras de vidrio deteriorable segn las condiciones normales de compostaje (temperatura, pH, humedad) ; la barrera cientfica y tecnolgica siendo mantener un alto nivel de calidad mecnica del biocomposito a todo lo largo de su uso, y ser capaz de activar su degradacin solo en la ltima etapa de su vida til.

As han podido ser elaboradas formulaciones de fibra de vidrio deteriorables y se ha estudiado la durabilidad de los biocompositos PLA/vidrio en condiciones biomimticas durante el uso y punto final. Se ha podido evidenciar la interdependencia importante entre la composicin qumica alcalina de los vidrios y sus calidades mecnicas en condiciones aceleradas, simulando la condiciones de uso (inmersin en el agua a 65C), como tambin su nivel de mineralizacin en el suelo que puede acompaarse de la acidificacin del mismo suelo.

Contacto : Anne Bergeret, [email protected]

Productos y materiales bio regenerados

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biodegradable PLA/fibreglass

biocomposites (various glass formulations)

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PLA matrix

Heavy soil acidificaton

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Microfotografa electrnica de barrido de una esponja de bionanocompsito de PHBV/arcilla obtenida por extrusin asistida con CO2 supercrtico.

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Nivel de conservacin de las propiedades mecnicas( stress, elongacin, resiliencia) de materiales biocompositos biodegradables y no-biodegradables de PLA/fibra de vidrio. Anlisis tras envejecimiento acelerado (inmersin durante 24 horas en agua a 65C)

Nivel de mineralizacin en suelos, para simular la fin de vida, de biocompositos biodegradables de PLA/fibra de vidrio en funcin del tiempo y de las condiciones de acidificacin del suelo.

nanomolculas en la matriz y a la vez generar esponjas sin aportar agentes qumicos, y as mejorar estos materiales, en trminos de alivio y aislamiento.

La matriz bioplstica considerada en el proyecto es un polmero biodegradable obtenido por extraccin a partir de microorganismos, que forma parte de los polihidroxialcanoatos (PHA), a saber el poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV). Esta matriz ha sido reforzada por nanopartculas de arcilla de tipo montmorillonita con valor de incorporacin baja (menor al 3% de la masa). La incorporacin de arcilla ha permitido mejorar significadamente las propiedades mecnicas, trmicas y resistencia al fuego, y controlar la biodegradacin de la matriz. Las esponjas obtenidas logran hasta 50% de porosidad, pero con una homogeneidad del tamao de las clulas que hay que mejorar mediante el estudio de los parmetros operatorios del proceso.

Contactos : Nicolas Le-Moigne, [email protected] & Martial Sauceau, [email protected]

Para ms informaciones : http://cmm.ensmp.fr/Nanomines

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El proyecto BIORARE Ganador de la convocatoria de proyectos Inversiones para el Futuro seccin Biotecnologas y Recursos biolgicos

El proyecto BIORARE Bioelectrosntesis para el refinado de desechos residuales (BIORARE, IRSTEA/Laboratorio de Ingeniera Qumica Centro Nacional de la Investigacin cientfica [CNRS]/LBE-INRA/Suez-Environnement) concierne a las modalidades de uso del concepto de electrosntesis microbiana para el bio-refinado de los residuos y efluentes. Este descubrimiento reciente podra permitir in fine la produccin de molculas con alto valor agredado a partir de la materia orgnica y de la energa contenida en los residuos.

Se trata de utilizar la tecnologa de los sistemas bioelectroqumicos para orientar las reacciones metablicas del bioproceso hacia una produccin de molculas plataformas, con valoragregado, utilizables en qumica verde. La materia orgnica es oxidada en un primer contenedor por una biomasa compleja que transfiere electrones sobre un nodo. Los electrones llegan luego al ctodo donde son utilizados en una reaccin biolgica de reduccin. Regulando el potencial del ctodo en un valor deducido por un clculo terico (ley de Nernst), se pueden crear artificialmente las condiciones termodinmicas permitiendo que solamente se produzcan determinadas reacciones.

Estos sistemas de bioelectrosntesis microbiana permiten una separacin fsica entre un compartimiento sucio que recibe la materia orgnica a tratar y un compartimiento limpio en el cual se realiza la sntesis de las molculas de inters, orientar los flujos metablicos, y seleccionar las reacciones de oxidacin que se producen en el ctodo a partir de la regulacin del potencial.

A fin de establecer un pliego de condiciones detallado para la aplicacin de la electrosntesis microbiana a la biorefinera de desechos orgnicos, los componentes claves sern determinados as como las especificaciones asociadas para la elaboracin de una estrategia de desarrollo industrial ulterior. Los fundamentos cientficos y tcnicos de la electrosntesis microbiana sern reforzados y luego se validarn de manera

experimental las relaciones entre condiciones operativas y molculas efectivamente sintetizadas. Se utilizar un enfoque multidisciplinario para entender mejor y asegurar el potencial tecnolgico de aquellos sistemas. La evaluacin medioambiental de las estrategias de acoplado de estos sistemas con las instalaciones industriales existentes se realizar apoyndose sobre guas de referencia que permitirn identificar los elementos crticos desde el punto de vista medioambiental as como tambin orientar las elecciones tcnicas o industriales. Un anlisis econmico, social y normativo permitir enmarcar mejor las estrategias futuras del desarrollo industrial. Se establecer un pliego de condiciones detallado para la implementacin de los sistemas de electrosntesis microbiana para la biorefinera de los residuos orgnicos y se tomarn las medidas de proteccin de la propiedad intelectual, si as fuera el caso.

Contacto : Nicolas Bernet, [email protected]

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Microbios electroactivos

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CO2

Desechos

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Gas

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Molculasorgnicas

T. Bouchez

Principio del sistema de bioelectrosntesis microbiana utilizado en el proyecto BIORARE.

Fotografa en microscopa electrnica de transmisin de la dispersin de arcillas en una esponja biocompsita de PHBV/arcilla.

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Proyecto GreenCoat nuevos poliuretanos bio formulados a partir de aceites vegetales

Los poliuretanos representan un de los polmeros ms vendidos en el mundo (sexto rango) con una produccin mundial superior a 14Mt. Se utilizan corrientemente, entre otras cosas para el aislamiento trmico o los revestimientos. Tradicionalmente se sintetizan por reaccin de un isiocianato y de un oligmero poliol. Mientras el isocianato es casi exclusivamente derivado de materias primas petroqumicas, el poliol puede provenir de recursos renovables. Pero la mayora de los compuestos isocianatos son muy txicos, o ms CMR (cancergeno, mutageno, reprotxico), y se encuentran sealados en listas de los productos que sustituir (Reach, anejo XVII). El proyecto GreenCoat apunta en primer lugar a la elaboracin de nuevos polioles bio formulados a partir de aceite vegetal, permitiendo conseguir nuevas propiedades. Luego, el objetivo es elaborar poliuretanos bio formulados sin isocianatos a partir de glicerol.

La sntesis de polioles bio formulados se realiza a partir de aceite vegetal, de cidos o de steres lipdicos por acoplado tiol-ene sobre los dobles enlaces de las cadenas lipdicas. El tiol utilizado presenta una o varias funciones alcoholes. La reaccin de agregado se realiza sin solvente, sin cebador, bajo UV y el rendimiento es cuantitativo. Esta tecnologa permite acceder a polioles bio formulados con estructura y funcionalidad muy variadas.

La elaboracin de bio poliuretanos sin isocianato se apoya sobre la reaccin de apertura de los ciclocarbonatos por las aminas primarias. El equipo IAM (ICGM) ha realizado as oligmeros de

funciones diciclocarbonatos a partir del carbonato de glicerol. La reaccin de estos oligmeros con diaminas genera bio poliuretanos sin isocianatos.

En los dos casos, los bio poliuretanos obtenidos muestran propiedades similares a las de los poliuretanos obtenidos a partir de recursos fsiles y pueden utilizarse para revestimientos, argamasas, pinturas Este proyecto ha sido financiado por el ANR Matepro. Est realizado en colaboracin con el laboratorio de Qumica de Polmeros Orgnicos (Burdeos) y las empresas Resipoly y SEG.

Contactos : Sylvain Caillol, [email protected] Auvergne, [email protected]& Bernard Boutevin, [email protected]

Productos y materiales bio regenerados

Glycerol

Thiol-ene(TEC)

1. Transesterifi cacin o amidifi cacin

2. TEC

Transesterifi cacin

Glicerina

Acidos grasos y esteres

Carbonatode glicerina

Aceites vegetales

Esquema de obtencin de poliuretanos bio formulados a partir de aceite vegetal y derivados.

Sntesis de nuevos polioles bio formulados por tiol-ene sobre los aceites vegetales.

Elaboracin de poliuretanos bio formulados sin isocianatos.

Desde hace aproximadamente diez aos, numerosos envases alimentarios biodegradables han sido desarrollados, con el objetivo principal de limitar los plsticos petroqumicos pero sin una real evaluacin de la ganancia medioambiental, de la viabilidad econmica y de los impactos potenciales sobre la calidad y la seguridad de los alimentos envasados. Un cierto nmero de controversias mayores (desvo de recursos de uso alimentario, complicacin de los circuitos de reciclaje/valorizacin, etc.) han frenado rpidamente el crecimiento de estos envases, especialmente en el mbito agroalimentario. Es necesario un enfoque ms global y sistemtico para el desarrollo de estos envases biodegradables, para restaurar la confianza y el inters de los consumidores y los utilizadores.

El proyecto europeo EcoBioCAP tiene como meta proveer a las industrias alimenticias de la Unin Europea envases biodegradables y modulables segn las exigencias de los productos alimenticios perecederos, con beneficios directos tanto para el medio ambiente como para los consumidores europeos en trminos de calidad y de seguridad alimentarias. Esta nueva generacin de envases estar basada sobre el desarrollo multi-escalas de estructuras compuestas cuyos componentes se conseguirn enteramente a partir de coproductos de las industrias alimentarias.

Las actividades de demonstracin con los socios industriales permitirn optimizar la produccin y el conjunto de las propiedades de los materiales desarrollados en el proyecto, antes de realizar una explotacin a escala industrial. El desarrollo de una herramienta de ayuda a la decisin permitir la accesibilidad de la tecnologa de EcoBioCAP para todos los actores del sector. Las actividades de difusin tendrn como meta no solamente informar a la comunidad cientfica de los resultados del proyecto, sino tambin cerciorarse de que los consumidores y los usuarios finales se hayan enterado del modo de uso y de los provechos sacados al utilizar tales envases biodegradables.

El presupuesto del proyecto EcoBioCAP es de 4,2 millones de euros, financiados por Europa (3 millones de euros sobre 4 aos en el marco del 7 PCRD). Agrupa a 16 socios provenientes de ocho pases diferentes, entre los cuales hay seis empresas privadas.

Contacto : Nathalie Gontard, [email protected]

Para ms informaciones : www.ecobiocap.eu

Proyecto EcoBioCAP Eco-efficient Biodegradable Composite Advanced Packaging

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M2/

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Envases biodegradables desarrollados durante el proyecto.

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actividades del departamento Ingeniera de los procesos de membrana conciernen, por lo esencial : la utilizacin de productos y materiales bio formulados : elaboracin de membranas a partir de bio-polmeros ; elaboracin de membranas biodegradables ; fraccionamiento para la valorizacin de coproductos ; el reciclaje y la valorizacin de las aguas y los desechos : concentracin de efluentes y produccin de agua pura y ultra-pura ; degradacin de contaminantes contenidos en aguas usadas por acople membrana / reaccin biolgica o fsico-qumica fotocatlisis ; sorcin ; acople reaccin enzimtica y membrana.

Se han establecido colaboraciones al nivel regional, entre otras con el polo ELSA (cf. p. 32), para integrar los aspectos de ACV y de eco-concepcin en el marco de proyectos de investigacin que ataen al desarrollo de nuevos procesos de elaboracin sin solventes de materiales con membranas (proyecto ANR POMEWISO, cf. p. 13), o la implementacin de procesos intensivos que acoplan membrana y sorcin sobre polmeros funcionalizados (proyecto ANR Copoterm Copolmeros para el Tratamiento de las Aguas y la Recuperacin de los Metales ).

El IEM est dividido en tres departamentos de investigacin : design de materiales de membrana y de sistemas multi-funcionales ; interfaces y fsico-qumica de los polmeros ; ingeniera de los procesos de membrana.

Las actividades del IEM en relacin con las ecotecnologas estn basadas en la intensificacin de procesos y se articulan mayormente alrededor de tres ejes que tienen como propsito esencial acrecentar la eficacidad del proceso, y tender hacia procesos durables (consumo energtico y de solventes menorado, minimizacin de los residuos, valorizacin del recurso) : desarrollo de reactores multifuncionales que acoplan diferentes funciones en una misma tecnologa ; desarrollo de nuevos procesos, de nuevos materiales para implementarlos dentro de procedimientos tradicionales o de nuevas condiciones operativas de funcionamiento ; recurso a la modelizacin para una mejor comprensin de los mecanismos de reaccin y de transferencia, permitiendo luego mejorar la eficiencia de los procesos existentes.

Los trabajo alineados con este enfoque en el IEM, mediante las

Hacia materiales y procesos de membrana sostenibles

El Instituto Europeo de Membranas (UMR IEM, CNRS/ENSCM/UM2), fundado en el 1998, es un laboratorio referente al nivel internacional en el mbito de materiales y procesos de membrana. Sus objetivos de investigacin se articulan alrededor de un enfoque pluridisciplinario y multi-escalas de : la elaboracin y la caracterizacin de nuevos materiales de membrana; su implementacin en procesos de membrana que comprenden entre otros el tratamiento de efluentes, la separacin de gases, las biotecnologas vinculadas con las ciencias de los alimentos y de la salud.

Los equipos principalesUMR IEM

Instituto Europeo de las Membranas(ENSCM/CNRS/UM2)

50 cientfi cos

UPR Reciclaje y Riesgo(CIRAD)

13 cientfi cos

UR LBELaboratorio de Biotecnologa

del Medio Ambiente (INRA)

16 cientfi cos

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Reciclaje y valorizacin de las aguas y de los desechos

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Proyecto DIVA caracterizacin de los digestos y de sus sectores de valorizacin agronmicaEl desarrollo fuerte de la metanizacin de los desechos orgnicos ha intensificado la aparicin de nuevos sectores, tales como la metanizacin agrcola o la metanizacin de los desechos domsticos. Han aparecido nuevos tipos de digestos (residuos generados por los procesos de digestin anaerobia de la materia orgnica), que hasta ahora no han sido adecuadamente caracterizados y que quedan esencialmente en el suelo. Es necesario profundizar los conocimientos sobre la gestin de estos digestos, y colmar el retraso tecnolgico importante en el tema que Francia presenta frente a otros pases como los nrdicos y Alemania.

Esta valorizacin final siendo principalmente agronmica, existe una demanda importante de la caracterizacin de todos tipos de digestos producidos actualmente en Francia, por una parte, y, por otra parte, es necesario el desarrollo de mtodos de transformacin que permitan sacar mejor partido del valor agronmico de este nuevo producto. Adems la toma en consideracin de los nuevos retos medioambientales tales como el control de la energa, el reciclaje de las materias primas y el control sobre las emisiones de gases cuando se realiza el esparcimiento, plantea un nmero de cuestiones que hay que considerar hoy para preparar el desarrollo de los sectores de gestin de maana. As, la integracin del UMR IEM en el proyecto DIVA (colaboracin IRSTEA, Armines, Geotexia, IEM, INRA, Suez, Solagro) tendra que permitir proponer post-tratamientos mediante procesos con membranas u otros, a fin de lograr y de asegurar este estado de producto. Este enfoque cientfico separar, valorizar, normalizar permitir encontrar el mejor camino para los digestatos hacia un desarrollo sostenible.

Contacto : Marc Heran, [email protected]

Unidad de separacin : filtracin de membrana.

Controlar el riesgo medioambiental relacionado con el reciclaje de los desechos orgnicos

La UPR Reciclaje y Riesgo (CIRAD) lleva actividades en la interfaz entre lo analtico y lo sistmico, en el mbito del reciclaje de productos residuales orgnicos. La hiptesis central es que algunos de estos productos son fuentes de energa y/o de materia orgnica susceptibles de mantener una produccin agropecuaria sostenida y duradera.

El objetivo es buscar soluciones y prcticas agrcolas con riesgos agro-medioambientales controlados, utilizando lo mejor posible las tecnologas de transformacin y el poder de depuracin del suelo y de la planta. La unidad aborda esta problemtica invirtindose en el estudio de los procesos biofsicos de transformacin de los desechos orgnicos, de transferencia de elementos en el sistema agua-suelo-planta-atmsfera, tomando en cuenta la gestin de los almacenamientos y de los flujos de materia sobre un territorio. Produce conocimientos y herramientas que permiten evaluar y concebir soluciones de reciclaje integradas,

colaboraciones con otras unidades de investigacin, organismos de desarrollo y empresas. La unidad est ubicada en dos sitios principales : Montpellier, y la isla de La Reunin. Una colaboracin estratgica con el Centro Europeo de Investigacin y de Enseanza de las Geociencias del Medio Ambiente en Aix en Provence, permite acoger en este sitio investigadores de la unidad. Se mantienen colaboraciones originales con empresas privadas, particularmente con el grupo Frayssinet, mayor fabricante en abonos orgnicos en Francia.

En la isla de La Reunin, la unidad mantiene una estrecha colaboracin con las colectividades territoriales y, en primer lugar, con la Regin de la Reunin. En Senegal, un investigador de la unidad est afectado al Laboratorio de Ecologa Microbiana de los Suelos y Agro Sistemas Tropicales. Los recursos financieros de la unidad provienen principalmente del sector pblico (ANR, ministerios otros que el Ministerio de la Enseanza superior y de la Investigacin, ADEME). Los recursos relacionados con la actividad en la Reunin provienen de la Comunidad europea y de las colectividades territoriales. El sector privado y las pericias contribuyen tambin al equilibrio financiero de la unidad.

reuniendo el respeto de los recursos naturales y del medio ambiente con buenos resultados econmicos.

Las investigaciones de la unidad estn organizadas segn dos ejes cientficos : El eje Transformacin y gestin de productos residuales orgnicos en los territorios desarrolla modelos que permiten simular las tecnologas de transformacin de los desechos orgnicos por compostaje y metanizacin, como tambin mtodos de evaluacin del impacto medioambiental del reciclaje. Toman en cuenta dos niveles de organizacin : el de la explotacin (gestin individual) y el de los conjuntos organizados de explotaciones (gestin colectiva). El eje Dinmica de interacciones productos residuales orgnicos-agua-suelo-cultivos produce conocimientos sobre la dinmica acoplada de la materia orgnica, del nitrgeno y de los elementos trazas metlicas con el sistema de cultivo y el tipo de suelo. Los indicadores de riesgo para el medio ambiente estn elaborados a escalas regional, de las parcelas experimentales y del laboratorio (rizosfrico y molecular).

Los trabajos de los dos ejes se apoyan sobre plataformas analticas y experimentales, como tambin sobre

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Otros equipos relacionados con este tema

quipo IAM Ingeniera y Arquitecturas

MacromolecularesICGM Instituto Charles Gerhardt de

Montpellier UMR CNRS 5253ENSCM/CNRS/UM2/UM1)

60 cientfi cos

UMR ITAPInformacin-Tecnologas-Anlisis Medio

ambiental Procesos agrcolas(Montpellier SupAgro/IRSTEA)

27 cientfi cos

UPR CMGDCentro de Materiales de Gran Difusin

(EMA)40 cientfi cos

UPR LGEI Laboratorio de Ingeniera del Medio Ambiente Industrial y de los Riesgos

Industriales y Naturales(EMA)

29 cientfi cos

UR Biomasa Energa(CIRAD)

12 cientfi cos

bioprocesos sobrios, con buenos rendimientos, fiables y evolutivos.

Seis ejes de investigacin cubren un amplio espectro de competencias disciplinarias : microbiologa, ecologa microbiana, ingeniera biolgica, ingeniera d los procesos, modelizacin, automtica, ACV, ingeniera de proyecto, transferencia industrial : bsqueda de indicadores genricos

de caracterizacin de la materia orgnica y de los coproductos asociados ;

conocimiento y rol de los parmetros biticos/abiticos frente a los servicios dados ;

medios de accin y de control de los procesos y de los ecosistemas asociados para actuar y no sufrir ms ;

evaluacin y gestin del futuro y de los impactos medioambientales y sanitarios de los productos provenientes del tratamiento ;

modelos descriptivos/explicativos/predictivos en ingeniera y ecologa ;

ingeniera y ecoconcepcin de los sectores.

El LBE es uno de los laboratorios lider mundial en el mbito de la digestin anaerobia (primer laboratorio que publica, referenciado en la Web of Science, con palabra clave anaerobic digestion ). Est dotado de un establecimiento de 4 757 m de superficie, de los cuales 1 882 m un galpn experimental, y un equipamiento cientfico y analtico de alta competitividad, con ms de 50 digestores (1 l en varios m3) operativos las 24 horas y 365 das al ao. El LBE apunta a una investigacin de excelencia, una pluralidad de las temticas elegidas, un enfoque pluridisciplinario, como tambin a un saber- hacer en trminos de transferencia de tecnologa y de innovacin (6 patentes, 11 contratos de licencia, premio de la innovacin en Pollutec en el 2007, 2009 y 2010).

agrcolas, desechos domsticos o lodos provenientes de las plantas de depuracin) o de biomasas especficas, tales como las micro- o macro-algas. Los procesos de transformacin de los contaminantes son realizados por comunidades microbianas complejas, en trminos de composicin, de diversidad y de dinmica funcional. Las caractersticas de estas comunidades, agregadas al hecho que su puesta en prctica puede efectuarse en medio abierto nicamente, han llevado al laboratorio a buscar una accin de tratamiento/valorizacin orientando las reacciones microbianas de transformacin mediante una intervencin sobre las condiciones operativas del bioproceso.

Esta valorizacin se lleva a cabo integrando explcitamente las demandas de inocuidad sanitaria (e.g. aquellas vinculadas con la presencia de residuos farmacuticos, de detergentes y/o patgenos).

Los procesos de transformacin de los elementos contaminantes se estudian del siguiente modo : escala del proceso por la caracterizacin de la cintica, de los sistemas claves fisiolgicos y de las dinmicas de las poblaciones microbianas ; a escala del proceso por el desarrollo de mtodos innovadores, por la optimizacin de la hidrodinmica o del manejo de los bioreactores, y tambin por la implementacin de tcnicas fisico-qumicas de co-tratamiento.

Las investigaciones han sido guiadas siempre por la toma en cuenta de estos dos niveles en un contexto de sostenibilidad, siendo el objetivo desarrollar dispositivos de descontaminacin o de valorizacin de los efluentes y los desechos bajo limitaciones econmicas y normativas, para llegar a obtener

Los ecosistemas por y adentro de los procesos en un concepto de biorefinera medioambiental

El laboratorio de Biotecnologa del Medio Ambiente (Unidad de investigacin [UR] LBE, INRA), ubicado en Narbona, depende, por la parte cientfica, de los departamentos Medio Ambiente y Agronoma y Macrobiologa y Cadena Alimentaria del INRA, y del Centro INRA de Montpellier, por la parte administrativa.

Desde hace ms de 25 aos, las investigaciones del LBE buscan tratar y/o valorizar los desechos provenientes de la actividad humana, se trate de efluentes lquidos (agroalimentarios especficamente), de residuos slidos (residuos

Vista area del Laboratorio de Biotecnologa del Medio Ambiente del INRA en Narbona, con la laguna de produccin de microalgas en primer plano.

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Proyecto PETZECO tratamiento de efluentes petroqumicos por combinacin ozono, zeolitaLa contaminacin de las aguas y de los sedimentos por los hidrocarburos aromticos policiclados es incontestable y presenta riesgos reales para el medio ambiente y la salud ; lo que ha llevado la Comisin Europea a clasificarlos como sustancias prioritarias. Las operaciones clsicas de oxidacin qumica o de absorcin sobre carbn activo muestran lmites en trminos de costos y de puesta en prctica. Los procesos de oxidacin avanzada estn adaptados para degradar los compuestos bio-refractarios o txicos, gracias al uso de radicales hidroxilos. El trabajo propuesto en el proyecto PETZECO (colaboracin ICGM, Laboratorio de Ingeniera Qumica, Instituto Nacional de Ciencias Aplicadas de Tolosa, Total) tiende a desarrollar una tcnica de punta para el tratamiento de las aguas residuales industriales difciles.

La idea principal de este proyecto es utilizar el ozono combinado con materiales zeoliticas innovadores a fin de asociar una propiedad de descomposicin del ozono en radicales hidroxilos con una propiedad de adsorcin sobre estos slidos. Esta combinacin, al provocar una sinergia, tendra que aumentar las velocidades de degradacin.

La utilizacin de un slido mineral poroso tendra que garantizar una buena resistencia a los ataques oxidantes y permitir mantener las propiedades adsorbentes y catalticas a largo plazo. La parte del desarrollo de este nuevo adsorbedor / catalizador / mesoporoso slido de tipo zeolita es uno de los desafos de este proyecto porque existen muy pocos estudios en este mbito. La puesta en prctica de un proceso eficiente y poco costoso de esta combinacin catalizadores / ozono constituye otro desafo de este trabajo. Los aspectos de las reacciones y mecanismos se estudiarn detalladamente a fin de poder definir las funcionalidades ms interesantes del slido en el momento de la sntesis de las zeolitas. Los parmetros tomando en cuenta las dimensiones de proceso de oxidacin en las distintas configuraciones estn estudiados detalladamente (del lecho fluidizado hasta la separacin membranaria del catalizador). El objetivo ltimo del proyecto es utilizar materiales monolitos que contienen el nuevo catalizador sobre efluentes reales petroqumicos.

Contacto : Stephan Brosillon, [email protected]

El programa Opportunit (E)4 (Medioambiental, Ecolgico, tico y Econmico) explora los contornos de un proceso innovador de valorizacin qumica de tecnologas de fitoextraccin y de desechos contaminados por los elementos trazas metlicas. Sacando provecho de la excelente capacidad de adaptacin de ciertos vegetales en hiper-acumular los cationes Zn2+, Ni2+, Mn2+, Cu2+ y/o Al3+ en sus partes areas, la concepcin del proyecto reposa sobre la utilizacin directa de las especies metlicas de origen vegetal en tanto como catalizadores cidos de Lewis de reacciones qumicas orgnicas estabilizados sobre residuos mineros (estriles y escorias) o de combustin.

El programa asocia laboratorios de investigacin pblica, semi-pblica y tres empresas privadas que combinan sus competencias en fitoextraccin para la rehabilitacin ecolgica sostenible de sitios mineros ubicados en el Gard y neocaledonios, respetando la biodiversidad local. Los desechos vegetales y metlicos asociados estn valorizados directamente y transformados en catalizadores verdes, luego estn diseminados y estabilizados sobre los desechos mineros divididos. Estos sistemas polimetlicos originales sirven de catalizadores heterogneos en transformaciones sintticas que permiten el acceso a molculas con alto valor aadido (molculas plataformas aromticas, heterociclos y oligmeros de inters biolgico). La concepcin de los procesos permite el reciclaje por simple filtracin ; est adaptada adems a las nuevas limitaciones econmicas y presenta una solucin concreta a la critica que recibe el uso de las materias minerales no-renovables.

Este programa cientfico est implementado con los actores locales pertenecientes a colectividades o estructuras del estado y es objeto de actuaciones de valorizacin sostenidas dirigidas a grupos industriales en los mbitos de aplicacin complementarios (ecologa de la restauracin, industrias minera y qumica). Hoy da

reposa sobre bases fuertes de resultados cientficos, que permiten garantizar la realizacin de objetivos precisos, traducindose en la financiacin de un proyecto ANR, de un proyecto CNRS-IRSTEA, de un proyecto del Fondo Europeo de Desarrollo Regional, de dos contratos industriales, diez acuerdos de confidencialidad, dos financiaciones de tesis y una colaboracin con una empresa privada especializada en la transferencia tecnolgica. Este trabajo de investigacin interdisciplinaria, con finalidad aplicada e industrial, quiere ser un motor de la reconstruccin medioambiental y socioeconmica de los sitios afectados por las actividades industriales y mineras.

Contacto : Claude Grison, [email protected]

Para ms informaciones : www.agence-nationale-recherche.fr/programmes-de-recherche/environnement-et-ressources-biologiques/ecotechnologies-ecoservices/fiche-projet-ecotech/?tx_lwmsuivibilan_pi2%5BCODE%5D=ANR-11-ECOT-011

Hacia un nuevo sector verde de economa circulardesde la fitoextraccin hacia la catlisis qumica bio regenerada y viceversa

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La valorizacin de los desechos orgnicos por metanizacin y compostaje en regiones clidas

En las regiones clidas, donde las temperaturas medias son altas, los procesos de valorizacin de los desechos orgnicos son muy eficientes. Al contrario de los procesos termoqumicos, permiten salvar una parte de la materia orgnica que puede reciclarse para preservar la fertilidad de los suelos cultivados.

La metanizacin, o digestin anaerobia, es una fermentacin con ausencia total de oxgeno.La degradacin de las materias orgnicas genera la formacin de un gas, el biogas, rico en metano (CH4). El biogs puede utilizarse directamente como combustible o carburante. El residuo final de la metanizacin, llamado metanisato o digestato, puede ser utilizado directamente como fertilizante o ponerse en compostaje para mejorar sus propiedades. Desde fines de los aos 70, el CIRAD ha finalizado, con sus socios africanos, diferentes tecnologas de metanizacin adaptadas al contexto local. As el proceso TRANSPAILLE permite la metanizacin de los desechos de tipo slido, como por ejemplo el estircol, las materias estercorarias, las peladuras de mandioca o la pulpa de caf. Para los efluentes lquidos ricos en materias orgnicas, el proceso AGRIFILTRE permite su filtracin y su impregnacin sobre paja antes de la metanizacin.

El compostaje consiste en una biodegradacin de las materias orgnicas, en presencia de oxgeno, acompaada por una produccin de dioxido de carbono y de vapor de agua. La reaccin es exotrmica y provoca un aumento de temperatura del medio. El compostaje se hace muchas veces al aire libre, realizando pilas o lneas, y as es difcil controlarlo. La modelizacin del compostaje consiste en formalizar las relaciones entre las caractersticas fisicoqumicas de los desechos orgnicos y las salidas bajo forma gaseosa, lquida o slida. Esta modelizacin se utiliza para parametrizar modelos de flujos (explotacin, territorio) en vista de una evaluacin medioambiental.

Contactos : Jean-Luc Farinet, [email protected]& Jean-Marie Paillat, [email protected]

Para ms informaciones : www.cirad.fr/innovation-expertise/produits-et-services/equipements-et-procedes

Equivalenciade 1m3 de metano

9,7 kWh de electricidad 1,3 kg de carbn 1,15 l de petrleo 1l de gasoil 2,1 kg de lea 0,94 m3 de gas natural 1,7 l de alcohol de quemar

Digestor TRANSPAILLE de 40 m3 en Senegal.

Ensayo de compostaje en Wallis.

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Yvan Hurvois

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Hacia mayor calidad de seleccin y reciclaje : valorizacin de los desechos de equipamientos elctricos y electrotcnicos en el fin de su vida til

El reciclaje de los desechos de equipamientos elctricos y electrnicos (DEEE) est en el corazn de numerosos proyectos de investigacin, porque su flujo anual (alrededor de

24kg/habitante) est en constante aumento (3-5 %). Los plsticos contenidos en estos desechos siguen siendo una fuente de contaminacin durante su eliminacin. Esta eliminacin es un derroche importante puesto que las materias plsticas tcnicas provenientes de los DEEE conservan interesantes propiedades de uso, an despus de haber tenido un primer ciclo de vida. A pesar de que numerosos estudios cientficos realizados en los pases desarrollados traten de su reciclaje, la utilizacin de esta materia plstica reciclada es escasa, entre otras cosas debido a la calidad todava insuficiente de las materias disponibles (condicionada por la calidad de seleccin de materias y principios aditivos). El mejoramiento de los procesos de seleccin-identificacin-separacin generar materias plsticas regeneradas de alta calidad para aplicaciones en varios sectores industriales.

El yacimiento de plsticos provenientes de los DEEE se caracteriza por una gran complejidad : numerosos plsticos tienen incompatibilidad entre s, y una parte importante de ellos es de color oscuro causa de la ineficiencia de ciertas tcnicas de seleccin-identificacin o viene con retardadores de llama bromados, que necesitan ser clasificados a parte.

EL CMGD trabaja desde hace 10 aos en el reciclaje/desarrollo de los desechos DEEE, y desde el 2008 conduciendo dos proyectos: El proyecto REDEMPTIR (financiado por ADEME) tiene como objetivo optimizar la tasa de recuperacin y la pureza de plsticos separados por infrarrojo cercano en lnea; a partir de depsitos actuales ligeramente coloreados de DEEE, para controlar su composicin en polmeros y en retardadores de llama. El proyecto TRIPLE VALEEE, (financiado por el FUI) que tiene dos ejes de desarrollo El proyecto TRIPLE que tiene como objetivo proponer una

metodologa normalizada de muestreo y de anlisis de los depsitos de plsticos provenientes del tratamiento de los DEE; as como de implementar esquemas de separacin eficientes.

El proyecto VALEEE que tiene como objetivo identificar las diferentes vas de incorporacin de los DEE dentro de los productos industriales, sea por substitucin parcial o por substitucin completa de materiales vrgenes, segn las especificaciones que definen los tipos de polmeros deseados o por sus rendimientos esperados.

Contactos : Didier Perrin, [email protected]& Rodolphe Sonnier, [email protected]

Los desechos de polietileno terephtalate (PET) utilizados en la industria, provienen principalmente de la recuperacin y de la seleccin de botellas. Actualmente el reciclaje de PET se realiza principalmente (75%) bajo la forma de fibra sinttica (relleno de mantas, suteres).

Otras aplicaciones pueden surgir a partir de investigaciones realizadas, como en el siguiente ejemplo: primero, las botellas de PET se trituran hasta alcanzar el tamao deseado, luego los pedazos de PET se lavan para eliminar la mayor cantidad posible de agentes contaminantes como papel, cola, PVC, etc. Dichos pedazos de PET () pasan por una etapa de secado seguida por una primera transformacin llamada glicosis, obtenindose como consecuencia un producto con masa molecular ms baja que tiene el aspecto de una pasta verde (). Posteriormente, una modificacin qumica permite obtener un polister insaturado que presenta un aspecto ms fluido, transparente y un poco amarillento (). Finalmente, dicho producto participa en una reaccin de fotopolimerizacin con diluyentes reactivos que dan un material transparente y flexible. La flexibilidad del material puede ser regulada de acuerdo al tipo de diluyente reactivo escogido (). Una aplicacin posible para este tipo de producto es en el revestimiento de madera (), ya que las primeras pruebas realizadas demuestran la fcil aplicacin del producto as como su buena adherencia sobre la madera.

Contacto : Rmi Auvergne, [email protected]

Ejemplo de valor aadido a partirdel reciclaje de desechos qumicos PET

Pedazos de PET provenientes de la industria del reciclaje.

PET depolimerizado en extrusora.

Producto obtenido despus de una reaccin en laboratorio.

Material obtenido despus de la fotopolimerizacin (espesura: 0,5-0,7 mm).

Aplicacin del producto en el sector de revestimiento.

Ensayos de espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) para diferenciar y separar desechos plsticos de equipamientos elctricos y electrnicos.

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Para optimizar la produccin de metano por digestin anaerobia de un desecho orgnico, es imprescindible conocer previamente su valor de potencial metano. Esto se practica actualmente mediante el test Biochemical Methane Potential (BMP) que consiste en una fermentacin durante un mes mnimo. El plazo es demasiado largo para el contexto industrial, y genera obligaciones de almacenamiento y de riesgo de prdida de la poblacin bacteriana de los reactores, en caso de desechos con poca biodegradabilidad.

A fin de optimizar los procesos industriales de produccin de metano, la espectroscopia infrarrojo cercano (EIRC) es un mtodo innovador de determinacin rpida del BMP de los residuos. Permite analizar la materia orgnica globalmente, despus de una preparacin rpida de muestra, y calcular el potencial metano en seguida. Se reduce el riesgo de metanizar un desecho con poco biodegradabilidad y los procesos de codigestin se controlan mejor.

La plataforma EcoTech-LR ha permitido que el UMR ITAP, el LBE, y el LGEI desarrollen juntos una metodologa en la cual se analizan los desechos triturad