Revista si suplimente
MarketWatch
Inapoi Inainte

Dezvoltarea ciclurilor valorice trans-sectoriale specifice bioeconomiei circulare

16 Februarie 2017



Bioeconomia, domeniu economic trans-sectorial, care înglobează toate ramurile economice care produc și utilizează bioresurse, se caracterizează, atât la nivelul UE, dar mai ales al țării noastre, prin lanțuri valorice care nu sunt circulare. Comunicarea Comisiei COM (2014) 3981 „Spre o economie circulară: un program «deșeuri zero» pentru Europa”, subliniază necesitatea închiderii lanțurilor valorice din (bio)economie. O serie întreagă de sub(co)-produse ale lanțurilor valorice din bioeconomie nu sunt utilizate și se transformă în deșeuri. Tranziția către o bioeconomie circulară, în care cadrul căreia se menține valoarea produselor, a materialelor și a resurselor pentru o perioadă cât mai lungă, iar generarea de deșeuri este redusă la minimum, reprezintă o contribuție semnificativă la eforturile UE de dezvoltare a unei economii durabile, eco-eficiente și competitive.

Pentru realizarea dezideratelor bioeconomiei circulare sunt necesare noi soluții tehnologice, ușor de ridicat la scară (inclusiv în ceea ce privește costurile investiționale), caracterizate atât printr-o profitabilitate ridicată (pentru a răspunde cerințelor mediului de afaceri), cât și printr-o eco-eficiență mărită (pentru a răspunde cerințelor sociale, de reducere a impactului față de mediu). Activitatea de cercetare și de inovare are un rol esențial în realizarea unor astfel de soluții, mai ales a celor prin care se dezvoltă (noi) cicluri valorice trans-sectoriale. În cele ce urmează vor fi prezentate astfel de cicluri valorice, a căror dezvoltare la nivelul României ar oferi noi oportunități de afaceri, în cadrul tranziției către o bioeconomie circulară.
Un ciclu valoric presupune închiderea unor lanțuri de procesare și valoare adăugată, de obicei prin prelucrare în cascadă. Exemplul clasic de prelucrare în cascadă este cel al „simbiozei industriale”, prin care produsul secundar (sub/co-produsul), rezultat dintr-un ciclu de fabricație, este utilizat ca resursă primară în cadrul unui alt proces de fabricație. Pentru fluxurile de sub/co-produse denumirea generică folosită este cea de fluxuri laterale. Un principiu de bază în procesarea fluxurilor laterale este acela al unei valorificări optimizate, denumit și principiul piramidei valorice (a biomasei), care favorizează utilizările cu valoare adăugată mare, limitând folosirea biomasei pentru producerea de biocombustibili sau bioenergie2 - figura 1. Aplicarea acestui principiu ar însemna de exemplu recuperarea resveratrolului, un compus antioxidant cu multiple efecte benefice, din boască de struguri (co-produs al vinificației), urmată de extragerea pectinei (aditiv alimentar) și ulterior de conversia lignocelulozei în produse (bio)chimice. Numai lignoceluloza recalcitrantă s-ar transforma în bioenergie. În prezent în România boasca de struguri este rareori utilizată în hrana animalelor, fiind de obicei transformată prin compostare sau utilizată ca biocombustibil de focar.
Recuperarea nutrienților (pentru plante) sau producerea de biostimulanți pentru plante, în cadrul proceselor de valorificare în cascadă a fluxurilor laterale agro-industriale, reprezintă soluții tehnologice ilustrative pentru închiderea trans-sectorială a lanțurilor valorice, cu profitabilitate ridicată și cu eco-eficiență mărită.
Un exemplu este acela al procedeelor de recuperare a fosforului și utilizarea lui ca fertilizant în agricultură. Dintre toate elementele necesare organismelor vii fosforul este (la nivel global) cel mai important din punct de vedere al productivităţii (agro)eco-sistemelor. Raportul dintre fosfor şi celelalte elemente din organisme este mai mare decât cel din sursele primare ale elementelor biogene. De aceea este mai probabil ca deficitul în compuși biodisponibili ai fosforului să limiteze productivitatea oricărei regiuni de pe suprafața Pământului, mai mult decât deficitul oricărui alt element nutritiv. Procesul de recuperare a fosforului din bioeconomie este un proces esențial pentru Uniunea Europeană, care nu deține resurse minerale de rocă fosfatică și care are un deficit semnificativ de fosfor în producția primară de bioresurse - COM(2013) 517 final3.
Pe plan mondial sunt dezvoltate, inclusiv la nivel industrial, diferite tipuri de soluții de recuperare a fosforului din apele epurate sau din digestatul lichid de la stațiile de biogaz. În România, până în prezent, singura ofertă de fertilizant organo-mineral, prin care se recuperează (și) fosforul dintr-un lanț valoric agro-alimentar, este cea a vinasei concentrate, provenite de la fabricarea drojdiei de panificației.
Un alt element al cărui circuit biogeochimic este modificat de activitățile specifice bioeconomiei este siliciul. În ultima decadă s-au acumulat dovezi covârșitoare referitoare la esențialitatea siliciului solubil (ca acid silicic) pentru plantele de cultură și în special pentru cereale. Deși este foarte răspândit în roca parenterală, siliciul nu este disponibil pentru plante decât în formă solubilă. Acidul silicic format prin dezagregarea rocii parenterale este recondensat sub forma argilelor secundare, ne-fiind disponibil pentru plante. Principala sursă de siliciu biodisponibil este cel organic, din biomasa plantelor care se descompune4. Extragerea biomasei de pe terenurile agricole pentru biorafinare, în special a paielor de cereale (care ajung la un conținut de siliciu de aproape 10%), reduce semnificativ aportul de siliciu biodisponibil și poate genera un deficit de siliciu în solurile agricole, cu consecințe semnificative asupra producțiilor agricole5. Orice abordare sustenabilă a biorafinării biomasei de paie de cereale trebuie să includă recuperarea/reciclarea fito-siliciului.
O inovare de tip disruptiv este aceea în care recuperarea elementelor nutritive se face încă de la începutul ciclului de valorificare a biomasei, și nu la sfârșitul acestuia, din fluxurile de ape epurate, de ex. sau din subprodusele finale, cum se face în prezent. O astfel de abordare ar avea un potențial de profitabilitate și de eco-eficiență mărit, pentru că prezența respectivelor elemente în biomasă, și în special a siliciului, reduce eficacitatea proceselor de biorafinare6.

Producerea biostimulanților pentru plante, o tehnologie cheie
Potențialul de profitabilitate și de eco-eficiență este ridicat și în cadrul proceselor de producere a biostimulanților pentru plante din fluxurile laterale ale bioeconomiei. Producerea de biostimulanți pentru plante este considerată o tehnologie cheie pentru bioeconomia circulară7. Biostimulanții pentru plante sunt o nouă categorie de produse utilizate ca inputuri în tehnologiile de cultură a plantelor, care determină: creșterea eficienței de preluare și utilizare a nutrienților de către plante, mărirea rezistenței la factorii de stres abiotici și îmbunătățirea calității recoltei8. Piața mondială a biostimulanților pentru plante este estimată să atingă 2.910 milioane US$ până în 2021, cu o rată anuală compusă de creștere (CAGR) de 10,4 %9. Interesul crescut pentru biostimulanți este determinat de faptul că această nouă categorie de inputuri agricole asigură o intensificare sustenabilă a producțiilor agricole. Acest interes pentru biostimulanții pentru plante, în directă legătură cu fertilizanții, este demonstrat și de revizuirea cadrului legislativ la nivelul Uniunii Europene. Anunțatul nou Regulament referitor la fertilizanții EC, COM (2016) 157, inclus în pachetul economiei circulare, se referă și la biostimulanți pentru plante. Acest nou Regulament UE definește două mari clase de biostimulanți: microbieni (inoculanți - Azotobacter spp., ciuperci de micoriză, Rhizobium spp., Azospirillum spp.) și non-microbieni, organici („conținând carbon numai de origine animală sau vegetală”) și anorganici (în special elemente benefice, ca de ex. siliciu solubil / acidul silicic). Noul Regulament al fertilizanților EC este o componentă a unui cadru legislativ mai larg, care intenționează să introducă nuanțe în tehnologiile de cultură a plantelor, similare cu cele din domeniul sănătății umane. Ca urmare a acestor schimbări legislative se așteaptă ca biostimulanții pentru plante să genereze în agricultură și în biotehnologiile agricole o stimulare a inovării și a cercetării, similară cu cea pe care nutraceuticele/suplimentele nutritive au generat-o în industria alimentară/biotehnologiile alimentare.



Actualii biostimulanți pentru plante sunt extracte de îngrășăminte/amendamente organice utilizate tradițional în agricultură – macroalge, subproduse animale, cărbuni de pământ inferiori ca turba sau leonarditul (lignit), amendamentele chitinoase. La acestea se adaugă și elementele benefice, cum este de ex. siliciul, prezente în îngrășămintele organice și neglijate în formulele de fertilizanți sintetici – figura 2.
Noua generație de biostimulanți pentru plante, produse active la doze mici și foarte mici, va fi reprezentată de concentrate ale ingredientelor active. Exemple de ingrediente active de acest tip sunt compușii cu rol de exo-semnale, care modulează cascada reglatoare de endo-semnale din țesuturile vegetale, prin care plantele percep și răspund la diferiți factori de mediu. Osmoprotectanții, cum sunt de ex. compușii azotați (poliamine, glicin-betaină) și aminoacizii (prolină, ectoină), reglează răspunsul plantelor la factorii de stres abiotici și eficiența de utilizare a nutrienților Astfel de exo-semnale sunt produse și de microorganismele biostimulante pentru plante care produc poliamine. Noua generație de biostimulanți pentru plante va fi produsă prin închiderea trans-sectorială a lanțurilor valorice din bioeconomie10.
Dezvoltarea și aplicarea pe scară largă a ciclurilor valorice descrise mai sus presupune o strânsă colaborare între sub-sistemele antreprenoriale și de cercetare și inovare din România. Potențialul de profitabilitate și consonanța cu actualele cerințe socio-politice reprezintă factori favorizanți pentru o astfel de colaborare. Este necesară însă multă deschidere reciprocă, pentru depășirea cu succes a obstacolelor în atingerea acelor nivele de maturitate tehnologică care permit un transfer de cunoaștere eficient și benefic.

1. http://eur-lex.europa.eu/procedure/EN/1042145
2. http://ec.europa.eu/research/bioeconomy/pdf/conferences/partnering_regions_20121012/draft_opinion_ of_ the_cor_on_the_bioeconomy_strategy_2012.pdf
3. http://ec.europa.eu/environment/consultations/pdf/phosphorus/EN.pdf
4. Cooke, J., & Leishman, M. R. (2011). Is plant ecology more siliceous than we realise? Trends in Plant Science, 16(2), 61-68.
5. Carey, J. C., & Fulweiler, R. W. (2016). Human appropriation of biogenic silicon – the increasing role of agriculture. Functional Ecology, 30, 1331-1339.
6. Le, D. M., Sørensen, H. R., Knudsen, N. O., & Meyer, A. S. (2015). Implications of silica on biorefineries–interactions with organic material and mineral elements in grasses. Biofuels, Bioproducts and Biorefining, 9(1), 109-121.
7. http://www.biostimulants.eu/wp-content/uploads/2015/07/EBIC-PP-Circular-Economy-v5Final.pdf
8. du Jardin, P. (2015). Plant biostimulants: Definition, concept, main categories and regulation. Scientia Horticulturae, 196, 3-14.
9. http://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/biostimulant-market-1081.html
10. http://www.usamv.ro/wp-content/uploads/2015/07/Rezaumat-teza-abilitare-FO-ENG.pdf



Parerea ta conteaza:

(0/5, 0 voturi)

Lasa un comentariu



trimite