Biomass Potential in South America for the Production of Bioplastics. A review
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Abstract
Biomass is a primary renewable source that has generated greater interest in the world in last years, because it offers the opportunity to obtain energy and non-energy products similar to those manufactured from non-renewable sources. In this sense, South America, due to its geographical location, has high potential to generate and add value to biomass; so that this research carries out a descriptive review on the availability and potential of the biomass in South America, with the purpose of establishing the types and quantity of biobased and biodegradable bioplastics (BBB) ??that can be produced in this region. In the first place, a description of the biomass, its characteristics and classification was made. Subsequently, information was collected on the biomass generated in each country, to finally describe the types of BBB currently available. The research revealed that 204.42 million of tons (MMt) of bioplastic based on regenerated cellulose can be produced in the region, 4.11 MMt of starch-based bioplastic, 0.58 MMt of polylactic acid and 8.68 MMt of polyhydroxybutyrate. In addition, the production of BBB is an alternative that allows to minimize the environmental pollution produced by synthetic plastics, since it uses in an efficient and sustainable way the waste generated by agricultural and industrial activities. Finally, the study made it possible to expand the state of the art and intensify the advantages that the countries of South America have with respect to the generation of jobs and industrial development in rural areas.
##plugins.themes.revistapolitecnica.stadistisDownloadTitle##
Downloads
Article Details
References
Ahmad, M., Mohd, K., Arif, H., Noriznan, M., Salihon, J., Shirai, Y., & Ali, M. (2015). Case study for a palm biomass biore fi nery utilizing renewable non-food sugars from oil palm frond for the production of poly ( 3-hydroxybutyrate ) bioplastic. Journal of Cleaner Production, 87, 284-290. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.10.010
Akella, A. K., Saini, R. P., & Sharma, M. P. (2009). Social, economical and environmental impacts of renewable energy systems. Renewable Energy, 34(2), 390-396. https://doi.org/10.1016/j.renene.2008.05.002
Almeida, A. de, Ruiz, J. A., López, N. I., & Pettinari, M. J. (2004). Bioplásticos: una alternativa ecológica. Quimica Viva, 3, 1-24. https://doi.org/10.1111/tpj.12777/1/24
Álvarez-chávez, C. R., Edwards, S., Moure-eraso, R., & Geiser, K. (2012). Sustainability of bio-based plastics : general comparative analysis and recommendations for improvement. Journal of Cleaner Production, 23(1), 47-56. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2011.10.003
Ambientum.com. (2015). Energía - Cultivos energéticos. Retrieved June 29, 2017, from http://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/energia/Cultivos_energeticos.asp
Arteaga-Pérez, L. E., Vega, M., Rodríguez, L. C., Flores, M., Zaror, C. A., & Casas Ledón, Y. (2015). Life-Cycle Assessment of coal-biomass based electricity in Chile: Focus on using raw vs torrefied wood. Energy for Sustainable Development, 29, 81-90. https://doi.org/10.1016/j.esd.2015.10.004
Berndes, G., Hoogwijk, M., & Van Den Broek, R. (2003). The contribution of biomass in the future global energy supply: A review of 17 studies. Biomass and Bioenergy, 25(1), 1-28. https://doi.org/10.1016/S0961-9534(02)00185-X
Bioenarea. (2013). Biorrefinerías una oportunidad de negocio para las zonas rurales y las industrias. Bioenarea.
Black, M. J., Sadhukhan, J., Day, K., Drage, G., & Murphy, R. J. (2016). Developing database criteria for the assessment of biomass supply chains for biorefinery development. Chemical Engineering Research and Design, 107, 253-262. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2015.10.046
BP. (2017). BP Statistical Review of World Energy.
Carrasco, S. (2015). BALANCE DE ENERGIA NACIONAL 2014. Retrieved from https://www.osinergmin.gob.pe/seccion/centro_documental/hidrocarburos/Publicaciones/BALANCE DE ENERGÍA EN EL PERU 2014.pdf
CEPAL. (2003). Sostenibilidad energética en América Latina y el Caribe: El aporte de las fuentes renovables. Brasilia: Comisión Económica para América Látina y el Caribe. Retrieved from http://repositorio.cepal.org/bitstream/handle/11362/2764/1/S2003717_es.pdf
CEPAL. (2004). Fuentes renovables de energía en America Latina y el Caribe. México. Retrieved from http://www.cepal.org/publicaciones/xml/9/14839/lcl2132e.pdf
CEPAL. (2006). Fuentes renovables de energía en América Latina y el Caribe, dos años despues de la conferencia de Bonn. Santiago de Chile: Comisión Económica para América Látina y el Caribe. Retrieved from http://www.cepal.org/ilpes/noticias/paginas/8/35988/Fuentes_deEnergiaRenovablenALClcw_100.pdf
CEPAL. (2008). Biocombustibles líquidos para transporte en américa latina y el caribe. Santiago de Chile: Naciones Unidas. Retrieved from http://repositorio.cepal.org/bitstream/handle/11362/3638/1/S2008449_es.pdf
CEPAL. (2015a). Bioeconomía: nuevas oportunidades para la agricultura. Retrieved from http://repositorio.cepal.org/bitstream/handle/11362/38427/1/S1500414_es.pdf
CEPAL. (2015b). Informe nacional de monitoreo de la eficiencia energética del Brasil. Santiago de Chile: Comisión Económica para América Látina y el Caribe.
CEPAL. (2016). Monitoreando la eficiencia energética en América Latina. CEPAL -ADEME. Retrieved from http://repositorio.cepal.org/bitstream/handle/11362/40505/1/S1600876_es.pdf
Digregorio, B. E. (2009). Innovations Biobased Performance Bioplastic : Mirel. Chemistry & Biology, 16(1), 1-2. https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2009.01.001
DNETN. (2006). Generación de energía eléctrica a partir de la biomasa en Uruguay.
Dominguez, P., López, Y., & Vivas, F. (2010). Energia de la Biomasa en Venezuela. In Energía de la biomasa (p. 42).
Enriquez, M., Velasco, R., & Ortiz, V. (2012). Composición y procesamiento de películas biodegradables basadas en almidón. Biotecnología En El Sector Agropecuario Y Agroindustrial, 10(1), 182-192.
Escalante, H., Orduz, J., & Zapata, H. (2010). Atlas del potencial energético de la biomasa residual en Colombia. Ministerio de Minas y Energía.
European bioplastics. (2016). Environmental communication guide for bioplastics. Berlin. https://doi.org/10.1177/019263659107553913
European bioplastics. (2017a). Bioplastic market data 2016. Global production capacities of bioplastics 2016 - 2021. Berlin. Retrieved from http://www.european-bioplastics.org/market/
European bioplastics. (2017b). Frequently Asked Questions. Berlin. https://doi.org/10.1002/div.1789
European bioplastics. (2017c). Global production capacities of bioplastics 2021. Berlin. Retrieved from http://docs.european-bioplastics.org/publications/market_data/2016/Share-of-Material-Types-2021_en.jpg
Faba, L., Díaz, E., & Ordóñez, S. (2013). La biomasa como materia prima para la obtención de combustibles líquidos. Ecotimes, Revista Ambientum. Retrieved from http://www.ambientum.com/revista/2013/junio/biomasa-como-materia-prima-para-obtencion-combustibles-liquidos.asp#
Fabio, G., Yujato, M., & Arenas, A. (2017). Manual Estadística Energética 2017.
FAO. (1995). Reunion regional sobre generación de electricidad a partir de biomasa. (Departamento de Montes, Ed.). Montevideo, Uruguay. Retrieved from http://www.fao.org/docrep/T2363s/T2363s00.htm
FAO. (2009). Análisis del balance de energía derivada de biomasa en Argentina. Roma.
FAO. (2011a). Estado del arte y novedades de la bioenergía en Colombia (pp. 1-33). Bogotá: Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la agricultura.
FAO. (2011b). Estado del arte y novedades de la bioenergía en el Perú. Lima: Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la agricultura.
FAO. (2013a). Estado del arte y novedades de la Bioenergía en paises seleccionados.
FAO. (2013b). La Bioenergia en América Latina y El Caribe. Santiago de Chile: Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la agricultura.
FAO. (2017). Forest products 2015. Rome: Food and agriculture organization of the United Nations. Retrieved from http://www.fao.org/3/a-i7304m.pdf
FEDEAGRO. (2016). IPAF en linea. Confederación de Asociaciones de Productores Agropecuarios. Retrieved from http://www.fedeagro.org/fotos/file/IpafenLineaIIJul16.pdf
Fernández, M., & Saavedra, M. (1995). Reunion regional sobre generación de electricidad a partir de biomasa. Montevideo, Uruguay.
Forster-Carneiro, T., Berni, M. D., Dorileo, I. L., & Rostagno, M. A. (2013). Biorefinery study of availability of agriculture residues and wastes for integrated biorefineries in Brazil. Resources, Conservation and Recycling, 77, 78-88. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2013.05.007
Gabriel Catino. (2001). La industria del plástico en Mercosur. Retrieved from http://www.plastico.com.co/temas/La-industria-del-plastico-en-Mercosur+3005066?pagina=1
Gerssen-Gondelach, S. J., Saygin, D., Wicke, B., Patel, M. K., & Faaij, A. P. C. (2014). Competing uses of biomass: Assessment and comparison of the performance of bio-based heat, power, fuels and materials. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 40(April), 964-998. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.07.197
Gonzalez-Gutierrez, J., Partal, P., Garcia-Morales, M., & Gallegos, C. (2010). Development of highly-transparent protein/starch-based bioplastics. Bioresource Technology, 101(6), 2007-2013. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.10.025
Grupo Phoenix. (2014). GRUPO PHOENIX. Retrieved July 7, 2017, from http://www.grupophoenix.com/home/
Hiloidhari, M., Das, D., & Baruah, D. C. (2014). Bioenergy potential from crop residue biomass in India. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 32, 504-512. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.01.025
IfBB. (2016). Biopolymers facts and statistics 2016.
IICA. (2010). Atlas de la agroenergía y los biocombustibles en las Américas: II Biodiesel. San José: Instituto de coopoeración para la agricultura. Retrieved from http://www.olade.org/sites/default/files/CIDA/IICA/Atlas de Bioenergia y Combustibles 2.pdf
Iles, A., & Martin, A. N. (2013). Expanding bioplastics production : sustainable business innovation in the chemical industry. Journal of Cleaner Production, 45, 38-49. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2012.05.008
INEC. (2016). Encuesta de superficie y producción agropecuaria continua ESPAC 2016. Instituto Nacional de Estadísticas y Censos. Quito. https://doi.org/10.4206/agrosur.1974.v2n2-09
Jerez, A., Partal, P., Martínez, I., Gallegos, C., & Guerrero, A. (2007). Egg white-based bioplastics developed by thermomechanical processing. Journal of Food Engineering, 82(4), 608-617. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2007.03.020
Lee, D. H. (2016). Bio-based economies in Asia: Economic analysis of development of bio-based industry in China, India, Japan, Korea, Malaysia and Taiwan. International Journal of Hydrogen Energy, 41(7), 4333-4346. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.10.048
Libro interacadémico. (2013). Propuestas sobre desarrollo energético de venezuela. Retrieved from http://prof.usb.ve/jaller/PPI_papers/LIBRO_INTERACADEMICO_2013-COMPLETO4.pdf
Lovera, L. (2011). Estado del arte y novedades de la bioenergía en el Paraguay. Asunción: Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la agricultura.
Marcos, S. (2012). Análisis económico-energético de la biomasa lignocelulósica en Chile. Pontificia Universidad Católica de Chile.
Martínez, I., Partal, P., García-morales, M., Guerrero, A., & Gallegos, C. (2013). Development of protein-based bioplastics with antimicrobial activity by thermo-mechanical processing. Journal of Food Engineering, 117, 247-254. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.02.014
MCSE. (2016). Balance energético nacional 2016 - año base 2015 (Vol. 1). https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004
MEER. (2014). Atlas bioenergético del Ecuador (Primera). Quito: Ministerio coordinador de producción, empleo y competitividad - Ministerio de electricidad y energía renovable - Instituto nacional de preinversión.
MIEM. (2015). Balance energetico preliminar (Ministerio). Retrieved from http://www.miem.gub.uy/documents/15386/7730255/BALANCE PRELIMINAR 2015.pdf
Ministerio de energía y minería. (2016). Balance Energético Nacional 2015. Retrieved from http://www.energia.gob.ar/contenidos/archivos/Reorganizacion/informacion_del_mercado/publicaciones/energia_en_gral/balances_2016/Documento_Metodológico_Balance_Energetico_Nacional_2015_final.pdf
MME. (2015). Balanço energético nacional 2015 - año base 2014. Rio de Janeiro. Retrieved from https://ben.epe.gov.br/downloads/Relatorio_Final_BEN_2015.pdf
MME. (2016). Balanço energético nacional 2016 - año base 2015. Rio de Janeiro. Retrieved from https://ben.epe.gov.br/downloads/Relatorio_Final_BEN_2016.pdf
Mohamed, M. A., Mutalib, M. A., Hir, Z. A. M., Zain, M. F. M., Mohamad, A. B., Minggu, L. J., … Salleh, W. N. W. (2017). An overview on cellulose-based material in tailoring bio-hybrid nanostructured photocatalysts for water treatment and renewable energy applications. International Journal of Biological Macromolecules, 103, 1232-1256. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.05.181
MOPC. (2016). Balance energético nacional 2015. Asunción.
Moreira Carrión, K. (2013). Reutilización de residuos de la cáscara de Bananos (Musa Paradisiaca) y plátanos (Musa Sapientum) para la produccion de alimentos destinados al consumo humano. Universidad de Guayaquil. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004
Naranjo, J. M., Cardona, C. A., & Higuita, J. C. (2014). Use of residual banana for polyhydroxybutyrate (PHB) production: Case of study in an integrated biorefinery. Waste Management, 34(12), 2634-2640. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.09.007
OLADE. (2014). Manual de Planificación Energética.
OLADE. (2016). Informe de estadísticas energéticas. Quito.
Paneque, D. M. (2011). Estado del arte y novedades de la bioenergía en Chile. Santiago de Chile: Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la agricultura.
Paneque, M., Román-Figueroa, C., Vázquez-Panizza, R., & Zulantay, M. (2011). Bioenergía en Chile. Santiago de Chile: Organización de las Naciones Unidas para la alimentación y la agricultura. Retrieved from http://www.olade.org/sites/default/files/CIDA/Biocomustibles/FAO/BioenergiaChile.pdf
Pawelzik, P., Carus, M., Hotchkiss, J., Narayan, R., Selke, S., Wellisch, M., … Patel, M. K. (2013). Critical aspects in the life cycle assessment (LCA) of bio-based materials - Reviewing methodologies and deriving recommendations. Resources, Conservation and Recycling, 73, 211-228. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2013.02.006
Perez, V., Felix, M., Romero, A., & Guerrero, A. (2015). Characterization of pea protein-based bioplastics processed by injection moulding. Food and Bioproducts Processing, 97, 100-108. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2015.12.004
PlasticsEurope. (2017). How plastic is made. Retrieved July 5, 2017, from http://www.plasticseurope.org/what-is-plastic/how-plastic-is-made.aspx
PNUMA. (2013). Tendencias del flujo de materiales y productividad de recursos en América Latina. PNUMA - CSIRO. Retrieved from www.unep.org
Pontt, C. (2008). Potencial de biomasa en Chile. Valparaiso.
Prando, R. (2015). Biomasa, definición y características. In Introducción a los procesos tecnológicos industriales (pp. 1-121).
ProEcuador. (2017). Estadísticas de evoluciones de exportaciones por sector. Retrieved May 26, 2017, from http://www.proecuador.gob.ec/exportadores/publicaciones/estadisticas-por-sector/
Ramesh, M., Palanikumar, K., & Reddy, K. H. (2017). Plant fibre based bio-composites: Sustainable and renewable green materials. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 79(February), 558-584. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.094
Ramírez, J. C., & Solórzano, S. A. (2012). Banano rechazado para exportación en Ecuador: propuesta de creación de valor para lograr su introducción al mercado internacional. Universidad Politécnica Salesiana Ecuador.
Razo, C., Ludeña, C., & Saucedo, A. (2007). Producción de biomasa para biocombustibles líquidos: el potencial de América latina y el Caribe. Santiago de Chile: CEPAL. Retrieved from http://repositorio.cepal.org/bitstream/handle/11362/4581/S0700830_es.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Reddy, C. S. K., Ghai, R., & Kalia, V. C. (2003). Polyhydroxyalkanoates : an overview. Bioresouse Technology, 87, 137-146.
Rios, A., Almonacid, B., Holmqvist, C., & Gutiérrez, D. (2013). Evaluación de Mercado de Biomasa y su Potencial - Versión Resumida. Valdivia - Chile.
Roitman, M., Martinelli, C., & Rodriguez, C. (2011). Producción de energía a partir de biomasa. In Energías alternativas de Córdoba (pp. 1-34). Retrieved from http://www.epec.com.ar/docs/institucional/energiasalternativas/BIOMASA.pdf
Sánchez, L. (2015). Balance Energético Nacional BOLIVIA.
Santos, R. P. O., Rodrigues, B. V. M., Ramires, E. C., Ruvolo-Filho, A. C., & Frollini, E. (2015). Bio-based materials from the electrospinning of lignocellulosic sisal fibers and recycled PET. Industrial Crops and Products, 72, 69-76. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2015.01.024
Saratale, G. D., & Oh, M. K. (2015). Characterization of poly-3-hydroxybutyrate (PHB) produced from Ralstonia eutropha using an alkali-pretreated biomass feedstock. International Journal of Biological Macromolecules, 80, 627-635. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2015.07.034
Sims, R. E. H., & Bassam, N. El. (2003). Biomass and Resources. In Bioenergy options for a cleaner environment (pp. 1-28). Palmerston: Elsevier Ltd.
Singh, Y. D., Mahanta, P., & Bora, U. (2017). Comprehensive characterization of lignocellulosic biomass through proximate, ultimate and compositional analysis for bioenergy production. Renewable Energy, 103, 490-500. https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.11.039
Sleenhoff, S., Landeweerd, L., & Osseweijer, P. (2015). Bio-basing society by including emotions. Ecological Economics, 116, 78-83. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2015.04.011
Soroudi, A., & Jakubowicz, I. (2013). Recycling of bioplastics , their blends and biocomposites : A review. European Polymer Journal, 49(10), 2839-2858. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2013.07.025
Spiridon, I., Leluk, K., Maria, A., & Nicoleta, R. (2015). Composites : Part B Evaluation of PLA - lignin bioplastics properties before and after accelerated weathering. COMPOSITES PART B, 69, 342-349. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2014.10.006
Vaiv. (2015). Agua Mineral Vaiv - Toma Agua No plástico. Retrieved July 7, 2017, from http://www.vaiv.cl/
Valero-Valdivieso, M., Ortegon, Y., & Uscategui, Y. (2013). Biopolymers: Progress and Prospects. SciELO Colômbia, 181, 171-180. Retrieved from http://www.revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/viewFile/20642/42269
Wang, R., Zhang, J., Kang, H., & Zhang, L. (2016). Design, preparation and properties of bio-based elastomer composites aiming at engineering applications. Composites Science and Technology, 133, 136-156. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2016.07.019
Wilde, B. de, & Deconinck, S. (2013). Benefits and challenges of bio- and oxo-degradable plastics. Brussel.
Yu, J. (2007). Microbial production of bioplastics from renewable resources. In S.-T. Yang (Ed.), Bioprocessing for Value-Added Products from Renewable Resources (pp. 585-610). Hawaii: Elsevier B.V. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-52114-9.50024-4
Zahari, M. A. K. M., Ariffin, H., Mokhtar, M. N., Salihon, J., Shirai, Y., & Hassan, M. A. (2015). Case study for a palm biomass biorefinery utilizing renewable non-food sugars from oil palm frond for the production of poly(3-hydroxybutyrate) bioplastic. Journal of Cleaner Production, 87(C), 284-290. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.10.010
Zárate-ramírez, L. S., Romero, A., Bengoechea, C., Partal, P., & Guerrero, A. (2014). Thermo-mechanical and hydrophilic properties of polysaccharide / gluten-based bioplastics. Carbohydrate Polymers, 112, 24-31. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.05.055
ZeaPlast. (2012). ZEAplast : Plásticos biodegradables: Retrieved July 7, 2017, from http://www.zeaplast.cl/
Zhang, B., & Wang, Y. (2013). Biomass processing, conversion and biorefinery. Biomass Processing, Conversion and Biorefinery. Retrieved from http://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-84892095504&partnerID=tZOtx3y1