Biomasa Vegetal – Aprovechamiento y Valorización

DEFINICIÓN:

Debido a la escasez y alto precio de la energía, así como a la conciencia medioambiental relacionada con la reducción en la emisión de gases de efecto invernadero, existe actualmente una gran tendencia en los países desarrollados  a reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles tanto para la producción de energía como de otros productos industriales, y sustituirlos por otras fuentes más renovables. En este sentido, la biomasa vegetal, que está presente en gran abundancia y a bajo coste (bien como cultivos agroforestales o como residuos de la actividad agraria), representa la principal fuente de materiales renovables en la Tierra, y por ello tiene un gran potencial como materias primas para la obtención tanto de productos como de energías renovables (biocombustibles) de acuerdo con el concepto moderno de Biorrefinerías de la Lignocelulosa. La actividad investigadora de nuestro Grupo se centra en el estudio de la composición química y valorización de cultivos agroforestales (maderas, plantas herbáceas, residuos agrícolas) para conseguir un aprovechamiento más completo y racional de la biomasa vegetal como materia prima renovable para la fabricación de productos de interés industrial. Por otro lado, para esta utilización integral de los cultivos agroforestales se aprovecha el gran potencial de la biotecnología, especialmente de las enzimas, para la obtención de productos de alto valor añadido a partir de materias primas renovables (biomasa vegetal) bajo aspectos de sostenibilidad y respeto al medio ambiente.

 

OBJETIVOS:

  • Valorización y caracterización química integral de cultivos lignocelulósicos, enfocado a un aprovechamiento industrial sostenible de los mismos.
  • Identificación de los problemas que limitan el aprovechamiento industrial sostenible de los materiales lignocelulósicos.
  • Desarrollo de métodos biotecnológicos basados en el uso de enzimas (principalmente oxidorreductasas) para la modificación de los componentes de los cultivos lignocelulósicos para un mejor aprovechamiento de los mismos.

 

COMPONENTES:

Investigadores de plantilla:

Dr. José Carlos del Río Andrade
Profesor de Investigación
Dra. Ana Gutiérrez Suárez
Profesor de Investigación

 

Investigadores contratados:

Dr. Jorge Rencoret Pazo
Doctor FC3
Dr. Esteban Daniel Babot
Dra. Gisela Marques Silva
Dr. Alejandro González Benjumea
Dr. Andrés Olmedo Mena-Bernal
Dra. Carmen Aranda Oliden
Mario Rosado Rodriguez
Contratado predoctoral (FPI)

 

CONTRATOS CON EMPRESAS:

Mejora de los procesos de cocción y blanqueo de pastas de celulosa procedente de madera de eucalipto (Eucalyptus globulus)
Grupo Empresarial ENCE, S.A.
Cuantia: 180.000 euros
Investigador responsable: José C. del Río/Ana Gutiérrez
2002 – 2005

 

Extremozymes for wood based building blocks: From pulp mill to board and insulation products (WoodZymes, www.woodzyme.eu)
Entidad financiadora: Unión Europea: H2020-BBI-JTI-2017-792070
Participantes: CIB-CSIC-Madrid, IRNAS-CSIC-Sevilla, IATA-CSIC-Valencia, MetGen-Finlandia, CTP-Francia, FCBA-Francia, Raiz-Portugal, Navigator-Portugal, FINSA-Francia, Soprema-Francia, Fibex-Francia.
Cuantía total de la subvención: 3.253.874 €
Cuantía de la subvención IRNAS: 588.093 €
Investigador responsable IRNAS: Ana Gutiérrez
Duración: 2018-2021

 

 

 

 

 

Development and pilot production of SUStainable bio BINDer systems for wood based panels  (SusBind, www.susbind.eu)
Entidad financiadora: Unión Europea: H2020-BBI-JTI-2017-792063
Participantes: RTDS-Austria, Cargill-Alemania, CE-Delft-Holanda, CIB-CSIC-Madrid, IRNAS-CSIC-Sevilla, EGGER-Austria, Fraunhofer-Alemania, JenaBios-Alemania, Wood K plus-Austria, Univ. de Zittau/Dresden-Alemania, Valbopan-Portugal, IKEA-Suecia.
Cuantía total de la subvención: 4.414.419 €
Cuantía de la subvención IRNAS: 650.561 €
Investigador responsable IRNAS: Ana Gutiérrez
Duración: 2018-2022

 

 

 

 

Gene expression in the unusual white rot fungus Phlebiopsis gigantea
Entidad financiadora: United States Department of Energy-Joint Genome Institute (JGI-Proyecto CSP 2018).
Participantes: Forest Products Laboratory (Madison, WI, USA), Hokkaido University (Hokkaido, Japón), IRNAS-CSIC (Sevilla, Spain).
Investigadores IRNAS: Ana Gutiérrez
Duración: 2017 – 2020

 

New enzymatic oxidation/oxyfunctionalization technologies for added value bio-based products (EnzOx2, www.enzox2.eu)
Entidad financiadora: Unión Europea (H2020-BBI-PPP-2015-2-1-720297)
Participantes: CIB-CSIC (Madrid), Universidad de Zittau/Dresden (Alemania), JenaBios (Alemania), Firmenich (Suiza), AVA-Biochem (Suiza), Novozymes (Dinamarca), Universidad Delft (Holanda), Chiracon (Alemania), CLEA (Holanda), AIMPLAS (España), IRNAS-CSIC (Sevilla), ICP-CSIC (Madrid).
Cuantía total de la subvención: 3.000.000 €
Cuantía de la subvención IRNAS: 400.000 €
Investigador responsable IRNAS: Ana Gutiérrez
Otros Investigadores IRNAS: José C. del Río
Duración: 2016 – 2019

 

 

 

 

 

 

Study of the lignocellulolytic machinery in saprobic wood and leaf litter degrading Agaricales
Entidad financiadora: United States Department of Energy-Joint Genome Institute (JGI-Proyecto CSP 2015)
Participantes: UPNa (Pamplona, Spain), UA (Alcalá de Henares, Spain), CIB-CSIC (Madrid, Spain), BCF (Marseille, France), CBS (Utrecht, The Netherlands), University of Helsinki (Finland), University of Clark (Worcester, MA, USA), IRNAS-CSIC (Seville, Spain), AFMB (Marseille, France), Forest Products Laboratory (Madison, WI, USA), TUD-IHIZ (Zittau, Germany), Universidad de Zaragoza (Spain), University of Cincinnati (OH, USA), INRA (Nancy, France).
Investigador Principal: José María Barrasa/ F. Javier Ruiz-Dueñas
Investigador responsable IRNAS: Ana Gutiérrez
Otros Investigadores IRNAS: José C. del Río
Duración: 2014 – 2017

 

Optimized oxidoreductases for medium and large scale industrial biotransformations (INDOX, www.indoxproject.eu)
Entidad financiadora: Unión Europea (FP7-GA-KBBE-2013-7-613549)
Participantes: CIB-CSIC (Madrid), Novozymes (Dinamarca), Universidad de Zittau/Dresden (Alemania), JenaBios (Alemania), UNINA (Italia), SETAS (Turquía) Universidad Wageningen (Holanda), Universidad Delft (Holanda), Anaxomics (Barcelona), Chiracon (Alemania), Universidad BOKU (Austria), INRA (Francia), Biópolis (Valencia), Cheminova (Dinamarca), CLEA (Holanda), IRNAS-CSIC (Sevilla), ICP-CSIC (Madrid).
Cuantía total de la subvención: 7.825.824 €
Cuantía de la subvención IRNAS: 598.419 €
Investigador responsable IRNAS: Ana Gutiérrez
Otros Investigadores IRNAS: José C. del Río
Duración: 2013 – 2016

 

 

 

 

 

 

High-value products from lignin side-streams of modern biorefineries (PRO LIGNIN)
Entidad financiadora: Unión Europea ERA-Net Bioenergy (WoodWisdom-net Research Program) (Entidad Financiadora en España: INIA)
Participantes: VTT (Finlandia), Universidad de Helsinki (Finlandia), North Carolina State University (USA), Universidad de Hamburgo (Alemania), SINTEF (Noruega), LSIWC (Letonia), IRNAS-CSIC (Sevilla), Fraunhofer ICT (Alemania), RAMPF (Alemania), MPA-Dresden (Alemania), Universidad de Milán (Italia), Chemtex (Italia), Momentive Specialty Chemicals Oy (Finlandia), Metso (Finlandia), Stora Enso Oyj (Finlandia), AkzoNobe (USA), Suzano (Brasil)
Cuantía de la subvención IRNAS: 122.500 €
Investigador responsable IRNAS: José C. del Río
Otros Investigadores IRNAS: Ana Gutiérrez
Duración: 2012 – 2014

 

Novel and more robust fungal peroxidases as industrial biocatalysts (PEROXICATS, www.peroxicats.org)
Entidad financiadora: Unión Europea (FP7-GA-KBBE-2010-4-265397)
Participantes: CIB-CSIC (Madrid), Novozymes (Dinamarca), Universidad de Zittau (Alemania), JenaBios (Alemania), ICP-CSIC (Madrid), IRNAS-CSIC (Sevilla).
Cuantía total de la subvención: 2.999.350 €
Cuantía de la subvención IRNAS: 507.627 €
Investigador responsable IRNAS: Ana Gutiérrez
Otros Investigadores IRNAS: José C. del Río
Duración: 2010 – 2013

 

 

 

 

 

Optimized pre-treatment of fast growing woody and nonwoody Brazilian crops by detailed characterization of chemical changes produced in the lignin-carbohydrate matrix (LIGNODECO)
Entidad financiadora: Unión Europea (Programa “Cooperation”-Call ID “GA-KBBE-2009-3-244362)
Participantes: Universidad Federal de Viçosa (Brasil), CIB-CSIC (España), IRNAS-CSIC (España), VTT (Finlandia), Novozymes (Dinamarca), Suzano Papel e Celulose (Brasil),  CTP (Francia).
Cuantía total de la subvención: 2.990.880 €
Cuantía de la subvención IRNAS: 450.000 €
Investigador responsable IRNAS: José C. del Río
Otros Investigadores IRNAS: Ana Gutiérrez
Duración: 2010 – 2012

 

White biotechnology for added value products from renewable plant polymers: Design of tailor-made biocatalysts and new industrial bioprocesses (BIORENEW, www.biorenew.org)
Entidad financiadora: Unión Europea (FP6-Proyecto Integrado/NMP2-CT-2006-026456)
Participantes: CIB-CSIC (España), IRNAS-CSIC (España), Novozymes (Dinamarca), KTH (Suecia), ITQB (Portugal), Universidad de Sussex (UK), Universidad de Leiden (Países Bajos), Ahlstrom (Finlandia), CELESA (España), Borregaard (Noruega), Publicampaign (Portugal), Universidad de Santiago de Compostela (España), Granit RD (Suiza), Universidad de Helsinki (Finlandia), INRA (Francia), GERCID (Alemania), Universidad de Zittau (Alemania), Universidad de Friburgo (Alemania), Universidad do Minho (Portugal), Universidad Técnica de Graz (Austria), Universidad Politécnica de Cataluña (España), ENCE (España), Domsjö (Suecia), CTP (Francia), Wood-kplus (Austria), Buckman (Bélgica), Börner (Alemania).
Cuantía total de la subvención: 9.500.000 €
Coordinación del IP: Ángel T. Martínez/ Ana Gutiérrez
Cuantía de la subvención IRNAS: 522.852 €
Investigador responsable IRNAS: Ana Gutiérrez
Otros Investigadores IRNAS: José C. del Río
Duración: 2006 – 2010

 

 

 

 

New environmentally-sound methods for pitch control in different paper pulp manufacturing processes (PITCH)
Entidad financiadora: Unión Europea (Programa Quality of Life/ Contrato QLK5-1999-01357)
Participantes: CTP (Grenoble), ENCE (Pontevedra-España), Novozymes (Dinamarca), UPM-Kymmene (Finlandia),  VTT (Finlandia), Universidad Wageningen (Holanda), Abo Akademi (Finlandia), UCM (Madrid-España), PHC (USA), CIB-CSIC (Madrid-España), IRNAS-CSIC (Sevilla-España).
Cuantía total de la subvención: 1.477.760 €
Cuantía de la subvención IRNAS: 175.000 €
Investigador responsable IRNAS: José C. del Río
Otros Investigadores IRNAS: Ana Gutiérrez
Duración: 2000-2003

 

Wood extractives in pulp and paper manufacture: Technical and environmental implications and biological removal (WEB)
Entidad financiadora: Unión Europea (Programa FAIR /Contrato FAIR-CT95-0560)
Participantes: ENCE (Pontevedra), Parenco (Holanda), CTP (Grenoble), Universidad Wageningen (Holanda), Universidad Westminster (Londres), CIB-CSIC (Madrid-España), IRNAS-CSIC (Sevilla-España).
Cuantía total de la subvención: 1.190.000 €
Cuantía de la subvención IRNAS: 190.000 €
Investigadores IRNAS: Ana Gutiérrez/ José C. del Río
Duración: 1995 – 1999

Ligninas de residuos lignocelulósicos de la actividad agrícola: Estructura química y valorización (AGROLIGNIN)
Entidad financiadora: MINECO (AGL2014-53730-R)
Cuantía de la subvención: 141.570 €
Investigador responsable: José C. del Río/Ana Gutiérrez
Duración: 2018 – 2020

Enzimas para la modificación de lípidos y lignina en las Biorrefinerías de la lignocelulosa
Entidad financiadora: CSIC (201740E071) (Proyecto Intramural)
Cuantía de la subvención: 134.504 €
Investigador responsable: Ana Gutiérrez
Duración: 2017 – 2020

Characterization and valorization of native and technical lignins for their improved industrial use
Entidad financiadora: Funding entity or bodies: Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (co-financed by FEDER funds). Name of the programme: National Programme for Research aimed at the Societal Challenges (Code according to the funding entity: CTQ2014-60764-JIN)
Participantes: IRNAS-CSIC (Sevilla)
Cuantía de la subvención: 202.070 €
Investigador responsable: Jorge Rencoret
Duración: 2015 – 2018

Modificación enzimática de lignina y lípidos en las biorrefinerías de la lignocelulosa (BIORENZYMERY)
Entidad financiadora: MINECO (AGL2014-53730-R)
Participantes: IRNAS-CSIC (Sevilla)
Cuantía de la subvención: 223.850 € (y contrato predoctoral FPI)
Investigador responsable: Ana Gutiérrez
Otros Investigadores: José C. del Río
Duración: 2015 – 2017

Biotecnología para la biorrefinería de la lignocelulosa
Entidad financiadora: CSIC-Proyecto Intramural 201440E097
Participantes: IRNAS-CSIC (Sevilla)
Cuantía de la subvención: 180.000 €
Investigador responsable: Ana Gutiérrez
Otros Investigadores: José C. del Río
Duración: 2014 – 2017

Desarrollo de pre-tratamientos enzimáticos optimizados para la deconstrucción de materiales lignocelulósicos (LIGNOCELL)
Entidad financiadora: MICINN (AGL2011-25379)
Participantes: IRNAS-CSIC (Sevilla)
Cuantía de la subvención: 121.000 € (y concesión beca FPI)
Investigador responsable: José C. del Río
Otros Investigadores IRNAS: Ana Gutiérrez
Duración: 2012 – 2014

Cultivos lignocelulósicos de crecimiento rápido: composición química y aprovechamiento industrial
Entidad financiadora: CSIC-Proyecto Intramural 2010-40E-075
Participantes: IRNAS-CSIC (Sevilla)
Cuantía de la subvención: 80.725 €
Investigador responsable: José C. del Río
Otros Investigadores: Ana Gutiérrez
Duración: 2010 – 2013

Utilización de cultivos agrícolas y forestales para la producción de pasta de papel: tratamientos enzimáticos para la eliminación de lípidos y lignina de la pasta (ELLE)
Entidad financiadora: MICINN (AGL2008-00709)
Participantes: IRNAS-CSIC (Sevilla)
Cuantía de la subvención: 166.980 € (y concesión beca FPI)
Investigador responsable: Ana Gutiérrez
Otros Investigadores: José C. del Río
Duración: 2009 – 2011

Valorización de productos agroforestales para la fabricación de pasta de papel: caracterización química y modificación estructural de sus constituyentes en los procesos de cocción y blanqueo (AGROFOREST)
Entidad financiadora: MEC-Programa  Nacional de Recursos y Tecnologías Agroalimentarias (AGL2005-01748)
Participantes: IRNAS-CSIC (Sevilla)
Cuantía de la subvención: 119.000 € (y concesión beca FPI)
Investigador responsable: José C. del Río
Otros Investigadores: Ana Gutiérrez
Duración: 2005 – 2008

Estructura química y biodegradabilidad de la lignina y los compuestos extraíbles en diferentes cultivos agroforestales (LIGEX)
Entidad financiadora: MCyT (AGL2002-00393 AGR-FOR)
Participantes: IRNAS-CSIC (Sevilla)
Cuantía de la subvención: 127.270 €
Investigador responsable: Ana Gutiérrez
Otros Investigadores: José C. del Río
Duración: 2002 – 2005

Identificación, biodegradabilidad y eliminación de los compuestos responsables de la formación de depósitos de pitch en pastas kraft de Eucalyptus globulus obtenidas mediante blanqueo libre de Cl2
Entidad financiadora: CICYT/ Proyecto FEDER 1FD97-0742
Participantes: ENCE (Pontevedra), CIB-CSIC (Madrid), IRNAS-CSIC (Sevilla)
Cuantía de la subvención: 29.750.950 pts.
Investigador responsable IRNAS: José C. del Río
Otros Investigadores IRNAS: Ana Gutiérrez
Duración: 1999 – 2001

Carro, A. González-Benjumea, E. Fernández-Fueyo, C. Aranda, V. Guallar, A. Gutiérrez,and A.T. Martínez (2019) Modulating fatty acid epoxidation vs hydroxylation in a fungal peroxygenase. ACS Catalysis 9: 6234-6242.

Ayuso-Fernández, J. Rencoret, A. Gutiérrez, F.J. Ruiz-Dueñas, and A.T. Martínez (2019) Peroxidase evolution in white-rot fungi follows wood lignin evolution in plants. PNAS. 116 (36): 17900-17905.

Lan, J. Rencoret, J.C. del Río, and J. Ralph (2019) Tricin in grass lignin: biosynthesis, characterization, and quantitation. In: Lignin: Biosynthesis, Functions and Economic Significance, Chapter 3, (Ed. F. Lu and F. Yue), Nova Science Publishers, Inc., New York, pp. 51-78. ISBN: 978-1-53614-769-8.

Rencoret, D. Neiva, G. Marques, A. Gutiérrez, H. Kim, J. Gominho, H. Pereira, J. Ralph, and J.C. del Río. (2019) Hydroxystilbene glucosides are incorporated into Norway spruce bark lignin. Plant Physiology 180, 1310-1321. This paper was selected for a “News and Views” commentary; Annunziata M.G. What Is Lignin Made of? New Components Discovered! Plant Physiology 180, 1255.

Elder, JC. del Río, J. Ralph, J. Rencoret, H. Kim, and G.T. Beckham (2019) Radical coupling reactions of piceatannol and monolignols: a density functional theory study. Phytochemistry 164, 12–23.

Aranda, M. Municoy, V. Guallar, J. Kiebist, K. Scheibner, R. Ullrich, J.C. del Río, M. Hofrichter, A.T. Martínez, and A. Gutiérrez (2019) Selective synthesis of 4-hydroxyisophorone and 4-ketoisophorone by fungal peroxygenases. Catalysis Science & Technology 9, 1398–1405.

Penín, V. Santos, J.C. del Río, and J.C. Parajó (2019) Assessment on the chemical fractionation of Eucalyptus nitens wood: characterization of the products derived from the structural components. Bioresource Technology 281, 269–276.

Rencoret, A. Pereira, G. Marques, J.C. del Río, A.T. Martínez, and A. Gutiérrez (2019) A commercial laccase-mediator system to delignify and improve saccharification of the fast-growing Paulownia fortunei (Seem.) Hemsl. Holzforschung 73, 45–54.

Rencoret, A. Gutiérrez, E. Castro and J.C. del Río (2019) Structural characteristics of lignin in pruning residues of olive tree (Olea europeae L.). Holzforschung 73, 25–34.

J.J. Benítez, P.M. Castillo, J.C. del Río, M. León-Camacho, E. Domínguez, A. Heredia, S. Guzmán-Puyol, A. Athanassiou, and J.A. Heredia-Guerrero (2018) Valorization of tomato processing by-products: fatty acid extraction and production of bio-based materials. Materials 11, 2211.

Aranda, A. Olmedo, J. Kiebist, K. Scheibner, J.C. del Río, A.T. Martínez, and A. Gutiérrez (2018) Selective epoxidation of fatty acids and fatty acid methyl esters by fungal peroxygenases. ChemCatChem 10, 3964-3968.

Lan, F. Yue, J. Rencoret, J.C. del Río, W. Boerjan, F. Lu, J. Ralph (2018) Elucidating tricin-lignin structures: Assigning correlations in HSQC spectra of monocot lignins. Polymers 10:916.

Lesage-Meessen, M. Bou, C. Ginies, D. Chevret, D. Navarro, E. Drula, E. Bonnin, J.C. del Río, E. Odinot, A. Bisotto, J. Berrin, J. Sigoillot, C.B. Faulds, and A. Lomascolo (2018) Lavender and lavandin distilled straws: an untapped feedstock with great potential for the production of high-added value compounds and fungal enzymes. Biotechnology for Biofuels 11:217.

Reinoso, J. Rencoret, A. Gutiérrez, A.M.F. Milagres, J.C. del Río, and A. Ferraz (2018) Fate of p-hydroxycinnamates and structural characteristics of residual hemicelluloses and lignin during alkaline-sulfite chemithermomechanical pretreatment of sugarcane bagasse. Biotechnology for Biofuels 11:153.

Kaal, O. Serrano, J.C. del Río, J. Rencoret (2018) Radically different lignin composition in Posidonia species may link to differences in organic carbon sequestration capacity. Organic Geochemistry, 124: 247-256.

Ferraz, F. Reinoso, J. Rencoret, A. Gutiérrez, J.C. del Río, and A.M. Ferreira Milagres (2018) Fate of p-hydroxycinnamates and structural characteristics of residual hemicelluloses and lignin during alkaline-sulfite chemithermomechanical pretreatment of sugarcane bagasse. Biotechnology for Biofuels, 11:153.

Aranda, R. Ullrich, J. Kiebist, K. Scheibner, J.C. del Río, M. Hofrichter, A.T. Martínez and A. Gutiérrez (2018) Selective synthesis of the resveratrol analogue 4,4’-dihydroxy-trans-stilbene and stilbenoids modification by fungal peroxygenases. Catalysis Science & Technology, 8: 2394-2401.

J.C. del Río, J. Rencoret, A. Gutiérrez, H. Kim and J. Ralph (2018) Structural characterization of lignin from maize (Zea mays L.) fibers: Evidence for diferuloylputrescine incorporated into the lignin polymer in maize kernels. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66: 4402-4413.

Wanmolee, N. Laosiripojana, P. Daorattanachai, L. Moghaddam, J. Rencoret, J.C. del Río and W. Doherty (2018) Catalytic conversion of organosolv lignins to phenolic monomers in different organic solvents and the effect of operating conditions on yield with MIBK. ACS Sustainable Chemistry & Engineering 6 (3), 3010–3018.

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A.T. Martínez, F.J. Ruiz-Dueñas, S. Camarero, A. Serrano, D. Linde, H. Lund, J. Vind, M. Tovborg, O.M. Herold-Majumdar, M. Hofrichter, C. Liers, R. Ullrich, K. Scheibner, G. Sannia, A. Piscitelli, C. Pezzella, M.E. Sener, S. Kılıç, W.J.H. van Berkel, V. Guallar, M.F. Lucas, R. Zuhse, R. Ludwig, F. Hollmann, E. Fernández-Fueyo, E. Record, C.B. Faulds, M. Tortajada, I. Winckelmann, J.-A. Rasmussen, M. Gelo-Pujic, A. Gutiérrez, J.C. del Río, J. Rencoret, M. Alcalde. (2017) Oxidoreductases on their way to industrial biotransformations. Biotechnology Advances, 35: 815-831.

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