Residuos agrícolas tienen la potencialidad de convertirse en combustibles, varias formas de energía, productos químicos, farmacéuticos o algún tipo especial de alimento. Esto se logra a través de rutas químicas, termoquímicas, biológicas, o una combinación de estas opciones. Los procesos que usan la ruta biológica, se caracterizan por tener una etapa de preparación de la materia prima más dispendiosa que las rutas alternas.  Esta preparación se denomina pretratamiento.
Por otra parte, debido al auge de pretratamientos de tipo biológico de materiales lignocelulósicos, dado principalmente por el bajo costo operativo comparado con la alternativa química, y porque las enzimas producidas tienen un alto potencial de uso en otras áreas (por ejemplo tratamiento de aguas y biosensores) he tomado interés en estudios tendientes a establecer los efectos del pretratamiento con hongos de podredumbre blanca sobre diversos tipos de residuos lignocelulósicos.

MixAlco® es una tecnología de avanzada, en la que desechos de todo tipo, pero preferiblemente los materiales lignocelulósicos, se convierten en productos químicos tales como ácidos orgánicos volátiles, cetonas, ésteres y alcoholes secundarios. Estos últimos a su vez pueden ser transformados en gasolina (bio-gasolina) y combustible para avión. La tecnología ha sido objeto de estudio, desarrollo e investigación, por aproximadamente dos décadas. El proyecto ha sido liderado por el PhD Mark Holtzapple, profesor de la Universidad de Texas A&M que fué mi asesor de tesis doctoral. En la actualidad, MixAlco® cuenta un gran número de aliados internacionales trabajando en desarrollo y transferencia de tecnología. Mi grupo de investigación se ha convertido en el principal aliado de MixAlco® en Colombia. 

Residuos orgánicos son aquellos que resultan durante la preparación de alimentos, los que quedan sin consumir después de la comida, y el estiércol. Los residuos orgánicos tienen una naturaleza distinta de la de los residuos lignocelulósicos y una estructura composicional distinta. En términos generales, se caracterizan por ser mucho más fáciles de atacar biológicamente, por tanto el pretratamiento requerido no es tan demandante (aunque muchas veces requieren esterilización), y son muy ricos en compuestos necesarios para el funcionamiento celular (por ejemplo proteinas, ácidos grasos, conenzimas, vitaminas y minerales), lo que los hace ideales como material prima en procesos biológicos que pueden resultar en la obtención de una amplia gama de productos con alto valor agregado. He tomado interés en el estudio de dichos procesos. 

Algunos residuos son difícilmente biodegradables o no son susceptibles a este tipo de tratamiento. Si dentro de este grupo de desechos, se encuentra que hay una composición próxima y última similar a la del carbón y/o un alto valor calorífico, es aconsejable usar la conversión termoquímica. Esta ruta tiene tres posibilidades: (i) combustión, que es la más eficiente para la producción de energía térmica a un costo ambiental relativamente severo por la emisión no neutral de gases de efecto invernadero (ii) pirólisis que resulta en la obtención de productos sólidos, líquidos  y gaseosos y (iii) gasificación que además de ser una fuente generadora de energía térmica a eficiencias menores que la combustión, permite la obtención del denominado syngas que tiene un uso potencial importante. El foco de este tema está en las estrategias de control de los procesos que permitan obtener el(los) productos deseados.

Identificar oportunidades de mejoramiento e incremento de las eficiencias, lo que normalmente está ligado a la implementación de técnicas de optimización y de integración másica y energética. A partir de estos estudios, es posible establecer indicadores como la eficiencia exergética, la renovabilidad, el ínidice de sostenibilidad, el potencial de mejoramiento exergético, y el porcentaje de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero con respecto a casos de comparación. La comparación es importante, pues es la base para la selección.

Mientras que la producción de energía eléctrica se ha considerado la de mayor impacto en lo que respecta a las emisiones de gases de efecto invernadero a nivel mundial, para Colombia los principales generadores de este tipo de emisiones son la actividad agrícola y la forestal. El problema de la deforestación agota un importante recurso para la captura de dióxido de carbono. Durante 2019 se dispusieron en Colombia cerca de 10 millones de toneladas de residuos que emitieron más de 9 millones tCO2-eq. Múltiples esfuerzos gubernamentales apuntan a la economía circular, que bien planeada y ejecutada, usa de manera óptima los residuos o nunca los genera. Esta debe basarse en la química verde, el concepto de biorrefinería y la sinergia entre las distintas alternativas de energía renovable, que incluye con mucha fuerza el tema del hidrógeno, su producción, almacenamiento y usos, al igual que el aprovechamiento de la energía geotérmica