Agricultural residues have the potential to become fuels, various forms of energy, chemicals, pharmaceuticals or some special type of food. This is achieved through chemical, thermochemical, biological routes, or a combination of these options. The processes that use the biological route, are characterized by having a stage of preparation of the raw material more wasteful than the alternate routes. This preparation is called pre-treatment. 

On the other hand, due to the boom in biological pre-treatments oflignocellulosic materials, given mainly by the low operational cost compared to the chemical alternative, and because the enzymes produced have a high potential for use in other areas (for example water treatment and biosensors) I have taken interest in studies to establish the effects of pre-treatment with white rot fungi on various types of lignocellulosic waste.

MixAlco® is an advanced technology in which wastes of all types, but preferably lignocellulosic materials, are converted into chemicals such as volatile organic acids, ketones, esters and secondary alcohols. The latter in turn can be transformed into gasoline (bio-gasoline) and jet fuel. Technology has been the object of study, development and research for approximately two decades. The project has been led by PhD Mark Holtzapple, professor at Texas A&M University who was my doctoral thesis advisor. Today, MixAlco® has a large number of international partners working on technology development and transfer. My research group has become the main ally of MixAlco® in Colombia.

Organic waste is that which results during food preparation, that which remains unconsumed after food, and manure. Organic waste has a different nature from lignocellulosic waste and a different compositional structure. In general terms, they are characterized by being much easier to attack biologically, therefore the pre-treatment required is not as demanding (although often require sterilization), and are very rich in compounds necessary for cell functioning (eg proteins, fatty acids, enzymes, vitamins and minerals), which makes them ideal as raw material in biological processes that can result in obtaining a wide range of products with high added value. I have taken an interest in the study of such processes.

Some wastes are hardly biodegradable or are not susceptible to this type of treatment. If within this group of wastes, it is found that there is a close and ultimate composition similar to that of coal and/or a high calorific value, it is advisable to use thermochemical conversion. This route has three possibilities: (i) combustion, which is the most efficient for the production of thermal energy at a relatively severe environmental cost due to the non-neutral emission of greenhouse gases; (ii) pyrolysis resulting in the production of solid, liquid and gaseous products; and (iii) gasification, which in addition to being a source that generates thermal energy at lower efficiencies than combustion, allows for the production of so-called syngas, which has an important potential use. The focus of this topic is on process control strategies to obtain the desired product(s).

Identify opportunities to improve and increase efficiencies, which is normally linked to the implementation of optimization techniques and integration of mass and energy. From these studies, it is possible to establish indicators such as exergetic efficiency, renewability, sustainability index, exergetic improvement potential, and the percentage reduction of greenhouse gas emissions with respect to comparison cases. Comparison is important, as it is the basis for selection.