Каскадные стратегии биопереработки для комплексной валоризации апельсиновой кожуры и отходов переработки какао
Cascade biorefinery strategies for the integrated valorization of orange peel and cocoa processing residues
Ing. Oscar Navia-Pesantes, Josuè Alejandro Barberan-Alvarez, Erika Domínguez-Ramirez, Ariana Abigail Torres-Gavilanes, Viviana Bressi
Аннотация (перевод)
Устойчивая валоризация крупнотоннажных агропромышленных отходов является ключевой стратегией повышения ресурсоэффективности и продвижения моделей циркулярной биопереработки. Отходы апельсиновой кожуры (OPW) и остатки переработки какао (CPW) ежегодно образуются во всем мире в объеме миллионов тонн и представляют собой два наиболее распространенных и богатых по составу вида агропромышленной биомассы, которые остаются в значительной степени недоиспользованными. В данном обзоре представлен всесторонний анализ последних достижений в области стратегий комплексной валоризации с особым упором на гидротермальную карбонизацию (HTC) — ресурсосберегающую технологию, способную перерабатывать влажную биомассу без энергозатратной сушки, наряду с механохимической активацией и комплексными подходами экстракции-конверсии. Мы рассматриваем химический состав этих отходов, селективное извлечение ценных биологически активных соединений и их превращение в платформенные молекулы (фураны, карбоновые кислоты, фенолы и γ-валеролактон) и функциональные углеродные материалы. Также обсуждаются пути каталитического облагораживания, подчеркивающие потенциал углеродных материалов на основе гидроугля и другой биомассы в качестве эффективных носителей металлических катализаторов в синтезе химических продуктов на биологической основе. Наконец, мы освещаем функциональные применения полученных материалов и обобщаем доступные технико-экономические и экологические оценки, свидетельствующие о потенциальных преимуществах устойчивости данных путей валоризации при определенных технологических допущениях. В целом, комплексное использование OPW и CPW демонстрирует потенциал каскадных стратегий биопереработки для максимизации использования биомассы, повышения ресурсоэффективности и поддержки более устойчивого обращения с агропромышленными отходами.
Оригинальная аннотация
The sustainable valorization of abundant agro-industrial residues is a key strategy for improving resource efficiency and advancing circular biorefinery models. Orange peel waste (OPW) and cocoa processing residues (CPW) are generated in millions of tons annually worldwide and represent two of the most abundant and compositionally rich agro-industrial biomasses that remain largely underutilized. This review provides a comprehensive analysis of recent advances in integrated valorization strategies, with particular emphasis on hydrothermal carbonization (HTC), a resource-efficient technology capable of processing wet biomass without energy-intensive drying, together with mechanochemical activation and integrated extraction-conversion approaches. We discuss the chemical composition of these residues, the selective recovery of high-value bioactive compounds, and their conversion into platform molecules (furans, carboxylic acids, phenols, and γ-valerolactone) and functional carbon materials. Catalytic upgrading pathways are also discussed, highlighting the potential of hydrochar-derived and other biomass-derived carbon materials as efficient supports for metal catalysts in the synthesis of bio-based chemicals. Finally, we highlight functional applications of the derived materials and summarize available techno-economic and environmental assessments, which suggest potential sustainability advantages of these valorization routes under specific process assumptions. Overall, the integrated utilization of OPW and CPW illustrates the potential of cascade biorefinery strategies to maximize biomass utilization, improve resource efficiency, and support more sustainable management of agro-industrial residues.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/b85d5f6d-84fe-4cc6-802f-834dc66c8bd4
DOI: 10.1016/j.indcrop.2026.124298
OpenAlex: W7207673410