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DOI: https://doi.org/10.26507/paper.2920 
 
Biorrefinería a partir de los residuos 
agroindustriales del plátano: Un acercamiento a 
la economía circular en el departamento de 
Santander 
 
 
Nelfa Patricia Díaz Prada 
 
Universidad Nacional Abierta y a Distancia 
Bucaramanga, Colombia 
 
 
Resumen 
 
La agroindustria del plátano genera toneladas de residuos orgánicos debido a que es una planta 
de una sola cosecha donde actualmente solo el fruto es comercialmente aprovechable y represen-
ta solo del 10% al 20% de la biomasa total generada y el resto corresponde a la cáscara, el 
tallo, raíces, raquis, hojas y demás partes que son desechadas y se caracterizan por su elevado 
contenido en polímeros naturales o biopolímeros tales como celulosa, hemicelulosa, y lignina los 
cuales presentan elevadas tasas de humedad lo que conlleva a la generación de alta biodegra-
dabilidad y biocompatibilidad. 
 
El uso de biopolímeros obtenidos de fuentes renovables y naturales en el desarrollo de nuevas 
tecnologías ha mostrado un crecimiento acelerado en los últimos diez años, debido a que es una 
estrategia sostenible de aprovechamiento de los subproductos de la actividad agrícola como ma-
teria prima para la obtención de polímeros naturales, con el fin de minimizar el impacto ambien-
tal causado por la acumulación de estos residuos y su vez generar un valor agregado a estos 
residuos orgánicos. Por lo anterior, en esta investigación se propone desarrollar una estrategia de 
valorización de los residuos del plátano para la elaboración de empaques biodegradables utili-
zando estos residuos agroindustriales con el fin de disminuir la huella de carbono aplicando los 
principios de la biorrefinería, destacando su uso en la fabricación de biopelículas con propieda-
des de barrera mejoradas. 
 
El procedimiento iniciará con la recolección de la biomasa para realizar el acondicionamiento de 
la muestra y la caracterización, posteriormente se plantearán las formulaciones de biomateriales 
https://doi.org/10.26507/paper.2920
Biorrefinería a partir de los residuos agroindustriales del plátano: Un acercamiento a la economía circular en el departamento 
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para ser empleados como materia prima para la elaboración de empaques funcionales y final-
mente realizar el análisis de resultados. 
 
El impacto que se busca con esta propuesta es plantear alternativas sostenibles para disminuir el 
uso de empaques de dura degradabilidad y compostaje, generando valor agregado con un resi-
duo actualmente contaminante proveniente de la agroindustria del plátano contribuyendo al me-
joramiento del medio ambiente desde la perspectiva que brinda la economía circular en la región 
santandereana. 
 
Palabras clave: sostenibilidad; biorrefinerías; biopolímeros 
 
 
Abstract 
 
The banana agroindustry generates tons of organic waste because it is a single harvest plant whe-
re currently only the fruit is commercially usable and represents only 10% to 20% of the total bio-
mass generated and the rest corresponds to the peel, stem, roots, rachis, leaves and other parts 
that are discarded and are characterized by their high content of natural polymers or biopolymers 
such as cellulose, hemicellulose, and lignin, These are characterized by their high content of natu-
ral polymers or biopolymers such as cellulose, hemicellulose, and lignin, which have high moisture 
content, leading to high biodegradability and biocompatibility. 
 
The use of biopolymers obtained from renewable and natural sources in the development of new 
technologies has shown an accelerated growth in the last ten years, because it is a sustainable 
strategy for the use of agricultural by-products as raw material to obtain natural polymers, in order 
to minimize the environmental impact caused by the accumulation of these wastes and in turn ge-
nerate an added value to these organic wastes. Therefore, this research proposes to develop a 
strategy for the valorization of banana residues to produce biodegradable packaging using these 
agroindustrial residues in order to reduce the carbon footprint by applying the principles of biore-
finery, highlighting its use in the manufacture of biofilms with improved barrier properties. 
 
The procedure will start with the collection of biomass for sample conditioning and characterizati-
on, followed by the formulation of biomaterials to be used as raw material for the elaboration of 
functional packaging and finally the analysis of results. 
 
The impact sought with this proposal is to propose sustainable alternatives to reduce the use of 
packaging of hard degradability and composting, generating added value with a currently pollu-
ting waste from the banana agroindustry, contributing to the improvement of the environment from 
the perspective provided by the circular economy in the Santander region. 
 
Keywords: sustainability; biorefineries; biopolymers 
 
 
 
 
Biorrefinería a partir de los residuos agroindustriales del plátano: Un acercamiento a la economía circular en el departamento 
de Santander 
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1. Introducción 
 
Según la FAO (Organización de las naciones unidas para la Agricultura y la Alimentación) cada 
año aproximadamente 1300 millones de toneladas de alimentos son desperdiciados en el mun-
do, y en este grupo se incluyen residuos domésticos, comerciales y agrícolas los cuales constitu-
yen un tercio de los alimentos producidos para el consumo humano, razón por la cual la valori-
zación del desperdicio de alimentos a través de la producción de productos de valor agregado 
es considerada ideal y práctica (Tsang, 2019). 
 
En el afán de los gobiernos por hallar alternativas de solución para estos problemas de contami-
nación ambiental que están generando efectos adversos en el cambio climático, se busca a través 
de varios mecanismos como las políticas públicas de las naciones llevar a los individuos a una 
toma de consciencia sobre la necesidad de minimizar el desperdicio generado y cambiar el mo-
delo económico lineal actual -en donde las cosas se usan y se desechan- por un modelo de eco-
nomía circular como modelo de desarrollo sostenible donde se busca generar el mínimo de resi-
duos estableciendo un ciclo de desarrollo positivo y continuo que conserva y enriquece el capital 
natural, optimizando el rendimiento de los recursos y reduciendo los riesgos del sistema mediante 
la gestión de existencias finitas y flujos renovables. (Acar, 2019) nos muestra que al aplicar circu-
laridad a los procesos en este caso agroalimentarios se pueden brindar alternativas que no solo 
mitiguen el cambio climático sino que a su vez generen un valor agregado a diferentes comuni-
dades. Los efectos del cambio climático, que cada día son más evidentes han concientizado a las 
naciones sobre la cantidad de desechos que se envían permanentemente a los vertederos y el 
agotamiento de los recursos naturales dando lugar a generar un mayor enfoque en el reciclaje, la 
reutilización de artefactos (como las bolsas de compras y los vasos) y el diseño de productos pa-
ra devolución y restauración en lugar de eliminación (Campana, 2021). 
 
Actualmente el departamento de Santander presenta un grave problema ambiental debido a que 
la disposición final de basuras de la ciudad de Bucaramanga y de 15 municipios santandereanos 
se ha venido llevando al sitio denominado “El Carrasco” que ha sido declarado en emergencia 
sanitaria en varias ocasiones como consecuencia de la mala operación del mismo, el cual lleva 
un sistema de botadero de basura a cielo abierto afectando con ello fuentes hídricas y medio 
ambiente en general debido a que este sistema no es sostenible, llevándolo al cierre en agosto 
del 2021 generando así una crisis sanitaria, y que para lograr su habilitación temporal la Alcal-
día de Bucaramanga ha venido decretando una serie de emergencias sanitarias con el fin de 
mantenerlo abierto (Diario Criterio, 2021). 
 
Lo anterior muestra que, a pesar de los esfuerzos realizados por la administración públicapara 
encontrar alternativas de solución, éstas no serán sostenibles mientras no se disminuya la carga 
de residuos que llegan a estos vertederos y así mismo se adopten en la región principios de eco-
nomía circular, “donde los residuos que se generen también tengan su reutilización, (Unab Radio, 
2022). 
 
Con base en lo anterior y basados en los datos sobre los residuos producidos por la agroindus-
tria de plátano, (uno de los alimentos más consumidos en la región santandereana), se ha deter-
minado trabajar con este desecho aplicando los principios de la biorrefinería para generar alter-
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nativas de solución que contribuyan al desarrollo de la región santandereana, utilizando estos 
residuos para la generación de prototipos de productos sostenibles bajo el marco de la economía 
circular. 
 
 
2. Objetivo 
 
Llevar a cabo el proceso de transformación de la biomasa del plátano bajo el concepto de biorre-
finería para convertirlo en productos funcionales sostenibles en el marco de la economía circular 
apuntando a los objetivos de desarrollo sostenible números 3 (Salud y bienestar), 11 (ciudades y 
comunidades sostenibles), 12 (Producción y Consumo Responsable) 13 (Acción por el Clima). 
 
 
3. Métodos 
 
El presente es un estudio no experimental de tipo mixto donde se aplica el concepto de biorrefi-
nería para la obtención de productos funcionales derivados de los subproductos de la agroindus-
tria del plátano, tomando como base los resultados de investigación obtenidos en un proyecto de 
emprendimiento de la misma autora ejecutado durante el segundo semestre del año 2022 en las 
instalaciones de Tecnoparque nodo Bucaramanga del Servicio Nacional de Aprendizaje SENA y 
las técnicas empleadas para la elaboración de los subproductos fueron realizados gracias a la 
orientación y acompañamiento recibido en las instalaciones de Tecnoparque nodo Bucaramanga. 
 
El proyecto parte del concepto de biorrefinería como la búsqueda de un procesamiento sustenta-
ble del material orgánico que en este caso se trata del generado por la agroindustria del plátano 
llamado biomasa que usualmente es considerado como un residuo orgánico para ser utilizado en 
la producción de subproductos biodegradables de manera sostenible. A continuación, se descri-
be el concepto y la tipología de biorrefinerías y posteriormente se describe la técnica empleada 
para la elaboración de subproductos. 
 
Concepto de Biorrefinería: 
 
Según definición adoptada por el Departamento de Productos Forestales del Instituto Nacional de 
Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria de España INIA (Villar, 2013) la biorrefinería se 
define como “aquellos procesos mecánicos, térmicos, químicos o bioquímicos de biomasa en los 
cuales esa materia prima se transforma para dar lugar a una amplia variedad de productos: 
energía, biocombustibles, biopolímeros y productos químicos de base a partir de los que se pro-
ducirían otros más complejos” (Vergara, 2019) 
 
Biorrefinerías de primera, segunda y tercera generación: 
 
Las biorrefinerías de primera generación buscan materias primas concentradas en una sustancia 
como las plantas de biocombustible a partir de la palma, caña de azúcar, etc., estas biorrefine-
rías tiene poca diversificación, generan problemas de monocultivos que empobrecen los suelos y 
se producen a base de alimentos los cuales pueden competir con materias primas alimentarias. 
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Las biorrefinerías de segunda generación en la que se fraccionan para aprovechamiento los tres 
componentes de la biomasa que son la celulosa, la hemicelulosa y la lignina, en estas no existe 
competencia con materias primas alimentarias. 
 
Por último, están las de tercera generación es la más eficiente de las tres brindan la posibilidad 
de utilizar casi cualquier residuo orgánico buscando generar una producción de una forma lim-
pia de energía, en esta categoría se trabajan procesos más complejos como la “Pirólisis, gasifi-
cación o combustión para obtener el aprovechamiento de estos residuos y de esa forma obtener 
energía y otros productos químicos” (López, 2020) 
 
Para el presente proyecto elaboraremos bio-empaques partiendo del concepto de la Bioeconomía 
circular la cual para su sostenibilidad se produce por la unión de dos conceptos: la economía 
circular y la bioeconomía. 
 
Economía Circular: Sistema sostenible que mantiene el valor económico de los recursos el mayor 
tiempo posible disminuyendo al máximo la cantidad de residuos (Sánchez, 2020). 
 
Bioeconomía: Alternativa para la producción, utilización inteligente y conservación de recursos 
biológicos renovables y la conversión de estos, en productos con valor agregado, como alimen-
tos, bio-productos, biomateriales y bioenergía para potenciar políticas de desarrollo agrícola y 
rural con un enfoque sostenible (ONU, 2017). 
 
Técnicas aplicadas para la obtención de subproductos 
 
En la gráfica relacionada a continuación se muestra el esquema general aplicando del concepto 
de la biorrefinería aplicada en la propuesta. En ella se pueden observar las tres fases que com-
ponen el flujo del proceso para llegar a la obtención de productos intermedios y finales (IEEE, 
2018). 
 
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Figura 1. Biorrefinería con los procesos aplicados en el proyecto. Adaptado de (López, Juan Carlos, 2020) 
 
A continuación, se describen en detalle los pasos que se realizan en cada una de las tres fases: 
 
Fase 1 Pretratamiento 
 
En esta fase se realiza el pretratamiento y la adecuación de la biomasa para su procesamiento, a 
su vez lleva los siguientes pasos: 
 
 
Figura 2 Flujograma del proceso de pretratamiento de la biomasa 
 
-Recolección: Se recolectaron raquis de plátano (Musa Paradisiaca) proveniente del Centro de 
Atención al Sector Agropecuario sede Aguascalientes del municipio del Playón. 
 
-Limpieza y desinfección: Se realizó la limpieza de los raquis sumergiéndolas en abundante agua 
y vinagre blanco por 10 minutos, luego se enjuagó. 
Recolección Limpieza y 
desinfección Pelado Troceado
DeshidrataciónTamizadoEnvasado
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-Pelado: con ayuda de un cuchillo se realizó el raspado de la parte superficial del raquis. 
 
-Troceado: Se realizaron cortes finos de 3 cm de largo por 1mm de ancho y se sumergieron en 
ácido cítrico al 2,5% para neutralizar la oxidación. 
 
-Deshidratación: Se colocan en capas finas ubicadas en bandejas en el deshidratador a una tem-
peratura de 50°C por un tiempo de 24 horas. 
 
-Tamizado: Una vez esté el producto deshidratado se tamiza para homogenizar la mezcla, para 
este proceso se utilizó un molinillo de corte marca MRC Laboratory-Instruments utilizando una 
malla de 40 tamices de 0.422 mm. 
 
-Almacenamiento: El producto se almacena en recipientes herméticamente cerrados y se deben 
conservar en un lugar fresco. 
 
Fase 2 Producción de Biomateriales 
 
Los biopolímeros obtenidos a partir del aprovechamiento de los subproductos del plátano se apli-
can para la elaboración de bio-empaques como alternativa para disminuir la contaminación am-
biental generada por el no aprovechamiento de estos residuos orgánicos (UDEA, 2020). En esta 
fase se aplican los diferentes bioprocesos que llevan a la obtención de biomateriales como los 
relacionados a continuación: 
 
*Bio-pegamento: Este biomaterial se obtiene con harina de plátano proveniente de las cáscaras 
del plátano y partes desechadas por los cortes, se realiza el mismo procedimiento de la biomasa 
indicado en la fase 1.Figura 3 Flujograma del proceso de biopegamento 
 
*Bio-papel: Este biomaterial se obtiene partiendo del procedimiento relacionado en la fase uno 
en cuatro fases que son refinamiento, formación de pasta de papel, prensado y secado. 
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Figura 4 Bio-proceso de obtención de biopapel 
 
*Bio-pigmentos: Este biomaterial se obtiene en color amarillo claro y café de las cáscaras, raquis, 
pseudotallo y restos de fruto los cuales sirven como colorante alimentario y también para pigmen-
tar los artículos derivados de los biomateriales. Para el amarillo claro realizamos una adición de 
cúrcuma para darle más estabilidad al color. 
 
 
 
Figura 5 Flujograma del proceso de biopigmentos 
 
*Bio-plástico: Este biomaterial se obtiene de la cáscara del plátano siguiendo los cuatro primeros 
pasos de la fase 1 en dos pasos 
 
 
 
Figura 6 Flujograma del proceso de bioplástico 
 
Fase 3 Aplicaciones de los Biomateriales obtenidos 
Los problemas derivados del cambio climático han propiciado en los seres humanos una toma de 
conciencia sobre las formas de vivir e interactuar con nuestro entorno añadiendo nuevas dimen-
siones de inteligencia, conectividad e interactividad (Ferraro, 2022), esto ha llevado a los profe-
sionales a investigar de forma integral nuevas formas de producir y moldear productos y servicios 
para facilitar la integración de nuevos biomateriales basados en la creatividad, la innovación y la 
sostenibilidad. (Vega, 2019). 
 
Refinamiento
•Cocción fibras 
obtenidas fase 1
•Se adiciona el NaOH y 
se homogeniza
Formación
•La pasta refinada pasa 
a una tina de agua
•El colador con malla se 
introduce y se extrae 
horizontalmente.
•Se escurre y se 
distribuya la pasta de 
forma uniforme.
Prensado
•Luego de escurrida se 
prensa la pasta
Secado
•Se ponen a secar las 
hojas sobre un 
tendedero para 
airearlas o se secan al 
sol para blanquearlas.
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Según (Rognoli, 2022), se estima que el 80% del impacto ambiental de un producto es determi-
nado en la fase de diseño, por lo que el diseño del producto es el que confiere la mayor respon-
sabilidad ambiental para enfocarse hacia una economía más sostenible y circular. Por esta razón 
en esta fase se realizó el prototipado de dos empaques funcionales para alimentos deshidratados 
y chocolatería aplicando los principios del ecodiseño en donde el ciclo de vida de un producto se 
asemeja al ciclo de vida de una planta y emplearemos los bio-productos obtenidos durante la 
fase dos para el diseño de un empaque. 
 
Figura 7 Flujograma del proceso de ecodiseño. Tomado de (Guimaraes, 2021) 
 
En el presente trabajo se realizó un empaque para un producto de chocolatería utilizando los bio-
productos obtenidos en la fase 2. 
 
 
4. Resultados y Avances 
 
En el presente trabajo se desarrollaron dos prototipos de bio-empaques uno en forma de bolsa y 
otro en forma de caja para frutos secos, frutas deshidratadas o productos de chocolatería. Ac-
tualmente se están realizando nuevas formulaciones para mejorar las condiciones de los biomate-
riales para diseñar empaques a la medida del usuario final. 
 
 
5. Conclusiones 
 
En el presente trabajo se realizaron dos prototipos de bio-empaques que pueden ser utilizados en 
el empaque de frutos secos, frutas deshidratadas o productos de chocolatería: el primero tipo 
bolsa y el otro tipo caja con la misma resistencia que un empaque tradicional de papel Kraft para 
la bolsa y cartón para la caja, a través del proceso de biorrefinería generando un proceso soste-
nible y ecológico el cual reduce significativamente la huella de carbono evidenciando que los 
procesos de biorrefinerías crean alternativas de oportunidades de desarrollo y generación de 
emprendimientos en el la región Santandereana o en cualquier región no solo para la producción 
de bio-empaques, sino también biocombustibles, bio-cosméticos, insumos de la industria alimenta-
ria, bio-fertilizantes, bio-textiles, bio-cueros, entre muchas otras alternativas, lo cual las convierte a 
las biorrefinerías en procesos sostenibles alineados con la economía circular. 
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En los procesos de biorrefinería se requiere de la intervención de varias disciplinas profesionales 
dependiendo de los productos a desarrollar como son la bioquímica, las ingenierías, el diseño, 
las ciencias agrícolas y ambientales para disminuir el desperdicio generado tanto en procesos de 
cosecha como en la transformación de estos alimentos y de igual forma garantizar la sostenibili-
dad en los biomateriales para que los mismos cumplan con las expectativas del cliente final. 
 
 
6. Referencias 
 
Artículos de revistas 
 
• Balle, J. (01 de octubre de 2019). El doble diamante: una representación universalmente aceptada 
del proceso de diseño. Obtenido de https://www.designcouncil.org.uk/our-
resources/archive/articles/double-diamond-universally-accepted-depiction-design-process 
• Calvo, F. (10 de noviembre de 2022). Biorefinería: Logros y desafíos para una bioeconomía. Ob-
tenido de https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fchem.2022.973417/full 
• IEEE. (2018). Las Biorrefinerías: aplicación a materiales y residuos lignocelulósicos. Horizonte 
2050. Obtenido de https://www.ieee.es/Galerias/fichero/docs_investig/2018/DIEEEINV05-
2018_Biorrefinerias_Horizonte2050_JuliaGlezAlvarez.PDF 
• Vega, K. (2019). Myco-accessories: sustainable wearables with biodegradable. In Proceedings of 
the 23rd International Symposium on Wearable (pags. 306-311). Davis, USA. 
 
Libros 
 
• Acar, S. (2019). Manual de Economía Verde. Obtenido de 
https://www.sciencedirect.com/book/9780128166352/handbook-of-green-economics. 
• Ferraro, V. (2022). ICS Materials. Obtenido de Milán: 
https://library.oapen.org/handle/20.500.12657/53228 
 
Fuentes electrónicas 
 
• Campana, M. (2021). Forma Urbana y Accesibilidad. Obtenido de Páginas 359-378: 
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• Diario Criterio. (04 de noviembre de 2021). El interminable lío con el cierre de El Carrasco, el re-
lleno sanitario de Bucaramanga. Obtenido de https://diariocriterio.com/interminable-lio-con-el-
cierre-de-el-carrasco/ 
• Guimaraes, T. (2021). Todo sobre el Diseño ecológico y sustentable. Obtenido de 
https://www.youtube.com/watch?v=SxrjRCpYJbY 
• López, Juan Carlos. (12 de febrero de 2020). Obtenido de Las biorrefinerías, una apuesta firme 
hacia la (bio)economía circular: https://www.ainia.es/ainia-news/biorrefinerias-apuesta-firme-
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América Latina y el Caribe? Obtenido de https://www.cepal.org/es/noticias/que-es-la-
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• Rognoli, V. (30 de noviembre de 2022). Sostenibilidad y circularidad: nuevos escenarios materia-
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https://www.designcouncil.org.uk/our-resources/archive/articles/double-diamond-universally-accepted-depiction-design-process
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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780128198223000213
https://diariocriterio.com/interminable-lio-con-el-cierre-de-el-carrasco/
https://diariocriterio.com/interminable-lio-con-el-cierre-de-el-carrasco/
https://www.ainia.es/ainia-news/biorrefinerias-apuesta-firme-bioeconomia-circular/
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https://www.cepal.org/es/noticias/que-es-la-bioeconomia-cual-es-su-grado-desarrollo-america-latina-caribe
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https://www.mdpi.com/journal/sustainability/special_issues/new_material_scenarios_product_design
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• UDEA. (2020). Producción de biomateriales a partir de vinazas. Obtenido de 
https://www.udea.edu.co/wps/portal/udea/web/inicio/extension/portafoliotecnologico/articulo
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• Vergara, P. (2019). Estudio del fraccionamiento de la lignocelulosa mediante procesos con disol-
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Obtenido de https://www.energias-renovables.com/bioenergia/la-convivencia-entre-tres-
generaciones-de-biorrefinerias-20130924 
 
 
Sobre los autores 
 
• Nelfa Patricia Díaz Prada: estudiante de Ingeniería de Alimentos, de la Universidad 
Nacional Abierta y a Distancia UNAD: npdiazp@unadvirtual.edu.co 
 
 
 
 
Los puntos de vista expresados en este artículo no reflejan necesariamente la opinión de la 
Asociación Colombiana de Facultades de Ingeniería. 
 
Copyright © 2023 Asociación Colombiana de Facultades de Ingeniería (ACOFI) 
https://economipedia.com/definiciones/economia-circular.html
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412019301357
https://www.udea.edu.co/wps/portal/udea/web/inicio/extension/portafoliotecnologico/articulos/Produccion_de_Biomateriales
https://www.udea.edu.co/wps/portal/udea/web/inicio/extension/portafoliotecnologico/articulos/Produccion_de_Biomateriales
https://unabradio.com/informe-especial-que-ha-pasado-con-el-carrasco-desde-2011/
https://unabradio.com/informe-especial-que-ha-pasado-con-el-carrasco-desde-2011/
https://eprints.ucm.es/id/eprint/58143/1/T41532.pdf
https://www.energias-renovables.com/bioenergia/la-convivencia-entre-tres-generaciones-de-biorrefinerias-20130924
https://www.energias-renovables.com/bioenergia/la-convivencia-entre-tres-generaciones-de-biorrefinerias-20130924
mailto:npdiazp@unadvirtual.edu.co

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