Producción Biotecnológica De Alcohol

PRODUCCIÓN BIOTECNOLÓGICA DE ALCOHOL CARBURANTE II: INTEGRACIÓN DE PROCESOS
ÓSCAR JULIÁN SÁNCHEZ y CARLOS ARIEL CARDONA

a separación de las soluciones acuosas diluidas de etanol (EtOH) ha sido un proceso bastante estudiado y probado industrialmente. Sin embargo, la necesidad de obtener alcohol deshidratado con el fin de ser usado como aditivo oxigenante de la gasolina, ha impuesto una seriede retos a la industria y a los centros de investigación, a fin de reducir los costos energéticos de la recuperación de EtOH cumpliendo los correspondientes estándares de calidad. Adicionalmente, el impacto ambiental que presentan algunas tecnologías tradicionales de separación ha hecho que la investigación sobre esquemas alternativos y no convencionales sea mucho más intensa (Montoya et al.,2005). De otro lado, la diversidad de alternativas tecnológicas para la producción de alcohol carburante ha hecho crucial el análisis del proceso global, a la par del diseño y desarrollo de cada una de las operaciones que lo componen. Dentro de las nuevas tendencias de investigación y desarrollo en esta área se cuenta la integración del proceso con miras a develar las muy complejas interacciones entrelas diferentes etapas del proceso productivo (Lynd, 1996). El desarrollo de procesos integrados permitirá una reducción sustancial de los costos de producción y el incremento de la

competitividad del bioetanol frente a la gasolina. De otro lado, la integración de procesos es una condición indispensable para optimizar el proceso de producción de etanol, de tal manera que se consideren comoobjetivos no sólo la minimización de los costos productivos o la maximización de diferentes indicadores financieros, sino también el mejoramiento de los índices de desempeño ambiental de este proceso. Procesos de Separación La separación y recuperación del alcohol etílico producido a partir de diferentes materias primas se hace prácticamente de la misma manera. La concentración de alcohol en los caldosde cultivo resultantes de los procesos de fermentación oscila entre 2,5 y 10% (p/p), por lo que es necesario concentrar el etanol hasta valores mayores a 99% (p/p) y obtener así alcohol anhidro (deshidratado), que es el utilizado en calidad de aditivo para la gasolina, ya que la presencia de agua en el EtOH puede conllevar a fallas durante la combustión en el motor (Wyman, 1994). La primera etapapara la obtención de alcohol anhidro es la destilación convencional que eleva la concentración de EtOH en el caldo hasta un 45-50% (p/p). Luego se puede obtener un destilado con una

concentración de 90-92% (p/p) mediante una columna de rectificación (Wooley et al., 1999b). Debido a las propiedades físico-químicas de las mezclas alcoholagua, es imposible retirar completamente el agua a presiónatmosférica como consecuencia de la formación de una mezcla azeotrópica que implica la obtención de mezclas con un máximo de 95,6% en peso de EtOH, por lo que son necesarios procesos de separación no convencionales. Entre los procesos de separación no convencionales se cuenta la destilación a bajas presiones, la destilación azeotrópica, la destilación extractiva, la adsorción y la pervaporación.La destilación a vacío hace uso del cambio en el equilibrio de fases a presiones inferiores a la atmosférica, lo que conlleva a la desaparición del azeótropo por debajo de los 6kPa. Pero para obtener un producto de alta pureza es necesario utilizar torres con gran número de etapas (por encima de 40) y con altas relaciones de reflujo, con elevados costos de capital y energéticos debido almantenimiento del vacío en columnas con gran cantidad de platos (Montoya et al., 2005). En su lugar se emplea la destilación azeotrópica consistente en la adición de un tercer componente a la mezcla etanol-agua que forma nuevos

PALABRAS CLAVE / Alcohol Carburante / Desempeño Ambiental / Integración de Procesos / Separación no Convencional /
Recibido: 25/07/2005. Modificado: 10/10/2005. Aceptado:...