Lalala

Scientia et Technica Año XI No 28 Octubre UTP. ISSN 0122-1701

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SIMULACIÓN DE LOS PROCESOS DE OBTENCIÓN DE ETANOL A PARTIR DE CAÑA DE AZÚCAR Y MAÍZ
RESUMEN En este trabajo se muestran las tecnologías existentes para la obtención de etanol carburante a partir de dos materias primas potenciales de la agricultura colombiana, la caña de azúcar y el maíz. Se realizó la selección del procesomás adecuado para ambas materias primas teniendo en cuenta factores económicos y ambientales. Finalmente se simularon los procesos escogidos, obteniendo resultados semejantes a los de los procesos reales correspondientes. Se demostró que las técnicas de simulación son una herramienta poderosa que permite minimizar tiempo, costos y experimentación en el diseño de bioprocesos como los de obtención dealcohol carburante. PALABRAS CLAVES: Etanol carburante, simulación, caña de azúcar, maíz, diseño de procesos. ABSTRACT In this work, current technologies for fuel ethanol production are shown. Two potential Colombian feedstocks were evaluated: sugar cane and corn. The most suitable process for each raw material was selected taking into account economical and environmental criteria. Finally, chosenprocesses were simulated, obtaining similar results related to real processes. Simulation techniques demonstrated to be a powerful tool allowing the minimization of time and expenses during the experimental runs required for process design. KEYWORDS: Fuel ethanol, simulation, sugar cane, maize, process design CARLOS ARIEL CARDONA Ingeniero Químico, M.Sc., Ph.D. Departamento de Ingeniería Química,Universidad Nacional de Colombia sede Manizales ccardonaal@unal.edu.co ÓSCAR JULIÁN SÁNCHEZ Ingeniero Químico, M.Sc. Departamento de Ingeniería Universidad de Caldas osanchez@ucaldas.edu.co MARÍA ISABEL MONTOYA Ingeniera Química Universidad Nacional de Colombia sede Manizales mariaisa1682@yahoo.com JULIÁN ANDRÉS QUINTERO Ingeniero Químico Universidad Nacional de Colombia sede Manizalesjuly9957@yahoo.com

1. INTRODUCCIÓN Actualmente el biocombustible más importante es el etanol, producto 100% renovable obtenido a partir de cultivos bioenergéticos y biomasa. El etanol carburante es utilizado para oxigenar la gasolina, permitiendo una mejor oxidación de los hidrocarburos y reduciendo las emisiones de monóxido de carbono, compuestos aromáticos y compuestos orgánicos volátiles a laatmósfera [1]. El uso de alcohol etílico como combustible no genera una emisión neta de CO2 sobre el ambiente debido a que el CO2 producido en los motores durante la combustión y durante el proceso de obtención del etanol, es nuevamente fijado por la biomasa mediante el proceso de fotosíntesis. Entre los cultivos bioenergéticos más usados para la producción de etanol la caña de azúcar es la materia primamás utilizada en países tropicales tales como Brasil e India. En Norte América y Europa el etanol carburante se obtiene del almidón presente en el maíz y los cereales [2]. El proceso de obtención de etanol a partir de caña de azúcar comprende la extracción del jugo de caña (rico en azúcares) y su acondicionamiento para hacerlo más asimilable por las levaduras durante la fermentación. Del caldoresultante de la fermentación debe separarse la biomasa, para dar paso a la concentración del etanol mediante diferentes operaciones unitarias y a su posterior deshidratación, forma en que es utilizado como aditivo oxigenante. Para el proceso de obtención de etanol a partir de maíz es necesario hidrolizar las cadenas de amilosa y amilopectina presentes en el almidón en azúcares apropiados para lafermentación. La degradación del almidón se lleva a cabo por procesos enzimáticos después de una etapa de gelatinización donde se solubiliza el almidón con el fin de hacerlo más accesible a las amilasas. El jarabe de glucosa resultante es el punto de partida para la fermentación alcohólica donde se obtiene una solución acuosa de etanol que debe ser enviada a la etapa de recuperación de producto,...