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DISEÑO DE PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOETANOL A PARTIR DE BIOMASAS LIGNOCELULÓSICA (ASERRÍN) AUTORES ANDRADE FOGNOLI, DANNY

JHORDIN GRACIA MIRANDA, JOSEPH MARAVÍ ALVARADO, MELISSA

1. INTRODUCCIÓN Desde que se produjo la crisis del petróleo (1973), el material lignocelulósico se ha considerado como una fuente importante de materia prima para producir biocombustibles. (PARSONS, 2004)

Estos biocombustibles tiene un impacto positivo sobre el medioambiente ya que el CO2 que se genera es el mismo que ha absorbido la planta durante su ciclo vital.

Por lo tanto este tipo de energía es limpia ya que el CO2 esta dentro de un ciclo.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO 2.1 Biocombustibles Los biocombustibles son recursos energéticos procesados por el ser humano a partir de materias producidas por seres vivos, a las cuales se les denomina “biomasa”. pueden ser líquidos, sólidos o gaseosos, y existen varios tipos de biocombustibles, a los cuales se les clasifica de acuerdo al insumo o materia prima y a la tecnología empleada para producirlos. debido a los avances en la tecnología, esta clasificación se realiza por generaciones: ( Álvarez , 2009)

El bioetanol es un alcohol producido a partir de la fermentación de los azúcares que se encuentran en la remolacha, maíz, cebada, trigo, caña de azúcar, sorgo, u otros cultivos energéticos que por sí solo o mezclado con la gasolina produce un biocombustible de alto poder energético con características muy similares a la gasolina. (De Juana, et al. 2007)

Tabla 1: Tipos, procesos y tecnologías aplicadas en los biocombustibles

Fuente: adaptado de CEPAL (2011).

2. FUNDAMENTO TEÓRICO 2.2 Biomasa lignocelulosa Razones. 1. Producto agroindustrial de mayor abundancia. 2. Es una fuente de materia prima renovable. 3. Bajo costosos frente a los materiales utilizados para producir etanol. 4. Sus tres mayores constituyentes (celulosa, hemicelulosas y lignina) tienen numerosas aplicaciones. (Abril et Navarro, 2012) Figura 1. Esquema general de la estructura del material lignocelulósico. Fuente: Robledo et al., 2012.

3. OBTENCIÓN DEL ETANOL 3.1. Proceso por vía química Existen dos rutas principales de producción de alcohol sintético a partir de etileno. Vía hidratación indirecta del etileno

Se usa un catalizador de Ag2SO4 y la selectividad del proceso es del 86%, se forma éster sulfúrico, dietiléter y SO2. Este método se dejo usar por la corrosión de los equipos.

Vía hidratación directa del etileno

El principal subproducto es el dietiléter. Se usa H3PO4 soportado con tierras de diatomeas (Celita), bentonita y sílicagel. A presión de 70 atm y 300 °C. favorece la producción de etanol pero aumentar la presión hará que el etileno polimerice.

3. OBTENCIÓN DEL ETANOL 3.1. Proceso por vía fermentativa Este proceso consiste en la fermentación de los azucares reductores que se han obtenido de la biomasa.

Obtención de bioetanol a partir de material lignocelulósico.

Etanol celulósico

La principal necesidad es hidrolizar los enlaces que une la lignina con la hemicelulosa y la celulosa. El segundo paso es obtener los monómeros de la celulosa y de la hemicelulosa la cual tendrá que tener un tratamiento enzimatico para poder maximizar la producción de bioetanol, la lignina es estructura muy compleja y variada de la cual se obtiene muchos compuesto de gran interés. (Abril y Navarro, 2012)

Obtenido de la fermentación de los monómeros de la celulosa. Puede dividirse en 5 categorías. 1. Residuos agrícolas (tallos, cascaras ,etc). 2. Residuos forestales (licor para despulpar). 3. Pastos. 4. Árboles (sauce y álamo). 5. Residuos municipales y de otro tipo. (Amarasekara, 2014)

lignina

hemicelulosa

celulosa Biomasa

Figura 2 . Hidrólisis y fermentación de la estructura lignocelulósica.

Figura 3 . Árbol de sauce

4. SELECCIÓN DEL PROCESO La ruta seleccionada para la obtención del bioetanol a partir de material lignocelulósico (aserrín) se compone de los siguientes pasos fundamentalmente

Figura 4 Diagrama de bloques para la obtención de bioetanol. (Pérez, S. 1994)

5. DATOS DE ESTUDIO DE MERCADO DEMANDA ACTUAL EN EL MERCADO INTERNO Tabla 2: Demanda de etanol anhidro en litros en el Perú DEMANDA DE ETANOL Año

MBD

MGalones

MLitros

2006

1.6

24.48

92634

2007

1.64

25.198

95353

2008

1.58

24.254

91780

2009

1.51

23.077

87326

2010

1.47

22.57

85408

2011

1.45

22.27

84270

2012

1.44

22.031

83367

2013

1.41

21.668

81993

2014

1.4

21.407

81005

2015

1.38

21.13

79958

2016

1.36

20.879

79010

Fuente: Petroperú, ‟Desarrollo de cultivos alternativos”, 2007

DEMANDA ACTUAL EN EL MERCADO EXTERNO. La demanda de etanol creciendo aceleradamente en los últimos años, según estudios, en este año se tenía un déficit ya que la demanda es 101,000 millones de litros ante una oferta esperada de 88,000 millones de litros, esta situación se deberá tomar en cuenta OFERTA ACTUAL EN EL MERCADO INTERNO. La oferta de alcohol anhidro, está recién en crecimiento, teniendo como único productor a la destilería Caña Brava, ubicada en Piura perteneciente al grupo Romero, con una capacidad instalada de 300 000 l/día

OFERTA ACTUAL EN EL MERCADO EXTERNO. A nivel mundial EE. UU y Brasil aparecen como los principales productores de etanol, seguidos por la China. Tabla. 3. Producción anual de etanol en el mundo (2004-2014) millones de galones PRODUCCCIÓN MUNDIAL DE ETANOL EN MGALONES AÑO 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

MGALONES 100770 12150 13489 15512.35 17839.203 20515.083 23592.345 27131.197 31200.877 35881.008 41263.159

Fuente: Extrapolado a partir de los datos obtenidos de: http://ethanolproducer.com/

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS • PARSONS, C., & BANQUETH, E. (2004). DISEÑO DE UNA PLANTA PILOTO PARA LA PRODUCCIÓN DE ETANOL A PARTIR EL BAGAZO DE LA CAÑA DE AZÚCAR (TESIS DE PREGRADO). UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER, BUCARAMANGA. • ALVAREZ, C. (2009). BIOCOMBUSTIBLES: DESARROLLO HISTÓRICO-TECNOLÓGICO, MERCADOS ACTUALES Y COMERCIO INTERNACIONAL. RECUPERADO DE: HTTP://WWW.ECONOMIA.UNAM.MX/PUBLICACIONES/ECONINFORMA/PDFS/359/04CARLOSALVAREZ.PDF • CEPAL (2011). ESTUDIO REGIONAL SOBRE LA ECONOMÍA DE LOS BIOCOMBUSTIBLES EN 2010: TEMAS CLAVE PARA LOS PAÍSES DE AMÉRICA LATINA. RECUPERADO: HTTP://REPOSITORIO.CEPAL.ORG/BITSTREAM/HANDLE/11362/3906/LCW412_ES.PDF?SEQUENCE=1 • ROBLEDO, A., NOÉ, C. Y MONTÁÑEZ, J.C., (2012). “USO DEL OLOTE DE MAÍZ COMO SUSTRATO MICROBIANO PARA LA OBTENCIÓN DE XILANASAS”. REVISTA CIENTÍFICA DE LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE COAHUILA. VOL. 4 (7). • ABRIL, A., Y NAVARRO, E. A. (2012). “ETANOL A PARTIR DE BIOMASA LIGNOCELULÓSICA”. ALETA. • AMARASEKARA, S. (2014). FEEDSTOCKS FOR CELLULOSIC ETHANOL PRODUCTION. JOHN WILEY • PETROPERÚ (2007), ´´DESARROLLO DE CULTIVOS ALTERNATIVOS