Evaluación integral de biorrefinerías de caña de azúcar

Autor: OMAR ANAYA REZA
Přispěvatelé: MARIA TERESA LOPEZ ARENAS
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Universidad Autónoma Metropolitana
UAM
Repositorio Institucional de la UAM Iztapalapa
DOI: 10.24275/uami.6395w7149
Popis: La biomasa es una de las materias primas más prometedoras utilizada en una biorrefinería, ya que produce un balance neutro de CO2. Mientras que la bioeconomía es un nuevo enfoque que enfatiza el uso eficiente y sostenible de la biomasa para obtener productos químicos, materiales, y energía. Algunos productos químicos de base biológica como aminoácidos, enzimas, ácidos orgánicos, antibióticos son excelentes ejemplos de la utilización de procesos biológicos para una gran escala sostenible y económica producción. El principal objetivo de este trabajo es presentar y analizar el diseño (como selección de insumos, equipo, operaciones y método de operación), operación (diagrama del proceso), síntesis (configuración del proceso) y evaluación integral (mediante criterios técnicos, económicos y ambientales) del proceso de producción en una biorrefinería de melaza de caña de azúcar. Las principales contribuciones son: (i) el desarrollo de estrategias de operación para un reactor de fermentación con el fin de aumentar el rendimiento y la productividad del producto, y (ii) la propuesta de una metodología de evaluación técnico-económica y ambiental detallada, útil para decidir la rentabilidad y sostenibilidad de un bioproceso industrial. La metodología se basa en un enfoque sistemático, empleando herramientas de modelado y simulación, que apoyan la toma de decisiones en la etapa inicial del diseño de una biorrefinería. La metodología considera dos pasos de análisis: en primer lugar, el análisis dinámico de la etapa reactiva. Aquí se estudia el efecto de las condiciones de operación sobre los criterios técnicos, en segundo lugar, se realiza el análisis del proceso de producción industrial, en el que se incluyen la etapa reactiva junto con los procesos corriente arriba y corriente abajo. En este segundo análisis se estudia la influencia del modo de operación y la capacidad instalada de la planta sobre el rendimiento global de la biorrefinería. La metodología se aplica a varios escenarios en una biorrefinería de melaza de caña de azúcar para producir L-lisina, ácido láctico y polihidroxibutirato. La influencia de los parámetros clave en el desarrollo de los procesos es crucial en la evaluación de criterios técnicos, económicos y ambientales, para determinar un diseño rentable y sostenible de la biorrefinería. De los casos estudiados, el mejor diseño de biorrefinería se logra para el proceso de producción de ácido láctico, obteniendo como criterios técnicos: máximo rendimiento de YOP = 0.97 kg/kg y productividad de Pr = 1.7 kg/L/h; como económicos: máximos retorno sobre la inversión de RSI = 62.2% y periodo de recuperación de PR = 1.61 años; y finalmente como criterios ambientales: un gasto energético de E = 0.29 MJ/Kg y un índice de impacto ambiental de PEI= 0.18 PEI/kg. Los resultados determinan las regiones de operación para lograr un diseño conceptual de una biorrefinería que sea rentable con bajo impacto ambiental.
Databáze: OpenAIRE
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