Design and optimization of poly(hydroxyalkanoate)s production plants using alternative substrates
| Autor: | M. Soledad Diaz, Fernando D. Ramos, Claudio Delpino, Marcelo A. Villar |
|---|---|
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: |
Glycerol
MINLP 0106 biological sciences Optimal design Environmental Engineering PHA Starch Bioengineering INGENIERÍAS Y TECNOLOGÍAS 010501 environmental sciences Raw material 01 natural sciences Net present value chemistry.chemical_compound MODELING 010608 biotechnology Production (economics) Capital cost Molasses OPTIMIZATION Process engineering Waste Management and Disposal 0105 earth and related environmental sciences Mathematics Renewable Energy Sustainability and the Environment business.industry Polyhydroxyalkanoates General Medicine Energy consumption Carbon Ingeniería Química purl.org/becyt/ford/2.4 [https] purl.org/becyt/ford/2 [https] chemistry business Corn starch SUPERSTRUCTURE |
| Zdroj: | CONICET Digital (CONICET) Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas instacron:CONICET |
| ISSN: | 0960-8524 |
| DOI: | 10.1016/j.biortech.2019.121699 |
| Popis: | In this work, we propose a Mixed Integer Nonlinear Programming (MINLP) model to determine the optimal design of a poly(hydroxyalkanoate)s (PHAs) production plant configuration. The superstructure based optimization model considers different carbon sources as raw material: glycerol (crude and purified), corn starch, cassava starch, sugarcane sucrose and sugarcane molasses. The PHA extraction section includes four alternatives: the use of enzyme, solvent, surfactant-NaOCl or surfactant-chelate. Model constraints include detailed capital cost for equipment, mass and energy balances, product specifications and operating bounds on process units. The resulting MINLP model maximizes the project net present value (NPV) as objective function and it is implemented in an equation oriented environment. Optimization results show the sugarcane-enzyme option as the most promising alternative (NPV = 75.01 million USD) for PHAs production with an energy consumption of 22.56 MJ/kg PHA and a production cost of 3.02 US$/kg PHA. Furthermore, an economic sensitivity analysis is performed. Fil: Ramos, Fernando Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentina Fil: Delpino, Claudio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentina Fil: Villar, Marcelo Armando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentina Fil: Díaz, María Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentina |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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