Optimización de Sistemas Intensificados para la Producción de Bioturbosina a Través de Alcoholes de Forma Sustentable

Abstract

Se diseñó un proceso de producción de bioturbosina por la ruta de alcoholes producidos de biomasa lignocelulósica. Se estableció una meta de producción de 258 000 m3anuales de bioturbosina con base a los estimados de SENER (2017) y del Clúster Bioturbosina, CEMIE-Bio (2017) para cubrir el 5.5% de la demanda de turbosina convencional en México al 2024. Se seleccionaron el bagazo de caña y el rastrojo de maíz con los pretratamientos de explosión de vapor y ácido diluido. Atendiendo a un esquema de manufactura modular, se diseñó el proceso en dos plantas: una de producción de etanol y una de producción de bioturbosina. Asimismo, se intensificó la zona de purificación del etanol proponiendo un esquema con una columna con salida lateral de vapor y uno con una columna de pared divisoria. Los diseños fueron optimizados por el método estocástico de Evolución Diferencial con Lista Tabú, minimizando el costo total anual y el ecoindicador-99, y maximizando la producción de etanol. Como resultado de la optimización, el proceso de etanol requirió 8 105 500 ton/año de bagazo, de los cuales el 46% se envió a explosión de vapor; y 396 430 ton/año de rastrojo de maíz, de los cuales el 28% se destinó al mismo pretratamiento. Por otro lado, el proceso de etanol que logró mayores ahorros fue el de la columna intensificada con salida lateral de vapor, el cual logró reducciones de 5.56% en el costo total anual y 1.72% en el ecoindicador-99 respecto a la destilación extractiva convencional. Para este proceso, el TAC fue de 1.223 USD/kg etanol y el EI99 de 0.4635 ecopuntos/kg etanol. Por otro lado, para el proceso de bioturbosina el TAC y el EI99 fueron de 0.275 USD/kg bioturbosina y 70.18 ecopuntos/kg bioturbosina.El diseño que proporcionó un menor precio de venta de bioturbosina fue aquél en el que se implementó la intensificación de columna con salida lateral de vapor. Éste resultó en 1.653USD/litro de bioturbosina. Sin embargo, este producto aún no es capaz de competir con la turbosina fósil, la cual tiene un precio de 0.414 USD/litro. Al final, el proceso fue capaz de producir un volumen de 266 912 m³anuales de bioturbosina, suficiente para cubrir una demanda de 5.72% de turbosina convencional en México, mayor a la estimada por SENER (2017) y Clúster Bioturbosina, CEMIE-Bio (2015).