Aproximación de las expresiones cinéticas y diseño de las etapas de pretratamiento e hidrólisis enzimática del bagazo en régimen continuo.
Fecha
2013-06-25
Autores
Granado Ojito, Jany
Título de la revista
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas
Resumen
El presente trabajo abarca el estudio de las de las expresiones cinéticas y diseño de las
etapas de pretratamiento e hidrólisis enzimática del bagazo para la obtención de etanol
en régimen de operación continuo, teniendo en cuenta los resultados a nivel de
laboratorio.
Primeramente se realiza una revisión bibliográfica que incluye aspectos relacionados con
los métodos de pretratamiento de los materiales lignocelulósicos, la hidrólisis enzimática
para convertir la celulosa en azúcares, los modelos utilizados para determinar las
expresiones cinéticas de estas etapas y aspectos relacionados con el diseño de
reactores.
Mediante la aplicación de diseños de experimentos a las etapas de pretratamiento ácido y
básico y utilizando el método de los mínimos cuadrados se determinaron las
aproximaciones de las expresiones de velocidad. En el caso de la hidrólisis enzimática se
aplicó un diseño de experimento 23 con el fin de observar el comportamiento de la
producción de azúcares en el tiempo, a partir de estos resultados y utilizando un modelo
cinético simplificado empleando un mecanismo pseudo-homogéneo de Michaelis –
Menten se determinó los parámetros fundamentales de la expresión cinética.
A partir de los resultados obtenidos se programó el diseño de los reactores de flujo en
pistón empleando para ello la programación en Matlab 10.0.
Por otra parte se analizó la factibilidad de la inversión de una planta de producción de
etanol a partir de bagazo, proponiendo varias variantes, en la cual se concluyó que si no
se venden coproductos y se anexa a una destilería de igual capacidad de producción no
es económicamente factible.
In this work the study of kinetic expressions and the design of pretreatment and enzymatic hydrolysis stages to obtain ethanol from bagasse, in continuous operation regime, were includes, taking in consideration the laboratory results. First the bibliographic literature was made including topics of pretreatment methods lignocellulosic materials, enzymatic hydrolysis to convert cellulose into sugars, the models used to determine the kinetic expressions of these stages and topics of reactor design. By applying to the experimental designs in acid and alkaline pretreatment steps and employing the least squares method the rate expressions are determined. In the case of enzymatic hydrolysis 23 experimental designs was applied, in order to observe the behavior of sugars production in time, from these results, and using a simplified kinetic model using a pseudo-homogeneous Michaelis - Menten mechanism determined the main parameters of the kinetic expression. From obtained results design of plug flow reactors was programmed using for this the Matlab 10.0 Software. Moreover the feasibility of investing in a plant producing ethanol from bagasse was analyzed, proposing several alternatives, in which it was concluded that if not sold byproducts and appended to a distillery with same production capacity, isn’t economically feasible.
In this work the study of kinetic expressions and the design of pretreatment and enzymatic hydrolysis stages to obtain ethanol from bagasse, in continuous operation regime, were includes, taking in consideration the laboratory results. First the bibliographic literature was made including topics of pretreatment methods lignocellulosic materials, enzymatic hydrolysis to convert cellulose into sugars, the models used to determine the kinetic expressions of these stages and topics of reactor design. By applying to the experimental designs in acid and alkaline pretreatment steps and employing the least squares method the rate expressions are determined. In the case of enzymatic hydrolysis 23 experimental designs was applied, in order to observe the behavior of sugars production in time, from these results, and using a simplified kinetic model using a pseudo-homogeneous Michaelis - Menten mechanism determined the main parameters of the kinetic expression. From obtained results design of plug flow reactors was programmed using for this the Matlab 10.0 Software. Moreover the feasibility of investing in a plant producing ethanol from bagasse was analyzed, proposing several alternatives, in which it was concluded that if not sold byproducts and appended to a distillery with same production capacity, isn’t economically feasible.
Descripción
Palabras clave
Etanol, Ethanol, Biorrefinería, Obtención de Bioetanol, Residuos lignocelulósicos