Síntesis óptima de procesos híbridos con énfasis en la recuperación de solventes y la producción de bioetanol para combustibles

Abstract

Esta tesis estudia dos casos íntimamente relacionados con la necesidad, no sólo de encontrar fuentes de energía alternativas y renovables, sino también la urgencia en despertar una conciencia global sobre sustentabilidad, ahorro y eficiencia. En primer lugar, se evalúa la factibilidad económico-técnica del reciclado “in situ” de solventes de una industria farmacéutica, donde a partir de la utilización de un proceso híbrido compuesto por una unidad de pervaporación hidrofílica y una columna de destilación, se logra la separación deseada a un costo total muy por debajo del costo de reposición del solvente, cumplimentando al mismo tiempo las regulaciones legales vigentes relativas al medio ambiente. El segundo caso explora la viabilidad de un producto agrícola de muy baja calidad comercial (maíz contaminado con micotoxinas) para la producción de bioetanol de grado combustible. El estudio desarrollado abarca desde la etapa de sacarificación y fermentación de la materia prima, hasta la purificación final del bioetanol producido. A lo largo del proceso productivo global se utilizan además, procesos híbridos que incluyen membranas de pervaporación hidrofóbica para la separación del producto del medio de fermentación, e hidrofílicas para la deshidratación final del etanol. Con el objetivo de obtener procesos cuasi-óptimos, se hace amplio uso tanto del modelado conceptual de procesos como de la evaluación de la performance de los procesos, a través de experiencias a escala laboratorio. La simulación rigurosa también es empleada, aunque sólo en la etapa final del esquema de diseño. De esta manera se realizan tanto aportes metodológicos, como experimentales.

This thesis examines two cases closely related to the need not only to find alternative and renewable sources of energy, but also the urgency in raising global awareness of sustainability and efficiency savings . First, the economic and technical feasibility of the "in situ" recycling solvents evaluated pharmaceutical industry, where from the use of a hybrid process composed of a hydrophilic pervaporation unit and a distillation column, it is achieved the desired at a total cost well below the replacement cost of the solvent, while filling the current legal regulations concerning the environment separation. The second case explores the feasibility of an agricultural product of very low commercial quality ( mycotoxin-contaminated maize ) for the production of fuel grade ethanol. The study developed ranging from stage saccharification and fermentation of raw materials to the final purification of bioethanol produced. Along the overall production process is also used hybrid processes involving hydrophobic pervaporation membranes for the separation of the product from the fermentation medium, and hydrophilic for final ethanol dehydration. With the aim to obtain quasi- optimal processes, extensive use of conceptual modeling of both processes and evaluating the performance of processes, through laboratory scale experiences made. Rigorous simulation is also used, but only in the final stage of the design scheme. Thus both methodological contributions are made as experimental.