Resumen

Actualmente, la integración de procesos es considerada una opción viable para reducir costos en la producción de etanol a partir de biomasa. Simulaciones y resultados experimentales han demostrado los beneficios de la integración de las etapas de sacarificación y fermentación y del acoplamiento del proceso de fermentación a la recuperación in-situ de etanol por pervaporación en la producción de bioetanol; sin embargo, no se han publicado estudios de la integración del proceso de sacarificación-fermentación simultánea con membranas de separación, para la remoción insitu de etanol a partir del caldo de fermentación. En este trabajo se aborda esta necesidad, mediante la modelación y simulación de la producción de etanol a partir de almidón de yuca por sacarificación-fermentación simultánea, acopladas a un sistema de remoción in-situ de etanol por pervaporación, con membranas a base de polidimetilsiloxano (PDMS), silicalita y PDMS-Silicalita. La membrana de PDMS se modeló usando el mecanismo de solución-difusión, mientras que para la membrana de silicalita se utilizó el modelo de adsorción-difusión. Para el modelo del proceso de sacarificación fermentación simultánea (SSF) se utilizó una fusión del modelo multicadena (Michaelis-Menten), junto con un modelo tipo Monod. El ajuste del modelo de SSF a los datos experimentales reportados, así como de los modelos de membranas de PDMS y silicalita a los valores reportados en la literatura es bueno: la máxima desviación encontrada es del orden de 3%. El modelo integrado se utilizó para predecir la concentración de etanol en función del tiempo durante la sacarificación-fermentación simultánea.

I. INTRODUCCIÓN

Actualmente, el biocombustible más importante es el etanol, producto completamente renovable obtenido a partir de cultivos bioenergéticos y biomasa. El etanol es utilizado como aditivo oxigenante de la gasolina, con el fin de reducir las emisiones de monóxido de carbono, compuestos aromáticos y compuestos orgánicos volátiles [1]. Tradicionalmente, la producción de etanol a partir de almidón se lleva a cabo por la sacarificación de este polisacárido para convertirlo en azúcares fermentables, que son transformados en alcohol mediante levaduras [2, 3]; sin embargo, la concentración de alcohol producido oscila alrededor del 10% p/p, lo cual hace necesario un costoso proceso adicional de purificación para alcanzar la concentración requerida (>99% p/p) para mezclarlo con gasolina en proporciones del 10 al 20% p/p [4]; por tanto, el costo de producción de etanol anhidro es elevado y poco competitivo frente a los combustibles fósiles convencionales; pero la integración de procesos, por ejemplo, mediante la sacarificación-fermentación simultánea (SSF, por sus siglas en inglés), podría mejorar en forma significativa la productividad del proceso [5].

• Materias:Métodos de simulación Membranas (Tecnología) Fermentación Etanol Bioetanol
• Subjects:Simulation methods Membranes (Technology) Fermentation Ethanol Bioethanol
• Palabras claves:Sacarificación-fermentación simultánea; Bioetanol; Pervaporación; PDMS; Silicalita; Modelación y simulación; Integración de proceso
• Keywords:Simultaneous saccharification fermentation; Bioethanol; Pervaporation; PDMS; Silicalite; Modelling and simulation; Process integration.