Obtención de bioetanol anhidro utilizando una tobera incorporado a una columna de destilación continúa

Obtaining anhydrous bioethanol using a nozzle incorporated into a distillation column continues

El bioetanol anhidro tiene múltiples aplicaciones en la industria química, farmacéutica, alimentaria, electrónica y últimamente se incrementó su uso como aditivo de la gasolina en forma anhidra. Para su aplicación su concentración debe ser mayor que 98 % en peso (w/w) de etanol con mínimo contenido de agua. Para obtener bietanol anhidro por encima de su punto azeotrópico (95,5 % w/w), existen muchas tecnologías para romper el azeótropo, pero desde punto de vista energético y operacional son caras. En el presente trabajo se muestra los resultados de obtención de bioetanol anhidro de 98,2% w/w, empleando una columna de destilación convencional con tobera incorporado en la sección de rectificación para romper mecánicamente el punto azeotropico. Las pruebas experimentales de destilación continua se han realizado en un equipo experimental diseñado y construido a nivel planta piloto para una relación de reflujo de 2,0; con una alimentación de la mezcla hidroalcohólica, cuya composición varía alrededor del punto azeotrópico en el rango de 90 a 93 % en peso (w/w). Los resultados experimentales se corroboraron con datos de literatura que son muy próximos a 99,0 % w/w. El bioetanol anhidro obtenido no presenta contaminación de otros componentes.

Introducción

El bioetanol anhidro para su aplicación como aditivo de la gasolina debe cumplir ciertas restricciones en cuanto a su composición, ya que debe ser mayor a su punto azeotropico de 95,5 % en peso (w/w) con mínimo cantidad de agua. En Brasil se tiene una amplia experiencia en el uso de bioetanol en el sistema transporte, adicionando a la gasolina entre 20 a 25 % según ladisponibilidad del etanol, para el caso peruano lo máximo que se llega es de 7,6 %, con tendencia de aumentar en el futuro según la producción del bioetanol a partir de caña de azúcar. En los últimos 30 años la tecnología de de bioetanol se ha desarrolla rápidamente con la finalidad de disminuir los costos de producción de 2,47 dólares/galón en 1978 a 1,43 en 1994 y 0,48 en 1999 (1).Para la producción de bioetanol rectificado hasta el punto azeotrópico existe tecnologías convencionales bien conocidas. 

El bioetanol sea en forma rectificada o anhidra presenta múltiples aplicaciones, siendo actualmente el de mayor demanda el bioetanolanhidro para usos como reactivo químico, solvente orgánico, como materia prima para muchas industrias o como producto intermedio para elaborar plásticos, lacas, cosméticos, también, se usa en la industria defarmacéutica en la formulación de medicamentos,producción de biodiesel, electrónica e industria militar, y últimamente se incrementó su uso como combustible en forma anhidra para mezclar con la gasolina, sin embargo, para su aplicación debe cumplir ciertas restricciones en cuanto a su cantidad y calidad. El problema del uso de bioetanol para mezclar con la gasolina surge por la presencia del agua, porque el bioetanol azeotropico de 95,5 por ciento en peso (w/w) es inmiscible con la gasolina por su alto contenido del agua (2). Solo el bioetanol mayor a95.5 % w/w puede ser mezclado con la gasolina, eliminando el problema de formación de dos fases durante la distribución, almacenamiento y uso,para esto se requiriere un procedimiento adicional que es costoso en cuanto a energía y equipos, porque mediante procedimientos convencionales de destilación no es posible incrementar la concentración por encima del punto azeotrópico de la mezcla etanol agua. Parala producción de bioetanol anhidro existen diversas tecnologías tales como: deshidratación de etanol por destilación a vacío, destilación azeotrópica, procesos de separación con membranas, proceso de absorción y otros (2). Todos estos procesos han tenido aplicación industrial, pero por problemas de costos operacionales y alto consumo de energía algunos dejaron de ser utilizados. Los procesos que actualmente están siendo utilizados a nivel industrial para la producción de bioetanol anhidro son la destilación extractiva con solventes (el más comercial empleando el etilenglicol) y el proceso de adsorción conzeolitas (caso peruano), sin embargo estos procesos siguen siendo costososen cuanto a su operación y consumo de energía (3).La operación de destilación extractiva no es sencilla por problemas de manejo de solventes como el etilenglicol, que contamina alproducto destilado y a la vez es tóxico (4),en cambio el proceso de adsorción, empleando zeolitas selectivas para adsorber agua de acuerdo a su tamaño molecular, no contamina el producto, pero desde el punto de vista de consumo energético sigue siendo caro.