Producción de bioetanol a partir de Agave tequilana Weber mediante destilación extractiva a nivel planta piloto empleando etilenglicol como solvente

Abstract

Separation processes in biotechnology form part of the steps that influence the final product cost. In the world, the trend to replace fossil fuels with those from renewable sources such as ethanol, generates a demand for it and the need to optimize the processes of hydrolysis, fermentation, dehydration and vinasse treatment. This paper addresses the problem of dehydration of ethanol azeotropic through the pilot implementation process of batch extractive distillation plant using ethylene as a stripping agent level. The physical implementation of the entire batch process is carried out in stages and consisted of a single column batch which was used for conventional distillation, azeotropic ethanol dehydration and solvent recovery. Restricting physical process was the volumetric composition of ethanol in the distillate of the batch dehydrator column. The effect of the temperature of the fed solvent, the step of feeding the solvent and solvent flow fed was evaluated based on the chosen restriction and developing an experimental design and response surface. The results showed that the dehydration process of the ethanol-water mixture with ethylene glycol is efficient and feasible from an energy standpoint and purity using 101 °C temperature fed as solvent, 3rd tray as solvent feed stage and 300 ml/min as the solvent feed stream as optimal values.

Los procesos de separación en biotecnología hacen parte de las etapas que más influyen en el costo final del producto. En el mundo, la tendencia a reemplazar los combustibles fósiles por aquellos de origen renovable como el etanol, genera una demanda del mismo y la necesidad de optimizar los procesos de hidrólisis, fermentación, deshidratación y tratamiento de vinazas. El presente trabajo aborda el problema de la deshidratación de etanol azeotrópico a través de la implementación del proceso a nivel planta piloto, de destilación batch extractiva utilizando etilenglicol como agente de separación. La implementación física del proceso batch completo se llevó a cabo en etapas y constó de una sola columna batch, la cual se utilizó para realizar destilación convencional, deshidratación de etanol azeotrópico y recuperación de solvente. La restricción del proceso físico fue la composición volumétrica de etanol en el destilado de la columna batch deshidratadora. Se evaluó el efecto de la temperatura del solvente alimentado, la etapa de alimentación del solvente y el flujo de solvente alimentado, con base en la restricción elegida y la elaboración de un diseño experimental y superficies de respuesta. Los resultados mostraron que el proceso de deshidratación de la mezcla etanol-agua con etilenglicol es viable desde el punto de vista de grado de pureza, empleando 101 °C como temperatura del solvente alimentado, el 3er plato como etapa de alimentación del solvente y 300 mL/min como flujo de alimentación del solvente como valores óptimos, con esto es posible alcanzar una pureza de 99.9 % v/v en el etanol, lo que es un gran indicativo para su producción y empleo como combustible alterno automotriz o bien como aditivo en gasolinas.