Aplicacin̤ de la termodinm̀ica en la sn̕tesis p̤tima de procesos qum̕icos y biotecnolg̤icos - Forero Hčtor; Garca̕ Carlos; Cardona Carlos; Cardona Carlos; Facultad de Ciencias Qum̕icas, Universidad de Cuenca
La biomasa aparece como una alternativa promisoria para la produccin̤ amigable de compuestos con importantes ventajas competitivas sobre componentes no renovables. El bio-furfural es uno de estos compuestos y actualmente se ha convertido en uno de los componentes ms̀ importantes y comn͠mente utilizados en el mundo. Alternativamente, el bio-furfural ha sido utilizado como base para el desarrollo de plataformas qum̕icas con el fin de producir otros componentes de interš industrial. Este trabajo implementa el anl̀isis termodinm̀ico de la produccin̤ de furfural en una biorefinera̕ a partir de biomasa lignoceluls̤ica. Para determinar la viabilidad econm̤ica y energťica de este proceso se realizaron evaluaciones tecno-econm̤icas de las diferentes tecnologa̕s utilizadas en la biorefineria, adems̀ de diferentes anl̀isis energťicos y exergťicos. Como resultado, la produccin̤ de furfural a partir de bagazo de caą de azc͠ar bajo el concepto de biorefinera̕ tiene una alta viabilidad econm̤ica, adems̀ de obtener otros productos que pueden ser utilizados para incrementar el rendimiento econm̤ico de la biorefinera̕.Adicionalmente, se determinaron las plantas o secciones del proceso con mayores requerimientos energťicos e irreversibilidades, entre las cuales se encuentran los procesos de hidrl̤isis alcalina y enzimt̀ica con las ms̀ altas irreversibilidades, sin embargo, las plantas de produccin̤ de furfural y etanol tienen los ms̀ alto consumos energťicos relacionados con la etapa de reaccin̤ y separacin̤, respectivamente.1. Introduccin̤ La incertidumbre de las reservas y precio del petrl̤eo as ̕como el cambio climt̀ico se han convertido en las principales razones para buscar nuevas alternativas para la produccin̤ de combustibles y productos qum̕icos de alto valor [1]. En este sentido, la biomasa aparece como una fuente promisoria para la produccin̤ amigable de biocombustibles y materiales de base biolg̤ica. Los residuos lignoceluls̤icos (compuestos principalmente de celulosa (30-45%), hemicelulosa (20-35%) y lignina (10-20%)) son considerados como una materia prima promisoria para obtener una amplia gama de productos debido a su alta disponibilidad y bajo valor econm̤ico. El desarrollo de esquemas de biorefinera̕s a partir de esta biomasa lignoceluls̤ica puede realizarse en muchas direcciones y enfocǹdose, especialmente, en los azc͠ares derivados que pueden ser utilizados como una plataforma de productos qum̕icos [2]. Este es el caso del furfural, que se puede obtener a partir de la hidrl̤isis c̀ida de estos residuos ligniocelulosicos y cuya principal aplicacin̤ es en la produccin̤ de alcohol furfurl̕ico, el cual representa un 88% de su aplicacin̤ final. Entre otros de los usos del furfural se encuentran la extraccin̤ de butadieno (5%) y el remanente (7%) es utilizado en la produccin̤ de intermediarios qum̕icos, farmacǔticos y saborizantes [3]. El furfural ofrece una importante y rica fuente de derivados que tienen un uso potencial como componentes de biocombustibles. Varios autores han estudiado la produccin̤ de furfural bajo el concepto de biorefinera̕s. Gnansounou [4] evaluaron la optimizacin̤ del proceso de produccin̤ de furfural a partir de los racimos vaco̕s de la palma de aceite (EFB, por sus siglas en inglš) utilizando un pretratamiento con c̀ido sulfr͠ico diluido seguido por un proceso de deshidratacin̤ sin utilizar un catalizador adicional. A partir de las condiciones p̤timas del proceso de deshidratacin̤ (198ʻC y 11 minutos de tiempo de residencia), se obtuvo un rendimiento de furfural de 57.6 g/kg de EFB seco. Aristizb̀al et al., [5] evaluaron desde el punto de vista econm̤ico y ambiental la produccin̤ de etanol, octano, nonano, furfural e hidroximetilfurfural (HMF) a partir de bagazo de caą y zoca de caf ̌bajo el concepto de biorefinera̕. De la evaluacin̤ econm̤ica se obtuvieron costos de produccin̤ entre 0.38 <U+0096> 0.91 USD/kg para el caso del furfural y entre 0.41 y 1.83 USD/kg para el caso del etanol.