Análisis exergo - económico de tecnologías aplicadas en la producción de bioetanol de segunda generación

• Autores: Capdevila, Verónica Elizabeth
• Año de publicación: 2021
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Pagano, Ana M.; Gely, María Cristina
• Materia: Biocombustibles; Bioetanol 2G; Residuos de industrias alimentarias; Ingeniería química; Producción industrial
• Institución: Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires

En el presente trabajo se analizan diferentes vías tecnológicas para la obtención de bioetanol 2G a partir de cascarilla de arroz y lactosuero, en el cual se consideran dos aspectos importantes: la producción de biocombustibles a nivel industrial y la revalorización de residuos de industrias alimentarias. Apuntando a la optimización del proceso desde el modelado, la simulación y aspectos termodinámicos y económicos. Inicialmente se analiza el tipo de fluido de trabajo a partir del estudio de modelos reológicos y la aplicación de CFD. Posteriormente, se efectúa un análisis sobre la proporción biomasa: agua óptima a utilizar. De esta manera, en vista a revalorizar un residuo de la industria láctea y disminuir el consumo de agua se realiza la optimización aplicando la metodología de superestructura. Luego se estudia la obtención de bioetanol por vía química y biológica, profundizando en el diseño de bioreactores involucrados en las etapas de hidrólisis y fermentación. Seguidamente se efectúa un análisis exergo-económico con el fin de evaluar las mejoras a realizar en dicho proceso. A partir del desarrollo de la presente Tesis se obtuvieron 4 t/h con una pureza de 91% p/p de bioetanol a partir de 88 t/h de lactosuero concentrado al 20% p/p y 28,89 t/h de cascarilla de arroz, siendo el costo exergo-económico unitario de salida por su exergía de 7,66 x 10 11 U$S/h, resultando que la etapa más crítica corresponde a la hidrólisis de la cascarilla de arroz.
Fil: Capdevila, Verónica Elizabeth. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Pagano, Ana M. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Gely, María Cristina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.
This work analyzes different technological routes for obtaining 2G bioethanol from rice husks and whey, in which two important aspects are considered: the production of biofuels at industrial level and the revalorization of food industry wastes. Aiming at the optimization of the process from modeling, simulation, thermodynamic and economic aspects. Initially, the type of working fluid is analyzed from the study of rheological models and the application of CFD. Subsequently, an analysis of the optimal biomass:water ratio to be used is carried out. In this way, in order to revalue a waste from the dairy industry and to reduce water consumption, the optimization is carried out by applying the superstructure methodology. Then, the bioethanol production by chemical and biological means is studied, going in depth into the design of bioreactors involved in the hydrolysis and fermentation stages. Next, an exergo-economic analysis is carried out in order to evaluate the improvements to be made in said process. From the development of this Thesis, 4 t/h with a purity of 91% w/w of bioethanol were obtained from 88 t/h of concentrated whey at 20% w/w and 28.89 t/h of rice husk, the unit production cost being exergo-economic for its exergy of 7.66 x 10 11 U$S/h, resulting that the most critical stage corresponds to the hydrolysis of the rice husk.