Diseño de una Planta para la obtención de furfural a partir de residuos agrícolas

• Autores: García Macchi, María Carolina; Vazquez, Mariana Soledad; Zubeldía, Mercedes
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: Ramos, Pamela; Vitale, Paula
• Materia: Producción de furfural; Residuos agrícolas; Ingeniería Quimica; Furfural; Planta industrial
• Institución: Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires

Este proyecto consistió en la obtención de furfural a partir del bagazo de la caña de azúcar como residuo agrícola. Además del bagazo, las materias primas utilizadas fueron agua, ácido sulfúrico e hidróxido de sodio. El bagazo de caña de azúcar y el agua ingresan a un conjunto de reactores batch de autohidrólisis. En cada uno de ellos se lleva a cabo una reacción de primer orden, donde el objetivo es extraer pentosanos de la fibra de la caña. La conversión alcanzada es del 79,5%. Dicha reacción ocurre a 162 °C y 8 atmósferas de presión, con un tiempo de reacción de 2 horas (Clauser, 2018). El licor que se obtiene como producto de la primera reacción es calentado a 170 °C para luego ser ingresado a un reactor de flujo en pistón. Aquí ocurre la hidrólisis ácida utilizando ácido sulfúrico (H2SO4) como catalizador, donde la conversión alcanzada es del 75%. En esta etapa, los pentosanos se deshidratan para convertirse en pentosas. La presión de operación es 9 atmósferas. Para evitar que ocurran reacciones secundarias del furfural, la corriente saliente del reactor de hidrólisis ácida ingresa a un neutralizador, donde se aplica un sistema de control proporcional – integral para lograr un pH igual a 6. La reacción de neutralización ocurre a 90 °C y 1 atmósfera de presión, utilizando hidróxido de sodio (NaOH). Luego, para lograr separar el furfural del resto de los compuestos, la corriente que sale del neutralizador ingresa a una torre de destilación, en la cual ocurre la mayor parte de la separación hasta alcanzar el azeótropo. A dicha torre, compuesta por 8 etapas y un rehervidor, ingresa el furfural con una composición de 0,0028 moles/moles totales. La corriente que sale del tope de la torre, consiste en una mezcla de furfural, agua y otros compuestos minoritarios. Esta corriente será ingresada a una temperatura de 90°C a un decantador, donde ocurre una separación de fases (orgánica y acuosa). La fase acuosa (rica en agua) se regresa a la primera columna como un reflujo, mientras que la fase orgánica (rica en furfural) se envía en dirección a una torre de purificación. Esta segunda torre solo contiene una sección de agotamiento, conformada por 4 etapas y un rehervidor. Las condiciones de ingreso a ambas torres son de 90 °C y 1 atmósfera de presión. Como parte final de este proceso, se obtiene el furfural con una pureza del 98,5%, el cual es almacenado en un tanque para su posterior comercialización. Posterior al análisis y diseño de los equipos, se analizó la viabilidad del proyecto en cuanto a mercado, localización, economía, financiación, salud, seguridad y medio ambiente. Al analizar el mercado interno, Argentina cuenta con una sola empresa productora de furfural que utiliza como materia prima el extracto de quebracho (SilvaTeam, 2020). Esta propuesta resulta beneficiosa para nuestra planta, ya que no se cuenta con una amplia competencia. Además, la empresa se proyecta ubicarla en la provincia de Tucumán, donde se concentra la mayor producción de azúcar del país. Con respecto al mercado externo, existe una gran competencia influenciada en mayor parte por China y Estados Unidos, aunque tienen la desventaja de no tener abastecimiento de la materia prima (DalinYebo, 2011). Debido a esto, es que se estableció un precio de venta de US$ 40 por kilogramo de furfural (Jinan Yudong Technology Co., Ltd, 2022). Económicamente, el proyecto resulta viable obteniendo un VAN positivo y recuperando la inversión a corto plazo. Con respecto a las cuestiones ambientales, se analizaron a través de la Matriz de Leopold los impactos que pueden provocar alteraciones en el ambiente y en las personas, incluyendo nuestros juicios de valor que pueden servir para valorar el alcance global del proyecto. Además, se realizó el análisis de nivel de complejidad ambiental, resultando de tercer grado, lo que implica que la empresa deberá contar con un seguro ambiental a fines de cumplir con la normativa. Párrafo extraído de la tesis de grado a modo de resumen.
Fil: García Macchi, María Carolina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Vazquez, Mariana Soledad. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fli: Zubeldía, Mercedes. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Ramos Pamela. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Vitale, Paula. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.