Aplicación de ingeniería inversa a una biorrefinería de segunda generación

• Autores: Durán Junger, Federico
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: Laborde, María Fernanda; Capdevila, Verónica Elizabeth
• Materia: Bioetanol; Residuos agroindustriales; Buenos Aires; Argentina; Biorrefinería; Biomasa; Software libre DWSIM; Ingeniería química
• Institución: Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires

Se elabora un diseño de optimización multiobjetivo mediante el uso de una superestructura de decisión, para definir mediante ingeniería inversa cuáles son las mejores variables para la obtención de bioetanol con el uso de residuos agroindustriales. Para llevar adelante el cálculo se usaron datos bibliográficos. Los resultados obtenidos indican que, entre las alternativas analizadas, el uso de rastrojo de maíz para una planta ubicada en la provincia de Buenos Aires, da la mejor compensación entre objetivos ambientales y económicos. Para dicho proceso se utiliza un pretratamiento alcalino con hidrólisis enzimática, seguida de una fermentación y posterior separación para lograr una producción de bioetanol de 390 m3 /mes a partir de 6.485 t/mes de rastrojo de maíz. Con los valores frutos de la optimización se realiza un estudio de los equipos principales del proceso: el reactor de hidrólisis y el fermentador. En base a estudios bibliográficos que exponen la naturaleza cinética de las reacciones, se emplea el modelo de Michaelis-Menten para la hidrólisis enzimática y el modelo de Monod para la fermentación. Para el reactor de hidrólisis se diseña un tren de tres reactores iguales con un volumen de 10,2 m3 con una conversión esperada total del 37%, y un fermentador de 49,9 m3 con una conversión esperada del 80%. La simulación arroja como resultado una producción de etanol de 2.874,64 mol/h. El proceso es muy sensible a los cambios de temperatura, por lo que los reactores serán encamisados con agua como fluido refrigerante. Se emplea un diseño de control automático para mantener la temperatura constante. Para el control diseñado, se utiliza para el reactor de hidrólisis un controlador PID con una constante proporcional Kp=10, mientras que para el fermentador el control PID diseñado tiene Kp=20 y τI=10. En ambos casos se analiza que se alcanza la temperatura de control deseada a los 100 s. Finalmente se realizan análisis desde un enfoque económico, ambiental y de seguridad e higiene para obtener información relevante con el objetivo de para avanzar en la ejecución en detalle del proyecto.
Fil: Durán Junger, Federico. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Laborde, María Fernanda. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Capdevila, Verónica Elizabeth. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina.