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Recuperan aceite de fusel, residuo del etanol

 
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aceitefuselBogotá D. C., mar. 11 de 2014 – Agencia de Noticias UN- Acetato de isoamilo es el nombre del compuesto químico con múltiples aplicaciones en la industria química, alimenticia y farmacéutica, que puede obtenerse del procesamiento del aceite de fusel, uno de los residuos provenientes de la producción de etanol.

Actualmente, el aceite de fusel (un líquido relativamente viscoso, de color rojizo oscuro y olor penetrante), se trata como un residuo que se comercializa directamente como solvente económico o se usa como combustible en los mismos ingenios.

Según los cálculos realizados por Wilmar Osorio Viana, PhD en Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia en Bogotá, por destilación se obtienen aproximadamente cinco litros de aceite de fusel por cada 1.000 litros de alcohol etílico.

En Colombia y en algunos países suramericanos, el etanol se produce principalmente por la fermentación de los jugos extraídos de la caña de azúcar.

Sin embargo, la fermentación alcohólica no es un proceso totalmente selectivo hacia el etanol. De hecho, los compuestos secundarios más importantes presentes en las bebidas alcohólicas (en general en la mezcla producto de la fermentación) son los llamados alcoholes superiores como: alcohol isoamílico, alcohol n-amílico, 2-fenoetanol, butanol y glicerol.

Adicionalmente, se da la presencia de ésteres, los cuales confieren a las bebidas alcohólicas un aroma intenso afrutado, siendo los más significativos el acetato de etilo, el formiato de etilo y el acetato de isoamilo (un alcohol de seis carbonos con una ramificación pequeña).

“El aceite de fusel es un residuo agroindustrial obtenido durante la producción de etanol por fermentación, está constituido por una mezcla de alcoholes pesados y su principal componente es el alcohol isoamílico”, explica Osorio en su tesis titulada “Desarrollo de un proceso intensificado para la producción de acetato de isoamilo, mediante tecnología de membranas”.

Dicha tecnología permite capturar y transportar de forma selectiva los componentes que se desean y con los cuales se dará lugar a la obtención del acetato puro.

Teniendo en cuenta este aspecto, en su trabajo de tesis doctoral, Osorio propuso el diseño de un proceso simultáneo de reacción-separación con membranas denominado pervaporación.

“El proceso involucra el estudio de cuatro aspectos básicos: las características termodinámicas de la mezcla reactiva; la cinética de la reacción química; la síntesis, preparación, caracterización y evaluación de una membrana selectiva al agua; y el diseño conceptual del proceso, simulación, optimización y evaluación económica”, señala el investigador, quien amplía que la esterificación del ácido acético con alcohol isoamílico ha sido poco reportada en la literatura hasta el momento.

De hecho, la mayoría de los estudios se han centrado en el proceso de esterificación del alcohol n-amílico.

Oportunidad económica para productores de etanol

En Colombia, los acetatos y compuestos homólogos se encuentran agrupados dentro del sector de químicos básicos y representan alrededor del 4,6% de este mercado.

Las importaciones de los acetatos derivados del ácido acético se han incrementado enormemente en años recientes, alcanzando 418 mil dólares.

La cantidad máxima disponible de alcohol isoamílico proveniente del aceite de fusel (sin incluir las industrias licoreras) se puede estimar tomando como base la producción anual de etanol de las destilerías anexas a los ingenios en el país, que para el 2012 fue de 274 millones de litros.

Los cálculos elaborados por Wilmar Osorio indican que cada año se obtendrían 1.475,3 toneladas (ton) de alcohol isoamílico y se podrían utilizar 503,4 ton al año de ácido acético para obtener 990 toneladas al año de acetato de isoamilo por esterificación.

“Considerando el aumento en la producción de etanol en Colombia, se hace atractiva la posibilidad de convertir el alcohol isoamílico, contenido en los aceites de fusel, en un producto de mayor valor agregado”, concluye el investigador.

Créditos: UNAL-314-2014

UN evalúa producción de etanol a partir de estudios con pasto.

 
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14 de Diciembre del 2012
Lady Mateus, estudiante de la Maestría en Ingeniería Química en la línea de biocombustibles, elaboró un análisis sobre la producción de etanol a partir de cultivos de pasto de rápido crecimiento.
El material vegetal empleado en esta investigación es conocido en Colombia como pasto maralfalfa y su nombre científico es Pennisetum  glaucum x Pennisetum  purpureum. Sin embargo, es mejor conocido como pasto elefante por la altura de crecimiento que alcanza: tres metros.
Por sus características, este pasto que se adapta a todos los tipos de suelo y, en el país, alcanza una producción de 200 toneladas por hectárea en cuatro o cinco cosechas.
El pretratamiento de la biomasa (pasto) se hizo con ácido sulfúrico diluido a diferentes temperaturas (110, 130, 150, 170 y 190ºC) y concentraciones de ácido (0.8, 1.2 y 2.0% (p/p)). Luego la biomasa, fue sometida a una combinación de enzimas de la celulosa Trichoderma reesei.
El pasto fue cortado transversalmente en trozos de 5 cm y molido con cuchillas de hasta un milímetro de tamaño, y los fragmentos fueron almacenados en bolsas plásticas herméticamente cerradas. La biomasa fue caracterizada según la metodología publicada por el National Renewable Energy Laboratory (NREL).
El pretratamiento se realizó en el Laboratorio de Investigación en Combustibles y Energía (LICE) del Departamento de Química de la UN, según relató Orlando Hernández, profesor de la UN y asesor de la tesis.
La máxima producción de etanol obtenido fue 117 mg etanol/g biomasa pretratada a 190ºC y 1,2 % (p/p) de ácido sulfúrico.
Créditos: http://www.agenciadenoticias.unal.edu.co/inicio.html
El trabajo de investigación se desarrolló utilizando como material principal el pasto maralfalfa.

El trabajo de investigación se desarrolló utilizando como material principal el pasto maralfalfa.

14 de Diciembre del 2012

Lady Mateus, estudiante de la Maestría en Ingeniería Química en la línea de biocombustibles, elaboró un análisis sobre la producción de etanol a partir de cultivos de pasto de rápido crecimiento.

El material vegetal empleado en esta investigación es conocido en Colombia como pasto maralfalfa y su nombre científico es Pennisetum  glaucum x Pennisetum  purpureum. Sin embargo, es mejor conocido como pasto elefante por la altura de crecimiento que alcanza: tres metros.

Por sus características, este pasto que se adapta a todos los tipos de suelo y, en el país, alcanza una producción de 200 toneladas por hectárea en cuatro o cinco cosechas.

El pretratamiento de la biomasa (pasto) se hizo con ácido sulfúrico diluido a diferentes temperaturas (110, 130, 150, 170 y 190ºC) y concentraciones de ácido (0.8, 1.2 y 2.0% (p/p)). Luego la biomasa, fue sometida a una combinación de enzimas de la celulosa Trichoderma reesei.

El pasto fue cortado transversalmente en trozos de 5 cm y molido con cuchillas de hasta un milímetro de tamaño, y los fragmentos fueron almacenados en bolsas plásticas herméticamente cerradas. La biomasa fue caracterizada según la metodología publicada por el National Renewable Energy Laboratory (NREL).

El pretratamiento se realizó en el Laboratorio de Investigación en Combustibles y Energía (LICE) del Departamento de Química de la UN, según relató Orlando Hernández, profesor de la UN y asesor de la tesis.

La máxima producción de etanol obtenido fue 117 mg etanol/g biomasa pretratada a 190ºC y 1,2 % (p/p) de ácido sulfúrico.

Créditos: http://www.agenciadenoticias.unal.edu.co/inicio.html

Producen etanol a partir de residuos de la floricultura

 
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Gracias a los residuos de la producción de rosas y crisantemos y a su interacción con el hongo Pleurotus ostreatus., se pueden obtener azúcares de alta calidad para producir etanol.
Gracias a los residuos de la producción de rosas y crisantemos y a su interacción con el hongo Pleurotus ostreatus., se pueden obtener azúcares de alta calidad para producir etanol.

12 de abril de 2012

La obtención de azúcares, a través de la interacción entre hongos nativos y residuos de rosas y crisantemos de la Sabana de Bogotá, permitirá producir etanol para combustibles automotores.

Este es el resultado central de la tesis de doctorado en la UN “Degradación de residuos de floricultura para la obtención de azúcares con hongos lignocelulolíticos”, de la estudiante Balkys Quevedo Hidalgo. El trabajo fue calificado como meritorio y será exaltado este jueves 12 de abril.

El director de la tesis, Mario Velásquez, del Departamento de Ingeniería Química, asegura que el trabajo adelantado por Quevedo tiene una gran aplicación práctica en lo que respecta a la producción de combustibles para automotores en Colombia. Actualmente, por disposiciones legales,  todos los vehículos en el país que se movilizan lo hacen con una mezcla de 90% de gasolina y 10% de etanol a base de caña de azúcar.

“Trabajamos con desechos de rosas y crisantemos de empresas floricultoras del norte de la Sabana y estudiamos e identificamos la interacción de sus residuos con el hongo nativo Pleurotus ostreatus”, cuenta el profesor Velásquez.

Cuando se habla de residuos lignocelulósicos, se hace referencia a los subproductos vegetales que quedan luego de la explotación de un producto agrario, de una cosecha. En Estados Unidos, por ejemplo, se utilizan los residuos fibrosos del maíz para fertilizar el mismo campo. A partir de esa materia prima, se obtienen los azúcares con los que se genera el bioetanol para los combustibles.

El proceso se divide en varias partes: de la lignina, o los residuos, hay que obtener la celulosa y semicelulosa, o los polisacáridos, que son polímeros de azúcares. Luego hay que “romper” o hidrolizar la celulosa para obtener la glucosa, que es el azúcar más simple y que le sirve a todos los seres vivos para obtener energía y alimentarse.

“Los microorganismos que utilizamos fueron los hongos, porque son los primeros en la escala de la cadena de la vida que empiezan a degradar esos residuos de flores. Ellos producen toda una serie de proteínas que llamamos enzimas y que permiten degradar esos polímeros en  compuestos más simples, que también pueden ser absorbidos por ellos mismos. Colombia es rico en este tipo de microorganismos y allí hay una  buena oportunidad productiva y de ciencia”, explica.

El hongo empieza a atacar la estructura básica de la lignina, o los residuos de flores, y deja así disponible la celulosa que contienen y que pasa a degradar, a su vez, en glucosa. Y esta sustancia es la base de la biomasa con la que se produce el etanol.

“El Pleurotus ya se ve en el mercado y se lo vende como ‘orellanas’, al lado del champiñón”, afirma el profesor.

Destaca que primero se estudió el tipo de enzimas que producían los hongos y su interacción con los residuos de rosas y crisantemos: “Es un proceso fenomenológico bastante complejo. Hubo que identificar de manera clara y concisa cuáles son las proteínas, cuál es la actividad de los microorganismos y qué tan potentes son esas herramientas enzimáticas para poder romper esos polímeros”.

Decidieron trabajar con rosas y crisantemos, porque el país es gran productor de este tipo de flores. Con clavel, el primero en producción, se presentó un problema con el sustrato y no fue posible lograrlo.

Y agrega que otro resultado fundamental del trabajo doctoral es la dramática reducción del tiempo para la obtención de los azúcares: “Tradicionalmente, este tipo de procesos duran días o semanas, pero logramos hidrólisis en menos de un día. En este trabajo lo que buscábamos era obtener esos azúcares y conocer el comportamiento de los mediadores, como los hongos, y cómo sacarles el mejor provecho. Los azúcares logrados son de altísima calidad”.

El trabajo fue adelantado en una planta piloto. Pero el objetivo es irlo escalando, es decir: emplear biorreactores de cinco litros, inicialmente, y luego otros de escala industrial.

“Es una forma más viable y más económica de producir los biocombustibles que necesitamos, o los azúcares que se pueden usar para obtener muchos productos diferentes al etanol. La idea es que nosotros podamos en el país hacer sucroquímica, a partir de la biomasa de celulosa, hemicelulosa y lignina. Con estos tres tipos podríamos montar una industria basada en azúcares y reemplazar a la actual petroquímica, lo que reduciría ostensiblemente los costos de producción y sería más amable con el medioambiente”, asegura.

Créditos: agenciadenoticias.unal.edu.co

PERMITEN RESIDUOS LIGNOCELULÓSICOS OBTENCIÓN DE PRODUCTOS SUSTENTABLES, INFORMA INVESTIGADOR DE LA UAM

 
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*Una tonelada seca de estos desechos generarían 72 galones de etanol
Profesores del Departamento de Procesos y Tecnología de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) estudian los residuos lignocelulósicos –desechos de caña de azúcar o bagazo, rastrojo y olote de maíz, paja de trigo y arroz, restos forestales y algunos desperdicios de la industria del papel– que constituyen bienes naturales proveedores de energía, compuestos químicos y otros materiales a la Humanidad.

Los residuos lignocelulósicos se encuentran en la biomasa vegetal y permiten la obtención de productos sustentables y no contaminantes del medio ambiente, entre los que destaca el etanol.

El doctor José Campos Terán, profesor del citado Departamento, explicó que México tiene una posición privilegiada en ese ámbito debido a sus condiciones medioambientales y a que cuenta con una capacidad agrícola ya desarrollada en los casos de la caña de azúcar y el maíz, cuyos restos son considerados en general sobrantes o subproductos de bajo valor agregado.

Según cálculos teóricos, una tonelada seca de restos lignocelulósicos generaría 72 galones de etanol, lo que representa un monto importante si se compara con los 114 galones obtenidos a partir de una tonelada seca de grano de maíz, con la salvedad de que éste es un recurso de relevancia  alimenticia.

El investigador declaró que el material lignocelulósico está conformado sobre todo por tres polímeros: celulosa, hemicelulosa y lignina, cuya interrelación es compleja y tiene variaciones de acuerdo con el recurso lignocelulósico de que se trate.

La celulosa y la lignina son componentes importantes porque de ellos pueden obtenerse productos diversos. De la primera es posible adquirir azúcares que servirían en la generación de biocombustibles, entre ellos el etanol; de la segunda, sustancias para las industrias Farmacéutica y de compuestos aromáticos.

Desde el punto de vista científico –señaló– el problema radica en que no resulta fácil llevar a cabo la degradación y la separación de esos productos, pues la Naturaleza “hizo la biomasa muy resistente” y “enseñó” a esos materiales a soportar el ataque de bacterias, microbios y otros agentes agresores.

Una de las técnicas para separar lignina de la celulosa es la utilización de enzimas que hagan la degradación y logren dicha desvinculación, o de catalizadores sobre los residuos para efectuar la hidrólisis y la fermentación de la celulosa.

Las celulasas y hemicelulosas, manifestó, son ampliamente utilizadas en los procesos de hidrolización de productos de celulosa a azúcares que puedan ser fermentados para producir etanol. Sin embargo, la presencia de lignina en esos recursos representa uno de los mayores obstáculos para alcanzar la conversión.

El experto de la Unidad Cuajimalpa indicó que para hacer rentable y eficiente el proceso productivo de los biocombustibles y otros compuestos químicos a partir de materiales lignocelulósicos del bagazo de caña y olote de maíz resulta prioritario estudiar la interacción de superficies lignocelulósicas con enzimas que degraden lignina (lacasas) y celulosa (celulasas).

Con ese objetivo los investigadores han creado superficies modelo de lignina y celulosa, con el fin de realizar estudios sistemáticos que ayuden a determinar la acción enzimática más adecuada para cada residuo lignocelulósico, considerando condiciones de temperatura y pH, entre otras propiedades.

Por superficie modelo se entiende un área química y morfológicamente definida mediante la cual es posible realizar estudios con gran variedad de técnicas, entre ellas la Microscopía de Fuerza Atómica, la Elipsometría y las técnicas espectroscópicas UV-vis o IR.

“Proponemos hacer un modelo de esos residuos para realizar estudios sistemáticos de la actividad de las enzimas y variar la composición de las superficies, lo que haría el símil de modificar la composición de los diferentes residuos que da la Naturaleza –transformar, por ejemplo, las cantidades de lignina o celulosa– y crear un modelo de olote de maíz o de bagazo de caña”.

A partir de lo señalado, subrayó, se prevé la rentabilidad y la eficiencia del proceso de obtención de biocombustibles y otros productos químicos utilizando tales materiales.

El uso de superficies modelo preparadas con lignina y celulosa permitiría la realización de experimentos reproducibles para comprender los aspectos que regulan la interacción de enzimas celulasas y lacasas con esos sustratos.

La importancia de los estudios referidos radica en que las superficies no sólo sirven para encontrar condiciones adecuadas a la actividad de las enzimas, sino tienen también impacto al generar productos nuevos.

Dirección de Comunicación Social. UAM. No.89

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CON RESIDUOS AGROINDUSTRIALES BUSCAN PRODUCIR ETANOL SUSTENTABLE

 
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• La Facultad de Química de la UNAM y el Instituto Nacional Tecnológico de Toulouse, Francia, encabezan el Proyecto Babethanol, que indaga métodos químicos limpios para desarrollar una nueva generación de biocombustibles
• Expertos de 10 países de Europa y América Latina se reúnen en el Palacio de la Autonomía para discutir avances y líneas de trabajo

Aprovechar residuos como el olote del maíz, los huesos de las aceitunas, los tallos de la avena y el trigo o el bagazo del tequila para producir una nueva generación de etanol, útil como biocombustible y cuyo proceso sea sustentable, es el reto de científicos de 10 países de América Latina y Europa, reunidos en la UNAM.

Encabezados por la Facultad de Química (FQ) de esta casa de estudios y el Instituto Nacional Politécnico de Toulouse, Francia, (INPT), el grupo de 30 expertos inició los trabajos del Proyecto Babethanol en el Palacio de la Autonomía, ubicado en el centro histórico.

La materia prima que utilizarán para desarrollar etanol son sustratos lignocelulósicos que no tienen ningún uso ni valor en el sector alimentario.

“Los sustratos lignocelulósicos son desperdicios que se generan alrededor de alguna actividad industrial. Por ejemplo, una mazorca de maíz, los huesos de las aceitunas que quedan tras la extracción del aceite de oliva, o el bagazo del agave azul que se produce en grandes cantidades en la industria tequilera de México.

Estos residuos tienen lignina, celulosa y hemicelulosa, a los hay que hacerles una serie de tratamientos para convertirlos en glucosa, que es lo que se fermenta con levaduras, para llegar al etanol”, explicó el doctor en química Eduardo Bárzana García, director de la FQ.

La parte de la fermentación del etanol es muy conocida desde tiempos antiguos, pero todavía es un gran reto la transformación de los residuos lignocelulósicos al azúcar.

“Ese es el propósito de este proyecto, y de muchas investigaciones que se llevan a cabo en todo el mundo, para aprovechar residuos del proceso del aceite de palma, de la avena y del trigo, entre otros productos agroindustriales”, añadió.

El Proyecto Babethanol, en el que participan 13 instituciones de 10 países, es utilizar esos desperdicios para cambiarlos a un producto con alto valor agregado, como el etanol o alcohol.

Este plan científico propone soluciones para un enfoque más sustentable de etanol renovable de segunda generación, basado en un proceso de fermentación moderado, integrado y amigable con el ambiente, que debería ser aplicable a un rango más amplio de materias primas de lignocelulosa.

El nuevo proceso que proponen los expertos está basado en métodos combinados fisicoquímicos y biológicos como alternativa a los costosos procesos actuales de frontera, en particular los pre-tratamientos que requieren mucha energía, agua, productos químicos, eliminación de sustancias tóxicas y tratamiento de aguas residuales.

La propuesta que se analizará en el Proyecto Babethanol es la transformación de residuos agroindustriales por métodos fisicoquímicos y enzimáticos.

Esta iniciativa será desarrollada y probada desde el laboratorio hasta la escala piloto semi-industrial con diferentes residuos y materias primas.

En México se estudiará en particular el bagazo de agave azul, que se genera en grandes volúmenes como subproducto de la industria tequilera nacional.

Bárzana García, recordó que el Proyecto Babethanol inició en mayo de 2009 y tuvo su primera reunión en julio de ese año en Toulouse.

En este proyecto participan también el Instituto Nacional de Ciencias Aplicadas de Toulouse (INSAT); el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, de España; El Departamento de Ciencias Agrarias y Ambientales de Italia, y el Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus, de Finlandia.

También, el Programa Cooperativo para el Desarrollo Tecnológico y Agroalimentario y Agroindustrial del Cono Sur (conformado por Uruguay, Brasil, Chile, Paraguay y Argentina), así como la Universidad de Costa Rica, y el organismo Palma Tica, también de este último país.

Por México participan –además de la FQ de la UNAM– el Centro Mario Molina para Estudios Estratégicos sobre Energía y Medio Ambiente, AC; el Consejo Regulador del Tequila, AC, de Guadalajara, Jalisco, y Proazúcar, de Veracruz.
Fuente:
Boletín UNAM-DGCS-114
dgcs.unam.mx

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