Obtención de Bio-etanol

7/29/2019 Obtencin de Bio-etanol

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PRODUCCION DEBIOETANOL

A PARTIR DE

LIGNOCELULOSAS(Fibra vegetal)

Preparado por:Ricardo Bisso Fernndez

Ing. CIP. Petroqumico

Captulo de Petrleo y Petroqumica CD CIP Lima28-11-2012

LA BIOTECNOLOGIA ENLA SUSTENTABILIDAD

Recursos biolgicos conproduccin de energa

YFuentes de Carbono

Renovables

http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=A1LnST3w4WQ&feature=endscreen


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MENU DE EXPOSICIN

1) Crisis del Petrleo y Sustentabilidad

2) Demanda y Uso de Combustibles Alternos

3) Uso de Bio combustibles y Polticas

4) Biotecnologa como alternativa energtica

5) Lignoceluosa como Fuente de produccin de ETANOL

6) Conclusiones

Preparado por: Ricardo Bisso Fernndez - Ing. CIP. Petroqumico - Captulo de Petrleo y Petroqumica CD CIP Lima


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6) Conclusiones

MENU DE EXPOSICIN



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Regin Produccin (*) Porcentaje Reserva en aos

Europa 18,7 1,8 % 7-8

Asia-Pacfico 43,8 4,2 % 15,5

Norte Amrica 63,9 6,1 % 13,5

Ex-Unin Sovitica 65,4 6,2 % 21

frica 75,7 7,3 % 27,5

Centro/Sud-Amrica 96 9,1 % 39

Oriente Medio 685,6 65,3 % 87

Total 1050 100 % 40,3

1. El consumo en 10 aos se incrementar en 20 millones de barriles diarios2. Al mismo ritmo de crecimiento, en el 2020 la demanda rondar los 115 millones de barriles diarios.

3. Se estima en que la tasa de cada anual en cuanto a produccin corresponde a un 5 %.

4. Esto supone que en 10 aos habr un dficit cercano a los 60 millones de barriles diarios.

http://www.sindominio.net/singuerra/reserves_petroli.html http://www.ub.edu/geocrit/-xcol/143.htm

EEUU es el primer consumidor de petrleo (25 % del total) y ha incrementado su demanda en un 17% en laltima dcada, mientras Europa lo hizo en un 7 %. Resaltar el incremento del 47 % en el Estado espaol(consumo de ms de 1,5 millones de barriles diarios) que tambin contrasta con el de los pases de la Unin.

Cada estadounidense consume 18 veces ms petrleo que un Chino. Si China consumiera en la misma

proporcin que los americanos necesitara de 90 millones de barriles diarios, casi 15 millones ms que toda laproduccin mundial diaria (segn consumo por da en 2001).

Reservas de Petrleo y Dficit Futuro



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Precios y Costos del Petrleo

http://www.ub.edu/geocrit/-xcol/143.htm



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Y que es lo que pretenda Kioto, despus de todo? un acuerdo,alcanzado en 1997, que pretende que el mundo emita en el ao

2012 slo el 95% de los gases nocivos y de efecto invernadero, queya emita en 1990 . (Donde el principal contaminante es el CO2)

Paradoja: Kyoto y los fumadores

Zonas/pases %

Estados Unidos 21,4

Europa de los 27 14,6

Japn 4,5

Rusia 5,7China 18,8

India 4,2

Corea 1,7

Brasil 1,2

Canad 2Mxico 1,4

Otros 24,4

Total 100

El reparto de las emisiones de CO2producidas por las energas fsiles en

el ao 2005

Fuente: International Energy

Agence, Key World Energy Statistics,2007

Adems de la negativa de los EE.UU. a suscribir ese

Protocolo (pas que emite exactamente el porcentaje dela energa que consume), ahora parece que Rusia diceque tampoco lo ratificar e incluso su presidente hasealado, con toda la crudeza del mundo, que a Rusia,de clima tan fro, le puede venir bien un calentamientoglobal de algn grado centgrado que otro.

El mayor logro ecolgico de los ltimos veinte aos, ha sido el intento de poneren marcha el denominado Protocolo de Kioto.

Esto es exactamente igual, en todos los sentidos, que ladeclaracin de un fumador empedernido, que hoy se fuma 100cigarrillos diarios (05 cajetillas), jura y rejura solemnemente quehar un esfuerzo serio y que en el ao 2025 ya slo fumar 95cigarrillos diarios. (El juramento hace constar que se le permitircomprar humo a los que no fumen mucho y necesiten dinero).



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6) Conclusiones

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2. Demanda de Combustibles Alternos

La gasolina y el diesel son todava los combustibles reyes de lacadena de suministro, pero los combustibles alternativos estnbalanceando la escala ms hacia lo verde.


Una creciente cantidad de personas cree que los combustiblesalternativos jugarn un rol ms amplio en los coches y camionesdel futuro. De acuerdo con Larry West, tal inters ha sido impulsadopor tres importantes consideraciones:

Tienen, generalmente, menos emisiones que contribuyanal smog, la contaminacin del aire y el calentamientoglobal.

La mayora no provienen de fuentes fsiles finitas y sonsostenibles.

Pueden ayudar a las naciones a convertirse enenergticamente independientes.


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Combustibles Alternativos

Con esto en mente, la Ley de 1992 del Departamento de Polticas Energticasde los EEUU, consider ocho combustibles alternativos como notables,algunos estn en uso y otros son considerados de naturaleza msexperimental:

1) Etanol2) Gas natural3) Electricidad

4) Hidrgeno5) Propano6) Biodiesel7) Metanol

8) Combustibles P Serie


Sin importar la diferenciacin, los combustibles en esta lista tienen elpotencial de servir como alternativas totales o parciales a la gasolina y el

diesel.


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COMBUSTIBLE POSITIVO NEGATIVO

1) ETANOLLos materiales son renovables Los subsidios al etanol tienen un impacto

negativo en los precios de los alimentos y sudisponibilidad.

2) GAS NATURAL Camiones y coches con motores diseadosespecialmente producen menos contaminacinperjudicial que la gasolina o el diesel

La produccin de gas natural crea metano, ungas de invernadero que es 21 veces peor que elCO2 para el calentamiento global.

3) ELETRICIDAD Las celdas de combustible producen electricidad sincombustin ni contaminacin

Mucha electricidad se genera hoy de carbn ogas natural, dejando una gran huella de carbono

4) HIDROGENO No emisiones dainas Coste alto

5) PROPANO (GLP) El propano produce menos emisiones que lagasolina y tambin existe una gran red de transporte,almacenamiento y distribucin para este producto

La produccin de gas natural crea metano, ungas de invernadero que es 21 veces peor que elCO2 para el calentamiento global

6) BIODIESEL El biodiesel es seguro, biodegradable, reduce loscontaminantes del aire asociados a las emisiones devehculos, tales como micropartculas, monxido de

carbono e hidrocarburos

Limitadas infraestructuras de produccin ydistribucin

7) METANOL Podra convertirse en un importante combustiblealternativo en el futuro como fuente del hidrgenoque necesitan los vehculos de celdas de combustible

Los fabricantes no estn produciendo msvehculos que utilicen metanol.

8) COMBUSTIBLESP SERIES

Los combustibles P Serie pueden ser usados solos omezclados con gasolina en cualquier proporcin al

adicionarlo simplemente en el tanque

Los fabricantes no estn produciendo vehculos.



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6) Conclusiones



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3. USO DE BIOCOMBUSTIBLES

Poltica y Ecologa LA CALIDAD DEL AIRE EN LAS PRINCIPALES CIUDADES, ES UNO DE LOS

MOTIVOS PARA PROMOVER UNA POLTICA COHERENTE DE COMBUSTIBLES

MAS LIMPIOS.

RETRASOS EN LAS RENOVACIONES DE LAS REFINERAS , ESTN LLEVANDO

AL AUMENTO DE LA IMPORTACIN DE COMBUSTIBLES.

LA MAYORA DE LOS PASES TIENEN LA OBLIGACIN DE

UTILIZAR ETANOL Y BIODIESEL.

LA GASOLINA ES EL COMBUSTIBLE MAS UTILIZADO EN LOS AUTOMVILES

EN LA MAYORA DE LOS PASES.

NO HAY REGULACIN EN COMN PARA LA REGIN: CADA PAS TIENE SUS

PROPIAS REGULACIONES Y ESPECIFICACIONES DE COMBUSTIBLES.

FALTA DE REDES FERROVIARIAS CONFIABLES.Preparado por: Ricardo Bisso Fernndez - Ing. CIP. Petroqumico - Captulo de Petrleo y Petroqumica CD CIP Lima


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Consumo de Gasolina y Diesel en Amrica del SurAo 2011 (billones de litros)

DIESEL +

BIODIESEL

GASOLINA +

ETHANOL

% DIESEL

2011

% DIESEL

2010

ARGENTINA 14.2 7.0 67 69

BOLIVIA 1.4 1.1 57 57

BRAZIL 51.8 46,2 53 52

CHILE (1) 7.8 3.5 69 69

COLOMBIA 4.5 3.3 58 57

ECUADOR (1) 4.8 1.2 60 60

PERU 5.4 1.8 75 74

PARAGUAY 1.3 0.6 67 64

URUGUAY 0.9 0.6 62 68

VENEZUELA 10.5 17.0 38 34

Source: Hart Energys International Fuel Quality Center May 2012(1) 2010 data

Fuente: The Lubrizol Corporation 2011. All rights reserved.Preparado por: Ricardo Bisso Fernndez - Ing. CIP. Petroqumico - Captulo de Petrleo y Petroqumica CD CIP Lima


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Gasolina/Diesel/Etanol y Biodiesel

Amrica del Sur



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SITUACIN ACTUAL PER

El Gasohol con un grado de 7.8% vol de Etanol, est sustituyendo

gradualmente a todas las gasolinas.

Lima y Callao: E7.8 desde el 15 de Julio del 2011.

9 provincias en el Sur : Obligatorio desde Diciembre del 2011.

Gasolina sin Etanol: actualmente solo en 5 provincias

(Amazonas, San Martn, Loreto, Madre de Dios y Ucayali).



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Comparacin Gasolina vs Etanol


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Biocombustibles en PERU


Biodiesel Etanol


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Tendencia Tipo de Vehculos - Per

Source PFC Energy 2012



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Tendencia de Tipo de Vehculos - Per

Source PFC Energy 2012



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Source: Hart Energys International Fuel Quality Center June 2011



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CONCLUSIONES La mayora de los pases viene implementando programas para mejorar

la calidad de las gasolinas y del diesel.

Per: 50 ppm de azufre en diesel para el 2016.

Algunos retrasos en la reduccin de azufre debido a carencias en las

unidades de refinacin.

Amrica del Sur es el lder en la utilizacin de Biocombustibles.

La falta de uniformidad en cuanto a especificaciones de los combustibles

en el continente, es un problema.

Talara y La Pampilla en Per, Cartagena en Colombia y nuevas refineras

en Brazil y Ecuador, estn llevando a la mejora de la calidad de loscombustibles.



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6) Conclusiones



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4. Biotecnologa como Alternativa Energtica

Las acciones humanas se han desarrollado ysofisticado durante milenios para preservar ygarantizar la sobrevivencia de los individuos y delas sociedades, con impactos al ecosistema.


La semillas de sustentabilidad se estn gestando en el mbito de la biotecnologa, ya que atae engran medida a las ciencias qumico-biolgicas el estudio de estos problemas y el planteamiento desoluciones; y es y deber ser un actor fundamental en la

generacin de recursos eficientemente renovables y con menos impacto en el ambiente.

El uso indiscriminado de los recursosnaturales y El manejo inadecuado de desechos,

Ha generando una importantepreocupacin por el dao del ambiente.


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Ejemplos de Biotecnologa

I. La produccin de biodiesel a partir de microalgasII. El uso de lignocelulosa para la produccin de azcares con el propsito de

producir etanolIII. La produccin microbiana de butanolIV. Etanol carburanteV. La generacin de bioelectricidad.

Esto representa un abanico de importantes alternativas que tienen como denominadorcomn vincular a los recursos biolgicos con la produccin de energa, buscandoalternativas sustentables que en el futuro nos den mayor certidumbre en el

desarrollo humano, sobretodo en las grandes colectividades.


En este contexto, la vinculacin de recursos biolgicos con laproduccin de energa es un rea de gran oportunidad queest siendo explorada por muchos grupos de biotecnlogosen el mundo y en nuestro pas.

En el nmero de la revista BioTecnologa y Bio Ingeniera A.C.,Ao 2009, Volmen 13, Nmero 3, Ao 2009, Vol. 13, No. 3, ISSN0188-4786, se incluyen (05) cinco artculos que dan cuentade estas reas de oportunidad:


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6) Conclusiones

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5. Lignocelulosa para Produccin de Etanol


LIGNOCELULOSA(Celulosa, Hemicelulosa y Lignina)

FALTA DE TECNOLOGA DEBAJO COSTO PARA

DEGRADAR LA FRACCION

RECALCITRANTE DE LABIOMASA

BIOMASA PRODUCIDA PORLA FOTOSNTESIS ES EL

CARBONO RENOVABLEMAS PROMETEDORA PARASOLUCIONAR PROBLEMAS

DE ENERGA

PRINCIPAL

COMPONENTE DE LAPARED CELULAR DE

LAS PLANTAS


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COMPOSICION QUMICA DE LA LIGNOCELULOSA

LA CELUSA, ES UN POLMERO DE D-GLUCOSA UNIDA POR ENLACES

GLUCOSDICOS -1,4 QUE SE ESTRUCTURAN EN LARGAS CADENAS LINEALES

(MICROFIBRILLAS) UNIDAS POR PUENTES DE HIDRGENO Y FUERZAS DE

VAN DER WALLS INTRAMOLEULARES, FORMANDO UMA ESTRUCTURA

CRISTALINA RESISTENTE A LA HIDRLISIS Y REGIONES AMORFAS

SUSCEPTIBLES A LA DEGRADACIN ENZIMTICA.

LA HEMICELULOSA ES UM POLIMERO COMPLEJO DE

HETEROPOLISACRIDOS FORMADO POR PENTOSAS (D-Xilosa y L-

Arabinosa) y HEXOSAS (D-glucosa, D-manosa y D-galactosa), QUE FORMAN

CADENAS RAMIFICADAS Y LOS ACIDOS 4-o-metilglucornico, D-

galacturnico y D-glucornico; LOS AZCARES ESTAN UNIDOS POR

ENLACES -1,4 Y OCASIONALMENTE POR ENLACES -1, 3

LA LIGNINA ES UM HETEROPOLMERO AMORFO, TRIDIMENSIONAL Y

RAMIFICADO FORMADO POR ALCOHOLES AROMTICOS QUE DA SOPORTE

ESTRUCTURAL, RIGIDEZ, IMPERMEABILIDAD Y PROTECCIN A LOS

POLISACRIDOS ESTRUCTURALES (celulosa y hemicelulosa) Y ES

ALTAMENTE RESISTENTE A LA DEGRADACIN QUMICA



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ESTRUCTURA DE LIGNOCELULOSA



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MATERIALES LC



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BIO-ETANOL DECRIPCION y PRODUCCION El empleo del etanol como combustible automotor, solamente tendrsentido en mezclas con la gasolina, de acuerdo a las demandas crecientes decombustibles. Su empleo como combustible nico podra darse de forma

puntual en pases como Brasil, en perodos de tiempo limitados

Existen dos formas de producir Etanol a partir de biomasa:



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La produccin de etanol a partir de GRANOS est muy

cuestionada por sus implicaciones ticas al convertiralimentos en combustibles para automviles.



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Caso USA: convierte alimentos (maz) en combustibles para automviles (etanol).



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El efecto del pretratamiento de materiales, mediante diversos tipos de hongos conobjeto de inducir una remocin selectiva de la lignina presente y generar, una mejordisponibilidad de las fracciones celulosa y hemicelulosas para al ataque enzimticoposterior.


Otro componente importante es la accin de enzimasmicrobianas que faciliten la depolimerizacin de lacelulosa hacia azcares simples.

Se aisla enzimas que tengan potencial en el tratamiento desustancias celulsicas para que sean transformadas en materialesfcilmente fermentables a bioetanol.


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Existen dos tipos tpicos de Procesos Qumicos-Industriales para la obtencindel Bio-ETANOL, siendo la Hidrlisis Enzimtica la de vanguardia:



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Material lignocelulsico (biomasa o fibra vegetal)

lignocelulsico hexosas + pentosas (*) + lignina

(*) xilosa (18-24%), arabinosa (3-5%) etanol

La biomasa lignocelulsica es diferente de productos con alto contenido de azcares o almidn.

La estructura de estos materiales, compuesta fundamentalmente por celulosa, hemicelulosas ylignina, hace que los procesos empleados para la obtencin de etanol, tengan que ajustarse deacuerdo a las caractersticas y propiedades de estos componentes.

La Fermentacin de AZUCARES, es el proceso tradicional, su eficiencia actual es alta por lasmejoras tecnolgicas realizadas. Su crecimiento estar limitado por la disponibilidad de mieles y

azcar. (Anexos)


2 HIDRLISIS


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2. HIDRLISIS


Se puede realizar catalizada por: cidos, bases, calor y Con ayuda de microorganismos

Una solucin de azcares en formade oligmeros, para despus

Convertir estos en:

Azcares Monomricos, en generalglucosa (C6) y xilosa (C5).

Estos azcares son posteriormente convertidos a etanol mediante microorganismos que puedenutilizar uno o varios de los azcares presentes en el material lignocelulsico pretratado ehidrolizado.

Este complejo proceso puede ser representado por las reacciones:


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TECNOLOGIAS INDUSTRIALES DE

PLANTAS DEBIOMASA LIGNOCELULOSAS (LC)

TECNOLOGA TIPO MATERIA PRIMA LUGAR CAPACIDAD COSTO

BlueFire Inc.Hidrlisis cida y

fermentacinResduos LC y de

Madera California-USA 90 MM gal/ao 100 MM $US

POETHidrlisis

enzimtica yfermentacin

Resd. Agrc. Fibra deMaz cobs and stalk

Iowa-USA 125 MM gal/ao > 80 MM $US

Logen Biorefineries IncHidrlisis


Resd. Agrc. De maz,

trigo y cebadaIdaho-USA 250 MM gal/ao 200 MM $US

Abengoa Bioenergy (Piloto)Hidrlisis


Wheat Kernels Nebraska-USA 11.4 MM gal/ao + ee 76 MM$US

ALICO Inc.

Bioefinera

celulsia Integrada

Yard, wood,

vegetative wastes Florida-USA

13.9 MM gal/ao + 6,2 Mw

+ 8,8 TonH2 266 MM $US

Range Ful Inv.Proceso Termo

qumicoResduos de Madera y

agrcolasGeorgia-USA

40 MM gal/ao + 9 MM galMetanol

> 76 MM $US

Prof. Germn Aroca, Ph.D. - Escuela de Ingeniera - BioqumicaP. Universidad Catlica de Valparaso

Seminario Internacional Impacto de la Produccin de Biocombustibles

15-17 de Abril 2009, Itajub, SP, Brasil.

Consultor Independiente Sr. Brian Curtis del Dpto. Energa de USAPreparado por: Ricardo Bisso Fernndez - Ing. CIP. Petroqumico - Captulo de Petrleo y Petroqumica CD CIP Lima


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MODELO DE PLANTA INDUSTRIAL PRODUCTORA

DE BIO-ETANOL POR CONVERSION QUIMICA DE LABIOMASA

http://www.nrel.gov/biomass/biochemical_conversion.html#pretreatment

Modelo: NREL(National Renewable Energy Laboratory)

A)- Conversin bioqumica

De la biomasa a los biocombustiblesimplica tres pasos:

1.Conversin2.Fermentacin3.Procesamiento

Investigadores del NREL estn trabajando para mejorar la eficiencia y la economa delproceso de conversin bio y termoqumica de LC a biocombustibles, centrndose en lospasos ms difciles en el proceso.

B)- Conversin Termoqumica

De la biomasa a los biocombustiblesimplica dos pasos:

1. Gasificacin y Sntesis2. Pirlisis e Integracin Termoqumica


http://www.nrel.gov/biomass/biochemical_conversion.html#pretreatment

A) LAS CAPACIDADES DE CONVERSIN BIOQUMICA


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3.Procesamiento:

de la fermentacin de productos paraproducir combustible de etanol y otroscombustibles, productos qumicos, calory electricidad a travs de:

La integracin en el proceso biolgico.

1.Conversin:

de la biomasa como materia prima para lafermentacin de azcar :

Pretratamiento Acondicionado e Hidrlisis enzimtico Desarrollo de enzima.

2.Fermentacin:

de estas materias primasderivados de la biomasaque utilizan:

Los microorganismospara la fermentacin.

A)- LAS CAPACIDADES DE CONVERSIN BIOQUMICA


http://www.youtube.com/watch?v=OrZHsqIzSno


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En el proceso BIOQUMICO ,

la biomasa slida es calentado a vapor enpresencia de cido para romper la:

hemicelulosa en --->Xilosas y azcares solubles.

Durante la hidrlisis enzimtica siguiente:

Las enzimas especializadas se aaden

para romper la celulosa en ------> glucosa.



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El ETANOL de la fermentacin, serecupera por destilacin.

Los MICROORGANISMOS (Zymomonasmobilis) se aaden entonces, para fermentarel azcar soluble a Etanol.


B)- CAPACIDADES DE CONVERSIN TERMOQUMICA


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Pirlysis: Calentamiento de la Biomasa enausencia de oxgeno produce un lquido bio-combustible.

Ambos, Syngas y Bio-Combustible pueden ser

usados directamente o pueden serconvertidos a combustibles limpios y otrosqumicos valiosos. La gasificacin y sntesis de combustible La pirlisis

La integracin de procesostermoqumicos

Gasificacin: Calentamiento de la Biomasacon cerca de 1/3 el oxgeno necesario para

completar la combustin.

Se produce una mezcla de CO e H2, conocidocomo SYNGAS.

B) CAPACIDADES DE CONVERSIN TERMOQUMICA

Investigadores del NREL estn desarrollando de gasificacin y pirlisis para la conversintermoqumica rentable de la biomasa para biocombustibles.


B.1 GASIFICACION:


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B.1 GASIFICACION:

En el proceso de gasificacin termoqumica, labiomasa es adicionada a un reactor y calentado atemperaturas sobre los 800 C, para manejar los

gases exhaustos y vapores en la forma de tars andSyngas, el cual es una mezcla de Hidrgeno y CO.


El tars and syngas luego fluyen a undiferente reactor que conteniene uncatalizador para convertir tars y otrosmateriales hidrocarbonosos a SYNGASadicional.


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El Syngas secado es luego presurizado yacondicionado para remover CO2 y otroscontaminantes indeseados, y luegoenviarlo al reactor de sintesis del

combustible, el cual convierte el Syngas aETANOL u otro combustible similar.



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B.2 PIROLISIS:

En el proceso de Pirlisis Termoqumico, labiomasa es alimentada a un reactor y escalentado a temperatura entre 500C y600C, creando productos slidos ,

vapores y gaseosos.


Los vapores son luego quencheadospara crear un bio-oil, el cual constituyeaproximadamente 70% de la masa delmaterial iniciante.

El bio-oil puede luego ser/estar refinadodentro de gasoline de alta calidad ocombustible diesel.

VISION FUTURA DE


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VISION FUTURA DETECNOLOGAS PARA BIO-ETANOL

La idea de hacer combustibles lquidos a partir de biomasa celulsica no es nueva.Lo que es nuevo es la posibilidad de hacerlo a bajo costo y en gran escala.

En los ltimos aos, las tecnologas han estado en desarrollo para hacer frente a estos temas centrales eimpulsar la industria de los biocombustibles ya travs del punto de inflexin que viene.


1)- En la tecnologa de conversin de la celulosa desde hace aos los costos siguen disminuyendo y la escalacomercial de proyectos de su demostracin abre camino.

2)- El desarrollo rural ha sido un factor importante en la adopcin de polticas locales favorables con

incentivos que estran fomentando el desarrollo del sector.(Por ejemplo, en comparacin con el maz como fuente de materia prima, la biomasa celulsica tiene unahuella mucho ms amplia en los EE.UU., lo que permite a las comunidades para construir la industria local enformas que antes no estaban disponibles).

3)- La infraestructura para el etanol ha sido impulsado por la industria de etanol de maz existente, lo que

permitir un rpido despliegue de la tecnologa y su escala comercial.

4)- Hay una voluntad significativa legislativo y poltico para avanzar en las energas renovables.(Por ejemplo en USA con ley en diciembre de 2007, se fijaron metas para llegar a 16 bgpy de etanolcelulsico en 2022, lo que es ms del doble la capacidad actual de etanol de maz. El compromiso tambinse hace claro a travs de los $ 1 mil millones en fondos federales a disposicin de los programas de biomasa

avanzadas).


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La Tecnologa de etanol celulsico se puede dividiren 2 categoras principales:

bioqumicos y termoqumicos

El principal motor de cualquier tecnologa en unmercado de materias primas es el costo, el cual sepuede descomponer para incluir:

El costo de capital para construir una planta y El costo operativo para ejecutar la planta.

Los procesos bioqumicos y termoqumicosrequieren los diferentes equipos y categoras degastos de funcionamiento.

Como se ilustra en la siguiente figura, las vasbioqumicas y termoqumicas requieren losdiferentes equipos y categoras de gastos defuncionamiento.


CURVA DE COSTOS:E t t l t l d i t d d t l t l


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La figura muestra que la estructura decostos de energa se orienta a lo mejorde la tecnologa de clase para losprocesos, tanto bioqumicos ytermoqumicos.

El 0.82/gal $ aparece aqu est basada enla tecnologa de avanzada que an no seha desplegado a escala completa y noincluye la materia prima. Tecnologas

actuales pueden tomar varios aos parallegar a estos puntos de costes en unentorno de produccin.


En contraste con las tecnologas de procesamiento de maz de etanol que se encuentran en lafase de continuas mejoras incrementales realmente novedoso, las tecnologas de conversin de

etanol de celulosa estn haciendo mejoras de costos a medida que avanzan desde el laboratorioa la demostracin y, en ltima instancia, a escala comercial completa.

Las figuras siguientes A y B muestran los costos actuales de proceso y de su trayectoria a la bajaesperada en los prximos cinco aos.


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esperada en los prximos cinco aos.


Los procesos bioqumicos han dado importantes mejoras en los costos de la enzima en los ltimosaos y se estn convirtiendo ahora a mejoras en los sistemas generales.

En general, es difcil evaluar las curvas de costos de tecnologa sobre una base agregada, ya quecada tecnologa tiene diferentes ventajas de ser probadas / refutado en gran escala.

Como punto de referencia, el costo promedio para producir etanol de maz en 2007 fue de $ 1.69/galy ha subido por encima de 2,00 dlares a principios de 2008.

Si el costo de materia prima neta se resta del Costo para producir etanol de maz, el costo es deaproximadamente $ 0.74/gal, que es ms barato que la meta de $ 0.82/gal para las tecnologascelulsicas.

Sin embargo, cuando los costos de materias primas se consideran las proyecciones de los costos de celulosai f i US $ 1 33/g l 2012


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son muy inferiores a US $ 1.33/gal en 2012.

La buena noticia es que, a diferencia del maz, la biomasa celulsica no es (todava) muy sujeta a los vaivenesde los productos bsicos y los factores externos.

Esta comparacin, sin embargo, pone de relieve la importancia de cmo el mercado de materias primascelulsicas se desarrolla.


Combustibles de Prxima GeneracinExisten varios ejemplos de biocombustibles avanzados que se estn desarrollando que tienen el potencial paracomplementar o incluso sustituir el etanol como el biocombustible dominante en los EE.UU.

Si bien todava est en fase de desarrollo temprana, estos combustibles se estn creando con el fin de mejorar

las propiedades del combustible y / o evitar los cuellos de botella en la obtencin producto al mercado.

Los ejemplos incluyen las tecnologas utilizadas para producir alcoholes alternativos para ser mezclado con lagasolina.

BP y DuPont han estado trabajando juntos en butanol. Y, nuevas empresas, como Amyris Biotechnologiesest trabajando con la biologa sinttica para producir combustibles alternativos.

Propiedades importantes de combustible a considerar son:

Densidad de energa OctanePresin de vapor

Miscibilidad con agua

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6) Conclusiones y Consideraciones Finales


CONCLUSIONES


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El consumo estimado de Bio-Etanol del PERU anual, es del orden de:Ao 2011: Etanol > 140 MB y Ao 2012: Etanol > 700 MB

EL desarrollo del proyecto LC requiere necesariamente la incursin del Estado:

Gobiernos Regionales, Ministerios del Ambiente. Ministerio de Agricultura yPETROPERU, as como la participacin de la empresa privada.

Existen polticas actuales de tratamiento de pajas, hierbas y pastizales de altura enJunin, Huancavelica, Ayacucho y Puno; que congregan movimientos campesinos y

agricultores, que velan por la alimentacin del ganado auqunido.

La obtencin de Bio-Etanol a partir de hierbas y pastizales, no genera controversiaalguna contra el consumo directo humano. Sin embargo, es menester realizar unaevaluacin completa de su impacto en la alimentacin de los camlidos en cada zona.

Buscar nuevas fuentes de abastecimiento de Bio-Etanol para el consumo del PERU queno procedan del procesamiento de granos.


CONCLUSIONES


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La tendencia de uso de Etanol en el Per, es de crecimiento en el parque automotor,por razones ambientales.

Existe disponibilidad de materia prima para la elaboracin de Bio-Etanol a partir de

pastizales en el altiplano y zonas de la cordillera sur.

El proceso industrial fsico-qumico de produccin de Bio-Etanol a partir de biomasavegetal, por hidrlisis enzimtica, fermentacin bacterial y destilacin azeotrpica,es muy complejo y requiere know-how.

Dicho proceso requiere niveles de inversin que puede oscilar desde 35 MM US$ a200 MMUS$, dependiendo el volumen de produccin.

El proceso mencionado, contempla produccin de residuos que requieren serprocesados para su reciclaje.

PETROPERU o REPSOL requerir implementar un nuevo cuadro organizativo paradesarrollar dicho proyecto, incursionando as en los procesos sustentables llamadosBio-refineras.


Consideraciones finales


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El etanol como combustible automotor tiene aspectos relacionados con su impacto

medioambiental que no estn an bien definidos. En especial los productos de su

combustin, la disposicin de las vinazas y del CO2 producido.

El crecimiento en la produccin de etanol para cubrir las demandas crecientes solamentepodr ser posible a partir de la biomasa lignocelulsica.

La recoleccin, manipulacin, almacenamiento y preparacin del material, as como la

concentracin del mismo en t/ha.ao, son aspectos fundamentales para la viabilidad delproceso.

El bagazo y la paja de caa constituyen materiales lignocelulsicos con perspectivas para

la obtencin de etanol, teniendo en cuenta su disponibilidad y concentracin en t/ha.ao.

Las tecnologas de obtencin de etanol a partir de biomasa lignocelulsica no estn

optimizadas en la actualidad y no compiten an econmicamente con las tradicionales. La

fermentacin de las hemicelulosas y la disposicin de la lignina no estn resueltas.


Consideraciones finales


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Por cuantos aos ser viable el empleo de la gasolina como combustible automotor?

Las necesidades de financiamiento para I+D e inversiones son considerablemente elevadas

El etanol comn de 95% no es soluble en gasolinas.

El etanol absorbente de 99.5% si es soluble en gasolinas.

El Costo del Alcohol Fermentacin (con subsidios) = Costo del Alcohol Sinttico.

01 galn de Etanol del Trigo se obtiene de --> 9.8 Kgr de Trigo.


Bio-refineras: Nuevo Concepto


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Base de la nueva Bioindustria.Similar, en concepto, a la refinera del petrleo pero basada en la

conversin de biomasa en lugar de crudo.


UnaBIOREFINERA es una planta que integra procesos de conversinde biomasa y equipos para producir combustibles, energa y qumicos


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Gracias !!


AnexosDESCRIPCION TECNICA DEL PROCESO

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* La etapa distintiva de este proceso es el Pretratamiento:que consiste en las operaciones de recoleccin, transporte y manipulacin, almacenamiento, molida oastillado y otras, para reducir el tamao de las partculas, lograr la apertura del material fibroso,

convertirlo en una suspensin que se pueda bombear y facilitar la posterior penetracin de losagentes qumicos de hidrlisis.

Incluye tambin un tratamiento termoqumico:con el fin de lograr un ablandamiento de la lignina y las hemicelulosas que facilite el posterior ataquede las enzimas o microorganismos.

* La Etapa final de este proceso es el de la Hidrlisis:con aplicaciones de cidos, bases, calor y microorganismos; para lograr fermentacin bacterial paraalcohol

DESCRIPCION TECNICA DEL PROCESO

Considera las descripciones tcnicas qumicas y fsico- qumicas de cada etapaoperativa vinculados a la:

Produccin de etanol a partir de biomasa lignocelulsica


LAS ETAPAS DE PRETRATAMIENTO E HIDRLISIS2


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El complejo lignocelulsico est compuesto de una matriz de carbohidratoscompuesta de celulosa y lignina enlazada por cadenas de hemicelulosa.

1. LOS PRE TRATAMIENTOS Fsicos y Fsico-Qumicos, tienen como objetivo:

desintegrar esta matriz de tal manera que la celulosa reduzca al mximo su grado decristalinidad y

aumente la celulosa amorfa, para el posterior ataque enzimtico.

Adicionalmente,

la mayor parte de la hemicelulosa se hidroliza durante el pretratamiento y la lignina se libera o puede incluso descomponerse.

En una etapa posterior,la celulosa liberada se somete a hidrlisis enzimtica con celulasas exgenas, lo cual hace quese obtenga una solucin de azcares fermentables que contiene principalmente glucosa, ascomo pentosas resultantes de la hidrlisis inicial de la hemicelulosa.


2. HIDRLISIS

Se puede realizar catalizada por: Una solucin de azcares en forma

de oligmeros, para despus

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cidos,

bases, calor y Con ayuda de microorganismos

g , p p

Convertir estos en:

Azcares Monomricos, en generalglucosa (C6) y xilosa (C5).

Estos azcares son posteriormente convertidos a etanol mediante microorganismos que puedenutilizar uno o varios de los azcares presentes en el material lignocelulsico pretratado ehidrolizado.

Este complejo proceso puede ser representado por las reacciones:

OS OS S S C OS Q

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Tiene la desventaja de generar algunos compuestos inhibidores, por lo que sehace necesario un paso de detoxificacin.

Las sustancias inhibidoras se originan como resultado de la hidrlisis de losdiferentes componentes, de los cidos orgnicos esterificados de la hemicelulosa,

y de los derivados fenlicos solubilizados de la lignina.

As mismo, los inhibidores se forman a partir de productos de degradacin de losazcares solubles y de la lignina (Lynd, 1996; Palmqvist y Hahn-Hgerdal, 2000a,b).

Por eso, y dependiendo del tipo de pretratamiento e hidrlisis utilizados, esnecesario llevar a cabo la detoxificacin de las corrientes que van a ser sometidasa fermentacin.


LOS PRETRATAMIENTOS E HIDRLISIS CIDOS TIENEN LA VENTAJA DE QUE:

Separan azcares monomricos de las hemicelulosas y exponen a las fibras celulsicas a la accinhidroltica posterior.

3. FERMENTACION

El Obj ti f t l i ( l (C6) il (C )) t l

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El Objetivo es fermentar los azcares monomricos (glucosa (C6) y xilosa (C5)) a etanol.

Los tratamientos enzimticos son los preferidos (Zaldivar J.y col. 2001).Las opciones a utilizar son las siguientes:

Hidrlisis y fermentacin separadas (SHF). Tiene la ventaja de que cada operacin puederealizarse en condiciones ptimas de temperatura y pH, pero la acumulacin de glucosa comoresultado de la hidrlisis, inhibe la actividad de la celulasa.

Sacarificacin y fermentacin simultneas (SSF), usando celulasas de fuentes externas. Eneste caso, la glucosa obtenida es transformada rpidamente a etanol.

Este proceso tiene una mayor velocidad de hidrlisis y mayor rendimiento, necesita una cargamenor de enzima y reduce el riesgo de contaminacin. Se necesita sin embargo un compromisoentre la temperatura de operacin, ya que el paso de hidrlisis es ms lento que la fermentacin.(Una adaptacin del proceso SSF, est patentada y se conoce como el proceso Gula SSF - Gausset al. 1976)

Sacarificacin y fermentacin separadas en la cual los microorganismos tambin producencelulasa, llamado tambin como Conversin microbiana directa. Se emplea clostridia anaerbica,la cual crece a altas temperaturas produciendo enzimas celulolticas que hidrolizan el sustrato ylos azcares generados son convertidos inmediatamente en etanol. Tiene las desventajas de unbajo rendimiento en etanol, provocado por la formacin de subproductos, la baja tolerancia del

microorganismo al etanol y el limitado crecimiento en los siropes hidrolizados.Preparado por: Ricardo Bisso Fernndez - Ing. CIP. Petroqumico - Captulo de Petrleo y Petroqumica CD CIP Lima

4. DESTILACION

C t d t t

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Consta de tres etapas:

Obtencin de etanol crudo (45%), Rectificacin a 96% y Deshidratacin a 99.9%.

5. DISPOSICIN DE RESIDUALESConsiste en una solucin a los residuales slidos, lquidos y gaseosos generados en el proceso.

Este es un punto muy importante, ya que una de las fuerzas motrices del desarrollo de losprocesos de obtencin de etanol a partir de biomasa lignocelulsica, es la preservacin del medioambiente (Szczodrak y Fiedurek 1996).

Los procesos de obtencin de etanol a partir de biomasa lignocelulsica, pueden generar grandescantidades de desechos como los siguientes:

Productos qumicos que es necesario recuperar o disponer

Biomasa celular residual de la fermentacin Agua residual del proceso Vinazas, el residual de la destilacin.

Se ha calculado que una planta de 100 millones de litros de etanol al ao, genera una

contaminacin semejante a una ciudad de 1,4 millones de habitantes.


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Documents

Obtención de Bio-etanol