Evaluación termodinámica de los procesos de producción de biocombustibles líquidos

Abstract

El etanol y el biodiesel producidos de diferentes materiales considerados renovables constituyen la mejor opción para substituir combustibles de origen f6sil en motores de combustión interna. Estos biocombustibles son considerados biodegradables y libres de azufre. Adicionalmente, como su contenido de carbono es de origen vegetal, puede contribuir a disminuir el contenido de dióxido de carbono en la atmosfera. Tanto el etanol como el biodiesel pueden ser usados puros o mezclados con I gasolina y diésel respectivamente, disminuyendo el consumo de combustibles de origen fósil y la dependencia energética. En países tropicales la calla de azúcar ha sido la materia prima de mayor uso en la producción de etanol, a través de la fermentación debido a su alto contenido de sacarosa. Los desarrollos que se han logrado en el campo de los bioprocesos, han hecho posible el uso de material amiláceo y Lignocelulosico para producir etanol a través de la hidrolisis y la fermentación. Además, los aceites de origen vegetal y grasas animales, pueden ser convertidos en biodiesel por medio de diferentes reacciones como la transesterificación. La exergía es una herramienta que permite analizar los bioprocesos usados para producir biocombustibles en forma integral. Se define como la máxima cantidad de trabajo útil que puede ser obtenido de una masa o energía cuando es llevada a través de un proceso reversible hasta las condiciones de equilibrio mecánico térmico y químico con el medio ambiente. Cuando se realiza el análisis exergético, las irreversibilidades e ineficiencias del sistema pueden ser contabilizadas como exergía destruida, reflejando las ineficiencias de los procesos. Además, permite comparaciones entre flujos sea de energía o de materia permitiendo ser contabilizadas en la misma unidad de medida física. El objetivo de este trabajo es evaluar los bioprocesos usados para producir biocombustibles usando el análisis termodinámico, entendido como el análisis energético y exegético y estudiar el efecto producido de la variaci6n de las variables de proceso en la eficiencia exergética. Los procesos seleccionados fueron: la hidr6lisis acida del almidón obtenido de la pulpa y la fruta del banano y la hidrolisis enzimática al material lignocelulosico obtenido del vástago de la planta del banano para obtener jarabe de glucosa; la fermentaci6n del jarabe de glucosa obtenido de la hidr6lisis y la fermentaci6n del jarabe de sacarosa obtenido de la miel B de la cafia de azúcar para obtener etanol y la transesterificacion del aceite de la palma africana para obtener biodiesel. A cada proceso se realiza el balance de masa, energía y exergía identificando y cuantificando los Insumos usados además de calor y trabajo mecánico, los productos, co-productos y exergía destruida.