La Hidrólisis Rápida de la biomasa Vegetal como precursora de biocombustibles

La Hidrólisis Rápida de la La Hidrólisis Rápida de la biomasa Vegetal como biomasa Vegetal como

precursora de precursora de biocombustiblesbiocombustibles

Colegio de Postgraduados – Campus CórdobaColegio de Postgraduados – Campus Córdoba

Dr. Héctor Debernardi DelavequiaDr. Héctor Debernardi Delavequia

IMPACTO Y MITIGACIÓN DEL CAMBIO CLIMÁTICO GLOBAL: Sector Agropecuario y Forestal www.cambioclimaticoglobal.colpos.mx

Producción de etanol en México y su demanda a futuroProducción de etanol en México y su demanda a futuro

• El etanol o bioalcohol como combustible se obtienen a partir de la El etanol o bioalcohol como combustible se obtienen a partir de la fermentación alcohólica de mieles finales los rendimientos máximos fermentación alcohólica de mieles finales los rendimientos máximos se estiman en 4:1 kilos de melaza por litro de alcohol. Se obtienen se estiman en 4:1 kilos de melaza por litro de alcohol. Se obtienen aproximadamente 55 litros de etanol por tonelada de caña.aproximadamente 55 litros de etanol por tonelada de caña.

• México produce al año 5 millones de toneladas de azúcar y 56 millones México produce al año 5 millones de toneladas de azúcar y 56 millones de litros de etanol. PEMEX vendió 11 mil 25 millones de litros de de litros de etanol. PEMEX vendió 11 mil 25 millones de litros de gasolina en México, Monterrey y Guadalajara en 2005. Para cumplir gasolina en México, Monterrey y Guadalajara en 2005. Para cumplir con la especificación de oxígeno en ese volumen de gasolinas se con la especificación de oxígeno en ese volumen de gasolinas se requieren 661.5 millones de litros de etanol. (PEMEX, 2005).requieren 661.5 millones de litros de etanol. (PEMEX, 2005).

MoléculaMolécula ProcesoProceso ProductosProductos RendimientoRendimiento

Ingenio AzucareroIngenio Azucarero AzúcarAzúcarMelazaMelazaEtanolEtanol

100 -120 kg 100 -120 kg Ton Ton-1-1

8 -10 kg 8 -10 kg Ton Ton-1-1

2 - 2.5 l 2 - 2.5 l Ton Ton-1-1

Ingenio Azucarero + Ingenio Azucarero + Destilería (50-50)Destilería (50-50)

AzúcarAzúcarEtanolEtanol

67 kg 67 kg Ton Ton-1-1

42 l 42 l Ton Ton-1-1

AlcoholeraAlcoholera EtanolEtanol 85 l 85 l Ton Ton-1-1




DESCRIPCION DEL PROCESODESCRIPCION DEL PROCESODHRDHR

Descripción del procesoDescripción del proceso

• El DHR consiste en la utilización de un proceso de hidrólisis rápida, El DHR consiste en la utilización de un proceso de hidrólisis rápida, transformando el bagazo de caña de azúcar (BIOMASA VEGETAL) en transformando el bagazo de caña de azúcar (BIOMASA VEGETAL) en azucares que fermentados y destilados producen alcohol. azucares que fermentados y destilados producen alcohol. Proceso Proceso para hidrólisis de bagazo que combina pre-tratamiento con solventes para hidrólisis de bagazo que combina pre-tratamiento con solventes orgánicos e hidrólisis con ácidos diluidos;orgánicos e hidrólisis con ácidos diluidos;

• Características: disolución total del bagazo, reacción rápida en un único Características: disolución total del bagazo, reacción rápida en un único reactor a presión entre 2000 - 2500 k Pa (20-25 Atm) entre 180-200 ºC;reactor a presión entre 2000 - 2500 k Pa (20-25 Atm) entre 180-200 ºC;

• En la etapa actual del proceso está prevista para aprovechar únicamente las En la etapa actual del proceso está prevista para aprovechar únicamente las hexosas y operar anexo a una destilería, realizando la fermentación alcohólica hexosas y operar anexo a una destilería, realizando la fermentación alcohólica en un mosto formulado con caldo, jarabe o melaza y licor hidrolítico.en un mosto formulado con caldo, jarabe o melaza y licor hidrolítico.

• Ventajas: el licor hidrolítico es comparativamente más concentrado y presenta Ventajas: el licor hidrolítico es comparativamente más concentrado y presenta altas tasas de conversión de celulósicos, formación de inhibidores controlada, altas tasas de conversión de celulósicos, formación de inhibidores controlada, flexibilidad para integración con tecnologías futuras (hidrólisis enzimática).flexibilidad para integración con tecnologías futuras (hidrólisis enzimática).




APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA DE LA CAÑA DE AZÚCAR

1 T CAÑA

1,206,209 Kcal BAGAZOEXCEDENTE

100 kgAzúcar 395500 Kcal

12 l Alcohol 68953 Kcal

464453 Kcal

Melaza

0.0 Kcal

EFICIENCIA ENERGÉTICA DEL AZÚCAR

MÁS ALCOHOL

= 464.4531,206,209

= 39%

PROCESO ACTUAL

1 T CAÑA

1,206,209 KCAL

176 kg BAGAZOEXCEDENTE

12.2 m3 BIOGÁS(VINAZA)

82.2 l ALCOHOL+ FÚSEL 472328 Kcal

62220 Kcal

316846 Kcal

851394 Kcal

EFICIENCIA ENERGÉTICA

GLOBAL

= 851,394 1,206,209

= 71%

PROCESO TRADICIONAL


EL PROCESO DE HIDROLISIS RÁPIDA DE DEDINI (DHR)EL PROCESO DE HIDROLISIS RÁPIDA DE DEDINI (DHR)




CONDICIONES DEL PROCESOCONDICIONES DEL PROCESO

Sacarificación (HIDRÓLISIS)

P = 2000-2500 kPa T = 185°C

PURIFICACIÓN DELHIDROLISADO

FERMENTACIÓN(HEXOSAS) / DESTILACIÓN

ETANOLPENTOSAS

HIDROLISADOCaO

H2SO4

BAGAZOETANOL

HIDROLISADO PURIFICADO




Estequiometría de la conversión de 1 ton bagazo a etanolEstequiometría de la conversión de 1 ton bagazo a etanol




Comparativo del sistema tradicional y el DHR en la producción de biocombustible.Comparativo del sistema tradicional y el DHR en la producción de biocombustible.

Características técnicas del sistemaCaracterísticas técnicas del sistema TradicionalTradicional DHRDHR

Capacida de Molienda (ton-diaCapacida de Molienda (ton-dia-1-1)) 5 500-6x78”5 500-6x78” 5 5005 500

Tiempo de fermentacion (h)Tiempo de fermentacion (h) 2424 66

Valor teórico del alcohol en vino (GLValor teórico del alcohol en vino (GL00)) 7.57.5 1010

Rendimiento de Extracción (% Alcohol en caña)Rendimiento de Extracción (% Alcohol en caña) 9393 9797

Rendimiento fermentativo (%)Rendimiento fermentativo (%) 8080 9191

Rendimiento en destilación (%)Rendimiento en destilación (%) 9898 99.599.5

Rendimiento total (litros de alcohol Rendimiento total (litros de alcohol ton. De caña ton. De caña 6666 8686

Consumo de vapor en kg por ton. de cañaConsumo de vapor en kg por ton. de caña 600600 380380

Consumo de vapor saturado en kg por litro de alcoholConsumo de vapor saturado en kg por litro de alcohol 3.43.4 2.02.0

Consumo de vapor seco en kg por litro de alcoholConsumo de vapor seco en kg por litro de alcohol 4.54.5 2.82.8

Eficiencia de la caldera (% PCI)Eficiencia de la caldera (% PCI)Pressiòn (bar) Temperatura (ºC) Pressiòn (bar) Temperatura (ºC)

666621-30021-300

878785-53085-530

Producion de vinaza en litros por litro de alcohol Producion de vinaza en litros por litro de alcohol 1313 0.80.8




CONCLUSIONES

• La agroindustria azucarera Mexicana puede ser La agroindustria azucarera Mexicana puede ser ecológicamente sustentable al secuestrar COecológicamente sustentable al secuestrar CO22, , contribuyendo a la disminución de la temperatura contribuyendo a la disminución de la temperatura global.global.

• La energía empleada en la agroindustria y la La energía empleada en la agroindustria y la recuperada en la producción de etanol y biomasa recuperada en la producción de etanol y biomasa representan un a relación positiva.representan un a relación positiva.

• El sector azucarero de México se incluiría dentro del El sector azucarero de México se incluiría dentro del sector terciario contribuyendo a darle valor sector terciario contribuyendo a darle valor agregado a la industria con la oferta de combustible agregado a la industria con la oferta de combustible líquido de origen renovable.líquido de origen renovable.




• El empleo del bagazo como energético en la El empleo del bagazo como energético en la producción de etanol generará excedentes producción de etanol generará excedentes de biomasa lignocelulósica con potencial de biomasa lignocelulósica con potencial para la producción de otros productos.para la producción de otros productos.

• La utilización los residuos de la cosecha La utilización los residuos de la cosecha promoverá la cosecha en verde con lo que promoverá la cosecha en verde con lo que disminuirá el deterioro ambiental, mejorará disminuirá el deterioro ambiental, mejorará las condiciones edáficas y aumentará la las condiciones edáficas y aumentará la disponibilidad de biomasa para la disponibilidad de biomasa para la producción de biocombustibles.producción de biocombustibles.




• La hidrólisis de bagazo se vuelve estratégica La hidrólisis de bagazo se vuelve estratégica para aumentar la oferta de etanol de 8000 a para aumentar la oferta de etanol de 8000 a 12000 litros por hectárea cultivada.12000 litros por hectárea cultivada.

• Los residuos de vegetales constituyen la Los residuos de vegetales constituyen la fuente más importante de materias primas en fuente más importante de materias primas en el futuro para la industria química, por el futuro para la industria química, por tratarse de recursos renovables que no tratarse de recursos renovables que no incrementa la emisión de COincrementa la emisión de CO2 2 a la atmósfera.a la atmósfera.




PRODUCTOS DE LA HIDRÓLISIS RÁPIDAPRODUCTOS DE LA HIDRÓLISIS RÁPIDA

FIBRA BIODIESEL POLIMEROS ALCOHOL



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