Del laboratorio a la simulación: Evaluación de pretratamientos para la obtención de bioetanol a partir de residuos de brócoli

Abstract

El brócoli (Brassica oleracea var, Italica) es una de las hortalizas con mayor valor nutricional y es gracias a esto, que se encuentra entre los vegetales más consumidos a nivel mundial. Sin embargo, solamente se aprovecha alrededor del 30% de su peso total, dejando entonces una cantidad considerable de residuos agrícolas, los cuales pueden ser transformados en productos de alto valor agregado, aplicando así conceptos de la economía circular. El etanol, un biocombustible producido a partir de fuentes renovables como biomasa vegetal y residuos lignocelulósicos, ha surgido como una opción prometedora para reducir la dependencia de los combustibles fósiles y así mitigar los efectos del cambio climático en nuestro planeta. El presente trabajo se enfoca en el desarrollo de una simulación para tres biorrefinerías con alimentaciones de 50 Ton/día en el software SuperPro Designer v.12.0 para la producción de bioetanol utilizando residuos de brócoli. La simulación llevada a cabo permite modelar las diferentes etapas involucradas para la obtención de este biocombustible; como lo son el acondicionamiento de la biomasa que abarca la molienda y tamizado de esta, el pretratamiento que modifica la estructura de la materia prima para así obtener un mayor rendimiento en los siguientes pasos, la etapa de sacarificación y fermentación simultanea (SSF) que es donde los polisacáridos complejos se convierten en azucares más simples con ayuda de la enzima Cellic CTec 2, que luego con la levadura se metabolizan y dan como producto etanol y CO2principalmente, para así llevar este último producto a la etapa final de destilación y recuperación del etanol. Se diseñaron 3 biorrefinerías que difieren en el pretratamiento teniendo un pretratamiento ácido (H2SO4), alcalino (NaOH) e hidrotermal. Como resultado de estas simulaciones se obtuvo que la biorrefinería propuesta con el pretratamiento hidrotermal fue aquella que presentó un mejor análisis ambiental y siendo, a su vez, capaz de producir 15.29toneladas de bioetanol por día con una pureza del 99.68%.Los resultados de los indicadores ambientales para esta biorrefinería son 𝑀𝐶𝑂2=32.48, 𝑀𝐴𝑔𝑢𝑎=1.435y 𝑀𝑅𝑆=0.071.