DISEÑO DE UNA BIORREFINERÍA INTEGRADA PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOETILENO A PARTIR DE SUBPRODUCTOS FORESTALES INDUSTRIALES

CARDOZO, ROCÍO E.; CLAUSER, NICOLÁS M.; VALLEJOS, MARÍA E.

Jornada; X Jornadas Cientifico-Tecnologicas, I Jornada de Trabajos y Tesis de Posgrado y I Jornadas de Extension y Vinculación Tecnologica 50 Aniversario de la UNaM; 2023

En la industria forestal mundial existe un creciente interés en el desarrollo de tecnologías de reutilización o valorización de residuos. El uso de recursos regionales en biorrefinerías podría ser una estrategia para mejorar la rentabilidad y mitigar el impacto ambiental de los sectores industriales involucrados, añadiendo una nueva cadena de valor a la industria forestal. El objetivo de este estudio es realizar el balance de masa y energía para la producción de bioetileno a partir de aserrín de pino industrial, un subproducto lignocelulósico abundante y de bajo costo generado durante el procesamiento primario de la madera. El proceso de producción propuesto consta de las siguientes etapas: i) pretratamiento con soda-etanol para remover la lignina de la materia prima; ii) sacarificación y fermentación simultáneas (SSF) para convertir la celulosa en glucosa y luego en etanol; iii) recuperación del etanol (al 95% de concentración); iv) deshidratación del etanol a bioetileno y; v) recuperación del bioetileno a través de una torre de etileno y un stripper. Las condiciones operacionales del pretratamiento y la SSF fueron adoptadas de estudios experimentales desarrollados por nuestro grupo de investigación; mientras que las condiciones de las demás etapas (iii a v) fueron supuestas a partir de la bibliografía actualizada. En el proceso propuesto se pueden obtener 107 kg de bioetileno por tonelada de aserrín seco (99,95% de pureza), recuperando 208 kg de lignina del licor usado. El consumo energético es de ~1.800 MWh/t de aserrín seco. El mayor consumo se produce en los procesos de pretratamiento y recuperación de etanol (> 70% del consumo total de energía del proceso). Esta energía puede reducirse en un 42% empleando métodos de integración energética dadas las corrientes disponibles. En cuanto a la evaluación económica, la tasa interna de rentabilidad (TIR) y el valor actual neto (VAN) fueron del 11,06% y 12,88 MM USD, respectivamente. El análisis de sensibilidad demuestra que las variables más influyentes son los precios de mercado de la lignina, como también los precios del bioetileno, luego con menor incidencia los costos de energía y los costos de las enzimas. En cuanto a los factores técnicos, se determinó que la relación liquido-sólido del pretratamiento afecta en mayor medida al modelo económico, luego la disponibilidad de la materia prima y en menor proporción se encuentra el porcentaje de conversión dentro de la sacarificación y fermentación simultánea y la economía del vapor. Estos resultados son fundamentales para analizar el riesgo y la sensibilidad en los aspectos favorables y desafiantes de este diseño, predecir información respaldada por datos para ayudar a comprender las incertidumbres, las limitaciones y el alcance del modelo de decisión. Esto permite a las organizaciones asignar recursos a las variables que requieren más apoyo.