OPTIMIZACION DEL RECICLADO DE MATERIALES EN BIOPROCESOS

LAORETANI DANIELA S.; IRIBARREN OSCAR A.

Rosario

Congreso; VII Congreso Argentino de Ingeniería Química; 2013

Asociación Argentina de Ingenieros Químicos

El reciclo de corrientes es un recurso para optimizar procesos químicos: mejorar rendimientos y reducir tanto el consumo de materias primas e insumos como el volumen de efluentes. Hay metodologías establecidas para decidir el esquema de reciclo, entre ellas el procedimiento jerárquico de diseño de procesos de Douglas. En este trabajo se analiza su aplicación al caso de una biorrefinería de aceite, específicamente al diseño de un proceso para extraer Gossypol (un compuesto de aplicación medicinal por su efecto antitumoral) de la borra de neutralización de aceite de algodón: un residuo de la refinación, que al retirarle este compuesto adquiere valor como ingrediente de alimento balanceado aviar (el Gossypol es tóxico como alimento). La borra de neutralización de aceite de algodón se genera en la etapa de neutralización de ácidos grasos libres con un álcali durante la refinación del aceite y contiene entre 2 a 8% de Gossypol. El proceso de recuperación propuesto por Dowd y Pelitire (2001) básicamente consiste en realizar una hidrólisis ácida para liberar al Gossypol que se encuentra unido a fosfolípidos, fragmentos de péptidos y aminas en condiciones básicas, separar el producto disuelto en la fase orgánica, concentrar la solución anterior evaporando una parte del solvente agregado y precipitarlo con agregado de acido acético glacial como complejo Acetato de Gossypol que a su vez lo estabiliza evitando la oxidación del producto. El objetivo del presente trabajo fue optimizar el proceso propuesto por Dowd y Pelitire reciclando el licor madre del cristalizador que aun contiene un 30% del Gossypol de entrada para de esta manera aumentar el rendimiento del proceso. Al recircular el licor madre el proceso aumenta su tamaño al elevarse la concentración de los componentes que no se separan. Para contrarrestar este efecto se incorporó una membrana para separar los ácidos grasos libres, que son el componente de mayor concentración en el reciclo. Para el aceite presente no se halló un proceso de separación costo-efectivo y teniendo en cuenta que su concentración en la entrada es baja comparada con los ácidos grasos libres se le permitió aumentar su presencia en el reciclo, retirándolo mediante una purga. El trabajo fue modelado y optimizado con GAMS 23.6, se realizó una evaluación económica del proyecto considerando el costo de inversión en equipos anualizado a 5 años y el ingreso por venta de los productos obtenidos. La función objetivo optimizada fue el Valor Neto Actual. El proceso optimizado muestra un aumento del rendimiento del producto del 45%  con una extracción de purga de 4.4% de la corriente de reciclo. El capital invertido aumenta en un 110% y el VAN positivo es un 40% mayor al del proceso original propuesto por Dowd y  Pelitire (2001). Hasta aquí sería una aplicación exitosa de una metodología establecida, que de cualquier manera requirió un trabajo adicional importante en la generación de alternativas para las separaciones, por cuanto no aplican los heurísticos originalmente pensados para hidrocarburos. El resultado no esperado originalmente es que un proceso que reprocese ese licor madre (que ingrese a un segundo tren de hidrólisis - precipitación) en lugar de reciclarlo, mejora la performance de este último. Aunque prematuro para extraer conclusiones generales, el caso sugiere que la mayor dificultad en separar corrientes naturales en sus componentes, limita la eficacia del reciclado y habilitaría una nueva alternativa a considerar: reprocesamiento vs reciclado.