Síntesis de Procesos Materialmente Integrados

FISCHER, CARLOS D.; IRIBARREN, OSCAR A.

2009-02-23/2009-08-04

1-30

Química

Energia-Bioenergia

Se propone un procedimiento jerárquico de decisión para la síntesis de procesos integrados materialmente a una cadena agroindustrial existente. El procedimiento toma como entrada la información sobre los procesos ya instalados, incluyendo sus corrientes de entrada y salida, para que las decisiones requeridas para completar el nuevo diseño, sean hechas considerando este entorno. El procedimiento decide entre las tecnologías alternativas para el nuevo proceso, la utilización de corrientes de salida del entorno como entradas al nuevo proceso y la utilización de corrientes de salida del nuevo proceso como entradas a los procesos existentes. También decide si esta utilización debe hacerse a través de nuevas instalaciones de proceso para acondicionar estas corrientes. Se adaptó el procedimiento jerárquico de decisión de Douglas para incluir estas decisiones de integración de masa y para recurrir a Síntesis de Redes de Intercambio de Materia y procedimientos de asignación Fuente-Sumidero en el nivel adecuado de la jerarquía. El procedimiento es ilustrado diseñando un nuevo proceso de biodiesel, integrado a un parque agro-industrial ya existente en el vecindario de la ciudad de Reconquista. Las tecnologías alternativas consideradas son la Transesterificación catalizada en medio básico,  ácido y enzimático. Las materias primas evaluadas para la producción de biodiesel son una corriente intermedia de una refinería de aceite comestible y corrientes grasas residuales de otras plantas, con diferentes contenidos de ácidos grasos libres. Las materias primas ácidas pueden procesarse como están en un proceso ácido o por un proceso básico después de un tratamiento de esterificación. La producción de Biodiesel puede ser vendida a las compañías aceiteras locales o al parque de maquinaria agrícola local. La Glicerina cruda obtenida como co-producto, puede ser vendida como Glicerina después de purificarla, quemarse en hornos específicamente diseñados, fermentarse a etanol en una planta de bioetanol cercana o usada en la formulación de alimento de ganado en feed lots locales. Este trabajo discute la conveniencia entre implementar intercambiadores de materia o procesos de separación en el caso del catalizador y metanol en exceso agregados en la etapa de reacción, la adaptación del método estándar de asignación Fuente-Sumidero con la adición de restricciones del problema de la dieta y el orden de las decisiones en la jerarquía, que afectan fuertemente el esfuerzo de programación necesario para resolver el problema de diseño. El análisis de los resultados muestra que tanto la performance económica como la medioambiental del proceso de Biodiesel son significativamente mejoradas tomando en cuenta el ambiente del parque industrial local al que se va a integrar la nueva planta. También, como la planta integrada puede procesar múltiples entradas y suministrar alternativas a los consumidores finales, hay una gran oportunidad de adaptar su funcionamiento a  condiciones cambiantes del mercado.