Bioetanol

Introducción

El auge actual de los biocombustibles y la necesidad de aumentar su producción a nivel nacional e internacional ha impulsado la investigación concerniente a la obtención de bioetanol, hidrogeno y demás, a partir de diferentes materias primas, empleando diferentes microorganismos y bajo diferentes tecnologías.

La rentabilidad de la producción de bioetanol depende de la disponibilidad y costo de las materias primas utilizadas, de la eficiencia del proceso de conversión biológica, del tipo de microorganismo empleado

La producción nacional de etanol a nivel industrial (para consumo humano y biocombustible) está fundamentada en la utilización de materias primas provenientes del proceso de producción de azúcar. Por esta razón y debido a la alta demanda de bioetanol, la disponibilidad de estos materiales ha disminuido y sus costos han aumentado lo que hace necesario elevar los rendimientos del proceso o buscar nuevas alternativas de materias primas, para lo cual emplear microorganismos apropiados es importante.

1. Bioetanol

Es un alcohol que no tiene color y tiene olor característico, es elaborado de fuentes renovables que sigue un procedimiento de fabricación similar al de la cerveza:

Almidón⎯⎯⎯⎯hidrólisis⎯⎯→Azúcar⎯⎯⎯⎯fermentación⎯⎯→Etanol

O mediante la fermentación directa de productos azucarados:

C6 H12 O6⎯⎯⎯⎯Enzimas⎯⎯→ 2CH3 CH2OH (l) + 2CO2 (g) + H2O (l)

Azúcar Etanol

Proceso donde los azucares contenidos en los jugos y las mieles de los cultivos se transforman en alcohol con la ayuda de levaduras, y después el alcohol fermentado pasa a una columnas de destilación, donde a través de un proceso de evaporación se separan compuestos, obteniéndose el alcohol más puro.

El etanol (C2H5OH) también conocido como alcohol etílico, como alcohol carburante cuando es empleado como combustible o aditivo a la gasolina, o como bioetanol si es obtenido a partir de biomasa (i.e., materias primas ricas en azúcar, almidón o lignocelulosa), es el alcohol más ampliamente utilizado en el sector transporte a nivel mundial.

Su uso masivo como fuente energética es reciente, mientras que las aplicaciones como bebida, solvente, antiséptico, etc. son muy antiguas. Por esta razón, los avances investigativos concernientes a la producción de este compuesto químico son muy amplios y tienen enfoques hacia cada una de las partes que componen la cadena productiva, estimulado actualmente por su aplicación como combustible y justificado en los beneficios ambientales que su uso conlleva.

Por esta razón y debido a la alta demanda de bioetanol, la disponibilidad de estos materiales ha disminuido y sus costos han aumentado lo que hace necesario elevar los rendimientos del proceso o buscar nuevas alternativas de materias primas, para lo cual emplear microorganismos apropiados es importante

2. Producción De Etanol Por Vía Fermentativa

La producción de etanol por la acción de levaduras sobre malta o extractos de fruta ha sido llevada a cabo a gran escala por muchos años y fue el primer proceso industrial para la producción de un metabolito microbiano. Es por la vía fermentativa que se obtiene la mayor cantidad de etanol a nivel mundial. El 95% del etanol en el mundo se obtiene por fermentación a partir de materias primas que contengan carbohidratos.

En Brasil: 30 años de experiencia

Más de 15 mil millones de L/año (41 millones litros/día)

Azúcar de Caña + Levaduras →Etanol

En EUA: 20 años de experiencia2006:

Más de 41 millones litros/día (más que Brasil)

Almidón de Maíz + Amilasas →Glucosa

Glucosa + Levaduras →Etanol

En Colombia: 2 años de experiencia

1 millón litros/día

Azúcar de Caña + Levaduras →Etanol

La gran aplicabilidad del etanol en procesos tradicionales (e.g., solvente, alimento, bebidas, etc.) y el actual interés que presenta como combustible líquido, promovido como solución para una variedad de problemas complejos relativos a energética y medio ambiente, lo convierten en uno de los compuestos de mayor importancia para la industria química y de mayores prospectos en el futuro, siendo por ejemplo el mercado de alcohol carburante el de más rápido crecimiento en América y Europa.

Colombia ocupa el puesto 15 entre los productores mundiales de etanol, con un creciente aumento en las cifras desde el inicio de la producción en 2005, año en el cual los ingenios azucareros incluyeron este compuesto como un coproducto de la cadena azucarera, estimulado gracias a la política de biocombustibles establecida desde el año 2001; en el cual se promulgo la ley 693, que establece que en septiembre del año 2005, las ciudades con mas de 500 mil habitantes, como Bogotá, Cali, Medellín y Barranquilla, deberán utilizar gasolina en una mezcla 10% de etanol.

Esto por dos razones principales:

• La preocupación por el medio ambiente, ya que los carros lanzan al aire cantidades enormes de gases que ocasionan enfermedades a las personas y que propician el calentamiento del mundo. El etanol ayuda a disminuir estos gases.

• Además los combustibles provienen del petróleo, que es una fuente no renovable de energía y se viene agotando poco a poco.

El programa alcohol carburante continúo su ampliación y por ejemplo desde el 2006 otras ciudades como Bucaramanga, Cartagena, Cúcuta y Pereira también contienen el alcohol en sus gasolinas.

2.1. Materias Primas

El alcohol carburante se obtiene generalmente de:

• Almidones de cereales (trigo, maíz, cebada, yuca).

• Azúcares (caña de azúcar, remolacha azucarera, sorgo dulce).

• Sustancias celulósicas (desechos agrícolas y forestales).

Las principales fuentes actuales de producción debioetanol a nivel mundial son: Maíz, Yuca, Remolacha, Sorgo Dulce, Caña de Azúcar.

3. Microorganismos Utilizados En La Fermentación Alcohólica

Las levaduras son los microorganismos más utilizados para

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