Producción de bioetanol a base de caña de azúcar

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Producción de bioetanol a base de caña de azúcar

Ingeniería de bioprocesos

07/08/2015

Luis Roberto Adame Terán                      Paola Anali Godínez Morales               Fernando Alejandro Gómez Soto             Erick pacheco Carmona                     Verónica Beatriz Méndez Mondragón

Índice

Introducción……………     3

Marco Teórico………….     4

Justificación…………….    6

Introducción:

El bioetanol, es el termino con el cual se denomina a un tipo de combustible que se deriva de diversos materiales orgánicos a través de la acción de microorganismos,

Es una fuente renovable de energía, se cree que el bioetanol y el biodisel pueden sustituir a los combustibles fosiles mas tradicionales por su bajo deterioro ambiental y sus características de renovación.

El bioetanol o etanol de biomasa, puede ser obtenido de maíz, de caña de azucar, remolacha a base de procesos de fermentación ezimaticos de sus azucares.

Actualmente se trabaja en la búsqueda de materias primas baratas, que sustituyan a las tradicionales materias azucaradas, para alcanzar mayor eficiencia en los procesos de fermentación, recuperación, purificación  y sustituir la producción de etanol obtenido como derivado del petróleo

Los beneficios son:

Menor contaminación  y mayor número de usos debido que el bioetanol obtenido por vía sintética no puede ser usado en la preparación de alimentos, bebidas alcohólicas, ni medicamentos.

Las levaduras son los microorganismos más utilizados para la producción de etanol, debido a su alta productividad en la conversión de azúcares a bioetanol y a que se separan mejor después de la fermentación  y la producción de toxina es inferior en comparaión con otros micoorganismos

Entre las especies más utilizadas están: Saccharomyces cerevisiae, S. ellipsoideus, S. anamensisi, Candida seudotropicalis, S. carlsbergensis, Kluyveromyces marxianus, Candida bytyrii, Pichia stipatis, Schizosaccharomyces pombe y Pichia membranaefaciens. 

El bioetanol a base de caña de azucar

La caña de azucar es una planta con un ciclo fotosintético perteneciente al genero Saccharum. La caña es uno de los cultivos comerciales mas importantes del mundo ocupando mas de 20 millones de hectáreas, se puede almacenar por mucho tiempo una vez cortada y las plantas operan únicamente durante el periodo de cosecha independientemente si producen o no azucar o etanol.

Para la producción de bioetanol con la caña de azucar debe cumplir con un método de producción de azucar para la utilización de la miel final que se ocupa como materia prima para el bioetanol atravez de su fermentación.

La producción de bioetanol de caña de azúcar se puede basar en la fermentación, directamente del jugo de la caña, o de las mezclas de jugo y melaza, que es como se realiza generalmente en Brasil. En el caso del bioetanol extraído directamente del jugo, las primeras etapas del proceso de fabricación, desde la llegada de la caña hasta el tratamiento inicial del jugo, se asemejan al proceso de fabricación del azúcar. En un proceso más completo, el jugo pasa por el calaje, calentamiento y decantación, así como en el proceso del azúcar. Una vez tratado, el jugo se evapora para adecuar su concentración de azúcares y, eventualmente, se lo mezcla con la melaza, dando origen al mosto, una solución azucarada y lista para fermentar.

Se puede realizar la deshidratación del bioetanol por medio de absorción con cribas moleculares o mediante destilación extractiva con monoetilenoglicol (MEG), que se destaca debido al menor consumo de energía y a los costos más elevados.  

Cuando S. cerevisiae se encuentra bajo condiciones de alta concentración de oxigeno disuelto y  la concentración de azucares es mayor de 9 g/L, la levadura convierte su metabolismo oxidativo a oxidoreductivo o fermentativo incrementandose la producción de etanol.

S. cerevisiae continua siendo el microorganismo usado industrialmente pero para mejorar su rendimiento, se ha explorado la posibilidad de crear cepas modificadas genéticamente que permitan incrementar el rendimiento de etanol.

Marco Teórico:

La producción de bioetanol utilizando materias primas y tecnologías, busca ofrecer en cada caso una visión amplia que abarca las etapas agrícola e industrial, los sistemas productivos del bioetanol derivado de otras materias primas como la mandioca, el trigo, la remolacha, el sorgo y la caña de azúcar.

Entre los combustibles líquidos destacan el bioetanol y el biodiesel, mediante rutas metabólicas, el bioetanol se puede producir a base de cualquier biomasa que contenga cantidades significativas de almidones o azúcares. En la actualidad hay un ligero predominio de la producción relacionada con materiales amiláceos (un 53% del total), como el maíz, el trigo y otros cereales y granos. El almidón se convierte en azúcares mediante un proceso enzimático a altas temperaturas. En ese caso, los azúcares liberados son fermentados con levaduras, y el vino resultante sufre destilación para la purificación del bioetanol.

La producción a base de azúcares, como es el caso de la remolacha y de la caña, el proceso es más sencillo e implica una etapa menos, ya que los azúcares están disponibles en la biomasa. [GPC2008].

Para la caña se considera una producción de 80 toneladas de caña por hectárea, una productividad de 85 litros de bioetanol por tonelada de caña procesada, y la utilización del 30% del bagazo disponible, además de la mitad de la paja convertida en bioetanol a razón de 400 litros por tonelada de biomasa celulósica seca.

De los 51 mil millones de litros de bioetanol producidos en el año 2006 [F.O. Litch (2006)], la producción estadounidense, a base maíz, y la brasileña, a base de caña, representan el 70% del total.

La posibilidad de utilizar los azúcares de caña, total o parcialmente, para la producción de bioetanol se convierte en una característica muy importante para esta agroindustria que, debido a las condiciones de precio, a la demanda existente y a las perspectivas de mercado, puede establecer, respetando ciertos límites, un programa de producción de mínimo costo y máximo beneficio económico.

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