Producción De Bioetanol A Partir DeLa Fermentación Alcohólica De JarabesGlucosados Derivados De Cáscaras DeNaranja Y Piña"

INSTITUTO TECNOLOGICO DE AGUASCALIENTES

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA

QUÍMICA Y BIOQUÍMICA

Ingeniería Química

ENERGIAS ALTERNATIVAS

“PRODUCCIÓN DE BIOETANOL A PARTIR DE

LA FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA DE JARABES

GLUCOSADOS DERIVADOS DE CÁSCARAS DE

NARANJA Y PIÑA”

Nombre Alumno: Yolanda Yadira Ruiz Gutiérrez

Maestro: Dr. Juan Carlos Tapia Picazo

Aguascalientes, Ags. 18 de Febrero del 2013

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

Resumen

Las energías renovables son hoy en la investigación uno de los tópicos de interés que estarán latentes durante mucho tiempo, por ser una forma de abatir la contaminación y escasez de combustibles fósiles, al sustituir estos por biocombustibles que en un futuro impactarán la calidad de vida en ciudades y campos dedicados a producir cultivos tradicionalmente de poco valor agregado.

Este proyecto discute el uso de las cáscaras de naranja y piña para la producción de bioetanol. Actualmente el mundo afronta retos sin precedentes en materia de energía, medio ambiente y condiciones sociales, que influyen en la producción, suministro e incremento de precios en los alimentos y las fuentes de energía fósiles. De acuerdo con la Agencia Internacional de Energía (AIE), los combustibles fósiles suministran el 80% de la energía global (o 487 EJ exajoules), y la biomasa representa la fuente de energía renovable más importante, proveyendo alrededor de un 9% (45 EJ) de este total. Para el año 2020, es posible que el 21% de las necesidades eléctricas a nivel mundial sea cubierto por la biomasa. Para el año 2050, el potencial de producción de energía por biomasa puede estar en un rango de hasta 400 EJ, cuando el total de energía requerida a nivel mundial sea de un rango de hasta 1400 EJ.

La agricultura puede contribuir de una manera significativa a la producción de bioenergías a partir de la conversión de residuos agrícolas sin comprometer la producción, suministro o precios de los alimentos. Este artículo trata sobre el uso de tecnologías de punta para la cogeneración de energía con digestión anaerobia y combustión de residuos de biomasa como alternativas para producir bioenergía para hogares, comunidades, granjas e industria. También se discuten las tecnologías y equipos de gasificación y pirólisis, para la producción de bioetanol a partir de los residuos industriales. Dentro de los beneficios de la producción de bioenergía está la seguridad alimentaria y energética, la bioseguridad, la reducción de emisiones de gases efecto invernadero (GEI), la conservación de la calidad de suelo, agua y aire, y el fortalecimiento de economías rurales, agrícolas y forestales.

La investigación, el diseño e implementación de políticas públicas y la inversión de los recursos adecuados en investigación y desarrollo lograrán promover y estimular la producción de energía renovable limpia basada en el uso de la biomasa, para reducir así la dependencia energética en fuentes fósiles.

Introducción

Las técnicas actuales de producción de etanol a partir de cereales y caña de azúcar presentan el problema de la seguridad alimentaria. De igual forma, la producción de etanol carburante por medio de estas materias primas no ha llenado las expectativas con respecto a la disminución de gases invernaderos y de aumento en la producción de energía con respecto a la gastada.

Por otro lado, según Uyazán & Gil (2003), en el mundo se producen aproximadamente 1600 millones de toneladas por año de residuos sólidos, los cuales generan graves problemas, no sólo por el deterioro progresivo del medio ambiente, sino también desde el punto de vista económico puesto que los costos de recolección, transporte y disposición final son cada vez mayores. En el caso de Colombia, las cifras del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial indican que en un día el país produce 27300 toneladas de basura de las cuales el 65% son residuos orgánicos. Por estas razones, se está impulsando el estudio de la producción de bioetanol de tercera generación, el cual es producido a partir de biomasa lignocelulósica residual, compuesta de acuerdo con Olsson & Hahn-Hiigerdl (1996) por dos polímeros de carbohidratos, la celulosa (35-50%) y la hemicelulosa (15-25%), y un polímero fenólico, la lignina (20-25%).

El bioetanol de tercera generación se puede obtener a partir de jarabes glucosados producidos en la hidrólisis de residuos lignocelulósicos. Una de las principales fuentes de la cual se puede obtener jarabe glucosado son las cáscaras de frutas que en su gran mayoría son consideradas biomasas desvalorizadas. En las industrias de la Costa Caribe colombiana, frutas como la naranja y la piña, tienen gran influencia en el mercado, pero sus cáscaras son desechadas, desaprovechando el valor que éstas tienen y además que el uso de este subproducto agrícola se limita a la alimentación de ganado bovino.

Según Rincón, et al. (2005), las cáscaras de naranja representan aproximadamente del 45 al 60% del peso de la fruta. El bioetanol obtenido por fermentación de estas materias primas que contienen hidratos de carbono, se adapta particularmente bien para sustituir a la gasolina en los motores de encendido por chispa. La producción de etanol combustible a partir de material lignocelulósico se ha convertido en una alternativa interesante en la utilización de este tipo de residuos que podrían abrir nuevos mercados para su revalorización. En la producción de bioetanol partir de material lignocelulósico tienen lugar varios procesos físicos, químicos y biológicos como son: reducción de tamaño, remoción de lignina, hidrólisis ácida, fermentación y destilación, según lo reportan Teubner, et al. (1999).

El tema del etanol lignocelulósico ha sido investigado ampliamente a nivel internacional.

En Japón, Sugimoto, et al. (2008) han desarrollado un proceso para el pretratamiento de la biomasa lignocelulósica con ozono para el rompimiento de las moléculas de lignocelulosa, con buenos resultados. En España en el Centro de investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, CIEMAT, Oliva (2003) se optimizó la explosión por vapor de biomasa de madera chopo sobre “Kluyveromyces marxianus” en un proceso de sacarificación y fermentación simultáneas, con distintos tratamientos de destoxificación: neutralización, evaporación, procesos de oxidación avanzada y aplicación de zeolitas. En Suecia, Lindstedt (2003) reporta el montaje de una planta piloto para obtener

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