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Ciencia & Tecnología

Etanol se produciría con menos energía

Un nuevo sistema permitirá producir etanol con un 35 % menos de la energía que se consume en este proceso hoy; además de reducir el impacto ambiental, duplicaría la productividad del biocombustible.

Manizales, 06 de octubre de 2020Agencia de Noticias UN-

El nuevo sistema permitirá elaborar etanol con un 35 % menos de la energía actual. Fotos: Grupo de Investigación en Aplicación de Nuevas Tecnologías (GIANT).

El sistema se desarrolló en el Grupo de Investigación en Aplicación de Nuevas Tecnologías (GIANT).

Caña de azúcar, melaza, maíz, trigo, cebada y madera son algunas de las materias primas utilizadas para elaborar etanol.

La elaboración de etanol conlleva grandes consumos de energía y agua.

Como biocombustible, el etanol compite fuertemente con el petróleo.

Aunque con el sistema convencional se ha logrado suplir la demanda actual de etanol en Colombia –estimada en 1,5 millones de litros por día, para mezclar con gasolina–, su elaboración conlleva grandes consumos de energía y agua, y además genera vinaza, un subproducto de la destilación altamente contaminante para el medioambiente.

Buscando solucionar estos problemas, el Grupo de Investigación en Aplicación de Nuevas Tecnologías (GIANT), de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, diseñó un proceso de fermentación utilizando tecnología de membranas (filtros tubulares), las cuales permiten capturar y remover de forma selectiva el etanol mientras retienen el paso de azúcares no transformados, agua, sales y material orgánico.

Para alcanzar este objetivo se fabricaron membranas que remueven cinco veces más etanol que las comerciales, disminuyendo así la inversión de capital en el proceso.

El nuevo sistema para obtener etanol comienza con una solución azucarada concentrada que gracias a la presencia de la levadura se transforma en etanol, el cual es removido simultáneamente junto con una fracción de agua mediante las membranas.

La mezcla removida se obtiene con una concentración del 30 % de etanol durante la etapa de fermentación, mientras en el proceso convencional esta cantidad es del 7 %, por lo que durante el proceso de purificación se ahorra un 35 % de consumo de energía.

Esto ocurre porque las membranas, a diferencia de otros procesos de destilación, permiten alcanzar altas eficiencias energéticas que reducen el consumo considerablemente.

“La cantidad de membrana que se debe usar en el nuevo sistema de fermentación es aproximadamente cinco veces menor que la convencional, lo que reduce los costos operativos y de capital”, aclaran los investigadores.

Por ejemplo, para producir 100.000 litros/día se requieren cerca de 35.000 m2 de membranas comerciales, mientras que con las desarrolladas en la UNAL solo 7.000 m2”, afirma el docente Javier Fontalvo Alzate, de la UNAL Sede Manizales, director del proyecto.

Biocombustible vs. petróleo

Caña de azúcar, melaza, maíz, trigo, cebada y madera son algunas de las materias primas utilizadas para elaborar etanol, compuesto químico también conocido como alcohol etílico, presente en diversas bebidas fermentadas –particularmente vino y cerveza–, y con gran aplicación en las industrias química, farmacéutica y de alimentos.

Como biocombustible, el etanol compite fuertemente con el petróleo y ha logrado disminuir la dependencia de este hidrocarburo. Una de sus cualidades es que se deriva de fuentes vegetales, lo cual reduce su impacto sobre el medioambiente.

Se obtiene a partir de la fermentación de las materias primas (cultivos), así: la solución de azúcares y nutrientes de los productos alimentan una levadura, encargada de transformar dicha mezcla en etanol. El caldo, producto de la fermentación, pasa por un proceso de separación en columnas de destilación que busca obtener etanol concentrado, y a partir de allí se somete a la fase de deshidratación, de la cual sale el etanol apto para combustible, retirando el agua remanente.

“En el país, el etanol es considerado como una solución a corto y largo plazo en el campo de los combustibles, por lo cual se ha incentivado su elaboración industrial. Sin embargo, se requieren tecnologías que reduzcan el consumo energético y los costos de producción”, señala Mario Andrés Noriega Valencia, del GIANT.

Remoción de etanol

“Estudios económicos muestran que uno de los problemas para implementar industrialmente la tecnología de membranas en el país es el costo de los filtros. Las que construimos localmente son más económicas y cuentan con una velocidad de remoción y selectividad hacia el etanol que las hace atractivas para su aplicación en este tipo de procesos”, comentan los integrantes del grupo.

Además de ser un proceso de fermentación en continuo –no hay lapsos de tiempo en la elaboración–, se genera mejor control sobre la fabricación del alcohol.

La escala del tamaño del equipo de fermentación es más pequeña, por lo que se puede transportar con mayor facilidad. Además permite fabricar cuatro veces más etanol con menor energía, lo que se refleja en 2,5 veces más alcohol, y, al permitir que se retire menos agua durante la destilación, disminuye el volumen de vinazas, otro punto a favor del medioambiente.

La vida de los filtros es cercana a los cuatro años, desgaste que no implica su cambio sino algunos ajustes en el proceso.

“Si bien el ahorro en costos de producción es significativo, tanto por las características de las membranas como por el ahorro en el consumo de energía y el bajo impacto ambiental del proceso, el valor de implementación para una empresa interesada en el sistema resulta atractivo”, según el profesor Fontalvo.

(Por: fin/LGH/MLA/LOF
)
N.° 52

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