obtención de etanol y biogás a partir de banano de rechazo

8/17/2019 Obtención de Etanol y Biogás a Partir de Banano de Rechazo

1/14

Obtención de Etanol y Biogás a Partir de Banano deRechazo

Biogas and Bioethanol Production from Non-Exportable o!

"uality Banana

#arlos $% &ue'ara() *+ctor $% $renas) $lexander ,e.a y #arlos $% Peláez

Universidad de Antioquia, Grupo Interdisciplinario de Estudios Moleculares (GIEM),Inst. De Química, Calle ! "# $%&'#, Medellín&Colomia. (e&mail*carlos+uevarautp.edu.co )

- Autor a quien dee ser diri+ida la correspondencia.

Resumen

e desarroll/ un proceso 0ermentativo mediante 1idr/lisis end/+ena inducida paraproducir etanol a partir de anano verde no apto para e2portaci/n. El potencial de lasvina3as tami4n 0ue evaluado para otener io+5s. A escala de ' litro se compar/ la1idr/lisis end/+ena inducida con la 1idr/lisis e2/+ena usando en3imas comerciales, 6 la1idr/lisis 5cida tomando como punto de re0erencia el etanol producido en la0ermentaci/n. Con la 1idr/lisis end/+ena se otuvo los ma6ores rendimientos 6 conesta metodolo+ía se reali3aron 0ermentaciones a '$ litros 7os rendimientos de etanolen promedio 0ueron #.#$ litros por 8ilo+ramo de anano verde 6 los del io+5s 0ueron

9.9: litros por litro de vina3a. El proceso propuesto presenta rendimientos comparalescon los de la 0ermentaci/n de ca;a de a3as developed a 0ermentative process to produce et1anol 0rom +reenanana non optimal 0or e2portation t1rou+1 one induced endo+enous 16drol6sis. ?1epotential o0 t1e stilla+e to produce io+as >as also evaluated. It >as compared t1einduced endo+enous 16drol6sis, >it1 t1e e2o+enous 16drol6sis t1at uses commercialen36mes and t1e traditional acid 16drol6sis done all o0 t1em in a 0inal volume o0 ' liter,t1e re0erence point >as t1e et1anol produced in t1e 0ermentation process. ?1ema2imum per0ormance >as otained >it1 t1e endo+enous 16drol6sis and >it1 t1esemet1odolo+6 0ermentations at '$ liter as done. ?1e avera+e o0 et1anol produced >as#.#$ liters 0rom one 8ilo+ram o0 +reen anana and t1e io+as production >as 9.9:

mailto:[email protected]:[email protected]


2/14

liter per liter o0 stilla+e. ?1e proposed process s1o>s per0ormance comparale >it1t1at otained 6 su+ar cane 0ermentation. Also t1e met1odolo+6 demonstrated severaladvanta+es, suc1 as lo> cost, simple to operate, and ecause it constitutes a +oodalternative, >1ic1 is environmentall6 compatile in t1e area o0 mana+ement o0 cropresidues.

Keywords: enzymatic hydrolysis, rejected banana, ethanol, biogas, fermentation

/N0RO12##/ON

7a industria ananera de e2portaci/n en Colomia +enera una importante cantidad deiomasa residual denominada anano de rec1a3o, que tiene tres característicasimportantes* ') no se exporta, 2) est5 concentrada en las empacadoras de 0ruta, %)representa un volumen importante. Estas condiciones 1acen que este sustrato sea

atractivo para emprender un estudio que permita evaluar su uso como materia primaen la producci/n de iocomustiles, teniendo en cuenta que el es0uer3o ener+4ticopor concentrar la 0ruta se 1i3o con 0ines de e2portaci/n, lo que reducesi+ni0icativamente su costo ener+4tico como materia prima 6 con ello tami4n seredu3ca ostensilemente su 1uella de carono. El anano para e2portaci/n se cosec1averde, se transporta 1asta las empacadoras donde mediante criterios de tama;o 6apariencia se selecciona en dos cate+orías 5sicas* @ruta de e2portaci/n 6 0ruta derec1a3o. 7as ci0ras de anano verde de rec1a3o, oscilan entre .$ 6 '#. ta;o1a, portanto el volumen total en Colomia es de unas :##.### ta;o (ierra, 9##!). En elcaso especí0ico de la 3ona de Ura5 &noroccidente del país& al a;o se cuenta con unas9$#.### t de anano de rec1a3o (Au+ura, 9##!).

Actualmente una tercera parte de la 0ruta que no se e2porta se destina al consumointerno como 0ruta 0resca, otra tercera parte se emplea como sustrato en la producci/nde 0ertili3antes or+5nicos (compost) para el cultivo de la misma 0ruta 6, una terceraparte contin


3/14

Fosteriores es0uer3os se 1an reali3ado en todos los 0rentes de investi+aci/n 6 muc1asde estas e2periencias se encuentran deidamente documentadas en la revisi/nilio+r50ica* El anano verde de Hec1a3o en la Froducci/n de Alco1ol Carurante(A0anador, 9##$), en donde se aordan aspectos tales como, la disponiilidad delmaterial, tipos de 1idr/lisis, 0ermentaciones con di0erentes tipos de microor+anismos,separaci/n 6 des1idrataci/n del etanol (ec8le6 et al, 9##$). ?ami4n se e0ectu/ un

an5lisis ener+4tico 6 e2er+4tico para evaluar el proceso de otenci/n de etanol a partirde ananoJ anali3ando el cultivo 6 transporte del material, 1idr/lisis del anano,0ermentaci/n de los a3


4/14

Hidrólisis y extracción

7os ananos verdes 0ueron adquiridos en la central de alimentos minorista de Medellín6 transportados inmediatamente al laoratorio. ?res procedimientos 0ueron empleadosen la 1idr/lisis 6 e2tracci/n de los =u+os* En la 1idr/lisis end/+ena, una c5mara demaduraci/n equipada con sistema de 1umidi0icaci/n, calentamiento 6 medidores de

temperatura 6 1umedad, 0ue usada para la 1idr/lisis por inducci/n de en3imasend/+enos. Fara la inducci/n, la concentraci/n de etileno en la c5mara 0ue de $# ppm,la temperatura de 9$LC 6 la 1umedad relativa de $T todo esto se mantuvo por B1oras, se+


5/14

7as vina3as resultantes de la destilaci/n del alco1ol 0ueron anali3adas 6 sometidas adi+esti/n anaeroia en un reactor discontinuo con capacidad de $.# 7. 7a producci/nde io+5s 0ue reali3ada con 6 sin inoculo. Cuando se utili3/ inoculo, se empleo a unaconcentraci/n del '#T en peso de porquina3a (e2cretas de cerdo) o rumen, conrespecto a los s/lidos totales en la vina3a. El proceso se reali3/ con 6 sin control de p.7os ensa6os 0ueron reali3ados por triplicado. El io+as producido se 1i3o pasar por dostrampas (para 5cido sul01ídrico 6 CK9 6 posteriormente se le reali3/ pruea dei+nici/n.

RE520$1O5 6 1/5#25/ON

7as características 0isicoquímicas m5s importantes de la materia prima (0ruta verde),se aprecian en la tala 9 .

Del an5lisis de la tala 9 se deduce que la 0ruta de anano se caracteri3a por poseeralta 1umedad 6 un si+ni0icativo contenido de materia or+5nica representado por unaimportante cantidad de almid/n (Aurorea, 9##BJ Fra1a and 1a+6ala8s1mi, 'BB).a6 poca presencia de a3


6/14

7a 1idr/lisis del almid/n presente en el anano dee ser considerado como el pasoclave para la producci/n de etanol. En 4ste paso ocurre la conversi/n de amilosa 6amilopectina a a3


7/14

con la ma6or e0iciencia, se deerían otener apro2imadamente #.'!# 7 de etanol porcada 8+ de anano. Esto sin tener en cuenta que parte de la celulosa (1emicelulosa)est5 con0ormada por varios tipos de pentosas que no son susceptiles de de+radar porla levadura Saccharomyces cerevisiae que 0ue utili3ada para 4ste estudio.

8ig 49 E0ecto del tipo de 1idr/lisis sore los Lri2 6 la concentraci/n 0inal de etanol

?omando como ase estos resultados en la 0i+ura ' , se opt/ por continuar lose2perimentos con un =u+o 0ormulado a partir de 1idr/lisis con en3imas end/+enos 6posterior e2tracci/n con lec1ada de cal (Ca(K)9). "o solo por el contenido de alco1olen el 0ermento, sino por viailidad t4cnica 6 econ/mica 6a que no es necesario compraren3imas o equipos que traa=en a altas temperaturas. Fara reali3ar el escalado avol


8/14

para valores altos en L2 se pierde la linealidad. Esto implica que la producci/n dealco1ol no es de dependencia


9/14

8ig% 79 Correlaciones entre variales 5sicas en 0ermentaciones de =u+os

0abla


10/14

De la tala $ se tiene que por cada 8ilo+ramo de 0ruta se 0ormula en promedio #.Blitros de =u+o 6 que por cada litro de =u+o se otienen en promedio $%.% + de alco1olJlo que en principio se puede considerar un rendimiento si+ni0icativo. in emar+o,dee tenerse en cuenta que la producci/n de etanol es 0unci/n de la presencia dea3


11/14

8ig :9 An5lisis de cl


12/14

e0iciencia respecto al ensa6o sin inoculo. Cuando el reactor 0ue inoculado conporquina3a 6 rumen, los rendimientos aumentaron en ''$T 6 '9$T respectivamente.I+ualmente la velocidad aumento en un '$ 6 9#T. Dee reconocerse la importanciadel inoculo en 4ste proceso, que permiti/ aumentar la velocidad 6 los rendimientos.Cae anotar que el control de p no tuvo ma6or e0ecto sore los resultados 0inales.

0abla >% E0ecto del inoculo sore la producci/n de io+5s a partir de vina3as deanano

7os rendimientos de io+5s (9.9: 7) por cada litro de vina3a de anano sonproporcionales al io+5s otenido de vina3a de ca;a en donde para s/lidos de '.Tse otienen como m52imo B 7 de io+5s ("DE 6 CGEE, 9##).

#ON#25/ONE5

7a 1idr/lisis end/+ena 6 la e2tracci/n con cal, presenta +randes venta=as con respectoa las otras 1idr/lisis 6 e2tracciones evaluadas, porque este tipo de proceso puede serutili3ado a ma6or escala por su a=o costo 6 viailidad. 7a concentraci/n promedio dealco1ol alcan3ada en los ensa6os, permite concluir que los rendimientos son levementem5s a=os que los otenidos con ca;a de a3>.au+ura.com.coCo6unturasCX[U"?UHAT9#A"A"EHA

T9#9##!.pd0 . Acceso* '$ de @erero (9#'#). Y 7in8s Z

Au+ura 6 @5rica de 7icores de Antioquia (@7A), Estudio de Fre 0actiilidad Destilería deAlco1ol de anano. In0orme institucional, $$&'#. ('BB#) Y 7in8s Z

Aurorea G., F. ., @a1rasmane 7, ananas, ra> materials 0or ma8in+ processed 0oodproducts,?rends in @ood cience ?ec1nolo+6* 9#, !&B', (9##B). Y 7in8s Z

http://www.augura.com.co/index.php?option=com_docman&task=doc_download&gid=48&Itemid=95http://www.augura.com.co/index.php?option=com_docman&task=doc_download&gid=48&Itemid=95http://www.augura.com.co/index.php?option=com_docman&task=doc_download&gid=48&Itemid=95http://www.augura.com.co/index.php?option=com_docman&task=doc_download&gid=48&Itemid=95


13/14

anco de Desarrollo de rasil ("DE) 6 Centro de Gesti/n de Estudio Estrat4+ico(CGEE), ioetanol de ca;a de a3>>.ioetanoldecanadea3ucar.or+ .(9##) Y 7in8s Z

ec8le6, K. M., Faradi, C. A., Campanella, E. A. Comparaci/n de secuencias de

des1idrataci/n de etanol por destilaci/n e2tractiva con enceno. In0ormaci/n?ecnol/+ica* ' ($), %$&:9 (9##$). 9 Y 7in8s Z

Canc14&Escamilla. G., De los antos&ern5nde3. V. M., Andrade&Canto. ., G/me3&Cru3H. Xtenci/n de celulosa a partir de los desec1os a+rícolas del anano. In0ormaci/n?ecnol/+ica* ' ('), %&. (9##$). Y 7in8s Z

Davis. 7., Veon. [., venson. C., Ho+ers. F., Fearce. V., Feiris. F. Evaluation o0 >1eatstilla+e 0or et1anol production 6 recominant !ymomonas mobilis" iomass ioener+6* 9B, :B&$B. (9##$). Y 7in8s Z

ammond, V. E++, H., Di++ins, D., Cole C. G., Alco1ol 0rom ananas, ioresource

?ec1nolo+6* $, '9$&'%#. ('BB). Y 7in8s Z

Instituto Colomiano de "ormas ?4cnicas 6 Certi0icaci/n. 9##B. "ormas 6pulicaciones.1ttp*>>>.icontec.or+.co. Acceso* Xcture '# (9#'#). Y 7in8s Z

6amu1an+ire N., M61re. ., #rensen ., Fe1rson H. [ield, C1aracteristics andComposition o0 anana Vuice E2tracted 6 t1e En36matic and Mec1anical Met1ods. Vci @ood A+ric* 9, :!&:9 (9##9). Y 7in8s Z

6amu1an+ire N., Fe1rson. H. Conditions in anana Hipenin+ Usin+ t1e Hac8 and Fit?raditional Met1ods and ?1eir E00ect on Vuice E2traction. V ci @ood A+ric* !B, %:!&%$9('BBB). Y 7in8s Z

7ee N.C, [uso0. ., amid "..A., a1arinn .. Xptimi3in+ Conditions 0or ot NaterE2traction o0 anana Vuice Usin+ Hesponse ur0ace Met1odolo+6 (HM). Vournal o0@ood En+ineerin+*!$, :!%&:!B (9##). Y 7in8s Z

7ee N.C., [uso0. ., amid "..A., a1arin .., Xptimi3in+ Conditions 0or En36maticClari0ication o0 anana Vuice Usin+ Hesponse ur0ace Met1odolo+6 (HM). Vournal o0@ood En+ineerin+* !%, $$&% (9##). Y 7in8s Z

Mar+ossian, 7 V., Et16lene&re+ulated E2pression o0 a ?omato @ruit Hipenin+ GeneEncodin+ a Froteinase In1iitor I >it1 a Glutamic Hesidue at t1e Heactive ite. Froc."atl. Acad. ci. UA* $, #'9&#' ('B). Y 7in8s Z

Mo=ovic, 7., "i8olic, ., Ha8in, M., Ku8asinovic. M. Froduction o0 ioet1anol 0rom cornmeal 16drol63ates. @uel* $, '!$#&'!$$ (9##). Y 7in8s Z

"i+am, V. "., Et1anol production 0rom >1eat stra> 1emicelluloses 16drol6sate6 #ichia stipitis . Vournal o0 iotec1nolo+6.* !, '!&9!. (9##'). Y 7in8s Z

http://www.bioetanoldecanadeazucar.org/http://www.icontec.org.co/http://www.bioetanoldecanadeazucar.org/http://www.icontec.org.co/


14/14

XS"eal, C., Gas c1romato+rap1ic procedures 0or determination o0 et1anol inpostmortem lood usin+ t&utanol and met16l et16l 8etone as internal standards.@orensic cience International* %, %'&% ('BB) Y 7in8s Z

Faull H., eat ?reatment and @ruit Hipenin+, Fost1arvest iolo+6 and ?ec1nolo+6* 9',9'&%!. (9###). Y 7in8s Z

Fel5e3, C., Me= ía, A., Flanas A. Development o0 a olid F1ase inetic Assa6 0orDetermination o0 En36me Activities Durin+ Compostin+. Frocess ioc1emistr6* %B (),B!'&B!$ (9##:). Y 7in8s Z

Fra1a ?. "., 1a+6ala8s1mi "., Caro16drate Metaolism in Hipenin+ anana @ruit.F16toc1emistr6* : (), B'$&B'B. ('BB). Y 7in8s Z

Haelo. . C., Carrere. ., Maciel @il1o. H., Costa. A. C., Froduction o0 ioet1anol,met1ane and 1eat 0rom su+arcane a+asse in a iore0iner6 concept. ioresourcetec1nolo+6* '#9, !!&!B$. (9#''). Y 7in8s Z

Hodri+ue3&Forrata. ., "ovo. M, Guillam/n. V., Ho3\s. "., Mas. A., Cordero Xtero. H.Kitalit6 en1ancement o0 t1e re16drated active dr6 >ine 6east. International Vournal o0@ood Microiolo+6* '9 ('&9), ''&'99. (9##). Y 7in8s Z

ierra, D. M. In0orme en Comit4 Fuela&Fanam5, Goernaci/n de Antioquia. In0ormeresiduos en el proceso productivo de anano, 9##!. 1ttp>>>.au+ura.com.co.acceso* '# de Xcture (9##B). Y 7in8s Z

Kel5sque3, .I., Hui3, A.A., De Xliveira ., An5lisis ener+4tico 6 e2er+4tico del procesode otenci/n de etanol a partir de la 0ruta del anano. Hevista @acultad de In+enieriaUniversidad de Antioquia* $', !&B (9#'#). Y 7in8s Z

$ecibido %go" 2&, 2'((; %ceptado ct" (2, 2'((; *ersión +inal recibida ov" '-, 2'((
http://www.augura.com.co/http://www.augura.com.co/

obtención de etanol y biogás a partir de banano de rechazo

Documents