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Una brecha en la producción de combustible biológico de segunda generación – biobutanol

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La única forma de disminuir la emisión de CO2 sin el empeoramiento de la calidad de la vida de la gente es utilizar fuentes de energía renovable.

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¿Por qué biobutanol?

La degradación ambiental por todo el mundo dicta inevitable las nuevas reglas del juego y determina requisitos cada vez más estrictos a los materiales usados, particularmente, al combustible de motor. Por eso la fabricación de combustible biológico líquido se convirtió en una de las prioridades estratégicas en el desarrollo económico de muchos países europeos, los E.E.U.U., el Brasil, y otros estados. Según los estudios realizados por BP, el consumo del mundo de energía producido de biomasa aumentará en más de dos veces en 2035. Y uno de los productos más atractivos y más prometedores del mercado en desarrollo es biobutanol.

Butanol puede ser fabricado del combustible fósil (síntesis química) y de la biomasa (biosíntesis).

Butanol manufacturado de biomasa se refiere comúnmente como biobutanol, aunque tenga las mismas características físicas y químicas como el manufacturado butanol por método tradicional. La única diferencia es que la quema del BIObutanol no lleva a la emisión adicional del dióxido de carbono. Butanol se considera actualmente como combustible de motor de segunda generación. Es más eficiente y tiene varias ventajas comparadas al etanol. Además, la fabricación del biobutanol tiene buen sentido económico que considera varias razones siguientes:

- Las propiedades físicas del biobutanol son similares a las de la gasolina; por lo tanto usando el biobutanol no requiere la modificación del motor de coche.

- El Biobutanol puede ser utilizado en mezclas con gasolina, o substituirla en el futuro totalmente mientras que el etanol se puede utilizar solamente como añadido a la gasolina.

- El Biobutanol tiene intensidad energética más alta comparada a otros tipos alternativos del combustible biológico (particularmente, etanol), por lo tanto es más rentable.

- El Biobutanol tiene menos actividad de la corrosión que el etanol, y su mezcla con gasolina es menos susceptible de acodar en la presencia de agua, por lo tanto butanol puede ser transportado a través de tuberías existentes.

- Usando el biobutanol es más seguro como su evapora 6 veces menos volátil que etanol y 13,5 veces que gasolina.

- La fabricación del Biobutanol ayuda a solucionar los problemas conectados con infraestructura de la fuente del hidrógeno.

- Cuando está quemado, el biobunanol no produce los óxidos del azufre o del nitrógeno que dan una ventaja ambiental adicional significativa.

Muchas compañías han invertido ya considerables fondos para desarrollar la tecnología de la producción del biobutanol. Sin embargo, la meta no se alcanza todavía… Una de las razones es que las materias primas supuestas para la producción del biobutanol son fuentes de la comida (grano, maíz) que da lugar inevitable al crecimiento de precios de los alimentos. El usar de fuentes no alimenticias como materias primas, tales como tallos del maíz, paja de cereales, bagazo, diversa especie del árbol lleva a la considerable complicación de la tecnología que hace la producción improductiva.

Fabricación del Biobutanol

La tecnología de fabricación del Biobutanol es única y conectada con varios problemas que se solucionarán. Nuestro equipo, así como científicos, tomó la parte activa en el desarrollo de la tecnología para la producción del biobutanol de las materias primas que contenían la celulosa.

Nuestro equipo tenía una tarea difícil – de realizar el equipo moderno para el complejo científico y experimental de SRI, incluyendo su instalación y arranque. El equipo tuvo que seleccionar entre el equipo del laboratorio ofreció en el mercado el equipo que satisfaría los criterios siguientes:

- eficacia alta;

- costes de mantenimiento mínimos;

- comodidad de uso;

- espacio necesario mínimo.

Para realizar el cultivo paralelo para determinar parámetros tecnológicos óptimos, propusimos utilizar una línea de fermentadoras aptas para el autoclave del laboratorio. Una de las características de nuestras fermentadoras es que el proceso de fermentación está controlado del teclado de computadora personal. Permite controlar y mantener fácilmente de los parámetros principales de la fermentación. Además, reinoculamos la cultura para pilotar fermentadoras. Nuestras fermentadoras permitieron determinar condiciones óptimas del cultivo y asegurar la salida máxima de la biomasa con el contenido de alto valor proteico.

También se instaló una línea de fermentadoras experimentales del esterilizar-en-lugar (10-50-200 litros) unidas debajo de un solo regulador para estudiar la posibilidad de la escala encima de los procesos y para determinar regímenes tecnológicos óptimos de la producción del biobutanol. El programa del control automático era constantemente que comparaba y de ajuste de parámetros del cultivo en cada etapa que permitió mantener los parámetros determinados del cultivo y determinar hora óptima de realizar cambios necesarios en parámetros de procesos.

En la etapa de la separación de los solventes, era necesario separar el agua del producto de la blanco. Usando laboratorio de CEPA la centrifugadora era una solución ideal de este problema como esta centrifugadora actúa más rápidamente que sus análogos y toma menos espacio que es factor determinante para el laboratorio.

Seguía habiendo mucha basura de la destilería después de la separación de producto de la blanco (solventes) se puede utilizar para obtener un producto valioso de la alimentación después

cultivo de microorganismos especialmente seleccionados.

Para obtener el producto seco final de la alimentación de la basura de la destilería, hemos suministrado varios secadores:

- secador de helada del ilShin. El secador de helada, propuesto por nosotros, permite asegurar calidad excelente del producto necesario en la duración de proceso mínima que facilita la minimización de los costes.

- Secador de espray de Anhydro. El secador de espray permite realizar control de calidad automático completo en la productividad bastante alta (5-7 litros por hora). Este secador tiene consumo de energía baja, vida de servicio larga y es fácil de mantener.

Una de las tareas más importantes solucionadas con éxito por el equipo de expertos era selección de régimen óptimo del proceso constante de realización de la fermentación acetona-butílica que tendría alta productividad específica y concentración creciente de solventes en el medio. El punto era que el producto de la fermentación de la blanco – biobutanol – es un metabilito de la célula que inhibe la actividad de las células del productor del biobutanol – clostridium acetobutílico – si su concentración en el medio excede valores de umbral. Hemos seleccionado un dispositivo único para este caso – EloTrace, hecho por Biotronix GmbH, Alemania, que permite hacer la supervisión constante de las células de los microorganismos en curso de fermentación midiendo su actividad metabólica usando método electróptico, y responder puntualmente a cualquier cambio. Esto, en su vuelta, ha llevado a la disminución de los costes de producción, aumento de la salida del producto de la blanco y, por lo tanto, al aumento de la rentabilidad de la producción.

La adición del cytodermIn de la planta al equipo del hardware del laboratorio, el proceso del desarrollo de tecnología había requerido para dedicar experiencia y el conocimiento de expertos de diversos campos de la ciencia. Trabajando juntos, los científicos y los expertos habían solucionado muchos problemas sin los cuales la obtención de la tecnología sería imposible. El punto es que la dificultad principal al usar la madera como materia prima para la fabricación de biobutanol es que la pared celular contiene la lignina limitada a las fibras de la celulosa. La lignina es un polímero y un componente no-hydrolyzable de la madera que impide el trabajo eficaz de fermentos. Los científicos han desarrollado un tratamiento previo de las materias primas del método celulosa-que contenía innovador usando fermentos de los hongos sobre los cuales la celulosa se descompone casi totalmente a los azúcares simples. Este método permite evitar usar de reactivo químicos agresivos (tales como ácido sulfúrico) y aparecer de una enorme cantidad de limo que se emerja sobre acercamiento tradicional.

Además, la lignina, recibió como subproducto, es una materia prima lista para más lejos obtener de materiales, de pastillas de combustible, de enterosorbents, del etc. poliméricos. Esto, en su vuelta, lleva al aumento de la rentabilidad de la producción.

La dificultad principal en solucionar esta tarea era selección del complejo más eficiente del fermento, de la tensión del productor y de la puesta en práctica de proceso correspondiente que asegurarían condiciones cultivadoras óptimas.

¿El resultado? Por supuesto, combustible biológico. Y también trabajo difícil pero muy interesante que requirió el compromiso completo y permitió que los expertos de nuestra compañía ganaran experiencia inestimable y nuevos conocimientos. La tecnología desarrollada ha permitido no sólo producir el combustible biológico, que cuesta mucho menos que lo hacen sus análogos, pero también solucionar el problema de la recuperación de las basuras y disminuir la intensidad energética de la producción.