bioetanol

OBJETIVOS  Aprovechar los Residuos amiláceas y lignocelulosicos agrícolas para la producción se alcohol carburante.  Usarlo como carburante en mezclas con gasolina..  Suministrarlo como materia prima en la producción del Aditivos de origen biológico. introducción La disminución de las reservas de petróleo junto con el aumento de las emisiones de los gases de efecto invernadero (GEI) ha dado lugar a un creciente interés en la producción y utilización de combustibles alternativos a los actuales combustibles fósiles. Los biocombustibles líquidos (bioetanol y biodiésel), obtenidos a partir de biomasa, son los únicos productos renovables que pueden integrarse fácilmente en los actuales sistemas de distribución y son una de las pocas alternativas de diversificación del sector transporte a corto plazo. Conocimientos previos definición Materias primas Característica de las reacciones procesos Actividad en clases Actividad en grupo a distancia . introducción La utilización del etanol como carburante para automoción. comienza en los mismos orígenes del automóvil. las primeras experiencias fueron llevadas a cabo por Ringelmann. ganando a uno de gasolina que sólo llegó a 136 km/h y en 1907 los autobuses de París habían recorrido cerca de 4 millones de kilómetros. En Francia. . En 1903 un coche Gobron-Brillié alimentado con etanol alcanzó la velocidad de 177 km/h. financiadas por la Sociedad Agrícola de Meaux. un mayor índice de octano y una menor presión de vapor frente al MTBE. como son el MTBE (metil-terbutileter) o el ETBE (Etil-terbutileter) para eliminar los aditivos con plomo Ambos son obtenidos por reacción química de síntesis del alcohol (metanol o etanol) con el isobuteno. todos estos productos obtenidos en los procesos de cracking en las refinerías: Isobuteno + metanol ➛ MTBE Isobuento + etanol ➛ ETBE Ambos éteres son sustituibles entre sí en la formulación de las gasolinas.En Europa se ha optado por oxigenar las gasolinas con productos derivados de los alcoholes. si bien el ETBE presenta ciertas ventajas como son un mayor PCS (poder calorífico superior). Además hay una menor volatilidad de las mezclas gasolina-ETBE y menores emisiones de compuestos tóxicos . Brasil y Colombia (ambos a partir de caña de azúcar). mijo perenne. El etanol se puede producir a partir de otros tipos de cultivos.Quienes lo producen?  En la actualidad tres países han desarrollado programas significativos para la fabricación de bioetanol como combustible: Estados Unidos (a partir de maíz). kenaf. Esta producción a gran escala de alcohol agrícola para utilizarlo como combustible requiere importantes cantidades de tierra cultivable con agua y suelos fértiles . cebada. zahína. También puede extraerse de múltiples tipos de celulosa "no útil". cáñamo. como remolachas. mandioca y girasol. patatas. Esto se hizo inicialmente para reducir las emisiones de monóxido de carbono de los coches.COLOMBIA  El programa para etanol como combustible de Colombia comenzó en 2002. para oxigenar combustible diésel. En Colombia el precio de la gasolina y del etanol es controlado por el gobierno. existe un programa para el biodiesel. . Esta tendencia se vio reforzada cuando los precios del petróleo subieron a principios de 2004. Regulaciones más recientes eximieron al etanol elaborado a partir de biomasa de algunos impuestos que gravan la gasolina. y con él el interés en combustibles renovables (al menos para los coches). año en que el gobierno aprobó una ley que obligaba al enriquecimiento en oxígeno de la gasolina. Complementariamente a este programa para el etanol. y para producir un combustible renovable a partir del aceite vegetal. haciendo así más barato el etanol que la gasolina. COLOMBIA (2)  Al principio todo el interés en la producción del etanol vino de la industria de azúcar existente. pero aún no se ha conseguido producir carbohidratos a bajo precio.  El gobierno alienta a convertir gradualmente las fuentes de combustible de los coches a una mezcla del 10 por ciento de etanol y de 90 por ciento de gasolina. y las necesidades energéticas son similares a las que se necesitarían para producir el azúcar. Las plantas del etanol están siendo incentivadas por tratos fiscales. ya que es relativamente fácil añadir un módulo para desarrollar etanol al final de una fabrica de azúcar.  La primera planta de etanol para uso como combustible en Colombia comenzó a producir en octubre de 2005- . Ha habido interés en plantas de etanol de yuca (mandioca) y de nuevas plantaciones de la caña de azúcar. tales como Cali y Pereira.500. No hay suficiente producción para el resto del país. con una capacidad combinada de 1.000 litros por el día. y las destilerías nuevas tienen una disponibilidad muy alta. que es la cantidad necesaria para agregar el 10% de etanol a la gasolina. .000 litros por día.  En el Valle del Cauca el azúcar se cosecha durante todo el año. La inversión total en estas plantas es de 100 millones de USD. El etanol producido se utiliza actualmente en las principales ciudades cerca del Valle del Cauca. Colombia espera tener una capacidad de 2. Hasta marzo de 2006 cinco plantas.000 litros al día en Cauca. o de 357 millones de litros por año.COLOMBIA (3)  La primera planta de etanol para uso como combustible en Colombia comenzó a producir en octubre de 2005.050. están operativas. Eventualmente. Cauca y Risaralda). todas en el valle del Río Cauca (departamentos de Valle. Bogotá. con la salida de 300. como también en la capital. así como de algunos productores que reclamaron que la industria no está en capacidad de suplir suficiente etanol para la nueva flota E85. En decreto anterior de 2007 lo que estaba previsto para 2012 era la introducción de gasohol E20. La regulación aplica a todos los vehículos con motor a gasolina con cilindrida inferior a 2 litros que se fabriquen. distribuyan y comercialicen en el país a partir del 1 de enero de 2012. ensamblen.COLOMBIA (4)  El 31 de marzo de 2009 el gobierno colombiano decretó la introducción paulatina     de vehículos de combustible flexible E85. En 2014 la provisión anual sube para 80% y alcanza el 100% en 2016.[ . La introducción obligatoria de los vehículos flexfuel E85 causó controversia entre los fabricantes y vendedores de autos. Todos los vehículos con cilindrada superior a 2 litros deberán soportar E85 a partir de 2013. El decreto ejecutivo establece que el 60% de tales vehículos deberán tener motore s "flex-fuel" capaces de operar con gasolina o E85. o cualquier mezcla de ambos. importen. El decreto también ordena que en 2011 la infraestructura de la cadena de distribución y venta al consumidor de gasolina deberá adaptarse para garantizar la venta de E85 en todo el país. Conocimientos previos . reemplazando al éter metil tertbutílico (MTBE). y su uso se ha extendido principalmente para reemplazar el consumo de derivados del petróleo. con contenidos de etanol del 10% y 85%. bien solo. respectivamente. Para la producción de etanol en el mundo se utiliza mayormente como fuente biomasa. Este etanol es denominado. Este último es responsable de una considerable contaminación del suelo y del agua subterránea. o bien mezclado en cantidades variadas con gasolina. Dos mezclas comunes son E10 y E85. También puede utilizarse como combustible en las celdas de combustible. . El etanol también se utiliza cada vez más como añadido para oxigenar la gasolina estándar.¡ Que es el Etanol?     El etanol es un compuesto químico que puede utilizarse como combustible. El combustible resultante de la mezcla de etanol y gasolina se conoce como gasohol o alconafta. bioetanol. por su origen. Por otra parte. en particular ciertas plantas con azúcares. por hidratación. El etanol así producido se conoce como bioetanol. . también puede obtenerse etanol mediante la modificación química del etileno. La mayor parte de la producción mundial se obtiene del procesamiento de materia biológica.Actuales formas de producir etanol  El etanol puede producirse de dos formas. [42] Suponiendo escenarios (Fargione et al.800-8.2 veces Maíz 9. Brasil hasta abril de 2008 y EEUU hasta diciembre de 2006 2006/2007 para o Brasil (22¢/litro). Relación de la energía obtenida del etanal/energia gastada en su producción.000 270(1) 10 (3. Brasil hasta octubre 2008[51] y EEU hasta marzo 2009[52] % del cosumo total en base volumétrica. En 86-90%(2) 10-30%(2) 73. incluyendo cambios en el uso de la tierra. sin cambios en uso del suelo Gramos of CO2 equivalente liberado por megajulio de energía producida. carga liviana)[47] [48] [49] [50] Gasolineras con etanol disponible en el país Participación de mercado del consumo de etanol[15] [16] [20] [53] Costo de producción (USD/galón)[39] Subsidio gubernamental (en Caña de azúcar 6.6 (1%) 6. Millones hectáreas (% total arable) en el año 2006.10(3) 17 años(4) 93 años(4) 7. % de emisiones evitadas al sustituir gasolina. % del total de gasolineras en cada país.963 (1%) 50%(5) 4% 0.Principal materia prima (insumo agrícola) Producción total de etanol en 2008[10] Total de tierras cultivables[38] Área total plantada del cultivo para producir etanol[24] [22] Productividad por hectárea plantada[24] [39] [22] [23] Balance energético (producto/insumos)[14] [22] [40] Reducción emisiones gases de efecto invernadero[41] [22] [42] Intensidad de carbono (ciclo de vida completo)[43] [44] Tiempo de restitución del carbono por uso de tierras nuevas[45] Flota de vehículos flexibles (autos y veh. 2004 para EEU (35¢/litro) EEUU a partir de enero 2009.83 1. EEUU hasta inicios 2009 (solo usa E85).000 8.[46] ) con cambios en el uso del suelo Brasil hasta abril de 2009 (flota usa E25 a E100).472 355 3.3 a 10.800-4.7%) 3.6 veces Millones de galones líquidos EUA Millones hectáreas.5 millones 8 millones 35.000 1.40 105.3-1. Litros de etanol por hectárea producidos.14 .000 (100%) 1. . . pero no han prosperado por su gran valor en la industria alimenticia. sorgo dulce). maíz. cebada. • Sustancias celulósicas (desechos agrícolas y forestales). remolacha azucarera. También es posible usar centeno y alcohol vínico.MATERIAS PRIMAS El alcohol carburante se obtiene generalmente de: •Almidones de cereales (trigo. yuca). •Azúcares (caña de azúcar. • Yuca. Plátano verde.MATERIAS PRIMAS Las principales fuentes actuales de producción de bioetanol a nivel mundial son: • Residuos de la cosecha y pos cosecha del Maíz. Sorgo Dulce. . Caña de Azúcar. • Remolacha. etc. Producción de etanol por hectarea . .  Mezclas de Gasolina con Bioetanol.  Mezcla con gasolinas y gasóleos La utilización de etanol u otros compuestos oxigenados se puede contemplar:  • Mezclas de etanol (u otros compuestos oxigenados como el MTBE o el ETBE) con gasolina convencional en porcentajes menores del 5-10% sin que se indique al usuario.  Mezclas de gasolina con Gasohol Bioetanol.Utilización del bioetanol  Utilización del bioetanol. o que se utilizan como combustibles de plantas de energía eléctrica. fertilizantes. de las mazorcas de maíz. y de productos sobrantes de las granjas que ahora se utilizan para hacer piensos. de la paja. de elementos reciclados. .OTRAS FUENTES  Se pueden obtener cantidades más reducidas de alcohol combustible de los tallos. o a partir de celulosas presentes en los vegetales. azúcares de caña o remolacha). se puede utilizar como materia prima jugos azucarados (mostos de uva.Materias Primas Para la obtención del bioetanol. productos amiláceos por hidrólisis del almidón (por ejemplo de cereales). . .  El etileno suele provenir del etano (un componente del gas natural) o de nafta (un derivado del petróleo). este proceso es más barato que la fermentación tradicional. . Tras la síntesis se obtiene una mezcla de etanol y agua que posteriormente hay que purificar.SINTESIS DE ETANOL: NO ORGANICA  El etanol para uso industrial se suele sintetizar mediante hidratación catalítica del etileno con ácido sulfúrico como catalizador.  Según algunas fuentes. pero en la actualidad representa sólo un 5% de la capacidad mundial de producción de etanol. Posteriormente se cuela la masa. y se calienta la papilla obtenida a 120 . . pues el almidón debe ser hidrolizado previamente para convertirlo en azúcares. Para ello se mezcla el vegetal triturado con agua y con una enzima (o en su lugar con ácido). en un proceso llamado escarificación.Síntesis Orgánica  El proceso a partir de almidón es más complejo que a partir de sacarosa. y se envía a los reactores de fermentación.150 °C. pirólisis y ataque con ácidos y otras sustancias. mediocres para el maíz y bajos para la madera.  El pre-tratamiento puede consistir en una combinación de trituración.Sintesis de Bioetanol(2)  A partir de celulosa es aún más complejo. ya que primero hay que pre-tratar la materia vegetal para que la celulosa pueda ser luego atacada por las enzimas hidrolizantes. .  Esto es uno de los factores que explican por qué los rendimientos en etanol son altos para la caña de azúcar. alcoholes superiores. ácidos y aldehídos. Además produce otros compuestos oxigenados indeseables como el metanol. así como grandes cantidades de CO2.Síntesis de Bioetanol(3)  La fermentación de los azúcares es llevada a cabo por microorganismos (levaduras o bacterias) y produce etanol. Típicamente la fermentación requiere unas 48 horas . Esto conduce a la producción de óxidos de nitrógeno NOx en el aire. Cuando el etanol se quema en la atmósfera se producen otras reacciones químicas con diferentes componentes de la atmósfera. algo que habría que tener en cuenta .Reacciones Etanol  Por otra parte el etanol también puede ser producido industrialmente a partir de eteno (etileno). La adición de agua al doble enlace convierte el eteno a etanol: C2H4 + H2O → CH3CH2OH El etileno se produce a partir de petróleo. estos óxidos son importantes contaminantes. tales como N2 y O2. . . . . Conformar Grupos de trabajo máximo de 3 integrantes. Teniendo en cuenta los conocimientos aportados por el profesor y los temas de video responda las siguientes preguntas: 3. Obser var el video que le presenta el profesor. Haga un esquema de las reacciones químicas para la obtención de bioetanol. con los nombres del grupo y el visto bueno del profesor.5 Explique el por qué de cada una de las reacciones químicas. 3.1 Cual es la importancia de elaborar Bioetanol? 3.4 .2 Diferencia entre Bioetanol y etanol? 3..3 Mencione tres métodos para producir Bioetanol. 3. Nota:-Este taller debe ser enviado por el campus virtual. 2. 1 1.GUIA DE TALLER EN CLASE           CLASE No.  . 3. . . obtenidos a partir de biomasa. son los únicos productos renovables que pueden integrarse fácilmente en los actuales sistemas de distribución y son una de las pocas alternativas de diversificación del sector transporte a corto plazo .PROCESO DE BIOETANOL  Los biocombustibles líquidos (bioetanol y biodiésel). BIOMASA  El término biomasa hace referencia a toda materia orgánica originada de forma inmediata en un proceso biológico. espontáneo o provocado. La biomasa abarca un amplio rango de materias orgánicas que se caracterizan por su heterogeneidad. . utilizable como fuente de energía. La tendencia es el uso de enzimas. distinguiendo entre molienda seca y molienda húmeda. .TIPOS DE TECNOLOGIAS PARA BIOETANOL  Tecnologías basadas en el uso de material almidonoso.  el Procedimiento de rotura de las cadenas de polisacáridos. por no ser necesarios los recipientes a presión y la facilidad de controlar el proceso. del orden. dados los ahorros térmicos y de inversión.  Tecnologías basadas en el uso de material lignocelulósico  Tecnologías basadas en el uso de jugos azucarados. las nuevas plantas construidas en los últimos 5 años utilizan sólo esta materia prima con unos índices de conversión elevados. del 96% y del 90%. previo a la fermentación un una hidrólisis ácida o enzimática.  El 40% del etanol producido en el mundo se obtiene a partir de cereales. respectivamente. . Los productos de la fermentación son separados.. el CO2 obtenido en esta etapa es llevado a una columna de absorción en la cual es removido.PROCESOS El proceso de producción de bioetanol comienza con un tratamiento preliminar que incluye procesos de molienda y clarificación y filtrado que permita la obtención de azucares fermentables. El etanol obtenido durante las fermentaciones llevado a etapas de destilación y rectificación en las cuales se concentra hasta alcanzar el punto Azeotrópico El etanol obtenido después de la rectificación debe someterse a una etapa de deshidratación a través de proceso con tamices moleculares para obtener bioetanol anhidro.. la composición en el vapor es idéntica a la composición en el líquido.¿Que es el P. Mezcla líquida cuyo punto de ebullición es constante. En el punto azeotrópico. Azeotrópico?  Azeótropo. . IMPORTANIA  En la actualidad, para producir bioetanol a escala industrial se emplea biomasa amilácea o azucarada como materia prima lo que ha derivado en un intenso debate sobre su sostenibilidad.  Además, el bioetanol lignocelulósico supone una gran ventaja respecto a las emisiones puesto que implica una mayor reducción neta de emisiones de CO2 en comparación con los biocombustibles provenientes de materias amiláceas o azucaradas. Residuos o biomasa para la elaboración de Bioetanol Residuos lignocelulósicos Residuos amiláceos Ejemplos de estudio  Se seleccionó como biomasa la paja de trigo para obtener Bioetanol lignocelulósico. Almidón de trigo para obtener Bioetanol Amiláceo  Se seleccionó el . . . BIOETANOL A PARTIR DE BIOMASA LIGNOCELULOSICA  En los últimos años, se han estudiado diferentes tecnologías para la producción de etanol a partir de biomasa lignocelulósica, siendo los bioprocesos basados en hidrólisis enzimática los que se muestran como la opción más prometedora.  El éxito del desarrollo comercial del etanol a partir de lignocelulosa requiere de una simplificación del proceso con una integración de todos los pasos. Esta integración de proceso implica tener una visión global del pretratamiento, hidrólisis y fermentación ya que cada uno de estos pasos tiene una gran repercusión en el siguiente. Tipos de Biomasa Lignocelulosica para Bioetanol  La biomasa lignocelulósica puede clasificarse según Sánchez y Cardona (2008) en seis grupos principales:  i) residuos agrícolas (p.ej. bagazo de caña de azúcar,     bagazo de maíz, paja de trigo, paja de arroz, paja de cebada…), ii) maderas duras (p.ej. álamo, chopo), iii) maderas blandas (p.ej. pino, pícea), iv) residuos celulósicos (p.ej. papel de periódico, lodos de papel reciclado, residuos de papel de oficina), v) biomasa herbácea (p.ej. alfalfa, alpiste, limoncillo); vi) residuos sólidos urbanos (RSU). 5 50 .COMPOSICIÓN DE MADERA Pino Celulosa Hexosa Pentosas Lignina Extraibles 49 14 5 30 2 Eucalipto 53 2 20 22 2. lo que supone 670 millones de toneladas de paja de trigo disponibles .Ejemplo de Proceso con Paja de Trigo  Entre las diferentes materias primas de origen lignocelulósico. cada kilogramo de grano produce 1.  En el caso concreto del trigo. 2007) en el mundo se produjeron 607 millones de toneladas de trigo en el año 2007. la paja de trigo es una abundante fuente de biomasa. principalmente en Europa.1 kg de paja  según las estadísticas de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura (FAOSTAT. .Composición de la biomasa lignocelulósica La biomasa lignocelulósica está formada básicamente por tres componentes principales (celulosa. hemicelulosa y lignina) junto con otros componentes minoritarios que no forman parte de la pared celular como son los extractivos y las cenizas. .Composición de la biomasa lignocelulósica La celulosa y hemicelulosa son polisacáridos de alto peso molecular que representan entre el 60-80% del total del peso de los materiales lignocelulósicos. La lignina es un polímero no polisacárido tridimensional de unidades fenilpropano y representa entre el 0-35% del total.  Las cenizas presentes en la biomasa contienen principalmente Ca. alcaloides. K y Mg y son compuestos inorgánicos que persisten después de la incineración del material . etc. diferentes grasas. estado  de crecimiento u otros factores. gomas. cuyas proporciones y composición dentro de un mismo tipo de material varían en función de la edad. proteínas.Composición de la biomasa lignocelulósica  Entre los componentes minoritarios que no forman parte de la pared celular se encuentran. pectinas. resinas. terpenos. fenoles.. representando entre el 4-10% del peso seco. Composición de la biomasa lignocelulósica la proporción de los diferentes componentes principales de la biomasa lignocelulósica varía dependiendo del tipo de material. . Composición de diferentes materiales lignocelulósicos . Composición de LA PAJA DE TRIGO . ESTRUCTURA DE LA CELULOSA . 000. Se sintetiza en la naturaleza como moléculas individuales de D-glucosa que se van ensamblando en el mismo lugar en el que se producen .ESTRUCTURA DE LA CELULOSA La celulosa es un polímero lineal de monómeros de D-glucosa que se unen por enlaces ß-(1→4) y cuyo peso molecular medio es de 100. ESTRUCTURA DE LA CELULOSA  Las moléculas de celulosa se unen formando moléculas más largas conocidas como protofibrillas que se empaquetan en unidades mayores denominadas microfibrillas.  Las estructuras fibrilares están estabilizadas lateralmente por puentes de hidrógeno entre grupos hidroxilo intra e intermoleculares y todos los átomos de carbono están fijados en una posición concreta respecto a los otros. . por ello la celulosa se considera un polímero semicristalino. .ESTRUCTURA DE LA CELULOSA  Las regiones donde las microfibrillas presentan una estructura altamente ordenada se llaman regiones cristalinas y las regiones con una estructura menos ordenadas se denominan amorfas. son la celulosa I y la celulosa II.ESTRUCTURA DE LA CELULOSA Las dos formas cristalinas que se encuentran en la celulosa nativa es decir. en la celulosa nativa II. siendo la más abundante la celulosa I donde las cadenas de glucosa están orientadas paralelamente. Por el contrario. en las fibras naturales. las cadenas de glucosa son antiparalelas . que es sintetizada principalmente por algas y algunas bacterias. ya sea mediante el uso de enzimas o productos químicos. Las diferencias en el grado de polimerización y peso molecular también influyen en el comportamiento de la celulosa durante la hidrólisis. Cuanto más ordenada y cristalina es la celulosa es menos soluble y más difícil de degradar .IMPORTANCIAESTRUCTURA DE LA CELULOSA La estructura molecular de la celulosa y las estructuras de las protofibrillas y microfibrillas son aspectos muy importantes que condicionan la posterior hidrólisis de la celulosa. Hemicelulosa . D-manosa. D-glucosa. y por varios ácidos urónicos.HEMICELULOSA la hemicelulosa está también presente en la pared celular e las plantas. D-xilulosa. L-arabinosa. etc. Su función principal es proporcionar la unión entre la celulosa y la lignina . Dgalactosa. como el ácido glucurónico y galacturónico. Consta de polímeros formados por más de un tipo de azúcares tales como la Dxilosa. HEMICELULOSA  la constituida por una cadena principal que puede consistir en una única unidad (homopolímero) p.  Dichas cadenas. glucomananos. pueden presentar ramificaciones y sustituciones mediante enlaces covalentes. a diferencia de la celulosa. o estar formada por dos o más unidades  (heteropolímero) p.  De forma general. xilanos. glucanos y galactanos. en función del azúcar dominante en la cadena principal. . se pueden agrupar en: xilanos. ej. mananos. ej. está altamente sustituido por grupos acetilos y puede representar hasta un 30% del peso total .HEMICELULOSA  Existen diferencias en la composición y estructura de las hemicelulosas entre los diferentes tipos de biomasas.  En las maderas duras el xilano es el polímero más abundante. menor proporción  de grupos acetilo .HEMICELULOSA  El polímero más abundante en las hemicelulosas de las maderas blandas es el galactoglucomanano y presenta mayor cantidad de unidades de manosa y galactosa que las maderas duras. al igual que las maderas blandas.  En los residuos agrícolas. el componente hemicelulósico es muy parecido al de las maderas duras pero presentando. al igual que en la mayoría de materiales herbáceos. los xilanos son cuantitativamente dominantes en la fracción hemicelulósica  Dichos xilanos contienen una cadena principal formada por residuos de D-xilopiranosa unidos por enlaces ß(1→4). El xilano más abundante es el arabinoxilano caracterizado por la unión mediante un enlace Oglucosídico ß-(1→3) de moléculas de α-Larabinofuranosas a la cadena de xilano principal .HEMICELULOSA DE LA PAJA DEL TRIGO  En el caso concreto de la paja de trigo. ARABINOXILANO CARACTERISTICO DE LA HEMICELULOSA DE LA PAJA DELTRIGO . la presencia de cadenas más cortas y las ramificaciones de las cadenas principales hacen que la estructura hemicelulósica sea mucho más fácil de hidrolizar que la celulosa .IMPORTANCIA EN LA ESTRUCTURA DE LA HEMICEULOSA Las diferencias en la composición de azúcares. es por ello el tercer polímero natural más abundante en la naturaleza tras la celulosa y hemicelulosa .LIGNINA La lignina es el tercer componente mayoritario en los materiales lignocelulósicos. son: el alcohol ρ-cumarílico. cuya proporción también varía en las maderas . unidades guayacilo (G). llamados alcoholes cinamílicos. y unidades siringilo (S) respectivamente.LIGNINA Es un polímero tridimensional amorfo cuyos monómeros básicos. el alcohol coniferílico y el alcohol sinapílico Estos tres alcoholes aromáticos dan lugar a unidades ρ-hidroxifenilo (H). ALCOHOLES CINAMILICOS PRECURSOR3S DE LA LIGNINA . En el caso concreto de la paja de trigo.  los materiales herbáceos.  la lignina de las maderas duras está formada por unidades S y G. la lignina contiene unidades H. 49 y 46% respectivamente . son ricos en unidades S. G y S en unas proporciones aproximadas de 5.ESTRUCTURA DE LA LIGNINA  La lignina de las maderas blandas está formada principalmente por unidades G. G y H. Estructura aproximada de la lignina en la paja de trigo. . siendo los principales el ácido ferúlico.IMPORTANCIA DE LA ESTRUCTURA DE LA LIGNINA Es más DIFICULTOSA a la degradación enzimática que la celulosa y hemicelulosa y está unida a ambas formando una barrera impermeable que dificulta el ataque enzimático Las uniones lignina-hemicelulosa se realizan mediante otros intermediarios cinamílicos diferentes a los anteriores. el ácido diferúlico y el ácido ρ-cumárico . Proceso de producción de Bioetanol vía enzimática a partir de biomasa lignocelulósica (paja de trigo) . HIDROLISIS Para que los polisacáridos de la biomasa lignocelulósica den lugar a azúcares potencialmente fermentables. se debe someter a la biomasa a una etapa de hidrólisis. La hidrólisis de los polisacáridos puede llevarse a cabo con catalizadores ácidos (hidrólisis ácida) o con catalizadores enzimáticos (hidrólisis enzimática). . lo costoso de su recuperación y la necesaria neutralización del medio antes de la fermentación unida a los efectos corrosivos de los ácidos hacen que el proceso no sea rentable económicamente . Al utilizar ácidos concentrados. la gran cantidad de ácido empleada.HIDRÓLISIS ACIDA La hidrólisis ácida puede realizarse mediante un ácido concentrado o un ácido diluido. HIDROLISIS  Es por ello que. los procesos de producción de etanol basados en hidrólisis enzimática (HE) son los que se muestran como opciones más prometedoras. . Costos de Enzimas  Amilasas para hidrolizar almidón de maíz:1-2 centavos de US dólares por 3,8 L (1 Gal).  Celulasas para hidrolizar celulosa se estima en 50 centavos de US dólares por 3,8 L (1 Gal). 82 El proceso de producción de etanol a partir de biomasa lignocelulósica basado en la HE consta básicamente de las siguientes etapas: 1. Pretratamiento, 2. Hidrólisis Ensimatica-HE 3. fermentación 4. destilación PRETRATAMIENTO New Phytologist (2008) 178: 473–485 El pretratamiento tiene como finalidad hacer la celulosa más accesible a la hidrólisis enzimática y solubilizar las hemicelulosas 85 . %20Jus tin%20Goh.nz/pdfs/neri_conference_proceedings_11_2007/Presentation%2011/11. University of Auckland.org.Lignocellulose Pre-tratamiento http://neri. NZ 86 . Auckland.ppt Justin Goh. University of Auckland.nz/pdfs/neri_conference_proceedings_11_2007/Presentation%2011/11. cerevisiae Ruptura de las cadenas de celulosa a glucosa a 45-50ºC Fermentación Etanol S. NZ 87 . Auckland.Glucose Glucose Glucose Lignocellulosic Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Glucose Sacarificación S.ppt Justin Goh.%20Justin%20Goh. cerevisiae fermenta glucosa a 25-30ºC http://neri.org. y provocar la solubilización y/o redistribución de la lignina . tales como la cristalinidad o el grado de polimerización. debe alterar las características estructurales de la celulosa.Pretratamiento Un pretratamiento efectivo debe disociar el revestimiento que la lignina y la hemicelulosa forman alrededor de la celulosa con el fin de aumentar la accesibilidad de ésta a las enzimas. es necesario desarrollar tecnologías de pretratamiento eficientes que reduzcan los costes del proceso global de producción de etanol. se ha estimado que el pretratamiento representa aproximadamente el 33% del coste total del proceso (Lynd. .Pretratamiento Desde un punto de vista económico. 1996) y por ello. que pueden ser clasificadas según su naturaleza en pretratamientos físicos. químicos.Tipos de Pretratamiento Existen diferentes tecnologías de pretratamiento de la biomasa lignocelulósica. biológicos físico-químicos     . .Petratamientos Físicos Dentro de los pretratamientos físicos se engloba la molienda que utiliza fuerzas de impacto y cizalla para disminuir la cristalinidad de la celulosa. pero en todos los casos supone altos costes energéticos y de capital. Los requerimientos energéticos en este tipo de pretratamientos dependen del tamaño final de partícula que se quiera alcanzar y de la materia prima a pretratar. ácidos. álcalis. Entre los diferentes pretratamientos químicos. el pretratamiento con ácido diluido ha sido el más estudiado y mejora significativamente la hidrólisis enzimática . peróxido y solventes orgánicos.Pretratamientos Químicos Los pretratamientos químicos emplean diferentes agentes como el ozono. Petratamientos biológicos Los pretratamientos biológicos implican el uso de microorganismos como los hongos de la podredumbre blanca. lo que supone un problema para el rendimiento total del proceso Además. El principal inconveniente es que dichos hongos también consumen celulosa. parda o blanda. la lentitud a la que se desarrollan estos procesos supone una desventaja adicional . capaces de degradar la lignina y hemicelulosa. . entre las que se encuentra la paja de trigo. Debido a su idoneidad para un amplio rango de materias primas.Petratamientos fisicoquímicos Entre los pretratamientos físico-químicos la explosión por vapor (EV) ha sido el pretratamiento más ampliamente utilizado para la biomasa lignocelulósica. La EV combina efectos mecánicos con efectos químicos .Pretratamiento de explosión por vapor(EV) El pretratamiento por explosión por vapor (EV) es un pretratamiento hidrotérmico en el que la biomasa es sometida a la acción de vapor saturado a relativamente alta presión durante un periodo determinado de tiempo (que puede variar desde unos segundos a varios minutos) tras el cual. el reactor se somete a una brusca descompresión. Pretratamiento de explosión por vapor(EV) Los efectos mecánicos están causados por la rápida despresurización que provoca una evaporación del agua interna. creando fuerzas de cizalladura que producen separación de las fibras. principalmente en las zonas de celulosa amorfa más débiles . Pretratamiento de explosión por vapor(EV) El efecto químico se debe a que algunos grupos acetilos de las hemicelulosas son hidrolizados produciendo ácido acético. éste disminuye ligeramente el pH del agua y a la temperatura del proceso. cataliza la hidrólisis de la hemicelulosa (autohidrólisis) . SEPARACION DE LA FIBRA TRAS EV . lo que implica mayor generación de productos tóxicos. . con EV  La EV se ha mostrado como un método de pretratamiento adecuado para aumentar la accesibilidad de la celulosa al ataque enzimático para un amplio rango de materias primas). lo que provoca que el proceso de autohidrólisis no sea tan efectivo.Problemas del pret. este pretratamiento se muestra menos eficaz con las maderas blandas debido a su mayor contenido en lignina y menor número de grupos acetilo. Sin embargo. En el caso de las maderas blandas es necesario añadir un catalizador ácido. con EV la posibilidad de emplear tamaños relativamente grandes de partícula. la alta recuperación de azúcares. No obstante.Ventajas del pret. buenos rendimientos en la posterior HE y su viabilidad para ser implementado a escala comercial. . entre sus limitaciones se encuentran la parcial degradación de los azúcares hemicelulósicos y la generación de compuestos tóxicos que son potencialmente inhibidores de las etapas posteriores de hidrólisis y fermentación. evitar la adición de catalizadores ácidos (a excepción de las maderas blandas). generándose productos tóxicos que pueden afectar las siguientes etapas de hidrólisis y fermentación.Compuestos tóxicos generados en el pretratamiento Cuando los materiales lignocelulósicos se someten a condiciones severas durante el pretratamiento (alta temperatura. ambiente ácido…) puede darse cierta degradación de la lignina y de los azúcares. alta presión. . ya sean hemicelulósicos o celulósicos. .Principales productos de degradación originados en el pretratamiento de la biomasa lignocelulósica. . Hidrólisis enzimática La hidrólisis enzimática (HE) constituye una de las etapas limitantes del proceso global de producción de etanol. . y con la propia naturaleza de la lignocelulosa. Las principales dificultades al realizar la HE de la biomasa lignocelulósica están relacionadas con la baja actividad específica de las enzimas actualmente disponibles. lo que conlleva el empleo de altas dosis de celulasas. Hidrólisis enzimática El material insoluble obtenido tras el pretratamiento de EV está formado principalmente por celulosa y lignina. . se emplean diversas enzimas que se conocen con el nombre de celulasas. ya que gran parte los azúcares hemicelulósicos son solubilizados durante el mismo. Con el fin de romper las cadenas de celulosa en monómeros de glucosa. Thermobifida. y Clostridium . entre los que se encuentran bacterias y hongos. pero sólo un pequeño número de éstos son capaces de producirlas en grandes cantidades.Hidrólisis enzimática Un amplio rango de microorganismos. Algunas de las bacterias celulolíticas más estudiadas pertenecen al grupo Cellulomonas. son productores de celulasas. En concreto. son las celulasas producidas por hongos las que se comercializan actualmente. . la investigación se ha centrado en algunos géneros de hongos como Phanerochaete. Fusarium y Trichoderma y algunas especies de Aspergillus. como la producción de enzimas termoestables y la síntesis de complejos enzimáticos extracelulares o celulosomas. ya que producen celulasas en grandes cantidades y de forma extracelular lo que facilita su recuperación del medio de cultivo. Penicillium y Shizophyllum.Hidrólisis enzimática A pesar de que los sistemas enzimáticos producidos por dichas bacterias presentan propiedades interesantes. . celobiohidrolasas (CBH) y ßglucosidasas (BG). ya que esta última degrada la celobiosa que tiene un efecto fuertemente inhibidor sobre las primeras . Las EGs actúan hidrolizando aleatoriamente los enlaces ß-(1→4) centrales de la cadena de celulosa creando extremos libres. también llamadas exoglucanasas. Las BGs.Hidrólisis enzimática (Uso de celulalas) Las celulasas pertenecen principalmente a tres grupos de enzimas conocidas como endoglucanasas (EG). celobiosa y oligosacáridos de bajo peso molecular. actúan sobre los extremos de las cadenas liberando monómeros de glucosa. Las CBHs. 1998). son las encargadas de hidrolizar las moléculas de celobiosa en dos moléculas de glucosa. También se produce otro sinergismo entre las EGs y CBHs y las BGs. El mecanismo de actuación de las celulasas más aceptado actualmente implica una acción sinérgica secuencial entre las EGs y CBHs sobre la celulosa (Medve y col. . Secreta principalmente EGs y CBHs. pero es deficiente en BGs. reesei produce dos tipos de CBHs (CBH I y CBH II). sea necesario suplementar el cóctel enzimático con BGs con el fin de evitar la acumulación de celobiosa. . IV y V) y dos BGs (BG I y BG II). II. T. al emplear preparados comerciales de celulasas obtenidos a partir de este hongo. III. De ahí que.Cocteles de cultivo Los cócteles enzimáticos de celulasas comúnmente comercializados son los producidos por el hongo filamentoso Trichoderma reesei. al menos cinco tipos de EGs (EG I. Zymomonas mobilis y Thermoanaerobacter mathranii. ferúlico esterasas y ß-galactosidasas. Incluyen enzimas que rompen la cadena principal. Pichia stipitis. estas incluyen un mayor número de grupos de enzimas con actividades enzimáticas específicas para cada tipo de enlace. α-Dglucuronosidasas. . existen microorganismos que las producen en cantidades mayores. tales como: Escherichia coli. hemicelulasas.Cocteles de cultivo La mayoría de los microorganismos productores de celulasas producen también. y enzimas que rompen las ramificaciones como las α-L-arabinofuranosidasas. Debido a la naturaleza diversa de la hemicelulosa. como las xilanasas y las ß-xilosidasas. acetixilano esterasas. aunque en menor medida. No obstante. (SFS) .Hidrolisis enzimatica  En el proceso de obtención de etanol a partir de biomasa. la HE puede realizarse antes de la fermentación (hidrólisis y fermentación separadas. HFS) o simultáneamente a ésta. FERMENTACIÓN . los azúcares liberados durante la hidrólisis enzimática son fermentados con la consiguiente producción de etanol y CO2.Fermentación Cuando la fermentación se emplea en el proceso de producción de bioetanol a partir de biomasa lignocelulósica.51 gramos de etanol por gramo de azúcar. La conversión estequiométrica de la glucosa y xilosa a etanol es de 0. En la práctica es muy difícil obtener conversiones tan altas ya que las levaduras derivan cierta parte de la energía que consumen Hacia el metabolismo celular y el crecimiento. . FERMENTACIÓN . . cerevisiae presenta una gran limitación cuando se quiere utilizar en la fermentación de los azúcares hemicelulósicos ya que no es capaz de fermentar pentosas. muestra gran tolerancia a los productos tóxicos generados durante el pretratamiento.Fermentación  El microorganismo comúnmente empleado a nivel industrial en los procesos de fermentación alcohólica es la levadura Saccharomyces cerevisiae. si se emplea en procesos de producción de etanol a partir de lignocelulosa.  No obstante. .51 g/g). ya que puede usar todo tipo de hexosas y produce etanol con unos rendimientos cercanos al máximo teórico (0. S. que también están presentes en los materialeslignocelulósicos.  De ahí el interés de utilizar en este proceso microorganismos capaces de fermentar de forma eficiente todo tipo de azúcares. como la xilosa. Además. la obtención de altos rendimientos a etanol y altas productividades no son las únicas características a tener en cuenta en la elección del microorganismo para un proceso de producción de etanol a partir de lignocelulosa.Fermentación La fermentación de las pentosas. El microorganismo empleado debe ser también capaz de tolerar los posibles tóxicos generados durante el pretratamiento. En este contexto cobran interés los procesos de adaptación como la ingeniería evolutiva que será comentada más adelante. . FERMENTACIÓN DE XILOSA . . entre los que se encuentra la paja de trigo. Es por ello que la utilización de la xilosa es esencial para una eficiente y rentable conversión de la biomasa lignocelulósica a etanol. contienen alrededor de un 25% de azúcares hemicelulósicos.Fermentación de la xilosa Los residuos agrícolas. principalmente xilosa. Únicamente bacterias entéricas y algunas levaduras como Candida shehatae. stipitis son capaces de fermentar la xilosa a etanol. Además. pero con rendimientos relativamente bajos. requieren condiciones microaerófilas para su crecimiento y son muy sensibles a los inhibidores y a los cambios de pH ( . Pachysolen tannophilus y P.Fermentación de la xilosa Mientras la fermentación de la glucosa puede llevarse a cabo de forma eficiente por numerosos tipos de microorganismos. las levaduras fermentadoras de xilosa no toleran altas concentraciones de etanol. la fermentación de la xilosa presenta algunas limitaciones. Puesto que la utilización de forma eficiente de todos los azúcares hemicelulósicos es clave para reducir el coste de la producción de etanol. tolerancia al etanol y a los inhibidores). se están obteniendo microorganismos fermentadores de xilosa mediante técnicas de ingeniería genética . alta productividad. altos rendimientos.Fermentación de la xilosa Actualmente no existen microorganismos que presenten todas las características deseables para la fermentación eficiente de los azúcares procedentes de los materiales lignocelulósicos (fermentación de hexosas y pentosas. . mobilis. coli. o por la introducción de los genes de la ruta de la fermentación de las pentosas en microorganismos productores de etanol como la levadura S. cerevisiae o la bacteria etanologénica Z.Fermentación de la xilosa ya sea por la introducción de los genes relacionados con la producción de etanol en las bacterias entéricas como E. Fermentación de la xilosa  Debido a la larga tradición en el empleo de S. se están realizando numerosos esfuerzos para modificarla de forma eficaz. cerevisiae recombinantes capaces de cofermentar la glucosa y la xilosa se han basado en dos diferentes aproximaciones para conseguir la isomerización de la xilosa a xilulosa . S.  Por ello las principales estrategias para conseguir cepas de S. cerevisiae para la producción de etanol a escala industrial existe una preferencia en el empleo de este microorganismo en las aplicaciones comerciales. cerevisiae no presenta la capacidad de fermentar las pentosas a etanol. cerevisiae no puede fermentar la xilosa a etanol de forma natural. puesto que S. Sin embargo. pero sí fermenta la xilulosa. Diferentes rutas de la fermentación de la xilosa en bacterias o levaduras fermentadoras de xilosa. . INTEGRACIÓN DE LAS ETAPAS DE PROCESO . Esquema simplificado de los procesos con Paja de trigo . Concentración de etanol obtenida en los procesos de SFS y SCFS y valores teóricos calculados para un proceso de HFS. . . con un contenido aproximado del 5% de agua. que no requieren modicaciones en los motores actuales. En este proceso se obtiene el alcohol hidratado. El etanol se usa en mezclas con la gasolina en concentraciones del 5 o el 10 %.BIOETANOL A PARTIR DE BIOMASA AMILÁCEA El bioetanol se produce por la fermentación de los azucares contenidos en la materia orgánica de las plantas. . que tras ser deshidratado se puede utilizar como combustible. E5 y E10 respectivamente.Fermentación--------Etanol Mediante la fermentación directa de productos azucarados: C6H12O6 +Enzimas------.2CH3CH2OH(l) + 2CO2(g) + H2O(l) El bioetanol mezclado con la gasolina produce un biocombustible de alto poder energetico con caractersticas muy similares a la gasolina pero con una importante reduccion de las emisiones contaminantes en los motores tradicionales de combustion. Almidón ------Hidrolisis---------Azúcar----------. . .Esquema general de fabricación de bioetanol. Esquema Producción Industrial de Alcohol a partir de Almidón . Diagrama esquemático del procedimiento experimental . Pruebas Preeliminares  Pruebas Preeliminares . Mezclar perfectamente y se almacena. 0. . La solución de almidón se realizo de la siguiente manera: 1.Solución Almidón de Trigo Se prepara una solución madre de almidón de trigo para realizar las pruebas de yodo y de azucares reductores.507 g de almidon de trigo en 50 mL de agua destilada 2. Prueba deYodo La prueba de yodo se realiza con la Finalidad de determinar la presencia de almidón en la muestra. Una coloración azul-morado. por la formación de un complejo almidón-yodo indica un resultado positivo. . Prueba de Azucares Reductores La prueba de azucares reductores tiene como objetivo determinar la presencia de grupos carbonilo libres (C=O). de ahi su nombre. Esto implica la oxidación del grupo aldehido de la glucosa. . 4. 5. Se pesaron 90 g de almidón de trigo y se colocaron en dicho matraz. Si la coloración observada era lila o casi blanca se poda seguir con la segunda etapa de la hidrolisis.6 g de CaCl2 y se coloraron en el matraz anterior. De otro modo.Procedimiento 1. En un matraz de 4 L se colocaron 3L de agua de la llave. Se realizo una prueba de cuanticacion de almidón por medio de la prueba de yodo. . 6. se dejaba reaccionar por mas tiempo hasta que se presentara este color. Después se espero a que la temperatura alcanzara los 72 C y se colocaron 6 g de la enzima -amilasa. Se pesaron 0. Se espero que la solución gelatinizara. La reacción se dejo a temperatura constante durante 5 horas. 2. 3. Procedimiento 7. la reacción se dejo por 2. si la coloración es rojo casi cafe la reacción de la hidrolisis esta terminada.5 horas a temperatura constante. Se llevo la solución del matraz a una temperatura de 60 C y se adicionaron 9 mL de la enzima glucoamilasa. 9. Se realizo una prueba de azucares reductores. 8.2. Se enfrió el matraz en un baño de hielo a 4 C y se adiciono 1 mL de H3PO4 para obtener un pH de 4. . . . nutrientes para levaduras y amonio para mantener el pH. tanque de mezclase añaden ácido fosfórico. 4. 2. para pasar a continuación a su molienda y formar una harina. junto con agua y algunas enzimas y productos químicos cuya función es destrozarla. harina va al tanque de MP desde donde. 3.Descripción del proceso 1. El primer paso del proceso de producción consiste en la separación de las impurezas de la materia prima. . para liberar el almidón.Descripción del proceso 5. Preparación del mosto. este mosto se enfría (de 90ºC a 30ºC) antes de pasar a la Fermentación con la levadura. que se separa y emplea en la fabricación de carbonato de estroncio y bebidas carbónicas. Después de la fermentación.. se adiciona vapor y se pasa a su licuefacción y sacarificación. 6. en el proceso se genera dióxido de carbono (CO2). El mosto fermentado pasa a destilar Continua la Destilación separando el sólido no fermentable y el agua con etanol. por medio de tamices moleculares. El siguiente paso consiste en la deshidratación del etanol. .Descripción del proceso  7.. 8. HIDROLISIS DE ALMIDÓN La hidrolisis del almidón se llevo a cabo en dos etapas: En la primera etapa se lleva a cabo la reacción de la enzima -amilasa y la segunda por medio de la enzima glucoamilasa, esto se realiza para obtener glucosa, porque esta es la fuente de carbono (sustrato) que requiere la levadura para crecer y poder producir el etanol Procedimiento control fermentación 1. En un reactor biológico se agrega solución de almidón hidrolizada, el cual es el medio de cultivo y se le agregan nutrientes para levadura. 2. Se inocula al medio de cultivo del biorreactor, con la solucion de levadura, que llevaba 24 hr con el inoculo. 3. Se esteriliza el inoculo y se lava perfectamente el biorreactor antes de la operación. 4. Se ajusto el biorreactor a una temperatura de 30 C y una agitación de 150 rpm. 5. Se toman muestras de 10 mL aproximadamente cada 5 horas y se toma de ahi una alícuota de 6 mL y se colocar en un tubo de centrifuga y se introdujo al equipo por 15 minuto a 4000 rpm. 6. Mientras tanto, a los 4 mL sobrantes se les realizo un análisis de absorbancia. 7. Al terminar el tiempo en la centrifuga se tomaron 3 mL del sobrenadante y se filtra, se guardo en un tubo con tapon, se etiqueto y se guarda en el congelador. Preparación del medio de cultivo  10 g/L dextrosa diluido en 100 mL  10 g/L peptona de casena  5 g/L de extractos de levadura (yeast extract)  1 g/L de NaCl  Estos últimos tres diluidos todos en 400 mL. . 2. 7. Se tomaron 5 mL de la muestra sin diluir a la que previamente se le midió la absorbancia. 3. se ajusto a 4000 rpm durante 15 minutos. . Se colocaron en un tubo de centrifuga y se introdujo en el equipo. Se filtro la solución a un tubo con tapón. 6. 4. 5.Pruebas de Alcohol 1. Se tapo el tubo y almaceno en el congelador. Se etiqueto el tubo. Al finalizar el experimento se recolectaron todos los tubos y se llevaron al laboratorio en donde si midió la concentración de etanol utilizando un cromatografo de gases (CG). Con una jeringa se tomaron 2 mL del sobrenadante resultante de la centrifugación. . . . .Destilación y Puricacion Para aumentar la concentración de alcohol de la solución obtenida posterior a la fermentación se llevan a cabo cuatro etapas:  Dos destilaciones  Dos purificaciones en las cuales se utiliza acetato de sodio anhidro. De igual forma se mide la concentración puntual en función del tiempo. La segunda destilación se lleva a cabo en una columna utilizando una columna larga. así como la concentración de los cortes. .Primera y Segunda Destilación La primera destilación se llevo a cabo la destilación en la Columna de destilacion donde se hacen 6 cortes midiendo la concentración de alcohol como %v utilizando un refractómetro. Balance de Masa Se realiza un balance de materia comenzando por los 90 g de almidón de trigo. Considerando que el almidón de trigo utilizado estuviera compuesto al 100% de almidón se hacen los siguientes cálculos: . . 135 L al 2%v Alc/Vol. es posible calcular el rendimiento teórico de la fermentación.Con base en el resultado obtenido y considerando que se obtuvieron 2. Para el caso de las destilaciones se utilizo la ecuación: . . agua-libre (anhidro) el etanol requiere la destilación siguiente a un paso de la deshidratación. un paso relativamente complejo en la producción de combustible de etanol. . La Deshidratación de . de aproximadamente 95 alcohol por ciento y cinco agua por ciento. La producción de puro. El segundo el método emplea tamices moleculares en que selectivamente absorben el agua la base de la diferencia en el tamaño molecular entre el agua y el etanol. es cumplido en uno de dos ways. o la solución hirviente constante. la mayoría normalmente benceno que se agrega al etanol / riegue mixture. permitiendo separación de etanol anhidro.AZEOTOPO El etanol y forma de agua un azeotrope. Esto cambia las características hirvientes del la solución. El cinco agua por ciento no puede ser separada por la destilación convencional. El primer método usa un tercio el líquido. . . . . . . . . . . . . sin embargo. Esta es la mezcla habitual y mezcla máxima autorizada en la actualidad por la regulación europea.Aplicaciones del Bioetanol  E5: El biocombustible E5 significa una mezcla del 5% de bioetanol y el 95% de gasolina normal. . es previsible una modificacion de la normativa europea que aumentara este limite al 10% (E10) ya que diferentes estudios constatan que los vehículos actuales toleran sin problemas mezclas hasta el 10% de bioetanol y los benecifios para el medioambiente son signicativos. Aplicaciones del Bioetanol  E10: El biocombustible E10 significa una mezcla del 10% de bioetanol y el 90% de gasolina normal. Esta mezcla es la mas utilizada en EEUU  ya que hasta esta proporción de mezcla los motores de los vehículos no requieren ninguna modificación y e incluso produce la elevación del un octano en la gasolina mejorando su resultado y obteniendo una notable reducción en la emisión de gases contaminantes. . Debido al respaldo de los gobiernos e instituciones hacia el desarrollo de las energías renovables aplicadas en el sector de la automoción. que ofrecen la posibilidad de utilizar energía renovable en su máximo estado de mezcla sin la necesidad de consumir mas energía. cada vez son mas los fabricantes que investigan y desarrollan vehículos de este tipo. Brasil.Aplicaciones del Bioetanol E85: Mezcla de 85% de bioetanol y 15% de gasolina. las marcas mas conocidas ofrecen vehículos adaptados a estas mezclas. En EE. También se comercializan.UU. Por tanto. son vehículos totalmente polivalentes.. Suecia) los llamados vehículos FFV o Vehículos de Combustibles Flexibles con motores adaptados que permiten una variedad de mezclas. .UU. Los \Fuel Flexible Vehicules" (FFV) son vehículos de turismo que pueden utilizar como combustible tanto gasolina convencional derivada del petróleo como bioetanol en mezclas de hasta un 85% (E85). en algunos países (EE. utilizada en vehículos con motores especiales. Aplicaciones del Bioetanol E95 y E100: Mezclas hasta el 95% y 100% de bioetanol son utilizados en algunos países como Brasil con motores especiales. E-DIESEL: El bioetanol permite su mezcla con gasoil utilizando un aditivo solvente y produciendo un biocombustible diesel el E-Diesel. El E-Diesel ya se comercializa con éxito en EEUU y Brasil y pronto hará su aparición en España y Europa. con muy buenas características en cuanto a combustión y reducción de contaminación ofreciendo otras alternativas al bioetanol en el campo de los vehículos diesel. . La adición de ETBE o etanol sirve para aumentar el índice de octano de la gasolina. subproducto de la destilación del petróleo. .Aplicaciones del Bioetanol  ETBE: No se comercializa como un biocombustible. se aditiva a la gasolina en proporciones del 10-15 %. El ETBE (etil-terbutil eter) se obtiene por síntesis del bioetanol con el isobutileno. sino que se utiliza como un aditivo de la gasolina. evitando la adición de sales de plomo. como el etanol.  El ETBE posee las ventajas de ser menos volátil y mas miscible con la gasolina que el propio etanol y. El ETBE (etil-terbutil eter) se obtiene por síntesis del bioetanol con el isobutileno. . El ETBE posee las ventajas de ser menos volátil y mas miscible con la gasolina que el propio etanol y. subproducto de la destilación del petróleo. sino que se utiliza como un aditivo de la gasolina. La adición de ETBE o etanol sirve para aumentar el índice de octano de la gasolina.Aplicaciones del Bioetanol  ETBE: No se comercializa como un biocombustible. se aditiva a la gasolina en proporciones del 10-15 %. evitando la adición de sales de plomo. como el etanol.  Aumenta el octano del combustible con un coste pequeño.  Los biocarburantes emiten un 40-80% menos de gases invernaderos que los combustibles fósiles.Ventajas en el uso de bioetanol  Es una fuente de combustible renovable. .  Es una fuente mas limpia de combustible.  El bioetanol es superior medioambientalmente al resto de los carburantes mas importantes.  Reduce la formación de la lluvia acida.  Reduce dependencia del petróleo del extranjero.  Virtualmente utilizable en todos los vehículos.  Fácil de producir y almacenar. Ventajas en el uso de bioetanol     Mejora la calidad del aire en zonas urbanas. Se estima que la reducción es de 40 a 80% menos de gases invernadero que los combustibles fósiles.. con un bajo costo.  Reduce las emisiones contaminantes como monóxido de carbono (CO) e hidrocarburos. . Con su producción puede reducirse los residuos. No contamina el agua. En mezcla con gasolina.  Es virtualmente utilizable en todos los vehículos con motor a gasolina. aumenta el numero de octanos y promueve una mejor combustión. Inconvenientes en el uso del bioetanol  Para poder utilizar el bioetanol como combustible puro (E100) se necesita llevar a cabo varias      medicaciones dentro del motor. Variar la mezcla de combustible / aire. . Bujas resistentes a mayores temperaturas y presiones. y as no alterar significativamente el consumo. Estas son: Aumentar la relacion de compresion. Conductos resistentes al ataque de alcoholes. Se debe agregar un mecanismo que facilite el arranque en frio. . . . . S. U. Similar assumptions would raise corn ethanol’s FER if. The fossil energy–replacement ratio (FER) compares energy yield from four energy sources with the amount of fossil fuel used to produce each source.Fig. Department of Energy 184 . The corn ethanol industry. corn stover were to replace current natural gas usage. Note that the cellulosic ethanol biorefinery’s projected yield assumes future technological improvements in conversion efficiencies and advances that make extensive use of a biomass crop’s noncellulosic portions for cogeneration of electricity. Breaking the Biological Barriers to Cellulosic Ethanol:A Joint Research Agenda. 2. for example. is providing a foundation for expansion to cellulosic ethanol. already producing ethanol as an important additive and fuel extender. Comparison of Energy Yields with Energy Expenditures. . May 2001.agra-europe. R. Chandler. http://www. G. . [4] J. Opin. Fuel Process. May 2008. and M Emptage. analysis and outlook. L Zhao. Sandoval.html. [5] A Gray. 10:141{146. and Z. Curr. 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Novel evolutionary engineering approach for accelerated utilization of glucose.J. and arabinose mixtures by engineered Saccharomyces cerevisiae strains. Wyman C.T.. Applied and Environmental Microbiology 75. Toirkens M. Biomass ethanol: Technical progress. .ACTIVIDAD A DISTANCIA Actividad en Grupo: Verlos los videos en clase. Realizar las siguientes actividades. Determinar el contenido de almidón ( material lignocelulosico) del residuo teóricamente y con referencia. 2. Plantee un procedimiento para extraer la fibra o almidón del residuo. . Como purificaría el alcohol obtenido. Establezca un procedimiento para obtener el bioetanol.ACTIVIDAD EN GRUPO A DISTANCIA  Reunirse en grupos de 2 o máximo 3 personas-            Seleccione un residuo agrícola(LIGNOCELULOSICO O ALMIDONOSO) . 3. De acuerdo a los conocimientos del primer semestre de la línea de énfasis: 1. 7. Establezca un procedimiento para realizar la hidrolisis de la fibra o el almidón relacionándolo con el residuo. 8. 6. Que características tiene esta fibra o el almidón. 9. 4. Que rendimientos espera del proceso. Estime el rendimiento de almidón o la fibra del residuo. 5. Que pruebas le permitirían confirmar el contenido de Fibra o almidón. cáscaras de un vegetal rico en almidón. salvado de un cereal. Determinar el contenido de almidón ( material lignocelulosico) del residuo teóricamente y con referencia. recuerde enviar la tarea por el link a continuacion De acuerdo a los conocimientos del primer semestre de la línea de énfasis:            . Que pruebas le permitirían confirmar el contenido de almidón. Establezca un procedimiento para obtener el bioetanol.ACTIVIDAD GRUPAL MODULO UNO Reunirse en grupos de 2 o máximo 3 personas Seleccione un residuo agrícola como la paja de un cereal. 3. Que características tiene este almidón. 9.. 6.: En este caso seleciona la biomasa lignocelulosica. etc. Como purificaría el alcohol obtenido. Establezca un procedimiento para realizar la hidrolisis del almidón relacionándolo con el residuo. Que rendimientos espera del proceso. y remplace la infomeción solicitada con almidón por celulosa. 5. 1. 4. 8. tallos o espigas de hierba o un cereal.Y GUIESE CON LOS TEMAS EN CLASE. SEGUNDA OPCIÓN: SI NO DESEA PROCESAR RESIDUOS ALMIDONOSOS ENTONCES PROPOINGALO CON RESIDUOS LIGNOCELULÓSICO. 2.. 7. Estime el rendimiento de almidón del residuo. Plantee un procedimiento para extraer el almidón del residuo. 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