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BIOETANOL A BASE DE PIÑA

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Anderson F. Santos

on 28 February 2014

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Transcript of BIOETANOL A BASE DE PIÑA

BIOETANOL A BASE DE PIÑA
ANDERSON SANTOS
Ingeniería civil
NATHALIA TORRADO
Ingeniería Eléctrica
BIOLOGÍA PARA INGENIEROS
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
2014
IMPORTANCIA DEL TEMA

Los actuales métodos de producción de etanol con biomasa en su mayoría presentan dificultades con la seguridad alimentaria, y queremos pensar en una forma alternativa para poder darle uso a la biomasa residual de origen agrícola en los procesos de producción de dicho carburante.
OBJETIVO GENERAL
Aprovechar la agro-industrialización de la piña y al mismo tiempo generar un valor agregado de los procesos post-cosecha piñera, manteniendo siempre como ideal el preservar el medio ambiente.
OBJETIVOS
ESPECÍFICOS
Informar sobre el proceso de bioetanol a base de piña
Analizar el impacto ambiental qué ese proceso genera y las posibles soluciones que se puedan dar.
Comprender la importancia de generar proyectos sostenibles que tengan como materia prima desechos agrícolas.
LA PIÑA
Taxonomía:
Clase: Angíosperma
Subclase: Monociteledónea
Orden: Faminosa
Familia: Bromeliáceas
Género: Ananas
Especie: Sativus- Comosus

Condiciones para su cultivo:

Clima cálido(27º-34º)
Suelo franco, arcilloso y arenoso
Altitud (300-900 MSNM)
Terrenos bien drenados y ácidos
Precipitación fluvial anual (1500-3500)
Luminosidad: (1500 horas x año)
Tomado de: Guido(1983)- PAC(2005)
PARTES DE LA PIÑA
Pulpa: 33%
Corazón: 6%

Corona: 20%

Cáscara: 41%
Variedades:
Cayena
Perolera
Manzana
Clavo rojo
MD2
La piña tropical mide unos 30cm y tiene un diámetro de 15cm.
Temporada de cosecha:
Alto(Agosto-mayo)
Bajo(Junio-julio)
El principal productor de piña es Tailandia, seguido de países latinoamericanos como Brasil, México y Colombia.
Tomado de:
REVISTA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA.
PREPARACIÓN DEL TERRENO
RETOÑO USADO COMO SEMILLA PARA UNA PROXIMA COSECHA.
ETAPA DE FLORACIÓN
ETAPA DE MADURACIÓN
ETAPA DE COSECHA
SEPARACIÓN POR VARIEDADES
>El Nitrógeno y el Potasio son los nutrimentos más importantes para la piña. El Nitrógeno influye sobre el rendimiento y el potasio sobre la calidad de la fruta, principalmente. En los primeros estados de desarrollo se recomienda la aplicación de fósforo para contribuir a un buen desarrollo radical.
>La propagación o reproducción de la Piña se realiza por el método asexual, utilizando los retoños que emergen de las diferentes partes de la planta, conocidos como coronas, bulbillos y yemas axilares.
González, L. C. 2005. Expansión Piñera En El Caribe.
OIRSA, 1999. Manual de el cultivo de la Piña.
Pac, J. 2005. Experiencias En El Cultivo De Piña
LITERATURA CONSULTADA
¿QUÉ ES EL BIOETANOL?
El etanol es un combustible que puede producirse a partir de un gran número de plantas, con una variación, según el producto agrícola, del rendimiento entre el combustible consumido y el generado en dicho proceso. El bioetanol tiene las mismas características y composición química que el etanol ya que se trata del mismo compuesto. La diferencia radica en su proceso de producción. El bioetanol ha de ser obtenido desde biomasa, no pudiendo obtenerse del petróleo.

.
Proceden del azucar de alguna planta)
En algunos casos culpable de grandes deforestaciones y del aumento del precio de los alimentos, al suplantar selvas y terrenos agrícolas para su producción,dudando además de su rentabilidad energética
PRODUCCIÓN DE BIOETANOL
FERMENTACIÓN

PURIFICACIÓN

SÍNTESIS QUÍMICA


Se acostumbra a realizar por el
medio anaeróbico de azúcares con levadura
en solución acuosa y posterior destilación.


MATERIA PRIMA PARA PRODUCCIÓN DE ETANO
L
Alto contenido de
sacarosa:
Dulces
Caña de azúcar
Remolacha
Melazas
Sorgo dulce
Alto contenido de
almidón:
Maíz
Papa
Yuca
Alto contenido de
celulosa:
Maderas
Residuos agrícolas
Necesitamos separar etanol del agua y para esto se usa el método de destilación simple ó sencilla, qué consiste en:
"...Los vapores producidos son inmediatamente canalizados hacia un condensador, el cual los refresca y condensa de modo que el destilado no resulta puro. Su composición será idéntica a la composición de los vapores a la presión y temperatura dados."
Tomado de:
Fundamentos de tecnología química.
Vollrath Hopp
El etanol para uso industrial se suele sintetizar mediante hidratación catalítica del etileno con ácido sulfúrico como catalizador. El etileno suele provenir del etano (un componente del gas natural) o de nafta (un derivado del petróleo).

Tras la síntesis se obtiene una mezcla de etanol y agua que posteriormente hay que purificar mediante alguno de los procesos descritos anteriormente.
¿BIOETANOL A BASE DE PIÑA?
La piña al ser un fruto tropical, tiene gran cantidad de
azúcar
qué puede ser fermentado, y producir etanol por medio de la destilación de dicha solución fermentada.
¡ El 41% de la piña se encuentra en sus cáscaras! y ésta
biomasa residual
resultaría útil.
Al ser producido con las cáscaras, el producto obtenido tendría un valor agregado y podría convertirse en un beneficio para los agricultores.
METODOLOGÍA
Eliminación de la lignina.
Hidrólisis.
Fermentación.
Destilación simple.
Resultados
LEGISLACIÓN AMBIENTAL
Ley 939- 2004
Ley 693- 2001
Ley 788- 2002
Mezcla de biocombustibles.
Política integral de BC.
Los biocombustibles son aquellos combustibles líquidos o gaseosos que han sido obtenidos de un vegetal o animal y qué pueden emplearse en procesos de combustión .

El combustible diesel que se utilice en el país podrá contener BC para uso en motores diesel en las cantidades establecidas por el MIN. de minas y energía junto con el MIN. de ambiente y desarrollo territorial.

El biocombustible destinado a la mezcla con ACPM estará exento del impuesto de ventas y del impuesto global del ACPM.
LEY 939 DE 2004
LEY 693 DE 2001
LEY 788 DE 2002
Art 31-88: Se declara exento del IVA al alcohol carburante, se exoneró del pago del impuesto global y de la sobretasa al porcentaje de alcohol carburante que se mezcle con gasolina motor.
Las gasolinas que se utilicen en el país, tendrán qué contener compuestos oxigenados tales cómo alcoholes carburantes.

Los ministerios de energía y minas, de ambiente, vivienda y desarrollo territorial; de hacienda, de agricultura y comercio exterior serán los encargados del buen uso, la producción, comercialización y consumo de alcoholes carburantes.
MEZCLA DE BIOCOMBUSTIBLES
El 31 de marzo de 2009 el gobierno Colombiano decretó la introducción paulatina de vehículos de combustible flexible E85 qué reemplazará el E10(2005). La regulación aplica a todos los vehículos con motor a gasolina con cilindrada inferior a 2 litros que se fabriquen, ensamblen, importen, distribuyan y comercialicen en el país a partir del 1 de enero de 2012
Serán capaces de operar con gasolina o E85 desde el 2012 (una mezcla de 85 % de etanol y de 15 % de gasolina- gasohol)
Motor de cuatro tiempos al motor de combustión interna alternativo tanto de ciclo Otto como ciclo del diésel
POLÍTICA INTEGRAL
Aspecto energético:

El uso de BC tendrá como fin la reducción del volumen de combustibles fósiles.
Aspecto ambiental:
Obligatoriedad de cuidar el medio ambiente en la industria de los biocombustibles.
Aspecto social:
Reactivación del sector agrícola, la generación de nuevos empleos y mejoría en la calidad de vida poblacional.
ETICA AMBIENTAL
"Garantizar un desarrollo sustentable entre hombre-ambiente, protegiendo siempre los recursos naturales renovables."
Al darle un uso a las cáscaras de piña, estaremos recibiendo un valor agregado (extra) con la producción de bioetanol, y así también se reducirá el uso de Biodiesel, bajara la contaminación por gases de E.invernadero y las emisiones de CO2
IMPACTO AMBIENTAL
Tomado de:
Centro de estudios e investigaciones ambientales , Bogotá, Octubre 2009. UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
Déficit de alimentos.
¿Alimento o combustible?

"De 12,900 toneladas de cáscara y bagazo de piña al año,un 30% (3870 Ton) es utilizado como alimento para ganado y el resto (70% = 9030Ton) ¡SE DESECHA!
El aumento de la producción de energía es menor al aumento de la energía gastada.
La recolección, el transporte y la disposición final de residuos agrícolas es cada vez mayor.
Tomado de: REVISTA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA(2009)
Las vinazas constituyen un sub-producto de procesos de destilación y fermentación de azúcares provenientes de melazas de caña de azúcar, de azúcares obtenidos del agave y de granos en general.
por cada litro de etanol producido a partir de melazas de caña, se generan 13 litros de vinazas (ALTO NIVEL DE POTASIO)
Antiguamente cuando destilaban su propio etanol, utilizaban a veces los radiadores como parte del alambique. Los radiadores contenían a menudo plomo, que contaminaba el etanol. El plomo pasaba al aire al quemarse el combustible contaminado, generando problemas de salud (saturnismo).
PROBLEMAS DE SALUD.
CONTAMINACIÓN DEL AGUA.
MEJORAMIENTO AMBIENTAL
Al utilizar desechos agrícolas, se evitará tener qué invertir dinero en algún sitio para la disposición final de los mismos.
Las 9030 toneladas de cáscara y bagazo que terminaban en desechos tendrían un nuevo uso generando un valor agregado.
Al no tener que invertir en materias primas de alto costo,la producción de bioetanol nos dará una energía extra qué podrá ser utilizada junto con la Diesel.
Haciendo uso de desechos agrícolas se podrá garantizar qué la seguridad alimentaria se mantendrá y no se verá afectada.
El proceso de producción de bioetanol a base de piña NO produce Vinazas.
La mezcla de gasolina y bioetanol (85 %) evita que se emitan 170 g CO2 (90%) por cada Km. recorrido, respecto a gasolina normal.
NOTICIAS
Colombia
podría aumentar la mezcla de alcohol carburante con gasolina de origen fósil del 10% al 15 en el 2016, en la medida en que Ecopetrol ponga en operación de su nueva planta de Etanol en los Llanos Orientales, reveló la Federación Nacional de Biocombustibles.
Fuente: Vanguardia liberal
EN JAPÓN:
Han desarrollado un proceso para el pretratamiento de la biomasa lignocelulósica con ozono para el rompimiento de las moleculas de lignocelulosa, con buenos resultados.
Fuente: Sugimoto, et al. (2008)
EN SUECIA:
se creó una planta piloto para obtener etanol a partir de residuos de la madera.
Fuente: Lindstedt (2003)
EN ESTADOS UNIDOS:
Usaron ácido fosfórico concentrado como solvente no volátil para la celulosa, un solvente orgánico altamente volátil(acetona) y agua. Durante el fraccionamiento se logró separar el ácido acético, lignina, hemicelulosa, y celulosa amorfa, la cual fue hidrolizada a glucosa y fermentada hasta etanol.
Fuente: Zhang , et al (2007)
EN BOGOTÁ:
En la universidad nacional, se realizó a escala piloto la hidrólisis del bagazo de caña de azúcar con ácido sulfúrico, se analizaron variables como porcentaje de sólidos en el bagazo y se obtuvieron mejores resultados a 50ºC.
Fuente: Urbaneja, et al. (1997)
EN MEDELLIN:
En la universidad EAFIT,reportan la hidrólisis ácida y enzimática a residuos del mango común, se obtuvieron mejores resultados en la hidrólisis ácida usando ácido sulfúrico en proporción de 0.5%
Fuente: Mejía, et al (2007)
EN BOGOTÁ:
En la universidad nacional obtuvieron etanol a partir de cáscaras de banano y almidón de yuca mediante hidrólisis ácida con ácido sulfúrico y fermentación con saccharomyces cerevisiae. Se obtuvieron concentraciones cercanas al 8% de etanol.
Fuente: Monsalve, et al (2006)
CONCLUSIONES
El rendimiento en la obtención de etanol a partir de cáscaras de piña es bajo, sin embargo, teniendo en cuenta que las cáscaras son un residuo no aprovechado y de alta producción en el día a día, a gran escala puede constituirse en una alternativa de interés.
La utilización de residuos agrícolas para la fabricación de nuevas fuentes de energía como el bioetanol podría en un futuro ser en su totalidad la fuente qué reemplace al diesel.
¡GRACIAS!
MOMENTO DE
DISCUSIÓN
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