PRODUCCIÓ

N

BIOETANOL

¿ QUÉ ES EL BIOETANOL?Alcohol elaborado a partir de fuentes

biológicas y por tanto renovables

Almidón

Hidrólisis

Azúcar

Fermentación

Etanol

Mediante la fermentación directa de productos azucarados

Enzimas

Mecanismo Bioquímico Similar al de las bebidas alcohólicas

Características del Bioetanol:

Usos del Bioetanol:

Bebidas alcohólicasAlcohol antiséptico

70°

Usos del Bioetanol:

Ambientadores Perfumes

Usos del Bioetanol:

Anticongelante Anestésico local

El uso más importante del bioetanol:

Biocombustible

Estudio regional sobre economía de los Biocombustibles 2011

•El bioetanol es una fuente de combustible renovable y doméstico.

•Reduce dependencia del petróleo del extranjero.

•Es una fuente más limpia de combustible.

•Aumenta el octano del combustible con un coste pequeño.

•Virtualmente utilizable en todos los vehículos.

•Fácil de producir y almacenar.

VENTAJAS DE BIOETANOL

DESVENTAJAS DE BIOETANOL

Para poder utilizar el bioetanol como combustible puro (E100) se necesita llevar a cabo varias modificaciones dentro del motor, de manera tal no alterar significativamente el consumo. Estas son:

•Aumentar la relación de compresión.

•Variar la mezcla de Combustible / aire.

•Bujías resistentes a mayores temperaturas y presiones.

•Conductos resistentes al ataque de alcoholes.

•Se debe agregar un mecanismo que facilite el arranque en frío.

Fuente: biocarburantesmagazine.com

MICROBIOLOGÍA

Principales M.O productores de Bioetanol

BACTERIAS

LEVADURAS

Zymomonas mobilis

Clostridium acetobutylicum

Klebsiella oxytoca

Escherichia coli

Saccharomyces cerevisiae

Pichia stipitis

Pachysolen tannophilus

Candida shehate

Zymomonas mobilis

• Bacilos Gram (-)

• Tamaño (micras) : 2-6 longitud y 1-1.4 ancho

• Son móviles, tiene de 1 a 4 flagelos

• No forman capsulas ni esporas

• De color brillantes, blancas o cremas

• Aroma frutado

• Son Catalasa Positivo y Oxidasa e Indol Negativos

• pH óptimo de 7.3

• Crece en Medios de glucosa y fructosa y los fermenta

Saccharomyces Cerevisiae

Levadura de cervezaReino : FungiFilo : Ascomycota

Clase : Hemiascomycetes

Orden : Saccharomycetales

Familia: Saccharomycetaceae

Subfamilia

: Saccharomycetaidae

Género : Saccharomyces

Especie : S. cerevisiae

• Dimensiones (micras) : 4 – 8

• Tiempo de duplicación : 1 - 3 h.

• pH (rango óptimo) : 4.5 - 5.5

• Nitrógeno (%) : 7.5 – 8.5

• Proteína (%) : 35 – 45

• Ácidos Nucleicos (%) : 6 – 12

• Carbohidratos (%) : 30 – 45

• Alta Capacidad Fermentativa

• Formadora de esporas (ascoporas con 4 esporas)

Saccharomyces Cerevisiae

BIOQUIMICA

En la primera parte, el átomo de carbono α del piruvato es atacado por el pirofosfato de tiamina y experimenta una descarboxilación, es decir, perdida de CO2; el coenzima queda en la forma de 2-hidroxietil–derivado que puede considerarse una forma del acetaldehído activado o ligado al coenzima.

En la etapa final al acetaldehído se reduce a etanol y el potencial de reducción es proporcionado por el NADH + H+, en una reacción catalizada por la enzima alcohol deshidrogenada.

Vía de Entner Doudoroff para la producción de etanol por Z. mobilis

BALANCE ENERGETICO EN LA FERMENTACIÓN ALCOHOLICA:

De acuerdo a Pasteur, la Yp/s ideal en la fermentación alcohólica es la siguiente

Teóricamente por cada 180 g de Azúcar (hexosa), obtenemos 92 g de etanol + 88 g de Anh. carbónico (CO2)

EFECTO PASTEUR Y EFECTO CRABTREE:

PROCESOS

El Bioetanol se produce a partir de 3 principales materias primas:

1.Sacarosas

2.Almidones

3.Celulosas

PRODUCCIÓN DE

ETANOL

Bioetanol Materias primas

Sustancias con alto contenido en sacarosa : Caña de azúcar

Remolacha

Melazas

Sorgo dulce

Sustancias con alto contenido en almidón:

Cebada

Maíz

Patata

Yuca

 

Sustancias con alto contenido en celulosa :

Madera Residuos agrícolas

Residuos forestales

Diferenciación de Procesos de Producción de Bioetanol

PROCESO DE MOLIDO HUMEDO

PROCESO DE MOLIDO SECO

CONVERSIÓN ENZIMÁTICA DEL ALMIDÓN EN AZÚCAR

Para la producción de Bioetanol a partir de maíz se pueden utilizar tres tipos de fermentación:

-La discontinua (o batch, que se caracteriza por ser un cultivo cerrado que contiene una cantidad inicial de sustrato y el producto deseado se recupera al final de la fermentación)

-La continua (en la que hay un equilibrio entre el volumen del medio añadido y el que fluye transformado por la acción microbiana, por lo que el volumen en el reactor se mantiene constante).

-Por medios enzimáticos. De cada 100 g de almidón se pueden obtener teóricamente111 g. de glucosa, lo que implica una relación estequiométrica de 9:10.

Esquema de un proceso de fermentación continuo

CINÉTICA

Cinética de Formación de Biomasa y Consumo de sustrato