Obtención de alcohol a partir de residuos lignocelulosicos del arroz

Aprovechamiento actual de la cascarilla de arroz

La cascarilla no tiene valor en la alimentación humana, no solo por se pobre en nutrientes, sino también en su alto contenido de silicio que la hace dañina para los órganos digestivo y respiratorios de los animales.

Principales aplicaciones de la cascarilla de arroz se muestran en la figura:

En la actualidad la cascarilla de arroz es utilizada principalmente como combustible para generar fuerzas en los molinos de arroz, siendo su poder calorífico de 3300 a 3600 kcal/kg.

La cascarilla de arroz como residuo celulósico puede ser convertida en azúcar fermentescibles, lo que posteriormente pueden ser transformados en alcohol mediante fermentación. Al aplicar técnicas modernas de sacarificación de la celulosa, el rendimiento de alcohol que se obtiene de cascarilla de arroz no es inferior al de la madera, esto es alrededor del 19-21%.Esta utilización puede resultar importante si hay fabricación de alcohol de madera y de celulosa cercana a los centros productores de arroz (Stampa 1962, citado por Grist,1975).

CASCARAS

COMBUSTION GASIFICACION FURFURAL

CENIZAS

Calor

Energía Mecánica

Energía Eléctrica

Motor a gas

Energía Eléctrica

Gas doméstico

Negro de humo

Aislantes acústicos

Refractarios

Caucho sintético

Herbicidas

Nylon

Refinac. de aceite

Evapor. especialResinas

Obtención de alcohol

Generalidades

La obtención del alcohol etílico normal se baso durante mucho tiempo en la destilación del vino, del cual es uno de los principales constituyentes.

En la actualidad a raíz del extraordinario desarrollo alcanzado por la industria de la fermentación, dicho procedimiento ha sido dejado de lado por dar paso a otros más modernos.

Las levaduras son las responsables del proceso de fermentación por su acción sobre los azúcares fermentescibles hasta su conversión en alcohol y dióxido de carbono y pueden sufrir diversas subdivisiones de acuerdo con criterios morfológicos, tecnológicos o bioquímicos, empleados con fines industriales y técnicos (Bruchmann, 1980).

Características del alcohol etílico

El instituto de investigación tecnológico e industrial y de normas técnicas (ITINTEC, 1980) ha normalizado 2 procesos de alcohol etílico: alcohol no rectificado y alcohol rectificado. Ambos productos deben provenir de sustancias fermentescibles, tienen olor y sabor característicos y presentan el aspecto de un líquido volátil, inflamable, inodoro y límpido.

El alcohol etílico es unos de los compuestos de origen orgánico más usados en la industria, en el laboratorio y en la vida doméstica. Los usos que se dan al alcohol se pueden agrupar del siguiente modo:

Para la preparación de licores y bebidas alcohólicas. Como combustibles. Para la preparación de tinturas. En la preparación de cosméticos y artículos de tocador. En la preparación de perfumes. Como agente de calefacción. En química y farmacia. En la preparación de barnices y lacas. Como aditivos a los carburantes.

Este último uso constituye un insumo adecuado en la purificación de la caseína de la leche y otras proteínas, así como la obtención de aceites esenciales, etc (Vidal 1990).

Materias primas para la obtención de alcohol

Como materias primas se utiliza casi todas las materias que tienen carbohidratos en su composición y que podemos agruparlas en materias azucaradas, amiláceas y celulósicas. El alcohol se produce a partir de cualquier de azúcar fermentescible.

Las enzimas producidas por las levaduras son las encargadas de fermentar los azúcares obtenidos por sacarificación, produciendo etanol y CO. En los últimos años se vienen estudiando diferentes bacterias como las zymomonas mobilis, los lactobacilos brevis y lactobacilos fermenti y otros microrganismos que producen grandes cantidades de calcohol (Jaqnow-Wolfang, 1991).

Sustancias azucaradas

En la fabricación de alcohol a partir de sustancias azucaradas no hay necesidad de realizar transformaciones como en el caso de las sustancias amiláceas y celulósicas ya que se encuentran en forma de mono o disacárido fermentescibles, sólo en el caso de la sacarosa, está debe hidrolizarse a glucosa o fructosa. Las melazas de caña de azúcar y las melazas de remolacha como sub-productos de la industria azucarera constituyen en forma cuantitativa las materias primas más importantes en la elaboración del alcohol (Wiseman, 1991).

Se estima que a partir de una tonelada de melaza produce unos 230 litros de alcohol. Cada tonelada de caña de azúcar produce de 30 a 40 kg de melaza.

Otras materias azucaradas lo constituyen los lactosueros procedentes de la industria queseras, en grandes cantidades pueden ser fermentadas para la obtención de alcohol industrial. Así mismo, el uso de diferentes frutas puede utilizarse para formar el mosto capaz de ser fermetescible, mediante inoculación de levaduras y destilación de alcohol (Wiseman, 1991).

Sustancias amiláceas

Para obtener alcohol de las materias amiláceas, se tiene que transformar previamente el contenido de almidón en glucosa y en azúcar invertido ya sea por medio enzimático o químicos. Las materias primas para esta fabricación se presentan bajo la forma de tubérculos, raíces os semillas como por ejemplo,: el maíz, la yuca, remolacha, el camote, la papa, el trigo, arroz, cebada, etc. (Jagnow, 1991).

El almidón proveniente del maíz, papa, cebada, yuca y otras fuentes antes de ser fermentadas, se somete a procesos sucesivos de licuefacción y sacarificación enzimáticos. Las enzimas utilizadas son las α,β – amilasa y amiloglucosidicas.

Material Lignocelulosico

En los últimos años y ante la necesidad de fabricar alcohol, muchos países que carecen de materia prima azucarada o amiláceas se han visto obligadas a obtener alcohol a partir de materias lignocelulosicas algo procedente se basa en la transferencia se basa en la transformación de la celulosa.

La celulosa es el material orgánico más abundante en la naturaleza y de múltiplos usos. Se estima que la producción mundial de celulosa es alrededor de 100 billones de toneladas/año (Spano, 1976); de éste total sólo el 11% es utilizado.

Forma de aprovechamiento de los residuos lignocelulosico:

Aplicación ProductosGeneración de energía - Combustibles

- Biogas- Etanol- Productos de otros procesos

Alimentación humanaY animal

- Alimentación directa- Fermentaciones (hidrolisis enzimáticas)- Conversión microbiana- Piscicultura

Aplicaciones a la Tierra - Fertilizantes- Acondicionamiento de suelos- Bacterias nitrificantes

Otras aplicaciones - Tratamientos térmicos- Saneamiento- Industria papelera-Construcción

Fuente: De la Torre (1985)

Los materiales lignocelulosicos contienen 65 a 72% de polisacáridos utilizables (celulosa, hemicelulosa) y 10 a 30% de lignina. Los lignocelulosicos deben ser hidrolizados previamente a sus monómeros constituyentes, para ser utilizados como fuente de energía, en el crecimiento de microrganismos y su consecuente transformación a una gran variedad de metabolitos, tales como: alcohol, enzimas (proteínas), vitaminas, ácidos orgánicos (citrato, malato, etc.), fármacos (penicilinas) y otros (Muniz, 1998).