Download avances sobre el etanol celulosico

AVANCES SOBRE EL
ETANOL CELULOSICO
ÍNDICE:
1.-Introducción
2.-Pretratamiento
3.-Hidrólisis enzimática
4.-Fermentación
5.-Proceso de integración
6.-Conversión termoquímica
7.-Análisis de la biomasa.

1.-Introducción.-

El uso del Etanol celulósico como combustible:
Reduce las importaciones de petróleo de EEUU.
DOE estima 60gal de etanol producido/año, suponiendo un ahorro del 30% de
gasolina en 2030.
NREL ofrece mejor tecnología y precio del etanol celulósico producido.
NREL investiga su producción mediante dos procesos: bioquímicos y termoquímicos.
Bioquímicos: pretratamiento, hidrólisis, fermentación y medidas.
Termoquímicos: desarrollo del catalizador y, análisis del proceso.

2.-Pretratamiento.-
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
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Rompe la hemicelulosa y disuelve la lignina, mediante: T media a alta, alta P y se
diluye ácido en el proceso.
NREL investiga métodos más baratos y eficaces.
Reciente avance (NREL): posible deposición de lignina sobre celulosa, con la
consiguiente disminución del rendimiento en azúcar e hidrólisis de la celulosa.
EL pretratamiento, puede reducir considerablemente COSTOS y eliminar las pérdidas
de azúcar.
EST IMACIONES DEL EST ADO DE LA T ECNOLOGÍA.
7
6
5
CONVERSIÓN
Pre cio mínimo de 4
ve nta de l Eta nol
3
($por ga lón).
MATERIA PRIMA
ENZIMAS
2
1
0
2001
2002
2003
2004
2005
2012
Años ha sta 2012, donde DOE e stima conse guir 1,07$ por
ga lón de Eta nol producido bioquimica me nte .
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
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


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

3.-Hidrólisis (desglosar celulosa en los azúcares que la
componen).-
Objetivos: maximizar y acelerar la conversión, usar menos las enzimas más baratas,
caracterizar su estructura y el desarrollo de los procesos de hidrólisis enzimática.
Reducción del 20% del coste de la enzima, mediante un cótel de celulasas y mejoras
tecnológicas, con importancia de la enzima de la familia CBH I.
4.-Fermentación (azúcar mediante microorganismos
produce etanol).-
Tóxicos en el proceso: ácido acético, alta concentración de sólidos, aumento de la
concentración de etanol.
Las levaduras toleran: el etanol, el ácido y las altas temperaturas.
NREL y otros, crean levaduras con 20% de azúcares (fibra de maíz).
Levadura Zymo, presenta: alto rendimiento en etanol y tolera altas temperaturas.En
ácido acético tolera: xilosa y arabinosa. Recibió I+D100 y consiguió varias patentes.
Levadura Zymo estable es el resultado de insertar los genes clave en el genoma.
La siguiente fotografía muestra un fermentador de 9000L, que produce lignina para
su transformación termoquímica.
AUMENTO DEL RENDIMIENTO DEL ETANOL DE 83% DE
ARABINOSA EN UN MEDIO NO HIDROLIZABLE.
20
18
16
ETANOL (g/L)

14
12
10
8
6
4
2
0
NINGUNO
GLUCOSA
ARABINOSA
AZÚCAR FERMENTADO
GLU+ARA
5.-Proceso de integración.-
ETANOL PRODUCIDO
A BAJO COSTO
DISMINUCIÓN DEL RENDIMIENTO DEL ETANOL CONFORME
AUMENTA EL CONTENIDO EN SÓLIDOS Y LA TASA DE
RECICLADO
OPERACIONES CON ALTO
CONTENIDO EN SÓLIDOS.
CONVERSIÓN DE LA
GLUCOSA
CONVERSIÓN DE LA XILOSA
20% SÓLIDOS,
25% RELACIÓN
DE
RECICLADO.
NREL
INVESTIGA
RENDIMIENTO DE ETANOL
20% SÓLIDOS,
10%RELACIÓN
DE
RECICLADO.
PROCESO DE
INTEGRACIÓN
120
100
80
60
40
20
0
15%SÓLIDOS,
20% RELACIÓN
DE
RECICLADO.
OBJETIVO
15%SÓLIDOS,
10% RELACIÓN
DE
RECICLADO.
UTILIZACIÓN DE AGUA
EN EL PROCESO
DE BIOREFINAMIENTO.
RENDIMIENTO (%)

CONTENIDO EN SÓLIDOS Y RELACIÓN DE
RECICLADO (%)
6.-Conversión termoquímica.-

OBTENIDO DE CUALQUIER FORMA DE BIOMASA
TERMOQUIMICAMENTE
(CALOR Y PRODUCTOS
QCOS SON NECESARIOS)
ETANOL

7.-Análisis de la biomasa.COMPOSICIÓN
EXACTA DE
LA BIOMASA
DE PLANTAS
ADULTAS
LA ESPECTROSCOPIA ANALIZA RAPIDAMENTE LA COMPOSICIÓN
DE LA BIOMASA.
GLUCAN
ESPECTROMETRÍA
LIGNINA
XYLAN
AGUA SOLUBLE
PROTEINA
- DE MASAS DE HAZ MOLECULAR Y,
- DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR.
ETOH SOLUBLE
SACAROSA
ESTRUCTURA INORGÁNICA
ÁCIDO URÓNICO
ARABINAN
PUEDEN ACELERAR:
-EL FITOMEJORAMIENTO.
-LA INGENIERÍA GENÉTICA.
INORGÁTICOS EXTRAIBLES
ACETYL
GALACTAN
MANAN