Obtención de bioetanol a partir de paja de trigo: estudio experimental y escalado a planta piloto

Abstract

El desarrollo de este TFM tiene como fin el estudio de la obtención de bioetanol a partir de paja de trigo con una doble componente experimental y teórica. El proceso está formado por diferentes etapas: pretratamiento mediante extrusión-ozono, hidrólisis enzimática y fermentación con Pichia stipitis. La parte experimental aborda la optimización de la carga de sólidos utilizada durante el proceso de hidrólisis enzimática. Se realizan ensayos al 10% y al 12 % w/w y aunque en la etapa de hidrólisis se obtienen mayores concentraciones de azúcares para el 12%, llegando a 36,22 g/L frente a 20,07 g/L obtenidos en los ensayos del 10%, estos azúcares no son utilizados de forma eficiente en la etapa de fermentación con un rendimiento del 32% sobre el teórico. Por ello se selecciona como mejor opción para el escalado de la planta piloto una carga del 10% de sólidos puesto que el rendimiento de fermentación es del 94% sobre el teórico. En la parte teórica se realiza el escalado a una planta piloto de 12 kg/h de paja de trigo, diseñando los equipos que forman el proceso y realizando un estudio de viabilidad económica. Los equipos principales del proceso son los reactores de lecho fijo de ozonólisis y de tanque agitado de la hidrólisis enzimática y de fermentación. La planta posee dos reactores de ozonólisis con un lecho fijo formado por paja de trigo que ocupa un total de 90 dm3, el flujo de aire que entra por la parte inferior es de 36,3 kg/h con un 2,7% w/w de ozono. Los dos reactores de hidrólisis tienen un volumen total de 3,43 m3 cada uno y un sistema de agitación formado por dos turbinas de cuatro palas inclinadas. Por su parte, cada reactor de fermentación tiene un volumen de 11 m3 y cuatro turbinas tipo Rusthon. El estudio económico concluye que la inversión total de la planta piloto son 850.571 €, siendo viable económicamente en el caso de recibir una subvención anual del 35% sobre el coste total o en el caso de que se realicen modificaciones técnicas y operacionales en el proceso, buscando alternativas al proceso de sacarificación mediante hidrólisis enzimática y un aumentando la producción anual de etanol.