Diseño y evaluación de la producción de alcohol carburante a partir de materias primas lignocelulósicas = Design and evaluation of fuel alcohol production from lignocellulosic raw materials

摘要

La producción de etanol aún representa retos tecnológicos, principalmente debido a la complejidad implícita y costo de las materias primas y otros insumos. Sin embargo, este proceso ha sido implementado a diferentes escalas, incluyendo la comercial, a través de exenciones o subsidios con el fin de disminuir el costo de producción. En esta tesis, materias primas alternativas, como lo son los residuos agroindustriales, son discutidas considerando sus ventajas y desventajas. Igualmente, se resalta La importancias del acondicionamiento y pretratamiento como etapas de proceso decisivas para su conversión en etanol. Los métodos principales de pretratamiento se presentan al igual los procedimientos enzimáticos. La necesidad de pretratamiento de la biomasa lignocelulósica es analizada considerando la complejidad de este tipo de materias primas. La dificultad relacionada a la hidrólisis enzimática de la celulosa es analizada considerando un complejo enzimático. Las principales tecnologías de fermentación también son discutidas. Finalmente, el proceso de obtención de etanol a partir de residuos lignocelulósicos fue evaluado considerando aspectos tecno-económicos. Se encontró que el consumo energético es el factor más contribuyente en la poca factiblidad de este tipo de procesos / Abstract: Fuel ethanol production still represents many technological challenges, due mainly to the implicit complexity and costs of feedstock and other inputs. However, this process has been implemented at different scales, including the commercial one, through tax exemptions or subsides, which seek to lower production costs. In this thesis alternative feedstock, such as lignocellulosics wastes are discussed considering their production, advantages and drawbacks. The importance of conditioning and pretreatment as decisive process steps for conversion of feedstocks into ethanol is highlighted. Main methods for conditioning and pretreatmen are presented as well as the enzymatic procedures. The need of pretreatment of lignocellulosic biomass is analyzed considering the complexity of this type of raw material. The difficulties related to the enzymatic hydrolysis of cellulose are analyzed considering the enzyme complexes employed. Main fermentation and concentration technologies for ethanol production are discussed. Fuel ethanol production from lignocellulosic residues was evaluated considering techno-economic and environmental aspects. Different pretreatment technologies were evaluated by simulation and validated experimentally. Energy consumption was found to be the most contributing factor in process unfeasibility.