Escuela de Ingeniería Química

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Browsing Escuela de Ingeniería Química by browse.metadata.evaluator "Avellaneda Vargas, Fredy Augusto"

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    Estudio de los factores de formación de precipitados en el biodiesel de palma africana
    (Universidad Industrial de Santander, 2015) Plata Chávez, Vladimir; Kafarov, Viatcheslav Victorovich; Maradei García, María Paola; Wiesenborn, Dennis; Torres Ortega, Jesús; López Giraldo, Luis Javier; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Álvarez Cifuentes, Mario
    Este trabajo tuvo como objetivo investigar los factores de formación de precipitados en el biodiesel de palma africana (POB) con el fin de encontrar un set de condiciones donde el POB tuviera un CSFT aceptable. Inicialmente, precipitados aislados de POB fueron fraccionados mediante cromatografía en columna y caracterizados mediante TLC, FTIR, GC-FID, DSC y TGA. La caracterización reveló la presencia preponderante de monopalmitina y esteril glucósidos libres (FSG), sugirió la presencia de esteril glucósidos acilados y jabones de ácidos grasos, y reveló la presencia de componentes desconocidos que pudieron haber eluído con la monopalmitina y los FSG durante el fraccionamiento mediante cromatografía en columna. Después, se investigó el efecto del contenido de FSG, monoglicéridos y humedad sobre la masa de precipitados y el CSFT del POB.. Se encontró que sólo los FSG afectaban el CSFT mientras que los FSG, monoglicéridos y la humedad afectaban la masa de precipitados. A niveles bajos de humedad, el incremento de FSG incrementó la masa de precipitados. Por el contrario, al incrementarse los monoglicéridos, la masa de precipitados decreció. La interacción con la humedad exacerbó la precipitación. Finalmente, se investigó el efecto de cuatro adsorbentes sobre el CSFT del POB. Se investigó también el impacto sobre el contenido de glicerina total y de humedad, y la estabilidad oxidativa del biodiesel. Todos los tratamientos disminuyeron la masa de precipitados y el contenido de glicerina total y de humedad, pero sólo el tratamiento con 5 % en peso de un silicato natural y tierras de blanqueo a 25 °C produjo una filtrabilidad aceptable. Las condiciones de adsorción con tierras de blanqueo ácidas (AABE) se optimizaron posteriormente. La combinación de 0.65 % en peso de AABE y 10 min a 25 °C disminuyó el CSFT por debajo del límite de la ASTM.
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    Evaluación de la prefactibilidad técnico-económica y ambiental para la producción de hidrógeno azul mediante procesos de gasificación a partir de biomasa residual
    (Universidad Industrial de Santander, 2024-07-29) Carrillo Cárdenas, Emilio José; Kafarov, Viatcheslav Victorovich; Uribe Rodríguez, Ariel; Rodríguez Vallejo, Daniel; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Mercado Ojeda, Ronald Alfonso
    Con el objetivo de mitigar el impacto ambiental derivado de los combustibles fósiles y alcanzar la sostenibilidad energética promoviendo una economía circular, por consiguiente, disminuir emisiones de gases de efecto invernadero, se propone el acoplamiento de un sistema de gasificación de biomasa con captura de CO_2 para producir hidrógeno de bajo carbono como vector de energético. Utilizando Aspen Plus V12.1 para la simulación, el proceso comienza con el pretratamiento de raquis de palma el cual pasa a través de los siguientes procesos: molienda, secado, torrefacción y peletización. Se diseña un gasificador dual de pellets de EFB seguido de un craqueo catalítico del alquitrán y una reacción de reformado con vapor de agua con el objetivo de aumentar la proporción de H_2 a CO en el gas de síntesis. Posteriormente, se estudian dos alternativas de captura (DEPG y MEA) con el objetivo de obtener hidrogeno azul y eliminar el CO_2 de la corriente de gas de síntesis. Finalmente, se modela un sistema de PSA para obtener H_2 con una pureza del 99.9%. La etapa de pretratamiento y densificación la biomasa parte desde una composición inicial C:46.47%,H:6.22%,O 42.25% a (C 54.10,H 6.09,O 28.67). Además, el Poder Calorífico Superior (HHV) del pellet de EFB es de 20.8 MJ/Kg en comparación con 18.5 con la biomasa sin tratar. Utilizamos vapor como agente gasificante y los gasificadores operan a 800°C. El gas de síntesis resultante tiene una concentración porcentual volumétrica de (CO 20.0,CO_2 28.2,H_2 44.2,〖CH〗_4 5.9). Estimamos un costo nivelado del hidrógeno (LCOH) de 3.04 USD/Kg, el costo nivelado de captura de carbono para MEA y DEPG de tal forma que se obtuvo (LCOC) y el CO_2 evitado (LCCA) de 92 USD/t CO_2 y 183 USD/t CO_2 y para MEA y (LCCA) son de 59 USD/t 〖CO〗_2 y 119 USD/t CO2 para DEPG. Al final, estimamos las emisiones de Kg CO_2 por Kg H_2 producido por medio de la metodología del Potencial de Calentamiento Global y comparamos con el reformado de metano de origen fósil con la planta estudiada.
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    Evaluación de la sostenibilidad de tecnologías emergentes de producción de biocombustibles en Colombia aplicando criterios técnicos, ambientales y económicos
    (Universidad Industrial de Santander, 2017) Martínez Merlano, Diego Armando; Kafarov, Viatcheslav Victorovich; Silva Lora, Electo; Torres Ortega, Jesús A.; Ortiz Rodríguez, Óscar O.; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Martínez Rey, Ramiro
    La inexistencia de indicadores cuantitativos de sostenibilidad es actualmente una barrera que no permite comparar de manera efectiva dos o más procesos productivos, incluyendo las tecnologías emergentes de producción de biocombustibles. En esta tesis se plantean diferentes diseños conceptuales de procesos emergentes de producción de biocombustibles relacionados directamente con la cadena productiva de la palma africana y se plantea el uso de un indicador monetario de sostenibilidad. Los procesos fueron agrupados en tres grupos: procesos de producción de biodiesel (catálisis heterogénea y homogénea), procesos termoquímicos (metanol, hidrógeno, combustibles por la ruta Fischer-Tropsch) y procesos bioquímicos de producción de etanol (pretratamiento ácido/base, organosolv y explosión de vapor), los cuales fueron simulados en Aspen Hysys para calcular su eficiencia energética y exergética. La sostenibilidad económica de los procesos bajo estudio fue analizada a través del Valor Presente Neto (VPN) y la Tasa Interna de Retorno (TIR). La sostenibilidad ambiental fue evaluada a través de la aplicación de la metodología del Analisis de Ciclo de Vida (ACV), cuantificando seis categorías de impacto ambiental con el método EPD® (Environmental Product Declarations) en Simapro 7.1®. Las categorías de impacto ambiental evaluadas fueron cambio climático, acidificación, formación de oxidantes fotoquímicos, deterioro de la capa de ozono, eutrofización y uso de energía no renovable. El desarrollo del indicador de sostenibilidad se basó en el cálculo de las externalidades ambientales y su inclusión en la evaluación económica, lo cual produce una variación de la rentabilidad de los procesos, generando un Valor Presente Neto Extendido (VPNex). Entre los procesos evaluados solo los procesos de producción de hidrógeno y combustibles líquidos por la ruta Fischer-Tropsch presentaron valores VPNex positivos.
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    Evaluación de un proceso fed-batch para la producción de ficocianina (c-pc) de grado industrial a partir de biomasa de Potamosiphon sp.
    (Universidad Industrial de Santander, 2024-04-17) Contreras Ropero, Jefferson Eduardo; Barajas Ferreira, Crisóstomo; Barajas Solano, Andrés Fernando; González Delgado, Ángel Darío; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto
    Las cianobacterias de entornos acuáticos termales son una alternativa prometedora para la síntesis de metabolitos industriales, como la ficocianina (C-PC). Este estudio investiga el impacto de condiciones ambientales, como el espectro lumínico (incluyendo Rojo:Azul 3:1), intensidad lumínica (50-200 μmol m-2 s-1), ciclo de luz (5-20 horas) y limitación nutricional (No2, Po4), en la producción de C-PC por Potamosiphon sp. Los resultados destacan la influencia significativa de la longitud de onda, fotoperiodo e intensidad lumínica en la producción de C-PC, con mejores resultados bajo luz roja-azul (3:1), 283 µmol m-2 s-1 y hasta 17.8 horas de fotoperiodo. Se desarrolla un modelo matemático del proceso y se simula una planta de producción de C-PC, considerando aspectos upstream y downstream, junto con la evaluación de costos. Estos hallazgos resaltan la importancia de las condiciones lumínicas para la producción de ficocianinas, subrayando la necesidad de considerarlas para maximizar la producción. La simulación y optimización de procesos emergen como herramientas clave para mejorar la eficiencia y rentabilidad de la producción, con implicaciones para investigaciones futuras.