Programación matemática aplicada a la integración energética y másica del proceso productivo de bioetanol a partir de melazas y bagazo de caña. Caso colombiano

Abstract

En Colombia la producción de bioetanol se lleva a cabo en destilerías anexas a ingenios azucareros, donde los principales productos obtenidos son el azúcar, el bioetanol y así como, vapor y electricidad a partir de los sistemas de cogeneración. Para el 2015 cerca de 24 millones de toneladas de azúcar se procesaron, produciendo 2 millones de toneladas de azúcar, 456 millones de litros de etanol y 5 millones de toneladas de bagazo, destinados para la industria del papel y la cogeneración de cerca de 1,380 GWh/año. En el presente trabajo se propuso un esquema integrado de bioetanol de primera y segunda generación, con el propósito de incrementar la producción de bioetanol, optimizando los requerimientos de energía térmica y agua fresca del proceso. En este sentido, primero se llevó a cabo el diseño conceptual del esquema productivo de bioetanol de primera y segunda generación, luego se planteó una integración aprovechando el uso de corrientes intermedias y equipos comunes a los dos procesos, para luego simularlos en Aspen Plus ®. Como cuarto punto, se aplicó programación matemática tanto, para la síntesis de redes de intercambio de calor como para la síntesis de redes de agua. El esquema integrado permitió aumentar hasta un 47% la producción de bioetanol. Empleando la herramienta de programación matemática se identificó la red de intercambio de calor con el menor costo anual; reduciendo el uso de unidades de intercambio de calor en un 53%. Adicionalmente, se logró una reducción del 19,25% en el consumo de agua fresca del proceso integrado.