Estudio de la recuperación de butanol de mezclas acuosas abe, por medio de extracción liquido - liquido con membrana, utilizando modelamiento matemático

Abstract

El butanol genera interés dado que sus propiedades fisicoquímicas representan ventajas frente a otros biocombustibles. El butanol se puede obtener mediante fermentación ABE, sin embargo esta se encuentra limitada con inhibición por producto y esto ha obligado a la búsqueda de un sistema de separación selectivo hacia el butanol, para lo cual puede aplicarse la extracción líquido-líquido con membrana (ELLM). Se realizó el modelado matemático de la transferencia de masa en la ELLM para la recuperación de butanol de soluciones ABE preparadas, usando hexano como solvente, el cual fue verificado a partir de pruebas experimentales desarrolladas a dos temperaturas (20 y 30 °C) y 20 kg/m3 de butanol. Con el modelo verificado y por medio de Statgraphics Centurion XVII.I® se realizó el análisis de influencia de [B]acinicial, Qac y T sobre la operación, encontrando los valores óptimos que favorecen la extracción (12,9 kg/m3; 2,5 L/min y 50 °C respectivamente); a partir de estos resultados, se estudió la influencia de la y sobre la operación, encontrando los valores óptimos a fijar al momento de diseñar una membrana para este fin (0,75 y 25x10-6 m). Finalmente, se acoplaron al modelo las ecuaciones de la cinética de fermentación ABE, buscando simular la extracción in situ de butanol, encontrando que tres módulos comerciales dispuestos en paralelo favorecen el proceso, estabilizando la concentración de butanol en el fermentador en el valor más cercano a la condición de su máxima velocidad de producción. Se concluyó que el modelo predice convenientemente el proceso de extracción y se logró avanzar en el estudio de esta técnica, empleando el contactor Liqui-Cel® ref: 1.7 x 5.5 MiniModule®. 1