bioetanol a partir de rso

8/11/2019 Bioetanol a Partir de Rso

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BIOETANOL A PARTIR DE RESIDUOS SOLIDOS ORGANICOS

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DOCENTE:Ing.JIMENEZ ESCOBEDO JOSE MANUEL

CURSO:ANALISIS Y SNTESIS DE PROCESOS QUIMICOS

PROYECTO DE TESIS: BIOETANOL A PARTIR DE RESIDUOS SOLIDOS ORGANICOS

(CASCARAS DE FRUTAS)

NOMBRE:LAZARTE PEA MARCIONICHO AGUIRRE MIGUEL NGEL

CICLO:VIII

HUACHO-PERU

2013


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INDICE GENERAL

INDICE GENERAL ............................................................................................................ 2

INDICE DE CUADROS ...................................................................................................... 4

RESUMEN .5

1.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...6

1.1DESCRIPCIN DE LA REALIDADPROBLEMTICA....6

1.1.2. FORMULACION DEL PROBLEMA .................................................................... 7

1.1.3 Problema general..7

1.1.4 Problemas especificos7 1.2- OBJETIVOS..7

1.2.1Objetivo general.....7

1.2.2Objetivos especificos.......................................................................................7

1.3 justificacin....7

1.3.1 justificacin prctica.....81.3.2justificacinTerica91.3.3limitaciones..9.1.3.4inversion y financiamiento.....10

1.3.5variabilidad...12

1.3.6 revisin literaria....13

2.CUERPO DEL INFORME .............................................................................................. 14

Introduccion .............................................................................................................. 14

2.1ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIN17

2.2Requerimiento... ................................................................................ 23

2.3. definicion conceptual .......................................................................................... 24

2.4 Analisis tecnico 27
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2.5 Fundamentos del p roceso

2.6 estructura de reactores, reciclo y purga del diagrama de flujo..31

2.7 memoria de anlisis y clculos33

III. CONCLUCIONES .................................................................................................. 39

IV BIBLIOGRAFIA

IV . ANEXO41
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INDICE DE CUADROS

Cuadro 1:CUADRO DE LIMITACIONES ................................................................................... 9 Cuadro 2:INVERSION Y FINANCIAMIENTO .......................................................................... 10

Cuadro 3:RECURSOS HUMANOS ......................................................................................... 11

Cuadro 4: CLASE DE RSO ...................................................................................................... 21

Cuadro 5 : COMPARACIN FSICA DE LASCASCARAS 15

Cuadro 6 : REQUERIMIENTOS23

Cuadro 7 :TABLA DE INVERSIONES24

Cuadro 8:DEFINICIN CONCEPTUAL DE PROCESO .24

Cuadro 9:ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL: ANLISIS FODA25

Cuadro 10:ANLISIS DE SUBPRODUCTOS25

Cuadro 11:EQUIPO DE TRANSFERENCIA DE MASA26

Cuadro 12:EQUIPO DE TRANSFERENCIA DE ENERG A26.

Cuadro 13:EQUIPO DE TRANSFERENCIA DE FLUIDO26

cuadro 14 ANALISIS TCNICO DEL PROCESO.27
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APROVECHAMIENTO MXIMO DE ETANOL A PARTIR DE RESIDUOS SLIDOS ORGNIDEL MERCADO DE HUACHO 2013

1.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

DESCRIPCIN DE LA REALIDAD PROBLEMTICADiariamente se generan residuos slidos orgnicos en las plazas de mercado de la ciudadde huacho. El manejo inadecuado de los productos (verduras, frutas y hortalizas, etc)causa perdida y genera una gran cantidad de residuos que generalmente se procesan parala obtencin de compost. Los residuos provenientes de las plazas de mercado pueden seraprovechados en la obtencin de otros subproductos que tengan un mayor valoragregado. Adems tambin han alertado a municipios sobre el manejo de basura,haciendo un llamado para las tecnologas usadas para que el manejo de las basuras seanapropiadas para cada sector

A nivel mundial el tratamiento de desechos orgnicos est orientado a la generacin deenerga y obtencin alternativa de productos derivados del petrleo. El aprovechamientode la biomasa como fuente energa ofrece un amplio rango de beneficios ambientales,reduce la lluvia acida, previene la erosin de los suelos y la contaminacin de las fuentesde agua, enriquece el habitad de la vida silvestre y ayuda a mantener la salud humana y laestabilidad de los ecosistemas

Para tratar los residuos slidos orgnicos se plantea desarrollar un diseo preliminar paraun proceso de produccin de etanol a partir de las cascaras de frutas como residuos,realizando en primer lugar una revisin bibliogrfica de las tecnologas existentes para laproduccin de alcohol a partir de material lignocelulosico y posteriormente la seleccin eimplementacin de una de etas para su estudio


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FORMULACION DEL PROBLEMA

1.2 PROBLEMA GENERAL

De qu manera se puede aprovechar al mximo el etanol a partir de residuos slidosorgnicos del mercado de huacho 2013?

1.2PROBLEMA ESPECFICO

La seleccin residuos slidos orgnicos que se debe utilizar para un buen

aprovechamiento de etanol, ser la correcta?El tratamiento empleado dar una mejor eficiencia de aprovechamiento?

1.2.2 OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Formular y plantear un adecuado tratamiento para aprovechar al mximo el etanol apartir de residuos slidos orgnicos del mercado de huacho 2013

OBJETIVO ESPECIFICO

Comprobar y comparar si los residuos slidos orgnicos seleccionados para unbuen aprovechamiento de etanol, ser la correcta

Realizar un anlisis crtico y reflexivo sobre la eficiencia y aprovechamiento de losresiduos slidos orgnicos


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JUSTIFICACION

La composicin fsica de los residuos slidos en nuestro pas est constituida en ms del50% por residuos orgnicos; es por esto que con el aprovechamiento de los mismos se

disminuir en gran medida la presin sobre el medio ambiente como soporte deactividades antrpicas, Solo apuntando a una eficiente gestin integral de residuos slidosdesde la presentacin hasta la disposicin final, se implementarn los instrumentos demanejo basados en principios de eficiencia, eficacia y efectividad que generen unasostenibilidad ambiental a partir de una relacin costo-beneficio ptimo.El estudio de la relacin de los procesos adecuados para la transformacin de los residuosorgnicos se convierte en el factor primordial para crear los escenarios que determinen laviabilidad tcnica, econmica y ambiental asociada al tema.

Este aprovechamiento conduce de manera directa a la disminucin de impactosambientales y sociales generados, en especial, en el componente de disposicin final, locual es competencia de la gestin ambiental. La disposicin final y la aplicacin de losplanes de manejo ambiental a este componente, a la luz de la exigente normatividadambiental generarn seguramente en un futuro cercano incrementos tarifarios queafectarn la economa familiar, o por el contrario, de no aplicarse pondran en riesgo laviabilidad econmica y financiera de las empresas prestadoras del servicio pblicodomiciliario del aseo.

Se pretende consolidar y sistematizar la informacin existente para hacer un anlisisreflexivo en torno al aprovechamiento de los residuos slidos orgnicos que sirva deinsumo en la formulacin de lineamientos y directrices para los entes reguladores

JUSTIFICACION PRACTICAAl tener contacto con algunos residuos slidos orgnicos, podernos darnos cuenta delgrado de contaminacin que ocasiona a la poblacin quienes presentan diversasreacciones alrgicas, vindose afectada de una u otra forma la calidad de vida. Algunas

autoridades de este distrito no toman en cuenta, no toman conciencia estn ausentes,para evitar este tipo de problemas ya mencionados se necesita de especialistas queayuden a tener idea ms clara y asesorar a las autoridades, para un mejor estilo de vida


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JUSTIFICACION TEORICAEl presente trabajo toma mucho en cuenta los antecedentes del problema, ya que de elloparte la idea, tambin se basa en informacin publicitaria ya que es ah donde lainformacin es ms accesible y de una forma clara, luego por una parte es investigacin

tecnolgica, ya que se plantea soluciones prcticas para dar solucin a dicho problema

LIMITACIONES

Delimitacin espacialDistrito: HuachoProvincia: Huaura

Delimitacin de tiempo:

Inicio del proyecto: septiembre del 2013

Finalizacin del proyecto: diciembre del 2013

ACTIVIDADES SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

Semanas 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4Recaudacin deinformacin

X X X X

Procesamiento del problema deinvestigacin

X X X

Preparacin del plan deinvestigacin

X X

. Aplicacin de lastcnicas,instrumentos pararecabar datos

Procesamiento dedatos

X X X

Anlisis yprocesamiento dedatos

X X


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INVERSION Y FINANCIAMIENTO

Redaccin delinforme

x x x x x x x x

Presentacin delproyecto . x

DESCRIPCION DE PARTIDASTotal

requerido

CostoUnitario

S/.

Total Estimado

PartidaDenominacin del Gasto de Inversin

$.USD S/. N.S.

3 BIENES Y SERVICIOS3.1 COMPRA DE BIENES3.1 1 Alimentos y Bebidas

1.1 1 Alimento y Bebidas para Consumo Humano 30.00 2.50 18.18 75.003.1 2 Vestuarios y Textiles 2.00 40.00 29.09 80.003.1 3 Combustibles, Carburantes, Lubricantes y afines 4.00 10.50 18.88 42.503.1 4 Municiones, Explosivos y similares 0.00 0.003.1 5 Materiales y tiles 0.00 0.00

5. 1 Oficina 8.00 2.00 5.82 16.005. 2 Agropecuario, Ganadero y de Jardinera 0.00 0.005. 3 Aseo, Limpieza y Cocina 8.00 8.00 23.27 64.005. 4 Electricidad, Iluminacin y Electrnica 100.00 1.50 43.64 150.00

3.1 6 Repuestos y Accesorios 9.00 4.00 10.18 36.003.1 7 Enseres 4.00 4.00 5.76 16.003.1 8 Suministros Mdicos 10.00 2.00 7.27 20.003.1 9 Materiales y tiles de Enseanza 5.00 3.00 6.55 18.00

3.1 10Suministro para uso Agropecuario, Forestal yVeterinario 0.00 0.00

3.1 11 Suministros para Mantenimiento y Reparacin 0.00 0.003.1 12 Compra de otros Bienes 0.00 0.00

1 1 Herramientas 15.00 10.00 54.54 150.001 2 Productos Qumicos 2.00 23.87 17.36 47.751 3 Libros, Diarios, Revistas y Otros Bienes impresos novinculados a enseanza 3.00 40.00 43.64 120.00

3.2 CONTRATACION DE SERVICIOS 0.00 0.003.2 1 Viajes 0.00 0.00

1. 2 Viajes domsticos 25.00 1.60 17.45 40.00


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VIABILIDAD

Para ser viable este proyecto se necesita de recursos humanos, econmicos y materiales

2.1 Recursos humanos:

APELLIDOS Y NOMBRES CATEGORIA CONDICION PROFESION DNI FIRMAJIMENEZ ESCOBEDOMANUEL JOSE

Profesorasociado

Investigadoradjunto

Ing. qumico

LAZARTE PEA MARCIO A.Alumno Investigador estudianteIng. qumico

NICHO AGUIRRE MIGUEL

ANGEL

alumno Investigador estudiante

Ing. qumico

46467857

ISRAEL NARVASTA Profesorasociado

Investigadoradjunto

Ing. qumico

2.2 recursos materiales:

INSTRUMENTOS

Equipos de laboratorio:fermentador, destilador Computadora (con conexin a internet). Cristalera de laboratorio: probetas, vasos precipitados Instrumentacin de laboratorio : termmetros Recolector de residuos


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REVISION LITERARIA

Contaminacin: Alteracin del entorno por efectos ajenos a l.

Los residuos: Se entiende por residuo cualquier producto en estado slido, lquidoo gaseoso procedente de un proceso de extraccin, transformacin o utilizacin,que carente de valor para su propietario, ste decide abandonar.

La Ley 10/1998, de 21 de abril, de Residuos establece que "es cualquier sustancia uobjeto perteneciente a alguna de las categoras que figuran en el anexo de estaLey, del cual su poseedor se desprenda o tenga la intencin u obligacin dedesprenderse. En todo caso tendrn esta consideracin los que figuren en elCatlogo Europeo de residuo (CER), aprobado por las instituciones comunitarias".

Residuos orgnicos: Son Los Desechos orgnicos son el conjunto de desechosbiolgicos (material orgnico) producidos por los seres humanos, ganado, yotros seres vivos.

Tratamiento: Cualquier proceso, mtodo o tcnica que permita modificar lacaracterstica fsica, qumica o biolgica del residuo slido, a fin de reducir oeliminar su potencial peligro de causar daos a la salud y el ambiente

Aprovechamiento: Sacar utilidades de algo o alguna cosa..

Bioetanol:Es un alcohol de origen vegetal que se produce a travs de lafermentacin de distintos tipos de materias primas tales como los cereales, maz,trigo y cebada al igual que de cultivos con alto contenido en azucares como la caade azcar o la remolacha. Tambin se puede producir a partir de distintoscompuestos lignocelulsicos como la paja, la madera o distintos residuos vegetalescomo el caote del maz o el bagazo

Celulosa: Qumicamente la celulosa se define como homopolimero de la D-glucosa.Se debe tener en cuenta, que los residuos de frutas se consideran como uno de los

compuestos bilgicos de naturaleza polimrica ms abundante en la naturaleza. Las fibras de celulosa presentan dos regiones, amorfa y cristalina. La diferenciacinde la celulosa es estas dos regiones permite reconocer la necesidad de realizar unpre tratamiento a estos desechos con el objetivo de desestabilizar la regincristalina y lograr mayor grado de hidrlisis


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Hemicelulosa: La hemicelulosa es un polisacrido no celulsico, y posee unconjunto de caractersticas comunes como:

Solubilidad en un solvente orgnicoReactividad frente a un acido

Descomposicin en azucaresLa hemicelulosa es generalmente insoluble en agua, soluble en lcali, y msfcilmente hidrolizable en un cido. Debido a la ausencia de cristalinidad, su bajopeso molecular y su configuracin ramificada e irregular absorben agua con facilidad

Lignina: Es el componente de naturaleza no polisacrido ms abundante en lasparedes celulares vegetales. Esta formada por la extraccin irreversible del agua delos azucares, creando compuestos aromticos La lignina es la tercera fraccin mayoritaria de la biomasa lignocelulosica. Se trata

de un polmero tridimensional amorfo formado por la polimerizacindeshidrogenara de unidades de fenilpropano ligeras por diferentes tipos deenlaces que se alternan de manera desordenada. No es un material de inters parala produccin de azucares, por lo cual es ideal, retirarla mediante la aplicacin delpreparamiento de los residuos slidos orgnicos


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INTRODUCCION

MATERIA PRIMA

El material lignocelulosico utilizado fue biomasa de frutas (cascara de naranja, pia,papaya, sandilla, pltano), recolectadas en el Mercado Viejo, en la ciudad dehuacho. La adquisicin de esta materia prima no tiene costo alguno, debido a quelos residuos generados en este lugar corresponden a las actividades que all sedesarrollan (venta de jugos, ensaladas, frutas, etc)

La seleccin de los residuos slidos se realizara determinando la composicin fsicacomo se puede ver en la siguiente tabla

CARACTERISTICAS DE LAS CASCARAS DE FRUTAS

Dentro de la materia prima de la industria alimentaria, las frutas y los vegetales sonlos que mayores residuos slidos orgnicos (RSO) generan. Estos se caracterizan porestar compuestas de un conjunto de azucares, cidos orgnicos, sustanciascolorantes, protenas, aceites, vitaminas y material lignocelulosico

Cabe sealar, que los residuos de frutas se constituyen principalmente por cascarasde naranja, pia, sandilla, papaya y pltano, por ser estas las que se encuentran enmayor proporcin.


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Estudios recientes que cuentan con soporte de la prctica industrial, demuestran laviabilidad de satisfacer las demandas de biocombustibles a partir de los RSO. Por lotanto, se puede decirque estos residuos constituyen una alternativa como materia prima de otros

subproductos, aprovechando las propiedades biolgicas, fsicas y qumicas queposeen

COMPOSICION QUIMICA

Las cascaras, al igual que todos los materiales lignocelulosicos, se componen decelulosa, hemicelulosa y lignina como principales polmeros naturales. Los frutosctricos, adems de los carbohidratos simples (fructuosa, glucosa y sacarosa)Tambin contienen polisacridos no amilceos, comnmente conocidos como fibradiettica. La celulosa, hemicelulosa y lignina, est presente en un 25% a un 30%

COMPOSICION FISICA

Se puede decir, que los residuos slidos de frutas estn constituidos por fibra

soluble e insoluble. A continuacin se presenta la composicin individual de lasprincipales cascaras que los componen


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2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIN

ANTECEDENTES

TITULO DE TESIS:Produccin de bioetanol a partir de la fermentacin alcohlica de jarabes glucosadosderivados de cscaras de naranja,pia, manzana

APELLIDOS Y NOMBRES DEL AUTOR(ES):Lesly P. Tejeda, Candelaria Tejada, ngel Villabona

INSTITUCIN QUE RESPALDO EL ESTUDIO:Universidad de Cartagena, Cartagena de Indias, (Colombia)

OBJETIVOS:

El objetivo de este trabajo fue obtener bioetanol a partir de cscaras de naranja (Citrussinensis)y pia (Anans sativus). Se determin el contenido de azcares reductores de losmateriales lignocelulsicos. Mediante un pre tratamiento fsico se redujo el tamao de lasmuestras y, la remocin de lignina se realiz con hidrxido de sodio y sulfato de calcio. Lahidrlisis cida se llev a cabo con cido sulfrico al 5% a 125C y 15 psi para obtener un jarabe azucarado. Este jarabe fue fermentado con Saccharomycescerevisiaeen un reactorcon agitacin durante 7 horas. El etanol obtenido fue separado por micro destilacin. Sedetermin el contenido de etanol por cromatografa de gases y se encontr, finalmente,que con las cscaras de naranja se obtuvo mayor contenido de etanol, 8.4 mg/g, que conlas cscaras de pia, 1.0 mg/g.

FINALIDAD:

Determinar si las materias primas fueron caracterizadas para determinar el porcentaje dehumedad y de azucares reductores presentes; para ello se realiz el mtodo bsicoreportado por Acosta(2007) para la humedad y mtodo volumtrico de Fehling para ladeterminacin de hidratos de carbono.La cscaras de pia y naranja se redujeron a un tamao de partcula aproximado de 2.0mm, teniendo presente la separacin de los restos de pulpa. Se pesaron muestras de 50 gr

y se realiz la eliminacin de lignina, sumergiendo las muestras en una solucin de NaOH0.1N durante 15 minutos. Posteriormente se adicion sulfato de calcio y se dej en reposopor 3 horas de acuerdo a lo reportado porHoyos & Prez (2005). Por ltimo, se separ elmaterial particulado de la solucin por decantacin.La caracterizacin de las cscaras de pia y naranja se reportaen lo sgte. :Naranja 69.35 2.788, Pia 84.07 0.883De acuerdo con las determinaciones realizadas, las cscaras de naranja presentaronmenor contenido de humedad y mayor contenido de azcares reductores, por lo tanto se


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explica que durante la hidrlisis cida se obtuvieraun jarabe glucosado con mayorcontenido de azcares,80 g/l comparado con las cscaras de piaque alcanzaronunaconcentracin de 45 g/l.explica que durante la hidrlisis cida se obtuviera un jarabeglucosado con mayor contenido de azcares,80 g/l comparado con las cscaras de piaque alcanzaron una concentracin de 45 g/l

Conclusiones

Se pudo observar que las cscaras de naranja son las de mejor comportamiento; poseenunmayor porcentaje de azcares reductores y por consiguiente sus jarabes glucosadosprodujeron mayor contenido de etanol.El rendimiento en la obtencin de etanol a partir de cscaras de pia y naranja es bajo, sinembargo, teniendo en cuenta que las cscaras son un residuo no aprovechado y de altaproduccin en los sectores hotelero e industrial, a gran escala puede constituirse en unaalternativa de inters.

TITULO DE TESIS:La cascara de naranja y el etanol

APELLIDOS Y NOMBRES DEL AUTOR(ES):Deza Moya, Mayra,Daz Gonzales, Daniel

INSTITUCIN QUE RESPALDO EL ESTUDIO:Escuela superior politcnica de Chimborazo

OBJETIVOS:Obtener los productos siguientes:Bioetanol (comercializa),Limoneno (olor, posible comercializacin), CO2 (limpio), DDGS(DestilledDriedGrain Solubles = restos slidos para la alimentacin animal)y 99%comercializable

FINALIDAD:

Elaborar biocombustibles (combinacin de enzimas de origen vegetal que rompen lascscaras de naranja, obteniendo desecho en azcar que se fermentan dando origen aletanol) Tcnica Daniell

Obtencin de biocombustibles (E5, E95, E-DIESEL, E- TBE). Alimentacin de motores, generadores maquinarias. Oxigenacin y aumento de octanaje en gasolinas, sutituyendo el MTBE (Gasohol)


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CONCLUSIONES:

La produccin de bioetanol a partir de desechos como lo son la cascara de naranja, traenbeneficios ambientales y minimizacin de costos.

En el futuro estos tipos de desechos podrn ser utilizados en la industria de loscombustibles.

A diferencia de los biocombustibles, el etanol producido por cascaras de naranjas nogenerara escases de alimentos ni alza de precios en los mismos, ya que se trata dedesechos.

TITULO DE TESIS:

Diseo preliminar de un proceso de obtencin de etanol apartir de material ligno-celulsico de frutas, aplicando latecnologa de hidrlisis trmica catalizada

APELLIDOS Y NOMBRES DEL AUTOR(A):

DIANA CAROLINA RUEDA MARTN

INSTITUCIN QUE RESPALDO EL ESTUDIO:

Universidad industrial de Santanderfacultad de ingeniera fisicoqumicaescuela de

ingeniera qumica BucaramangaColombia-2006OBJETIVOS:

El objetivo principal fue disear un proceso preliminar para la obtencin de etanol a partirdematerial ligno-celulsico de las cscaras de frutas provenientes de la Plaza de MercadoGuarn dela ciudad de Bucaramanga, haciendo en primer lugar, una revisin bibliogrficade las tecnologasexistentes para la produccin de etanol usando este tipo de material,seleccionando un proceso entres etapas: primera, se realiz un pre-tratamiento con cidodiluido e hidrlisis con cidoconcentrado a alta temperatura; segunda, fermentacin conSaccharomycesCerevisiae y tercera,separacin/purificacin aplicando una destilacinsimple.

FINALIDAD:

El desarrollo de este proyecto se fundament en la continuidad de un proceso para eltratamientointegral de los residuos slidos orgnicos, los cuales son un subproducto de lasactividades delhombre; stos aumentan en cantidad y variedad de manera proporcional alincremento de lapoblacin y del desarrollo industrial.


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Los residuos provenientes de las plazas de mercado pueden seraprovechados en laobtencin de otros subproductos que tengan un mayor valor agregado.Para tratar los residuos slidos orgnicos se plantea desarrollar un diseopreliminar paraun proceso de produccin de etanol a partir de las cscaras defrutas, realizando en primerlugar una revisin bibliogrfica de las tecnologasexistentes para la produccin de alcohola partir de material ligno-celulsico, yposteriormente la seleccin e implementacin deuna de stas para su estudio.Finalmente, en este proyecto se da una visin general delproceso de hidrlisis yfermentacin de azcares provenientes de la hemicelulosa de lascscaras defrutas, como una alternativa para la futura produccin de etanol.

TITULO DEL ARTCULO:

Produccin en continuo de etanol a partir de banano de rechazo (cscara ypulpa)encontrados en los RS empleando clulas inmovilizadas

APELLIDOS Y NOMBRES DEL AUTOR(ES):

Zapata Ana Maria y Pelaez Carlos

INSTITUCIN QUE RESPALDO EL ESTUDIO:Grupo Interdisciplinario de Estudios Moleculares GIEM, Instituto de Qumica-Universidadde Antioquia- Colombia

RESUMEN:

En el trabajo del que da cuenta el presente artculo se estudio la produccinen continuode etanol a partir de banano de rechazo encontrados en los rsutilizando clulasinmovilizadasen alginato de sodio. Se compararon las fermentaciones en batchcon clulaslibres einmovilizadas (Saccharomycescerevisiae), utilizando medio estndar defermentacin y mosto de banano como sustrato. Las fermentaciones con mosto debanano presentaronun incremento del 31% en la produccin de etanol durante lasprimeras 14horas de fermentacin, pasando de producir 33.78g/L de alcohol con clulaslibres a44.18g/L con clulas inmovilizadas.


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TITULO DEL ARTCULO:

Obtencin de Etanol a Partir de Residuos Orgnicos de la Seccin de Frutas del MercadoMayorista de Riobamba

APELLIDOS Y NOMBRES DEL AUTOR(A):

Quizhpi Lpez, Luis Fernando

RESUMEN:El objetivo de la presente investigacin fue obtener etanol a partir de los residuosorgnicos de la seccin de frutas del Mercado Mayorista San Pedro de Riobamba en elperodo comprendido entre agosto y septiembre del 2007, con el fin de que este se lopueda usar como combustible sustituyendo a los derivados de petrleo.La investigacinmetodolgicamente consta de tres fases: 1ra. Caracterizacin de los parmetros Fsico,Qumicos y Microbiolgicos de los residuos; analizando: Humedad, cenizas, protena,fsforo, potasio, azcares totales, azcares reductores, azcares no reductores, fibra,almidn, aerobios mesfilos totales, coliformes totales, coliformes fecales, mohos ylevaduras. 2da. Proceso de obtencin de etanol utilizando 4 tratamientos (T1, T2, T3, T4).3ra. Anlisis de los datos obtenidos, mediante un anlisis estadstico. Se determinmediante la aplicacin de una prueba de Tukey al 95% de confianza utilizando el softwareSTATGRAPHICS PLUS, que el tratamiento con un mayor rendimiento fue el T4, en el cualde 1.5Kg de residuos se obtienen 0.07525 L/etanol de 950 con un costo de $0.80/L a nivelde laboratorio, logrndose un producto apto para ser utilizado como combustible.

Recomendndose realizar estudios para determinar otras alternativas de uso a estosresiduos y la factibilidad de la implementacin del proceso a nivel industrial.

TITULO DEL ARTCULO:Cscaras de naranja y otros desechos podran emplearse para producir etanol

INSTITUCIN QUE RESPALDO EL ESTUDIO:Universidad Central de Florida, Estados Unidos

RESUMEN:

Una nueva forma de generar etanol a partir de residuos ha sido desarrollada porespecialistas de la Universidad Central de Florida, Estados Unidos. La metodologasupondra el acceso a una energa limpia de un modo totalmente ecolgico y con unaimportante disminucin en los costos relacionados, transformndose en consecuencia enuna seria alternativa frente a los combustibles tradicionales.

Una nueva revolucin energtica podra estar en marcha si la investigacin desarrolladapor estos ingenieros e investigadores norteamericanos avanza hacia el plano industrial y


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comercial. Es que la generacin de energa en forma ecolgica y mucho ms econmica atravs de residuos de distinto tipo marcara realmente un antes y un despus en materiaenergtica, hasta desbancar definitivamente a los combustibles fsiles de su actualliderazgo.

El equipo de trabajo que logr este avance fue dirigido por el profesor Henry Daniell de lamencionada universidad. La noticia se conoci a travs de una nota de prensa de laUniversidad Central de Florida, posteriormente reproducida por los mediosespecializados PlantBiotechnologyJournal y ScienceDaily

Vale destacar que el avance obtenido por estos expertos tambin puede aplicarse a otrasmaterias primas, como derivados de la caa de azcar y paja. Segn los responsables de lainvestigacin, esto podra marcar un punto de inflexin al lograrse que los vehculosutilicen este combustible como una manera de proteger el aire y el medio ambiente paralas generaciones futuras.

El proceso de generacin de etanol

Con la financiacin del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, la tcnica deDaniell y sus colegas emplea ccteles de enzimas para lograr que las cscaras de naranja yotros materiales de desecho se transformen en azcar, para posteriormente fermentarsey transformarse en etanol.

En la actualidad, el almidn de maz se fermenta y se convierte en etanol. Sin embargo, eletanol a base de maz produce ms emisiones de gases de efecto invernadero que la

propia gasolina. En cambio, el etanol creado mediante residuos produce menos emisionesde gases de efecto invernadero que la gasolina y la electricidad.

Otra gran ventaja es que existe una importante cantidad de desechos que podranemplearse en la generacin energtica bajo esta modalidad, sin que esto signifique unareduccin en el suministro mundial de alimentos o un incremento en los valores de losmismos, como puede llegar a suceder en el caso de una produccin masiva debiocombustibles en el modo convencional.

De acuerdo al propio Daniell, solamente en el rea de la Florida podran producirsealrededor de 200 millones de galones de etanolpor ao solamente empleando losdesechos de cscaras de naranja. Sin embargo, esta tcnica an requiere msinvestigacin hasta poder ser derivada del laboratorio hacia el mercado y la industria.


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2.2 REQUERIMIENTO:

REQUERIMIENTO

ASPECTO

PRIMARIOS SECUNDARIOS REFERENCIA

TECNICO Materia prima:RS Orgnicos

Equiposrespecto a laproduccin

Mantenimiento Hoja de

seguridad deelementos ausar

Manual deequipos

ECONOMICO FinanciamientoInversin Limitaciones enpresupuesto Clasificador decostos del sectorpublico

AMBIENTALReduccin deResiduos Slidos

Tratamientoadecuado

Implementacin deIsos adecuados ,OHSAS

SOCIALProductoinnovador

Mejoramientoambiental

Producto de buenacalidad

No tienecontraindicaciones


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Tabla de inversiones

INVERSIN DISTRIBUCINCostos Fijos

Alquiler de local Seguro de gerencia y jefatura Equipos industriales a usar

50%

Costos Semifijos Transporte del producto 5%

Costos Variables

Materia prima Mantenimiento mensual, anual

de los equipos Insumos o costos

25%

Costos Semivariables

Pago de luz y agua Pago de publicidad ( marketing ) Pago de telefona

30%

2.3 DEFINICIN CONCEPTUAL DE PROCESOTabla de operaciones unitarias y procesosunitarios usados en el proyecto

OPERACIN UNITARIA PROCESO UNITARIO OTROSTRANSFERENCIA DECALOR

Evaporacionsecado

FermentacinHidrlisis Neutralizacin

ColumnaCromatografa

TRANSFERENCIA DEMASA

Absorcin (Sistemas Gas-Lquido)Destilacin (Sistemas Gas-Lqui do)

moliendaTrituracin

TRANSFERENCIA DECANTIDADDE MOVIMIENTO

BombaSistema de tuberasFiltracionCentrifugacinMezclador

ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL: ANLISIS FODA


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Anlisis interno Anlisis externo

F(Fortaleza)

D(Debilidades)

O(Oportunidades)

A(Amenazas)

Abundancia de RSOEn el distrito

Financiamientopropio

Produccin decalidad empleandoisos adecuados ejm9000

Nueva innovacin ala regin

No existe amenazasde otras compaasal nivel regionalMateria prima no

costosaSin financiamientodel gobierno opersona jurdica)

Producto natural Personalincapacitado ( poco

informado)

Generacin depuesto de trabajos

Anlisis de subproductos

factores

sub-producto

DENOMINACION DESTINO TRATAMIENTO

RESIDUOS Pepaspulpa

Agriculturaindustria

EFLUENTES Agua procesos biolgicos,fsicos y qumicos

OTROS

Equipo de transferencia de Masa

DESTILADORDENOMINACION Dyzl- 001 CANTIDAD 100 unidad/mes MATERIAL de cobre y acero

inoxidableCAPACIDAD 200kg-2000kg DIMENSIONES (CM)142 X 56 X 36240v VOLTAJE: 240v


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Equipo de transferencia de Energa

EVAPORADOR FILTRODENOMINACION Hei-Vap 2T-SperCANTIDADMATERIAL acero inoxidable de aceroCAPACIDAD 110 litrosDIMENSIONES (CM) 430x420x395PRESIN MXIMA DETRABAJO

2.1 kg./cm2 10 bar (150 psi)

TEMPERATURA MXIMADE TRABAJO

de 20 a 210 C 60C (140F)

VOLTAJE: 230V / 50-60Hz 220/440 V, 60 Hz.

Equipo de transferencia de fluido

Bomba mezcladorDENOMINACION 3196XLT SVM 80UCANTIDAD 1.000 l/minMATERIAL acero inoxidable, acero inoxidable,CAPACIDAD de 4,000 a 23,000 CFM con

vaco a 29+ HgV 200 kg/hr

DIMENSIONES (CM) 1750*700*1730PRESIN MXIMA DETRABAJO

50 bar

CAUDAL 2 LPS 90.000 l/h.TEMPERATURA MXIMADE TRABAJO

200 PSIG (15 bar abs);

potencia 5 HP 0,55 a 65 kW.VOLTAJE: o 220 V monofsico 30, 230/400/460/575 V,

50/60 Hz


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2.4 ANALISIS TCNICO DEL PROCESO:


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2.5 FUNDAMENTACIN DEL PROCESO

REACCIONES QUIMICAS PRINCIPALES EN EL PROCESO

HIDROLISIS

HEMICELULOSA ----------------------------------- C2H10O5 + C6H12O6 + OTROS AZUCARES

El pre tratamiento permite que los rendimientos en la hidrlisis de celulosaaumenten de menos del 20% de los rendimientos tericos a valores mayores al90%. Para el pre tratamiento se han propuesto y desarrollado diferentesmtodos, Sin embargo, ninguno de los mtodos de pre tratamiento propuestose puede aplicar en forma genrica a las diferentes materias primas. Esto justifica la realizacin de anlisis detallados de estas tecnologas en cada caso enparticular.

TRANSFOMACION DEL AZUCAR

(C6H10O5)2n -------------------------------- nC12H22O11 -------------------- 2nC6H12O6

FERMENTACION

C6H12O6 ----------------------------------- 2 C2H5OH + 2CO2

CELULOSA CELOBIASA GLUCOSA

SACCHAROMYCES CEREVISIAE

PRETRATAMIENTO

XILOSA GLUCOSA


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------------------------------------------

2.6ESTRUCTURA GENERAL DEL SISTEMA DE SEPARACION

NC N SUBGRUPOS(N(N+1)/2)-N

N SUB-PROBLEMASSEPARACION((N-1)N(N+1))/6

N POSIBLESSECUENCIAS

(2(N-1))!/(N!(N-1)!)

3 3 4 2

Sistema de separacin directa:

FILTRADOR

A = xilosa

B = glucosa

C= lignina

ABC 1(Grupo principal)

AB BC 2(Grupo secundario)

3 (sub grupo de separacin)

ABCD


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Ruta 1:

; donde:

Ruta 2: ; donde :

Resultado final: ruta 1

Sub. Problema se separacin 1:

Se va optar la ruta 1, porque en el proyecto es necesario separar la especie C,que selo que no serutilizado para la obtencin del etanol y tendr otro uso.

Sub. Problema se separacin 2:La mezcla AB pasara despus del filtrado a una torre de absorcin, en donde se dara la separacinen A y B para otros usos, en el caso de la obtencin del etanol se pasara la mezcla AB ya que seusara junto en la fermentacin

ABC

C

B

ABA

ABC

A

BC

C

B

(1) (2)

(1) (2)


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2.7ANALISIS DOF

BOMBA

ANALISIS DE VARIABLES

NV = NCtes(NC +2) + W + Q

NV = 2(NC + 2) + 1 + 0

NV = 2NC + 5

NUMERO DE LAS RESTRICCIONES

N REFERENCIA1. BALANCE DE MATERIA1.1.B.M.GENERAL 1 F1 = F2

1.2.B.M.COMPONENTE 02. BALANCE DE ENERGIA2.1.B.E.GENERAL 1 /2g + Z1 +P1 W = /2g +Z2.2.B.E.TERMICA 03.RELACION TERMODINAMICA3.1 EQUI.FISICO 03.2.EQUI.QUIMICO 04.RELACIONESEXPLICITAS4.1.FLUJO 0

4.2.PRESION 04.3.TEMPERATURA 04.4.CPNCENTRACION NC-15.RELACIONESIMPLICITAS5.1.FLUJO 05.2.PRESION 05.3.TEMPERATURA 05.4.CONCENTRACION 0

NR = NC + 1

NC = 3 DOF = NV - NRDOF = (2NC +5) - ( NC + 1)

H2SO4 DOF = (2*3+5) - (3 + 1)H20 DOF = 7Solucion azucarada


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MOLIENDA



NV = 2(NC + 2) + 1 + 0

NV = 2NC + 5


N REFERENCIA1. BALANCE DE MATERIA1.1.B.M.GENERAL 1 F1 = F21.2.B.M.COMPONENTE 02. BALANCE DE ENERGIA2.1.B.E.GENERAL 1 W = f(moledor)2.2.B.E.TERMICA 03.RELACION TERMODINAMICA3.1 EQUI.FISICO 03.2.EQUI.QUIMICO 04.RELACIONESEXPLICITAS4.1.FLUJO 04.2.PRESION 04.3.TEMPERATURA 04.4.CPNCENTRACION NC-15.RELACIONESIMPLICITAS5.1.FLUJO 05.2.PRESION 05.3.TEMPERATURA 05.4.CONCENTRACION 0

NR = NC + 1


frutaDOF = (2*1+5) - (1 + 1)DOF = 5


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ANALISIS DOF

FILTRADOR



NV = 3(NC + 2) + 1 + 0

NV = 3NC + 7


N REFERENCIA1. BALANCE DE MATERIA1.1.B.M.GENERAL 1 F1 = F2 + F3

1.2.B.M.COMPONENTE NC - 12. BALANCE DE ENERGIA2.1.B.E.GENERAL 1 W = f(filtrador)2.2.B.E.TERMICA 03.RELACION TERMODINAMICA3.1 EQUI.FISICO 03.2.EQUI.QUIMICO 04.RELACIONESEXPLICITAS4.1.FLUJO 0

4.2.PRESION 04.3.TEMPERATURA 04.4.CPNCENTRACION 05.RELACIONESIMPLICITAS5.1.FLUJO 05.2.PRESION 05.3.TEMPERATURA 05.4.CONCENTRACION 0

NR = NC + 1NC = 1 DOF = NV - NRDOF = (3NC +7) - ( NC + 1)

Fruta DOF = (4*1+7) - (1 + 1)DOF = 10


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ABSORCION



NV = 4(NC + 2) + 1 +1

NV = 4NC + 10


N REFERENCIA1. BALANCE DE MATERIA1.1.B.M.GENERAL 1 F1 + F2 = F3 + F41.2.B.M.COMPONENTE NC - 1 F1X1 + F2Y2 = F3X3 + F4Y42. BALANCE DE ENERGIA2.1.B.E.GENERAL 1 F1h1 +F2h2 + Q =F3h3 + F4h42.2.B.E.TERMICA 03.RELACION TERMODINAMICA3.1 EQUI.FISICO 03.2.EQUI.QUIMICO 04.RELACIONESEXPLICITAS4.1.FLUJO 04.2.PRESION 04.3.TEMPERATURA 04.4.CPNCENTRACION 05.RELACIONESIMPLICITAS5.1.FLUJO 05.2.PRESION 05.3.TEMPERATURA 05.4.CONCENTRACION 0

NR = NC + 1NC = 3 DOF = NV - NR

DOF = (4NC +10) - ( NC + 1)SolucinazucaradaH20H2SO4

DOF = (4*3+7) - (3 + 1)DOF = 15


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DESTILADOR



NV = 3(NC + 2) + 0 + 0

NV = 3NC + 6


N REFERENCIA1. BALANCE DE MATERIA1.1.B.M.GENERAL 1 F1 = F2 + F31.2.B.M.COMPONENTE NC - 1 F1X1 = F2X2 + F3X32. BALANCE DE ENERGIA2.1.B.E.GENERAL 02.2.B.E.TERMICA 03.RELACION TERMODINAMICA3.1 EQUI.FISICO 1 Yi = hi.Xi i=1,2,3 3.2.EQUI.QUIMICO 04.RELACIONESEXPLICITAS4.1.FLUJO 04.2.PRESION 04.3.TEMPERATURA 04.4.CPNCENTRACION 05.RELACIONESIMPLICITAS5.1.FLUJO 05.2.PRESION 05.3.TEMPERATURA 05.4.CONCENTRACION 0

NR = NC + 1


SolucinazucaradaH20etanol

DOF = (3*3+6) - (3 + 1)DOF = 11


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III CONCLUSIONES

El manejo de la basura (residuos slidos) en el distrito de Huacho es an deficiente, Larecuperacin de materiales implica diversas opciones muchas veces complementarias

como por ejemplo rehusar, reciclar. La idea es promover en el mbito deldistrito, empresas instituciones y personas mejorar o darle otro uso otro valor til a losresiduos que se encuentran en este caso en el mercado centenario del distrito de Huacho

Que hay otras vas que se pueden emplear no solamente la confinacin final de RS quegeneran gastos de miles de soles sino tambin genera ganancias dndole otro uso, otroprocesamiento como Bioetanol, Biofertilizante, etc.

En este trabajo el rendimiento en la obtencin de etanol a partir de cscaras de pia ynaranja, mango y manzana es bajo, sin embargo, teniendo en cuenta que las cscaras son

un residuo no aprovechado constituirse en una alternativa de inters por la poblacin eindustria.


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IV BIBLOGRAFIA

Bibliografa General

Acosta, A. (2007). Manual de procedimientos del laboratorio de Bromatologa de laFacultad de CienciasQumicas y Farmacuticas de la Universidad de Cartagena. Cartagena, Colombia.

Aguilar, N. &Canizales, M. (2005). Residuo Lignocelulsico Cervecero, una nueva materiaprima. Universidad Veracruzana. Revista Cerveza y Malta.168, pp.37-41. Consultado el 15de Agosto de 2008 en http:// dialnet.unirioja.esCuadrado, B. & Vlez, M. (2006). Prctica N 1. Obtencin de vino de frutas. Gua dePrcticas de Microbiologa Industrial. Universidad de Cartagena. Cartagena,Colombia.

Ferrer, J. R., Pez, G., Arenas de Moreno, L., Chandler, C., Mrmol, Z. & Sandoval, L.

(2002). Cintica de la hidrlisis cida del bagacillo de caa de azcar. Universidad de Zulia.Revista Facultad de Agronoma,19, (1), pp. 23-33.

Meja, L. F., Martnez, H. A., Betancourt, J. E., & Castrilln, C. E., (2007). Aprovechamientodel residuo organico del mango comn (Mangifera indicaL.)en la obtencin de azcaresfermentables. Ingeniera y Ciencia, 3, (6), pp. 41-62.

Referencia electrnica

http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/226

http://www.usc.es/congresos/xiirem/pdf/86.pdf

http://www.snvworld.org/sites/www.snvworld.org/files/publications/guia_manejo_de_residuos.pdf

http://www.tendencias21.net/Cascaras-de-naranja-y-otros-desechos-podrian-emplearse-para-producir-etanol_a4133.html

http://www.corporacionambientalempresarial.org.co/documentos/370_MANEJO_DE_RESIDUOS_S%C3%93LIDOS.pdf

RECICLAJE Y TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS SOLIDOS URBANOS (INSTITPOLITECNICO NACIONAL)

http://www.cemausa.com/docs/mez.pdf


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V ANEXO

LIGNOCELULOSA COMO FUENTE DE AZCARES PARA LA PRODUCCIN DE ETANOL.Laura Cuervo1, Jorge Luis Folch1, Rosa Estela Quiroz*Centro de Investigacin en Biotecnologa, UAEM.Instituto de Biotecnologa,UNAM. Av. Universidad 2001 Col. Chamilpa, Cuernavaca, Mor. 62209, Mxico.Actualmente la obtencin de los energticos derivados del petrleo atraviesa una fuertecrisis debido a una disminucin en sus reservas, por lo cual la aplicacin de nuevastecnologas dirigidas a generar combustibles a partir de materiales renovables como lalignocelulosa, y no de alimentos, representa una alternativa viable ala demandaenergtica mundial.En el material lignocelulsico se dispone de una gran cantidad de azcares fermentables,sin embargo, su utilizacin se puede ver impedida por la recalcitrancia intrnseca delmaterial, una solucin a este problema han sido los diversos mtodos fisicoqumicos ybiolgicos que se han desarrollado para liberar los azcares fermentables y obtenerbioetanol.Algunas estrategias utilizando microorganismos como las levaduras se han enfocado en laobtencin de etanol a partir de lignocelulosa mediante la expresin de enzimascelulolticas y aprovechando la capacidad fermentadora de la levadura. En este proceso desacarificacin y fermentacin simultnea se han obtenido cantidades yrendimientos significativos de etanol lo cual representa un punto de partida queconducir al desarrollo de tecnologas encauzadas a satisfacer las necesidades energticasen el futuro.DISEO PRLIMINAR DE UN PROCESO DE OBTENCION DE ETANOL APARTIR DE MATERLIGNOCELULOSO DE FRUTASUNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE IGNIERIAS FISICOQUIMICABUCARAMANGA 2006Diana Carolina Rueda Martin, Willian Jose Herrera HernandezLos residuos slidos orgnicos son los subproductos de actividades imprescindibles delhombre y se han generado desde los inicios de la humanidad.Desde tiempo atrs se han venido desarrollando tratamientos para los desechosorgnicos, que hoy en da se conocen como convencionales y parte de estos son procesos

susceptibles de transformacionesActualmente en la ciudad de Bucaramanga se realiza la disposicin de gran parte de losdesechos orgnicos en el relleno sanitario EL CARRASCO. Es importante tener en cuentaque la acumulacin de estos residuos conlleva a la generacin de contaminantes quecausan impacto en el ecosistema


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Por eso existen organizaciones como el Laboratorio De Frutas Ctricas y ProductosSubtropicales, Del Servicio de Investigacin Agrcola (ARS) de los Estados Unidos, cuyopropsito es obtener etanol a partir de los residuos de frutas ctricas( naranja, limn,mandarina, pia)


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(Diluido)

XilosaCelulosalignina

XilosaGlucosalignina


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PLAN DE TRABAJO

FUNDAMENTACION PRCTICA

PROCEDIMIENTO

Para la obtencin de etanol a partir de residuos slidos orgnicos hubo un arduo trabajoen la cual se dar los pasos siguientes:

Recoleccin de materia prima para el proceso Seleccin del proceso mas adecuado ( elegir los residuos adecuados para obtener

bioetanol) Se le da un acondicionamiento adecuado al proceso. A continuacin el funcionamiento del proceso

DETERMINACIN DE LA MASA DE RESIDUOS GENERADA EN EL MERCADO

Para la realizacin de este proyecto tuvimos que recolectar residuos (Y ms frutas de granvariedad en este caso) del mercado centenario. Se pido la colaboracin de seorascomerciantes. Se recolecto la masa de residuos generada en el da del muestreo y ledimos una seleccin adecuada conforme a lo del informe (seleccionar las frutas quepuedan originar bioetanol) una vez seleccionadas las frutas le damos unacondicionamiento previo (cortado, lavado) y lo dejamos fermentar.

PREPARACIN DEL SUSTRATO EN ETANOL

La fermentacin fue de 8 das exactos para ello se supo que la temperatura ideal para lafermentacin es de 30C

PROCEDIMIENTO DE OBTENCION DEL ETANOL

la muestra fue llevada al laboratorio para elproceso. En el laboratorio agregamos al balnde fondo plano y redondo los 237 ml para lafermentacin. Verificando la Temperatura que

es 80 a 84 C para obtener etanol

Los materiales usados en el laboratorio son:

al baln de fondo plano matraz probeta


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vaso precipitado Instrumento refrigerante Mechero Termmetro

Despus de destilar el producto fermentado, observamos que el destilado es de colortraslucido y que tena un olor y sabor a alcohol.Una vez terminado con el proceso obtuvimos como resultado 19.7 de bioetanol .Posteriormente se tabulo la muestra.

BALANCE DE LAS MATERIAS

BALANCE GENERAL

En el balance experimental agregamos al baln 237 ml de la muestra fermentadadndonos como resultado ledo en la probeta 19.7ml de etanol

RESULTADOS

237 ml 19.7ml + 217.3ml

Etanol Residuo Mezcla

Alimentacin

Etanol

Residuo


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FINALIDAD DEL TRABAJO

La finalidad de este trabajo consiste en que la poblacin sepa una visin distinta a lo quees confinacin final de residuos de frutas, que se pueden emplear otras opciones comopor ejemplo obtener bioetanol, fertilizantes, alimentos para animales, etc. Que sale muyfactible. El presente estudio muestra la posibilidad de obtener un producto de valoragregado a futuro a partir de un material tan heterogneo como los desechos

bioetanol a partir de rso

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