Biorrefinería, es por definición “el procesamiento sostenible de biomasa en un espectro de productos de base biológica”. No es solo una nueva palabra elegante para una planta de alcohol combustible, sino una descripción de los desarrollos recientes en esta industria.
Los productores deben responder a las condiciones rápidamente cambiantes de la oferta y la demanda en el mercado. Deben aspirar a tener plantas de producción muy flexibles en términos de materias primas y productos finales.
Al mismo tiempo, los productores se esfuerzan por mejorar el rendimiento en términos de eficiencia energética. No solo por razones económicas, sino también para estar en consonancia con las crecientes preocupaciones medioambientales y los requisitos legales.
Hay una serie de soluciones técnicas para transformar una planta de biocombustible en una biorrefinería, ya sea para proyectos de base o modernizando las instalaciones existentes. A continuación, se presentan algunas de las opciones, poniendo el foco en proyectos que se realizaron recientemente.
Diversificación del producto para conseguir una biorrefinería
La pandemia de COVID-19 ha provocado una disminución espectacular del consumo de combustible. En EE. UU. Se registró una disminución en el consumo de biocombustibles de aproximadamente un 40% entre Diciembre de 2019 y abril de 2020. Al mismo tiempo, la demanda de grados superiores de alcohol, p. Ej. para desinfectantes de manos, a aumentado. Pero no solo desde la pandemia, la posibilidad de reaccionar ante la fluctuación de los precios del etanol combustible cambiando una cierta porción a grados de alcohol más altos hasta la calidad de alcohol extra neutro, ha sido interesante para los productores de combustible de alcohol. Por lo tanto, Vogelbusch ha equipado las plantas de alcohol combustible existentes con destilerías anexas integradas.
Una solución menos costosa y con ventajas
Una solución común utilizada para tales proyectos es agregar una unidad de rectificación flexible capaz de procesar del 20% al 40% de la capacidad total. Ya sea en etanol combustible o alcohol de alto grado. En comparación con las plantas independientes de alcohol extra neutro, la inversión es considerablemente menor. Como se procesa el alcohol crudo de una columna de destilación existente, no se requiere una columna de maceración. Otra ventaja de esta configuración es que las impurezas eliminadas en la producción de alcohol de alto grado se pueden reprocesar en la sección de etanol combustible, lo que simplifica el proceso ya que no se necesita una columna de alcohol (recuperación) y evita cualquier pérdida de alcohol de bajo grado en alcoholes técnicos (y de bajo precio).
Mediante la combinación flexible de los distintos pasos de purificación, el consumo de vapor se adapta a la calidad de alcohol realmente requerida.
Esta configuración permite a los fabricantes ser más flexibles para hacer frente a una demanda fluctuante de alcohol en diferentes grados de pureza y para abordar nuevos segmentos de mercado como el farmacéutico, la perfumería y la industria de alimentos y bebidas.
Diversificación de materias primas
Las plantas de etanol a base de caldo de azúcar están diseñadas para funcionar durante la temporada de cultivo solo debido a la durabilidad limitada de la materia prima. Por tanto, estas plantas de etanol no funcionan durante varios meses al año. La rentabilidad de estas plantas se puede incrementar procesando sustratos con una vida útil más larga fuera de temporada. Por ejemplo melaza o cereales (normalmente maíz, pero también trigo, arroz, etc.). Para que una planta de azúcar en etanol pueda procesar cereales, es necesario agregar unidades de proceso para la molienda y conversión enzimática del almidón en azúcares fermentables e instalar una línea para procesar la vinaza en evolución en granos de destilería secos con solubles (DDGS). Para secciones de plantas existentes como fermentación y destilación, se deben considerar los siguientes parámetros cambiantes durante una modernización:
- Mayor contenido de sólidos que conduce a viscosidades más altas en el sustrato y el macerado
- Partículas suspendidas más grandes que requieren intercambiadores de calor de placas con espacios amplios
- Tiempos de fermentación más largos
- Cambiar el contenido de alcohol en el puré fermentado
El tiempo de fermentación
Un aspecto desafiante es que el tiempo de fermentación requerido y el volumen de los sustratos a base de azúcar difieren significativamente de los de los sustratos a base de almidón. Por lo tanto, es posible que la misma unidad de fermentación no pueda producir la misma cantidad de alcohol con ambos sustratos y la entrada a la sección de destilación podría cambiar significativamente al cambiar la materia prima.
Las plantas modulares que constan de líneas de procesamiento paralelas son una solución para estos problemas. Pero también se pueden utilizar unidades de destilación con columnas divididas para adaptar la capacidad.
También existe la posibilidad de coprocesar subproductos de las industrias azucareras (por ejemplo, melaza o jugos) en plantas a base de granos (ya sea para aumentar la capacidad o para reemplazar la materia prima original). Hasta cierto punto, esto no afecta considerablemente el balance de masa general de la planta; en general, se reduce la carga del secador DDGS, mientras que aumenta la capacidad del evaporador de vinaza. Este último efecto se puede compensar mediante una sección de pre evaporación, preferiblemente calentada por energía secundaria de la planta de etanol o por recompresión mecánica de vapor.
El sistema Vogelbusch para sistemas de dos columnas
La mejora de eficiencia y capacidad de las unidades clásicas de destilación de combustible-etanol están diseñadas como un sistema de dos columnas. Una torre para la desgasificación y destilación de la pasta y una torre de rectificación equipada con una sección de agua residual. Para tales unidades, es posible reducir el consumo de energía mientras se aumenta la capacidad mediante la actualización. Una opción es el sistema Vogelbusch MultiPressure. Allí la destilación del macerado se realiza en dos columnas, la rectificación del alcohol en dos o tres torres. Al utilizar el equipo de la instalación existente, la capacidad total de destilación y rectificación se puede duplicar o incluso triplicar con una inversión limitada.
El consumo específico de vapor de la unidad de destilación se puede reducir de esta manera a 0,8 toneladas de vapor por metro cúbico de producto, incluida la deshidratación del alcohol.
Las unidades de destilación MultiPressure son hoy en día soluciones estándar en plantas de etanol a gran escala. Es donde el consumo de vapor debe reducirse en la medida de lo posible.
Conclusión para una biorrefinería
Una biorrefinería es un “objeto vivo” en continuo desarrollo, siguiendo las tendencias y necesidades reales del mercado. La flexibilidad comienza en la etapa nueva y continúa a lo largo de la vida útil de la planta de la biorrefinería. No todos los desarrollos del mercado son predecibles.
Tener grados de libertad en la configuración de un proceso permite al productor reaccionar rápidamente, mitigar riesgos y mejorar el rendimiento y, por lo tanto, la rentabilidad del sitio de producción.
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