Impactos críticos de la orientación energética en la sostenibilidad de la separación avanzada del biobutanol
Autores: Karimi, Keikhosro; Khoshnevisan, Benyamin; Denayer, Joeri F. M.
Idioma: Inglés
Editor: Vijai Kumar Gupta
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo OA
2024
Impactos críticos de la orientación energética en la sostenibilidad de la separación avanzada del biobutanol
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Gestión y eliminación de residuos
Palabras clave
Separación ABE
Tecnología Pinch
Evaluación del ciclo de vida
Separación por adsorción
Análisis de sostenibilidad
Ahorro de energía
Licencia
CC BY – Atribución
Consultas: 24
Citaciones: Biofuel Research Journal Vol. 11 Núm. 1
El biobutanol se destaca como un biocombustible renovable avanzado; sin embargo, su producción mediante fermentación arroja una baja concentración de butanol, lo que hace necesarias técnicas de separación costosas e intensivas en energía, en particular la destilación. Han surgido enfoques alternativos, entre ellos la separación adsorptiva, en la que el proceso de dos columnas basado en zeolitas muestra gran potencial.
Este estudio empleó Aspen Plus para simular la separación adsorptiva, utilizó la tecnología Pinch para la integración térmica y analizó diversas alternativas mediante el enfoque de análisis de ciclo de vida (LCA). En comparación con el caso base, que se sustentaba en nuestros datos experimentales previos y en una purificación posterior mediante destilación atmosférica, la adopción de la adsorción con calentamiento/enfriamiento indirecto redujo en un 59,5% la demanda de energía para calefacción. Asimismo, el uso de energía de enfriamiento aumentó considerablemente en un 68,9%, y se eliminaron los requisitos de refrigeración.
La implementación de la tecnología Pinch redujo adicionalmente en aproximadamente un 36% las necesidades de calefacción y enfriamiento. También se exploró la destilación a múltiples presiones, que mostró un potencial de reducción del consumo de energía de calefacción en un 46,6%, acompañado de un modesto incremento del 6,2% en la demanda de energía de enfriamiento.
Se aplicó un marco LCA gate-to-gate para evaluar los impactos ambientales. Los resultados mostraron que la combinación de adsorción con calentamiento/enfriamiento indirecto, destilación a múltiples presiones y prácticas de eficiencia energética produjo una reducción superior al 98% en los daños relacionados con la salud humana, el bienestar de los ecosistemas y el agotamiento de recursos en comparación con el caso base.
La priorización de indicadores clave de desempeño reveló que la salud humana tuvo la mayor influencia, con efectos intermedios destacados atribuidos a la toxicidad humana y al calentamiento global. Este estudio subraya el papel fundamental de la gestión energética en la reducción del consumo y en la mejora de la sostenibilidad de la separación adsorptiva de biobutanol.
Descripción
El biobutanol se destaca como un biocombustible renovable avanzado; sin embargo, su producción mediante fermentación arroja una baja concentración de butanol, lo que hace necesarias técnicas de separación costosas e intensivas en energía, en particular la destilación. Han surgido enfoques alternativos, entre ellos la separación adsorptiva, en la que el proceso de dos columnas basado en zeolitas muestra gran potencial.
Este estudio empleó Aspen Plus para simular la separación adsorptiva, utilizó la tecnología Pinch para la integración térmica y analizó diversas alternativas mediante el enfoque de análisis de ciclo de vida (LCA). En comparación con el caso base, que se sustentaba en nuestros datos experimentales previos y en una purificación posterior mediante destilación atmosférica, la adopción de la adsorción con calentamiento/enfriamiento indirecto redujo en un 59,5% la demanda de energía para calefacción. Asimismo, el uso de energía de enfriamiento aumentó considerablemente en un 68,9%, y se eliminaron los requisitos de refrigeración.
La implementación de la tecnología Pinch redujo adicionalmente en aproximadamente un 36% las necesidades de calefacción y enfriamiento. También se exploró la destilación a múltiples presiones, que mostró un potencial de reducción del consumo de energía de calefacción en un 46,6%, acompañado de un modesto incremento del 6,2% en la demanda de energía de enfriamiento.
Se aplicó un marco LCA gate-to-gate para evaluar los impactos ambientales. Los resultados mostraron que la combinación de adsorción con calentamiento/enfriamiento indirecto, destilación a múltiples presiones y prácticas de eficiencia energética produjo una reducción superior al 98% en los daños relacionados con la salud humana, el bienestar de los ecosistemas y el agotamiento de recursos en comparación con el caso base.
La priorización de indicadores clave de desempeño reveló que la salud humana tuvo la mayor influencia, con efectos intermedios destacados atribuidos a la toxicidad humana y al calentamiento global. Este estudio subraya el papel fundamental de la gestión energética en la reducción del consumo y en la mejora de la sostenibilidad de la separación adsorptiva de biobutanol.