Diseño óptimo de biorrefinerías integradas basadas en microalgas
La producción de biocombustibles a partir de microalgas ha recibido gran interés en las últimas décadas, en respuesta a la creciente crisis energética y el cambio climático. La factibilidad económica para el desarrollo de biocombustibles a partir de microalgas se ve comprometida por los altos cos...
| Autor principal: | |
|---|---|
| Otros Autores: | |
| Formato: | tesis doctoral |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2018
|
| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/4425 |
| Aporte de: |
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Ingeniería química Microalgas Biocombustibles Biodiesel Optimización Modelado Biorrefinerías García Prieto, Carla V. Diseño óptimo de biorrefinerías integradas basadas en microalgas |
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Ingeniería química Microalgas Biocombustibles Biodiesel Optimización Modelado Biorrefinerías |
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La producción de biocombustibles a partir de microalgas ha recibido gran interés
en las últimas décadas, en respuesta a la creciente crisis energética y el cambio
climático. La factibilidad económica para el desarrollo de biocombustibles a partir
de microalgas se ve comprometida por los altos costos y consumos energéticos
que las correspondientes operaciones requieren. Debido a esto, la producción
de coproductos de alto valor agregado resulta atractivo para mejorar la economía
y viabilidad de una biorrefinería basada en microalgas.
En la presente tesis se propone la formulación de modelos de programación
matemática avanzada para el diseño óptimo y la optimización de plantas
completas para la producción de biodiesel y otros productos de alto valor.
En primer lugar, se propone un modelo de programación no lineal para la
optimización de una biorrefinería basada en microalgas para producción de
biodiesel, en la que se incluyen unidades de generación de energía a partir de
corrientes residuales. En este sentido, el modelo propuesto incorpora
restricciones de operación de digestores anaeróbicos, ya que los mismos
presentan resultados viables solo bajo ciertas condiciones. Los resultados
obtenidos permiten visualizar la factibilidad en cuanto a la reducción de consumo
de energía a partir de fuentes fósiles y de suministro de nutrientes de manera
externa, con la implementación de unidades de biodigestión anaeróbica y
posterior transformación del biogás producido.
A continuación, se formulan problemas de programación mixto entera no lineal
para la determinación de la configuración óptima de una biorrefinería para la
producción de biodiesel a partir de microalgas bajo criterios de optimización
económica (maximización del valor presente neto de la biorrefinería propuesta).
Asimismo, se lleva a cabo un estudio de riesgo tecnológico sobre las diferentes
alternativas de proceso analizadas.
La incorporación de coproductos de alto valor agregado en biorrefinerías
integradas, supone una mejora en la factibilidad económica para la producción
de biocombustibles de tercera generación. En ese marco, se formula un modelo
de diseño óptimo de una biorrefinería en base algal para la producción de
biodiesel y coproductos de alto valor (biopolímeros y nutraceúticos) como un
problema de programación mixto entera no lineal. Los resultados numéricos
permiten determinar la viabilidad económica del proceso. Un estudio de
sensitividad posterior revela los principales factores que afectan el valor presente
neto del proyecto.
Por último, se formula un problema de diseño óptimo para una biorrefinería
integrada para la producción de astaxantina, un nutracéutico de alto valor. La
idea es implementar procesos “verdes”, que colaboren en mitigar las
problemáticas actuales en cuanto a la escasez de recursos hídricos, la necesidad
de producción de alimentos y el alto consumo energético a partir de fuentes
fósiles. Estos factores son tenidos en cuenta como restricciones del problema de
diseño. A su vez, se lleva a cabo un estudio de la implementación de la
biorrefinería a nivel local. En síntesis, bajo el concepto de “Nexo agua-alimentosenergía”,
el modelo desarrollado para la producción de astaxantina permite el
diseño de procesos amigables con el medio ambiente, autoabastecidos y
económicamente atractivos. |
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Díaz, María Soledad |
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Díaz, María Soledad García Prieto, Carla V. |
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García Prieto, Carla V. |
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