Diseño y análisis de pervaporación dinámica para separación de etanol-agua

Abstract

Una de las principales desventajas de la producción de bioetanol por fermentación es que el producto la inhibe. Por ello, actualmente se está desarrollando e implementando la pervaporación in situ para la eliminación del etanol durante el proceso de fermentación. Como tecnología de membranas, la pervaporación se utiliza para mejorar la producción de etanol porque no afecta a los microorganismos. La pervaporación tiene numerosas ventajas sobre los procesos convencionales; sin embargo, puede mejorarse intensificando el proceso, concretamente, mediante una intensificación dinámica que no implique grandes alteraciones en los sistemas existentes. En este trabajo se desarrolla un modelo dinámico para analizar el funcionamiento periódico de un módulo de pervaporación que utiliza una membrana de PDMS para la eliminación de etanol. Las variables estudiadas para conseguir la intensificación fueron el tiempo de uso del módulo y el tiempo de recuperación de la membrana. Se compara el flujo medio de etanol y la composición media de etanol en el permeado con una operación periódica y convencional. Como resultado, se muestran las condiciones de operación periódica para una mejor productividad y se propone una configuración del módulo de pervaporación de pervaporación para implementar una operación dinámica. Este estudio muestra cómo la forma de operar un sistema puede mejorar significativamente su productividad. (Texto tomado de la fuente)

A major disadvantage of bioethanol production by fermentation is that the product inhibits it. Thus, it is currently developing and implementing in situ pervaporation for the removal of ethanol during the fermentation process. As a membrane technology, pervaporation is used to improve ethanol production because it doesn’t affect microorganisms. Pervaporation has numerous advantages over conventional processes; however, it can be improved by intensifying the process, specifically, by dynamic intensification that does not entail major alterations to existing systems. Herein, a dynamic model is developed to analyze the periodic operation of a pervaporation module using a PDMS membrane for ethanol removal. The variables studied to achieve the intensification were the usage time of the module and the recovery time of the membrane. The average flux of ethanol and the average composition of ethanol in the permeate with a periodic and conventional operation are compared. As a result, periodic operating conditions are shown for better productivity and a pervaporation module configuration is proposed to implement a dynamic operation. This study shows how the way a system is operated can significantly improve its productivity.