FORO NACIONAL DE ETANOL VERACRUZ 2006

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FORO NACIONAL DE ETANOL VERACRUZ 2006

• ESTRATEGIAS DE MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE
  PRODUCCIÓN DE ETANOL

Dra. María Guadalupe Aguilar Uscanga Grupo
UV-ITSTB-ITV sobre DIVERSIFICACIÓN DE LA CAÑA DE
AZÚCAR
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ETANOL VÍAS DE OBTENCIÓN
1. QUÍMICA
2. MICROBIANA
Fuente renovable ej Caña de Azúcar
Fuente no renovable
Petróleo
Saccharomyces cerevisiae (levadura)
Agua
Ácido Sulfúrico
Etileno
Etanol.
Rendimiento Teórico 51
Bio-reactor o Fermentador
Chang (2002)
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PROCESO GENERAL ETANOL VÍA MICROBIANA
Microorganismo (levadura)

• Condiciones de cultivo (Temperatura, pH , O2).
• Composición del medio de cultivo C (ej. Melaza,
  Jugo de Caña), N, sales, vitaminas).
• Modo de operación del bio-reactor

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ETANOLMEJORAMIENTO DEL PROCESO DE PRODUCCION
VÍA MICROBIANA alternativa limpia de
biocombustible.

• Materia prima
• Microorganismo
• Tecnologías

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Materia Prima Renovable
Maíz Trigo Cebada
Arroz Sorgo Yuca Papa
Remolacha azucarera Caña de azúcar
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Clasificación química de la materia prima usada
en el proceso de producción de ETANOL

• 1.- Azúcares (caña de azúcar, remolacha, melazas
  y frutas).
• 2.- Almidones ( maíz, yuca y papa)
• 3.- Material celulósico ( madera, bagazo de caña
  y pulpa de papel)

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Materia prima AZUCARES Producción Etanol vía
microbiana

• 20-50 DE AZUCARES (alta concentración)
• ESTO IMPLICA
• - TIEMPOS LARGOS DE FERMENTACION
• - CONVERSIÓN INCOMPLETA
• SE DILUYEN 10 A 18
• 4-5 pH, 20-32 C Y DE 1 A 3 DIAS

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Materia prima ALMIDONES Producción Etanol vía
microbiana

• GELIFICACIÓN ALTAS TEMPERATURAS (140-180 C ).
• POSTERIOR HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA (AMILASAS y
  GLUCOAMILASAS).

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Materia prima MATERIAL LIGNOCELULÓSICO
(CelulosaLigninaHemicelulosa) Producción
Etanol vía microbiana

• Su uso implica
• 1.- DESLIGNIFICACIÓN SEPARAR LA LIGNINA DE LA
  CELULOSA-HEMICELULOSA
• 2.- DESPOLIMERIZACION DE LA CELULOSA-
  HEMICELULOSA PARA LIBERAR LOS AZUCARES
• 3- PRESENCIA DE AZÚCARES MIXTOS
• HEXOSAS Y PENTOSAS.

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Microorganismos

• Bacterias nativas y recombinantes
• Zymomonas, E. coli, Bacillus
• Levaduras nativas y recombinantes
• Saccharomyces, Kluyveromyces, Hansenulla

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ESTRATEGIAS Y TECNOLOGÍAS en la producción de
ETANOL VÍA MICROBIANA alcances y retos.

• Selección de materia prima
• Selección y desarrollo de microorganismos
  hiper-productores
• Escalamiento de procesos a nivel de biorreactor
• y de sistema de purificación (destilación).
• Desarrollo de sistemas de destilación para la
  obtención de Etanol absoluto.
• Esquemas de producción con cero contaminantes.
• Diseño de sistemas de control de procesos
  (producción, purificación, manejo de residuos).
• CONTRIBUCIÓN AL
• DESARROLLO SOSTENIBLE

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Cuál es el panorama nacional de la CAÑA DE
AZÚCAR frente a la producción de ETANOL,
considerando las diferentes ventajas de éste como
BIOENERGÉTICO?
Escasa investigación por falta de apoyo.
Tecnologías ineficientes.

• Producción de ETANOL a partir de Caña de Azúcar

Falta de políticas que fomenten su uso.
Altos costos de producción.
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Principales Países - Continentes Productores de
Etanol
India
Otros
Francia
Brasil
Sudáfrica
China
África
Europa
2
Estados Unidos
11
Asía/Oceanía
14
América
73
World Ethanol Markets, Analysis and Outlook
(2005)
14
Producción Mundial de Etanol
Millones de Litros
World Ethanol Markets, Analysis and Outlook (2005)
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Producción Nacional
A nivel mundial 0.16
28 º Lugar en la producción de etanol a nivel
mundial.
Poy (2006)
16
Principales Países Productores de Azúcar.
Zafra 2005 / 2006
Millones de Toneladas
Pinto (2006)
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CUAL ES LA PROBLEMÁTICA DE LA INDUSTRIA
AZUCARERA MEXICANA?

• Conflicto Sacarosa-JMAF
• Crisis del Petróleo-Energéticos
• Inestable mercado externo del azúcar
• Su mercado nacional limitado a la Sacarosa
• Falta de apoyo al conocimiento científico y
  tecnológico nacional
• Carencia de una política de desarrollo sostenible
  en el cultivo de la caña de azúcar y en los
  procesos actuales de su transformación

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COMO PODEMOS CONTRARRESTAR
ESTA PROBLEMÁTICA?Sin duda, requerimos una
forma diferente de concebir en México la utilidad
de la Caña de AzúcarAprovechando las
cualidades de la Caña de Azúcar para generar bajo
criterios de desarrollo sostenible, un conjunto
de productos y subproductos mediante un sistema
flexible que procese y comercialice de acuerdo a
las necesidades de un mercado cambiante.
DIVERSIFICACIÓN
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DIVERSIFICACIÓN

• SACAROSA
• ETANOL 96 v/v
• ETANOL ABSOLUTO

• XILITOL
• JAFCA (Jarabe de
• Fructosa de Caña de
• Azúcar)
• AZÚCAR INVERTIDO
• POLICOSANOL
• ENERGIA

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CONTENIDO DE LA CAÑA DE AZUCAR Y SUBPRODUCTOS
OBTENIDOS EN EL PROCESO DE PRODUCCION DE AZUCAR

• Azúcares (sacarosa, glucosa y fructosa)
• Celulosa
• Hemicelulosa
• Lignina
• Ceras

• Melazas y mieles intermedias
• Bagazo
• Cachaza
• Vinazas

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ESQUEMA GENERAL DEL PROCESO DE PRODUCCION DE
ETANOL A PARTIR DE LA CAÑA AZÚCAR BAJO UN A
VISIÓN DIVERSIFICADA.
Caña de azúcar
Bagazo
Molienda
Hidrólisis
ETANOL
Jugo de caña
Destilación
Fermentación
Clarificación
Fermentación
Destilación
Evaporación
ETANOL
Meladura
Melazas
Cristalización
MIELES INTERMEDIAS A Y B AZUCAR ESTANDAR
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ÁREAS DE INVESTIGACIÓN NECESARIAS PARA LOGRAR LA
DIVERSIFICACIÓN EN MÉXICO

• Manejo agro-ecológico del cultivo de la caña de
  azúcar.
• Procesos de transformación (producción,
  purificación, control) con desarrollo sostenible
  estudios básicos y de ingeniería.
• Análisis socio-económico y de mercados.

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Desde la visión académica LA DIVERSIFICACIÓN
se alcanza A TRAVÉS DE MÚLTIPLES DISCIPLINAS.

• CIENTÍFICOS (as) y HUMANISTAS, Químicos,
  Biólogos, Matemáticos, Sociólogos, Economistas,
  Administradores, Abogados, entre otros
• INGENIEROS (as), IBQ, IQ, IAgr, IMec, IElect.,
  IElectro., IC, IAmb., ISC, entre otros
• NO ES LABOR DE UN SOLO PROFESIONAL NI DE UNA SOLA
  INSTITUCIÓN.

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Inversión en Investigación y Desarrollo para
ETANOL en algunos países

• EU 86 millones US para el 2006
• 154 millones US para el 2007
• Colombia 400 millones US 2006-2010
• Canadá 76 millones US 2007
• México ?

http//www.whitehouse.gov/infocus/energy/index.es.
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GRUPO SOBRE DIVERSIFICACION DE LA CAÑA DE AZUCAR
Instituto Tecnológico de Veracruz Dr.
Javier Gómez Rodríguez Dr. Marco Antonio
Salgado Cervantes Dra. Genoveva Domínguez
Sánchez
M.C. Dulce María Barradas Dermitz M.C. Zaida
Orta Flores Dra. María Guadalupe Aguilar
Uscanga Universidad Veracruzana Dr.
Roberto Bravo Garzón Dr. Ricardo Tovar
Miranda Dr. Cándido García Fonseca MC.
Patricia Hayward Jones
MF. Bartolomé Gabriel García
Ortiz Dr. Raúl Cortés García
Instituto Tecnologico Superior de Tierra
Blanca M.C. Beatriz Gutiérrez Rivera
M.C. Benigno Ortiz Muñiz