Análisis exergético de la industrialización del sorgo azucarado para la producción de alcohol etilico en tucuman, argentina

Abstract

En este trabajo, se hizo un estudio integral del aprovechamiento exergético del sorgo azucarado como materia prima bioenergética en ingenios azucareros sustentándose, primeramente, con estudios de factibilidad agronómica y factibilidad técnica de manufactura. El objetivo de esta tesis doctoral fue desarrollar un esquema de proceso eficiente que permita industrializar el sorgo azucarado para la producción de alcohol etílico en la provincia de Tucumán mediante el análisis exergético. Las tareas agronómicas descriptas corresponden al estudio de la calidad exergética y su rango de variación de los materiales más promisorios de sorgo azucarado. Ejemplo de ello es la determinación del rango de madurez exergética del sorgo para su mayor aprovechamiento industrial. Las experiencias de procesamiento a nivel industrial del sorgo realizadas en este proyecto permitieron evaluar las diferentes etapas de procesamiento e identificar las ventajas y/o inconvenientes técnicos que presentan los equipos instalados en un ingenio azucarero al procesar una materia prima de origen diferente a la caña de azúcar. Se realizó el estudio exergético del aprovechamiento del sorgo azucarado, para 3 calidades exergéticas de materia prima, utilizando los softwares de simulación desarrollados en esta tesis doctoral (SIMUSORGO 1.0 y SIFAD 1.0), constituyendo un valioso aporte para analizar la incorporación de este material para uso alimenticio y/o energético, identificando los sectores o etapas principales del proceso donde se generan las mayores pérdidas exergéticas durante la industrialización en función del aporte de exergía de la biomasa que ingresa. Se concluye que, basados en los resultados de este trabajo, la incorporación del sorgo azucarado a la matriz agroindustrial de la caña de azúcar es factible, desde el punto de vista agronómico, técnico y exergético. Desde el punto de vista agronómico, Tucumán posee terrenos aprovechables para insertar este nuevo cultivo a la actividad agroindustrial regional y dispone del manejo agronómico, maquinarias y apoyo profesional para una producción eficiente de la materia prima generando tallos de sorgo de 15% de azúcares fermentescibles en promedio y un rendimiento cultural de 60 t/ha para el cultivar de sorgo ArgensilBio. Desde el punto de vista industrial, la agroindustria de la caña de azúcar dispone de los procesos y equipos idóneos para transformar los azúcares presentes en los tallos de sorgo en Bioetanol, pudiendo alcanzar un rendimiento fabril de 63 l de Bioetanol / t de sorgo molido, según la simulación con SIMUSORGO 1.0. Desde el punto de vista exergético, la industrialización del sorgo en industrias azucareras recupera un 44 % de la exergía que ingresa a la planta industrial con la materia prima, almacenándose el 35% como melado que puede utilizarse para fines alimenticios o energéticos. Para una molienda de sorgo azucarado de 10000 t/d, el flujo exergético que ingresa a la planta industrial es de 42737 GJ/d distribuido en un 51% con el jugo en tallo y un 49% con la fibra. Los procesos donde se generan los mayores flujos de exergía perdida son en el sector combustión del bagazo – generación de energía eléctrica con un 48% de la exergía aportada por el sorgo y extracción de jugo con un 29%. El 89% del flujo de exergía perdida en la extracción corresponde a pérdidas de exergía de la fibra en la generación del bagazo. El flujo exergético que aporta el jugo de los tallos de sorgo es de 21731 GJ/d, recuperándose en los productos (melado almacenado y alcohol producido) un 83% del mismo.