1 Facultad de Ciencias Naturales y Ambientales Carrera: Ingeniería Química Industrial Autor: Jenny Echeverría Director: Ing. Rodolfo Rubio Tema: “Diseño a escala piloto del proceso de extraccion de aceites a partir de microalgas para la produccion de biocombustibles”.
2 CONTENIDO Introducción Objetivos Metodología ResultadosConclusiones y recomendaciones
3 INTRODUCCIÓN El tema a desarrollar consiste en la representación del Diseño a escala piloto del proceso de extracción de aceite a partir de microalgas para la producción de biocombustibles mediante un diagrama (PFD) .
4 OBJETIVOS General: Diseñar a escala piloto el proceso de extracción de aceites a partir de microalgas para la producción de biocombustibles. Específicos: Determinar la eficiencia de recuperación o rendimiento de los procesos de concentración, disrupción celular y extracción de aceite. Calcular la cantidad de energía que necesita la planta para la extracción de aceite de microalgas. Evaluar los costos de la energía y costos de capital.
5 METODOLOGÍA Sedimentación con floculante para eliminar la mayor cantidad de agua. CONCENTRACIÓN DE BIOMASA Eliminar más agua de la biomasa CONCENTRACCIÓN DE BIOMASA 1. CLARIFICACIÓN 2. CENTRIFUGACIÓN MÉTODOS DE EXTRACCIÓN Utilizando solvente químico por medio del método Soxhlet. EXTRACCIÓN DE LÍPIDOS Rompen la pared celular para liberar el aceite a determinada frecuencia. DISRUPCIÓN CELULAR 4. EXTRACCIÓN 3. SONICACIÓN
6 RESULTADOS Experimento de floculación.Figura 1 Pruebas de floculación utilizando tres floculantes en diferentes concentraciones.
7 Figura 2 Curva de sedimentación de la biomasaRESULTADOS Experimento de sedimentación. Figura 2 Curva de sedimentación de la biomasa
8 Figura 3 Curva de sedimentación de la biomasaRESULTADOS Recuperación de la biomasa mediante la clarificación. Figura 3 Curva de sedimentación de la biomasa
9 Figura 3 Curva de sedimentación de la biomasaRESULTADOS Recuperación de la biomasa mediante la centrifugación. Figura 3 Curva de sedimentación de la biomasa
10 Figura 4 Curva de la cantidad de células rotasRESULTADOS Disrupción celular mediante la sonicación. Figura 4 Curva de la cantidad de células rotas
11 DIAGRAMA PFD DEL PROCESO DE EXTRACCIÓN
12 CONCLUSIONES El proceso de clarificación fue eficiente utilizando el floculante LIPESA 1544 para la recuperación de la biomasa de microalgas en una concentración de 25 ppm, un tiempo de retención 150 min y una eficiencia de recuperación del 98.4 % en promedio. Los otros polímeros a base de policloruro de aluminio (PAC) y poliacrilamida resultaron ineficientes. El proceso de concentración de la biomasa mediante la centrifugación, logró separar el agua de la biomasa llegando a una eficiencia de recuperación del 99,9 % en promedio. El proceso de disrupción celular por sonicación, se realizó para romper las células y extraer lípidos. Se llegó a una eficiencia de 84,44 % de células rotas. Se recomienda con el fin de complementar la investigación, ensayar el proceso de extracción de aceite mediante el método Soxhlet, ya que no se alcanzó a realizar las pruebas de este proceso. La cantidad de energía que necesita la planta para producir 8.22 g/h de aceite es de kWh. Los costos a evaluar fueron: costo de la Energía de $/año y costo de Capital de $
13 BIBLIOGRAFIA A. Fick, (1855). On liquid diffusion, Poggendorffs Annalen. Reprinted in Journal of Membrane Science, vol. 100 pp. 33–38 American Public Health Association (APHA), (2012). Standard methods for the examination of water and wastewater (22nd. Ed.). Washington. Bosma, R., Van, S., Tramper, T., Wijffels, R. (2003). Ultrasound a new separation technique to harvest microalgae. Journal of Applied Phycology, 15: Geankoplis C., (1991). Procesos de Tansporte y Operaciones Unitarias. 2a. ed., Mexico. Pp. 650. Manual de Mantenimiento Preentivo para la Planta de Tratamiento de Agua Potable., Pp Muñoz, R., & Guieysse, B (2006). Algal-bacterial peocesses for the treatment of hazardous contaminants. Areview. Water Research, 40: Norma ASTM D (2013). Standard Practice for Coagulation-Flocculation Jar Test of Water Norma ASTM D (2007). Standard Test Method for Water and Sediment in Crude Oil. Schackelford, F. (2008). Introducción a la ciencia de los materiales para ingenieros, 6.ª ed. Vian A. Ocon J., (1979). Elementos de Ingeniería Química. Mexico, Aguilar, Pp. 339.
14 GRACIAS
15 ANEXOS Diseño del clarificador y agitadorFigura 5 Dimensiones del clarificador Figura 6 Dimensiones del agitador
16 Potencia Demandada kWh Potencia Comercial kWhANEXOS Cantidad Energía necesita la planta Equipos Corrientes mL/h Capacidad Real L/h Potencia Demandada kWh Potencia Comercial kWh Centrifuga 6 2.5 Sonicador 586.46 0.6 0.95 P. calentamiento 8.8 5 0.7 Bomba 1 60000 60 0.75 Bomba 2 150 0.15 0.63 Bomba 3 60150 60.15 Bomba 4 Bomba 5 Bomba 6 Bomba 7 Bomba 8 0.0088 Bomba 9 577.67 Bomba 10 60.16 Bomba 11 0.53 Bomba 12 Motor 1 9E-07 Motor 2 4E-05 TOTAL: 4.15 13.71 Potencia Bombas 𝑃 (𝑘𝑊)= 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝐿 min ×𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 (𝑏𝑎𝑟 600 Potencia Motores 𝑃 (𝑊)=𝑁𝑝×𝜌× 𝑁 3 × 𝐷𝑎 ^5
17 Potencia Comercial kWhANEXOS Costo de la energía Equipos Corrientes mL/h Capacidad Real L/h Potencia Comercial kWh Costo energía $/kWh Costo energía $/kWaño Centrifuga 6 2.5 0.100 820.00 Sonicador 586.46 0.6 0.95 0.038 311.60 P. calentamiento 8.8 5 0.7 0.028 229.60 Bomba 1 60000 60 0.75 0.030 244.59 Bomba 2 150 0.15 0.63 0.025 207.90 Bomba 3 60150 60.15 Bomba 4 Bomba 5 Bomba 6 Bomba 7 Bomba 8 0.0088 Bomba 9 577.67 Bomba 10 60.16 Bomba 11 0.53 Bomba 12 Motor 1 Motor 2 TOTAL: 13.715 0.55 𝐶. 𝐸. $ 𝑘𝑊 =𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑘𝑊×𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 $
18 PVC (1",2",4"), acero inoxidableANEXOS Costo de Capital 𝐶osto 𝑐𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙=𝑁° 𝐸𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜𝑠×𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 $ Cantidad Equipos Características Precio unitario $ Precio total $ 1 Materiales para Clarificador 6446,94 𝑐𝑚 2 1650 Centrifuga 6 L 5791 Ultrasonido o sonicador 0.6 L 2200 Extractor Soxhlet 5 L 390 Placa calentamiento 700 W 375 7 Bombas 0.85 Hp 321 2247 5 1 Hp 425 2125 2 Motores con agitador 3000 rpm 85 170 12 Válvulas metálicas 2" 10 120 Tubería PVC (1",2",4"), acero inoxidable 850 TOTAL 15918