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Autor: Maizar
La producción de etanol es un ejemplo de cómo la ciencia, la tecnología, la agricultura y la industria deben trabajar en armonía para transformar un producto agropecuario en un combustible.
El proceso de producción de etanol ha sido inmensamente refinado y actualizado en años recientes ganando en eficacia. El proceso de producción varía ligeramente para cada uno de los tres usos principales del etanol -bebidas, industrial y combustible-, pero los pasos principales son los mismos.
La mayoría del etanol producido en los Estados Unidos está hecho a partir del grano de maíz, pero también puede ser producido a partir de otros feedstocks como el sorgo, trigo, cebada, papa o remolacha. Brasil, el principal productor mundial junto a los EE.UU. lo produce a partir de caña de azúcar.
Para la producción de etanol a partir de maíz hay dos métodos primarios: la molienda seca y la molienda húmeda. La mayoría del etanol producido en los EE.UU. proviene del proceso de molienda seca.
Ambos procesos incluyen esencialmente los mismos pasos: el preparado del feedstock, la fermentación de los azúcares simples, el recupero del alcohol y de los subproductos que van generándose en el proceso, diferenciándose en la preparación del grano para la molienda y la posterior fermentación.
La elección de uno u otro sistema de producción implica la obtención de un determinado conjunto de derivados o subproductos. Del proceso de molienda seca además del etanol se obtienen los granos destilados secos y solubles (DDGS) que son un alimento de alta calidad para el ganado.
Del proceso de molienda húmeda junto con el etanol se obtiene: aceite de maíz, gluten feed y gluten meal. Estos últimos también se utilizan como alimento para animales.
Molienda Seca
La molienda seca es un proceso de producción para extraer el almidón contenido en el maíz ampliamente aceptado en la industria del etanol puesto que comparativamente con el proceso de molienda húmeda tiene menores requerimientos de capital tanto al momento de construir como de operar la planta.
Los avances de la tecnología aplicada al proceso de molienda seca han hecho que en la actualidad la conversión del maíz en etanol sea mucho más eficaz y productiva que en la primera generación de plantas de molienda seca que operaban en la década del '80. Se han reducido en forma considerable los requerimientos de energía, se incorporaron sofisticados procesos de automatización, las enzimas disminuyeron su costo a su vez que vieron incrementado su poder de conversión, logrando con ello menores tiempos de procesamiento, el desarrollo de cedazos moleculares, todos factores que han contribuido a disminuir los costos y aumentar el volumen de etanol obtenido.
El costo de construir una planta de etanol de molienda seca se redujo en un 25-30%, mientras el costo de producción casi un 50% en los últimos 20 años. Muchas plantas se han integrado verticalmente, anexando explotaciones de feedlots, tambos, o en algunos casos la explotación comercial de peces aprovechando el sistema de reciclaje de las aguas usadas en la planta.
Los 8 pasos principales en la producción de etanol bajo este proceso son los siguientes:
Molienda: El proceso de molienda seca comienza con la limpieza del grano de maíz (puede ser cebada, trigo o sorgo), que una vez limpio pasa a través de los molinos que lo muelen en un polvo fino -harina de maíz-.
Licuefacción: La harina de maíz se sopla en grandes tanques donde se la mezcla con agua y las enzimas -amilasa alfa- y pasa a través de las cocinas donde se licueface el almidón. A la mezcla se le agregan componentes químicos para mantenerla con un pH de 7. En esta etapa se aplica calor para permitir la licuefacción, en una primera etapa a alta temperatura (120-150ºC) y luego a temperatura más baja (95ºC). Estas altas temperaturas reducen los niveles de bacterias presentes en el puré o mosto.
Sacarificación: El puré de las cocinas luego es refrescado -a una temperatura levemente debajo del punto de ebullición del agua- y se le agrega una enzima secundaria -glucoamilasa- para convertir las moléculas del almidón licuado en azúcares fermentables -dextrosa- mediante el proceso de sacarificación. Las enzimas funcionan como catalizadores para acelerar los cambios químicos.
Fermentación: El etanol es producto de la fermentación. Al puré se le agrega levadura para fermentar los azúcares -cada molécula de glucosa produce dos moléculas de etanol y dos de dióxido de carbono- y con ello obtener el etanol y el anhídrido carbónico. Usando un proceso continuo, el puré fluirá a través de varios fermentadores hasta que fermente completamente. En este proceso el puré permanece cerca de 48 horas antes que comience el proceso de destilación. En la fermentación, el etanol conserva mucha de la energía que estaba originalmente en el azúcar, lo cual explica que el etanol sea un excelente combustible.
Destilación: El puré fermentado, ahora llamado cerveza, contendrá alcohol -cerca del 15%- y agua -al 85%-, así como todos los sólidos no fermentables del maíz y de la levadura. El puré entonces será bombeado a un flujo continuo, en el sistema de la columna de destilación, donde la cerveza se hierve, separándose el alcohol etílico de los sólidos y del agua. El alcohol dejará la columna de destilación con una pureza del 90 al 96%, y el puré de residuo, llamado stillage, será transferido de la base de la columna para su procesamiento como subproducto.
Deshidratación: El alcohol pasa a través de un sistema que le quita el agua restante. La mayoría de las plantas utilizan un tamiz molecular para capturar las partículas de agua que contiene el etanol al momento de salir del sistema de destilación. El alcohol puro, sin el agua, se lo denomina alcohol anhidro.
Desnaturalizado: El etanol que será usado como combustible se debe desnaturalizar con una cantidad pequeña (2-5%) de algún producto, como nafta, para hacerlo no apto para el consumo humano.
Subproductos: Hay dos subproductos principales del proceso: el anhídrido carbónico y los granos destilados. El anhídrido carbónico se obtiene en grandes cantidades durante la fermentación. Muchas plantas lo recogen, lo limpian de cualquier alcohol residual, lo comprimen y lo venden para ser usado como gasificante de las bebidas o para congelar carne. Los granos destilados, húmedos y secos -DDGS-, se obtienen del stillage, el cual se centrífuga para separar los sólidos suspendidos y disueltos. Un evaporador se utiliza para concentrar los sólidos suspendidos y disueltos y después se envían a un sistema de secado para reducir el contenido de agua a aproximadamente un 10/12%. Los DDGS contienen el núcleo del maíz menos el almidón. Algunas plantas también elaboran un jarabe que contiene algunos de los sólidos que pueden ser comercializados juntos o en forma independiente de l os granos destilados.
Molienda Húmeda
La molienda húmeda es un proceso capital intensivo, en el cual las plantas procesan un gran volumen de granos. En general la capacidad instalada es de varias centenas de millones de litros de etanol/año, mientras que las plantas que trabajan bajo el proceso de molienda seca a lo sumo disponen de una capacidad de producción anual de 230 millones de litros (60 millones de galones).
La operación de molienda húmeda es más compleja porque el grano se debe separar en sus componentes, con la ventaja que al lograr una separación más efectiva de los mismos se obtienen subproductos de mayor valor agregado. En la molienda húmeda solamente el almidón se fermenta mientras en la molienda seca se fermenta el puré entero.
La molienda húmeda consiste en empapar el maíz en agua caliente en un proceso llamado empapamiento, luego se retira el agua y los núcleos ablandados pasan a los molinos y a los separadores donde se separa el germen, extrayéndose de éste el aceite de maíz. Las piezas restantes -almidón, gluten y fibras- se muelen y se pasan a través de separadores donde se retira la fibra, se separa el almidón y el gluten. Luego se lava y se seca el almidón que puede ser usado como almidón o ser convertido en dulcificantes -jarabes de maíz, maicenas o etanol-.
Sintéticamente los pasos del proceso son los siguientes: i. Almacenamiento y limpieza, ii. Maceración del grano de maíz, iii. Molienda gruesa (obtención del germen), iv. Molienda fina (obtención del gluten feed), v. Separación del gluten y almidón (obtención del gluten meal y del almidón), vi. Hidrólisis del almidón.
Autor: Maizar
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 DISCUSIONES SOBRE ESTE TEMA.
 
| 24/01/2007 |
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Juan Francisco Lino Ramirez
Ingeniero Agrónomo/ugocm
Veracruz-Llave - México |
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Me parece buen artículo, considerando la importancia socioeconómica que tienen para algunos países subdesarrollados, cultivos de los cuales se puede obtener el etanol.
Me gustaría que me informaran, además de los cultivos comentados:
Algún otro cultivo con futuro que no se haya considerado, ya que creo que en el mundo y en Latinoamérica hay una gran diversidad de plantas o cultivos susceptibles de explotarse.
El rendimiento por kilogramo o por tonelada, comparativamente por cultivo y del órgano (grano, caña, etc.) del cual se extrae, así como del proceso húmedo o seco.
Considerando que el Petróleo es un producto no renovable y del cual depende la economía de muchos países, qué producción y cultivos consideran serán demandados en 10, 20... hasta 50 años para la producción de etanol como substituto de gasolina. | Respuesta Chequeada por Engormix.com  |
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| 24/01/2007 |
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Heber Luis Vargas Bonilla
Ineniero Agrónomo, Investigación/corpoica
Tolima - Colombia |
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Interesante el artículo. Pero me gustaría tener información sobre el proceso para producir alcohol a partir de yuca, a partir de yuca fresca y de seca. | | Respuesta Chequeada por Engormix.com |
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| 27/01/2007 |
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WILLIANS AREVALO
Productor Agricola/
Guarico - Venezuela |
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Buenos días todos, reciban un cordial saludo. Excelente tema porque orienta una visión de integración y crecimiento para el pequeño y gran productor de Maíz o Sorgo, y que abre la oportunidad de consolidar una empresa de producción social, donde el productor tenga participación y posterior beneficio por el valor agregado que se obtiene al pasar de un grano a un carburante. Con esto quiero decir que el productor pasa de ser simple acarreador de granos a accionista de la empresa de producción social. Agradezco el apoyo a fin de identificar los proveedores o productores de Sorgo Dulce o Sorgo Bicolor, que está orientado a la producción de etanol. Los cultivos de Caña y Maíz son más exigentes en cuanto a requerimientos de agua y calidad de suelos, y es por ello que la experiencia obtenida con el sorgo dulce sea atractiva para replicar.
Saludos.
Willinas Arevalo
Ing. Químico
Un productor prestado a los Procesos de Refinación | | Respuesta Chequeada por Engormix.com |
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| 29/01/2007 |
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Tadeo Sardi
Agronomo/agroasesorews C.a.
Carabobo - Venezuela |
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Sumamente interesado en la nueva tecnología para incorporar la agricultura a la producción de energía renovable, mucho me interesaría de conocer más, rendimiento de subproductos, energía, alimentación animal, alcoholes, aceites, harinas por ha. y requerimientos de procesos aguas abajo, costos de proceso, etc. Gracias y felecitaciones por su Organización.
P.A. Tadeo Sardi | | Respuesta Chequeada por Engormix.com |
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| 30/01/2007 |
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Francisco Medina
Empleado Gobierno/22
Chiapas - México |
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Se habla de que el etanol a partir de la caña es más barato que el de maíz. Me gustaría saber el proceso y el concepto en donde se abarata. | | Respuesta Chequeada por Engormix.com |
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| 16/02/2007 |
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Fabiana Corres
Nutricionista/avicola
Buenos Aires - Argentina |
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Estimados colegas, como miembro del equipo de nutrición de una empresa avícola Argentina, es de nuestro interés conocer si existe disponibilidad de DDGS en nuestro país, ya que tenemos intención de realizar una prueba en Unidades Experimentales, de inclusión de estos subproductos en la dieta del broiler.
Sabemos que en el caso del maíz, la producción de Etanol utiliza el almidón, por lo que el residuo de destilería conserva proteínas, aceite, fibra, minerales y vitaminas, aunque desconocemos el perfil nutricional de este ingrediente al momento de ser incluido en el programa de formulación de raciones. Toda información en relación al tema, será un aporte valioso. Un cordial saludo.
Ing° Fabiana Corres | | Respuesta Chequeada por Engormix.com |
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| 21/02/2007 |
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Manuel A. Dominguez M.
Consultor Empresarial
Portuguesa - Venezuela |
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Leyendo este interesante artículo y algunos de los comentarios de mis compatriotas, les quiero comentar que la empresa MEDES INGENIEROS CONSULTORES C.A., está pronto a culminar los pasos de alianzas estratégicas que se requieren para cristalizar en el desarrollo Norte-Llanero en Venezuela, un proyecto Agroenergético denominado CAEN – Complejo Agroenergético Nacional, el cual producirá 100.000.000 Gal/año de Etanol a base de Maíz Amarillo, además de producir aguas abajo lo siguiente: ACEITE DE MAIZ, DDGS, POLIMEROS VERDES, 3 LINEAS DE PRODUCTOS BIODEGRADABLES, Y UREA AGRICOLA A BASE DE LAS EMISIONES DE CO2 CAUSADAS POR EL MISMO PROCESO.
Esta planta requerirá 1.350.000 TM/ Maíz/año, y generará 1200 empleos directos, y en la Cadena Agroproductiva 900.000 empleos D + I aproximadamente.
El proyecto tiene 16 meses de investigación, y cuenta ya con el grupo de inversionista internacional para llevarlo a cabo; sólo falta una Carta de intención por parte de PDVSA para que esto pueda concretarse y empezar a operar en 30 meses. | | Respuesta Chequeada por Engormix.com |
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| 12/11/2007 |
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Guillermo Cardellino
Ingeniero Agronomo/agroterra Sa
Colonia - Uruguay |
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Muy buen artículo. Mi consulta se refiere a los tipos de sorgo graníferos más adecuados para el propósito de producción de etanol.
Si el objetivo es producir etanol a base de grano de sorgo ¿cuáles serían las características más destacables a tener en cuenta en relación al tipo de grano (contenido de almidón, taninos, etc.). | | Respuesta Chequeada por Engormix.com |
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| 26/12/2007 |
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Jose Enrique Mundo Zamora
Ingeniero Agronomo/agrofertilizantes
Veracruz-Llave - México |
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Es un muy buen tema.
Como estudiante de la carrera de Ing. Agrónomo, me parece pertinente que se hable más del maíz, y tener en cuenta que México podría ocupar un buen lugar en el aspecto de generación de combustibles. En este caso, en la zona de Perote, las zonas son sembradas con maíz, pero ese maíz no se ocupa como debería, es más, la gente no lo sabe aprovechar... Me parece que si algo se puede hacer es implementando la tecnología en lugares como esos... es también para una mejor forma de vida.
Felicidades a las personas que se encargan de enviar estos temas tan sobresalientes en el aspecto de la agricultura.
Saludos... | | Respuesta Chequeada por Engormix.com |
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