Análisis tecno-económico de una biorrefinería negativa en carbono formulado como un problema de optimización multiobjetivo

Resumen

Con la finalidad de promover la diversificación de la caña de azúcar en la producción de biocombustibles y bio-productos este trabajo estudia el desempeño económico del diseño de una biorrefinería que coproduce azúcar, melaza y alcohol. Los gases de fermentación se consideran también como coproducto. También se capturan los gases de combustión de caldera con la finalidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Dicha biorrefinería, se identifica como “biorrefinería negativa en carbono” (BNC). El análisis de rentabilidad se formula como un problema de optimización multiobjetivo en el que se maximiza la eficiencia de uso de azúcares totales recuperables (E_ATR) y ganancia neta (NP) en función de la coproducción de bioetanol, azúcar, melaza, aceite fusel y dióxido de carbono. Las variables de decisión en el problema de optimización multiobjetivo son definidas como fracciones de flujo másico, que modifican la producción de un producto u otro para maximizar los funcionales arriba definidos. El desempeño económico de BNC se compara con el diseño de una biorrefinería multi-producto que usa la caña de azúcar como materia prima sin la revalorización del dióxido de carbono (BB). Los resultados muestran a BB con el mejor desempeño en la producción de azúcar y BNC para la producción de bioetanol. A pesar de que BNC y BB tienen su origen en la reconversión de ingenios azucareros con el objetivo de producir biocombustibles convencionales y avanzados, BNC considera al dióxido de carbono como un producto y no una emisión a la atmósfera mejorando la rentabilidad del proceso. Por ello, BNC es una alternativa de producción de biocombustibles para el sector transporte que puede contribuir a combatir el cambio climático.