Abstract:
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La sociedad tecnológica se halla en una encrucijada; el uso de los derivados del petróleo es
perjudicial, no solo, a nivel ambiental, sino que, encima están agotando nuestros recursos a un
ritmo vertiginoso. Por estos motivos, se decide buscar alternativas limpias y sostenibles como la
química sostenible y las biorefinerías, cuyo principal objetivo es el de obtener productos
químicos y nuevos materiales de forma sostenible y minimizando la contaminación.
Como sustituto principal a los clásicos polímeros se obtienen los biopolímeros; materiales
poliméricos de origen natural a partir de los cuales se pueden obtener plásticos, fibras,
elastómeros y demás productos de interés industrial. El más conocido es la celulosa.
Otro ámbito con mucho interés es la fermentación de hongos para la obtención de productos
químicos. En este caso, el objetivo del proyecto es el de diseñar un biorreactor para una planta
piloto capaz de producir, a partir de la fermentación de la especie Mucor rouxii, una cantidad de
50 kg anuales de quitosán. En este proyecto se ha llevado a cabo un proceso cuyo tiempo de
fermentación es de 24h y la producción obtenida en este periodo de tiempo es de 0,4 g/l.
El proceso de obtención de quitosán a partir de la quitina que contienen los hongos en el micelio
se lleva a cabo mediante tres pasos:
- La desproteinización.
- La desmineralización.
- La desacetilación.
Posteriormente, se centrifuga y se limpia después de aplicar ciertos productos para lograr un pH
apropiado para la precipitación del producto.
El biorreactor seleccionado para este proyecto es de tipo BATCH, es decir, un reactor de tanque
agitado discontinuo. El material utilizado para su fabricación es el Acero inoxidable AC316L. El
dispositivo incorpora un sistema de agitación novedoso con una guía helicoidal y un sistema de
aireación precalentado, que cede su calor mediante un intercambiador de dos tubos
concéntricos, para una mejor fermentación. Las dimensiones del tanque son de 2,10 x 0,88 m
pero 80cm de altura corresponden a las 5 patas de soporte. A partir de los cálculos realizados
en el trabajo con las medidas adecuadas se obtiene un volumen de 625 L de sustrato y por tanto
el volumen real se considera de 800 L.
El programa utilizado para el diseño del biorreactor es FreeCAD; Un software de programación
libre que se está dando a conocer poco a poco en el mundo del diseño y que se puede comparar
con los grandes programas privados más utilizados como seria por ejemplo Solidworks.
Ciertamente FreeCAD no tiene nada que envidiarle a la mayoría de programas de diseño
actuales pero al tratarse de un programa que depende del conocimiento de las personas y de lo
que estas se involucren en su desarrollo hay ciertas formas de trabajo a las que estamos
acostumbrados que aún no se han implementado en este.
Para controlar las condiciones de operación del fermentador se utilizaran sondas para la
temperatura y el pH. La temperatura se mantendrá a 30ºC mediante un intercambiador de dos
tubos concéntricos.
El coste final del biorreactor es de 24.728 €. |