Diseño de un proceso para la obtención de nanofibras de celulosa a partir de Stipa Ichu

• Autor: Ramos Nazario, Victor
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2023
• Institución: Universidad de Ingeniería y tecnología
• Repositorio: UTEC-Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.utec.edu.pe:20.500.12815/327
• Enlace del recurso: https://hdl.handle.net/20.500.12815/327
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Nanofibras; Celulosa; Stipa ichu; Explosión de Vapor; Diseño; Nanofiber; Cellulose; Explosions; Steam; Desing; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.04.01

Se realizó el diseño de un proceso a escala piloto para la obtención de nanofibras de celulosa, a partir de fibras de Stipa Ichu de Perú. La etapa de pretratamiento de las fibras mediante explosión de vapor asistida por ácido acético fue considerada como la reacción principal. Esta etapa fue simulada bajo distintas concentraciones de solución de ácido acético y temperaturas para evaluar el rendimiento de redisposición de lignina. El modelo cinético de primer orden, para material lignocelulósico en condiciones de vapor, fue tomado de la literatura y se realizó el ajuste como parte de la validación en esta investigación. Se realizaron simulaciones del reactor para un rango de temperatura de 150 a 220°C y con concentraciones de ácido acético de 0.1 a 0.3 g/g de fibra seca dentro de la explosión por vapor. Se obtuvo el mejor resultado de redisposición del 92% de lignina de la fibra a 150°C, con una concentración de ácido acético de 0.1 g/g de fibra seca y un tiempo de residencia de 14 minutos. A partir de estos resultados se dimensionó el autoclave (reactor) principal y se establecieron consideraciones de diseño y operación del blanqueamiento, hidrólisis ácida, separación y concentración de las nanofibras de celulosa con el objetivo de producir nanoestructuras de ancho de 25 nm. Se diseñó un reactor de pretratamiento con capacidad de 600 L para tratar 15 kg de fibra in natura por lote. Con base en el análisis económico a 10 años, con producción de 5 toneladas anuales de nanofibras de celulosa, se determinó un VAN de 2.73 millones USD, TIR de 20% y un periodo de recuperación de 8 años. Se obtuvo un precio mínimo viable de 524 USD/kg. Y se determinó un e-factor de 108 para un rendimiento global de nanofibras del 23%.