11.3: Economía de la Producción de Butanol

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11.3 Economía de la Producción de Butanol

Así como el etanol se puede producir a partir del maíz, también puede ser butanol. La principal desventaja para la producción de butanol es que los rendimientos son significativamente menores. Pero recordemos que las ventajas incluyen una mejor interacción del butanol con la gasolina que el etanol así como el mayor contenido energético del butanol. Si todos los residuos disponibles del maíz junto con el maíz se convierten en acetona-butanol (AB), el resultado sería la producción de 22.1 x 10 ⁹ galones de biocombustible AB, esto es una cantidad anual. En 2009 se produjeron 10.6 x 10 ⁹ galones de etanol a partir del maíz, lo que equivaldría a 7.42 x 10 ⁹ galones de butanol en base a igual energía. Recordemos que la producción de butanol se logra de manera similar a la producción de etanol; utiliza diferentes enzimas. La Figura 11.7 muestra el esquema del procesamiento de paja de trigo que se mostró en la Lección 7. Al final de la Lección 7 se puede encontrar una descripción del proceso y alguna información sobre la producción utilizando paja de trigo y otras materias primas.

Paja de trigo a molienda a tratamiento a hidrólisis a fermentación a recuperación a A&E y también BuOH y agua a butanol. Ver enlace en el subtítulo para la descripción del texto — Figura 11.7: Diagrama esquemático de la producción de acetona butanol etanol (ABE) a partir de paja de trigo.

Haga clic para obtener una descripción de texto de la Figura 11.7.

Molienda (entra paja de trigo)

Tratamiento (entrada de H2SO4)

Hidrólisis (entrada de enzimas, salida de lignina)

Fermentación (salida de CO2 y H2, y sólidos)

Recuperación (destilación y más) (salida de A&E, Butanol y agua)

*Crédito: Nasib Qureshi, Adriano Pinto Mariano, Vijay Singh, Thaddeus Chukwuemeka Ezeji, “Biomasa a Butanol”, Módulo BEEMS B6*

Entonces, ¿cuánta inversión podría ser necesaria para construir una planta para la producción de butanol? Se realizó una extensa simulación por computadora para determinar costos, tiempo de recuperación y retorno de la inversión; no discutiremos los detalles de la simulación por computadora porque está más allá del alcance de este curso. No obstante, voy a proporcionar un resumen del estudio para darle una idea de los costos relacionados. Se realizó una estimación para producir butanol a partir de paja de trigo (BEEMS Module B6). La estimación se basó en un tamaño de planta de 150 x 10 ⁶ kg/año, o 48 x 10 ⁶ galones de butanol al año, y se determinaron los siguientes costos:

Costo de compra de equipo $27.66 x 10 ⁶
Costo Total Directo de Planta (TPDC) $88.08 x 10 ⁶
Costo total indirecto de planta (TPIC) $52.85 x 10 ⁶
Costo total de planta (TPC = TDPC + TPIC) $140.93 x 10 ⁶
Cuota de contratista y contingencia (CFC) $21.14 x 10 ⁶
Costo directo de capital fijo (DFC = TPC+CFC) $162.06 x 10 ⁶

Se necesitarían ~162 millones de dólares para construir una planta de butanol que produzca 48 millones de galones de butanol. También se deben tomar en consideración los costos de operación, que serían más de $200,000,000. Los principales factores en los costos de operación son los servicios públicos (59% de los costos) y las materias primas (21%). Teniendo en cuenta estos costos, se estimó que para una planta de base, el costo de producción de butanol sería de $1.37/kg, o $4.28/gal. Para una planta anexada el costo de producción de butanol sería menor, o $0.82/kg, o $2.55/gal. Los investigadores que realizan este trabajo han tenido éxito en la producción de AB a partir de sustratos lignocelulósicos, aunque hay algunos desafíos por delante. En conclusión, estas son las estimaciones generales:

El costo de producción de butanol a partir de WS es $1.37/kg (recuperación destilativa)
El retorno de la inversión es de 19.87% y el tiempo de amortización es de 5.03 años
La expansión de una planta existente resultaría en costos de producción de $1.07/kg (recuperación destilativa) y $0.82/kg (recuperación de membrana)
Las utilidades afectan más el costo de producción de butanol

Este tipo de información puede convencer a un capitalista de riesgo para que contribuya a la construcción de una planta de butanol, especialmente si la recuperación es en 5 años y el retorno de la inversión es de 19.87%. No obstante, se trataba de una simulación por computadora, y tendría que actualizarse para los precios actuales. Eso podría alterar los números.