La fermentazione acetone-butanolo-etanolo. Analisi e ottimizzazione dello schema di separazione

Questa tesi affronta il problema della definizione dello schema di purificazione per separare i prodotti della fermentazione ABE (Acetone-Butanolo-Etanolo). Il crescente interesse verso questo processo di fermentazione, sia in ambito accademico che industriale, è giustificato dalla possibilità di valorizzare biomasse lignocellulosiche di scarto per produrre Acetone-Butanolo-Etanolo in modo economicamente competitivo rispetto alla tradizionale via petrolchimica. Inoltre, nel campo dei biocarburanti, il butanolo prodotto con la fermentazione ABE, presenta notevoli vantaggi rispetto all’etanolo prodotto con la fermentazione tradizionale, come ad esempio, la possibilità di essere miscelato in qualunque proporzione con le normali benzine per autotrazione. Butanolo e acetone possono essere utilizzati anche come solventi o come reagenti di processi chimici successivi. Il lavoro svolto durante la tesi può essere diviso in tre fasi. La prima fase ha riguardato la scelta delle apparecchiature per separare i prodotti di fermentazione dal mezzo di coltura. In questa fase il lavoro si è concentrato su una ricerca preliminare volta a definire vantaggi e svantaggi delle varie operazioni unitarie proposte in letteratura per effettuare questa separazione.La seconda fase ha riguardato lo studio della termodinamica del sistema, volta a definire modelli per descrivere gli equilibri LLE e VLE da utilizzare nella simulazione delle apparecchiature del processo. La terza fase ha riguardato l’ottimizzazione del processo in termini di minimizzazione dei costi di purificazione dei prodotti, variando parametri operativi e strutturali. In quest’ultima fase sono stati utilizzati innovativi algoritmi di ottimizzazione numerica MINLP che hanno permesso di impostare una superstruttura contenente differenti possibili vie di separazione e di scegliere quella economicamente più vantaggiosa.