En el campo de la producción industrial, existen numerosos procesos que desempeñan un papel fundamental en la obtención de diversos productos.
Uno de estos procesos clave es la obtención de etanol por fermentación.
El etanol, también conocido como alcohol etílico, se ha convertido en un componente esencial en la fabricación de una amplia variedad de productos, desde combustibles hasta productos químicos y farmacéuticos.
La fermentación es el proceso biológico mediante el cual los azúcares presentes en materiales vegetales, como el maíz, la caña de azúcar o la remolacha, se convierten en etanol y dióxido de carbono bajo la acción de microorganismos, como las levaduras.
Este proceso, además de ser una forma sostenible y renovable de obtener etanol, ha adquirido una gran importancia debido a sus aplicaciones en la industria y su contribución a la reducción de la dependencia de los combustibles fósiles.
En este contenido, exploraremos en detalle el proceso de obtención de etanol por fermentación, sus ventajas y desafíos, así como su relevancia en la producción industrial actual.
¡Bienvenidos a esta fascinante exploración del mundo del etanol por fermentación!
Obtención de etanol por fermentación
La obtención de etanol por fermentación es un proceso bioquímico en el que se convierte la glucosa en etanol y dióxido de carbono mediante la acción de levaduras u otros microorganismos.
Este proceso es ampliamente utilizado en la industria de la producción de etanol, ya que es una forma eficiente y sostenible de obtener este alcohol.
Para llevar a cabo la fermentación, se necesita un sustrato rico en azúcares, como por ejemplo jugo de caña de azúcar, melazas, remolacha o cereales.
Estos sustratos se someten a un proceso de molienda y calentamiento para facilitar la liberación de los azúcares presentes.
Una vez obtenido el sustrato adecuado, se añade una levadura seleccionada, que es capaz de convertir los azúcares en etanol y dióxido de carbono.
Las levaduras más utilizadas son las del género Saccharomyces, especialmente la especie Saccharomyces cerevisiae.
Durante la fermentación, las levaduras consumen los azúcares presentes en el sustrato y producen etanol y dióxido de carbono como productos finales.
Este proceso se lleva a cabo en condiciones anaeróbicas, es decir, en ausencia de oxígeno.
La fermentación alcohólica es un proceso exotérmico, lo que significa que desprende calor.
Por esta razón, es necesario controlar la temperatura durante la fermentación para evitar que las levaduras mueran o que se produzcan compuestos indeseables en el etanol.
Una vez finalizada la fermentación, se separa el líquido resultante, conocido como “mosto”, de las levaduras y otros sólidos presentes.
Esto se puede hacer mediante filtración o centrifugación.
El mosto obtenido contiene una concentración de etanol que varía entre el 6% y el 15%, dependiendo del sustrato utilizado y de las condiciones de fermentación.
Para obtener etanol de mayor pureza, se suele recurrir a destilación, un proceso que permite separar el etanol del agua y otros compuestos presentes.
El etanol obtenido por fermentación se utiliza como combustible en la industria automotriz, como aditivo en la gasolina, y también en la producción de bebidas alcohólicas, productos químicos y productos farmacéuticos.
Obtención de etanol: el proceso
La obtención de etanol se lleva a cabo a través de un proceso llamado fermentación.
Este proceso consiste en la transformación de los azúcares presentes en diferentes materiales vegetales en etanol y dióxido de carbono, mediante la acción de levaduras.
El proceso de obtención de etanol se puede dividir en varias etapas:
1.
Pretratamiento: En esta etapa se prepara el material vegetal para su posterior fermentación.
Se realiza la molienda y trituración del material, con el fin de facilitar la liberación de los azúcares contenidos en las células vegetales.
2.
Hidrólisis: En esta etapa, los azúcares presentes en el material vegetal se transforman en azúcares más simples, como la glucosa y la fructosa.
Este proceso se lleva a cabo mediante la acción de enzimas llamadas amilasas, que rompen los enlaces de los polisacáridos presentes en el material vegetal.
3.
Fermentación: Una vez obtenidos los azúcares simples, se añade levadura al sustrato para que comience la fermentación.
Durante este proceso, la levadura consume los azúcares y produce etanol y dióxido de carbono como subproductos.
La fermentación puede ser llevada a cabo de manera anaeróbica, es decir, en ausencia de oxígeno, o aeróbica, en presencia de oxígeno.
La fermentación anaeróbica es la más común en la producción de etanol.
4.
Destilación: Una vez finalizada la fermentación, se realiza la destilación del líquido resultante para separar el etanol del resto de los componentes presentes en la mezcla.
La destilación se basa en la diferencia de puntos de ebullición entre el etanol y otros compuestos, permitiendo obtener un producto más concentrado en etanol.
5.
Deshidratación: Para obtener etanol puro, es necesario eliminar el agua presente en la mezcla destilada.
Esto se logra mediante procesos de deshidratación, como la destilación azeotrópica o el uso de tamices moleculares, que permiten eliminar las moléculas de agua y obtener un producto con alto grado de pureza.
6.
Rectificación: En esta etapa final, se lleva a cabo la rectificación del etanol obtenido, con el fin de eliminar cualquier impureza restante y obtener un producto final de alta calidad y pureza.
Proceso de fermentación para obtener etanol: anaerobio
La fermentación anaerobia es un proceso biológico que se utiliza para obtener etanol a partir de diferentes fuentes de azúcares, como maíz, caña de azúcar, remolacha, entre otros.
Este proceso se lleva a cabo sin la presencia de oxígeno, lo que significa que las células microbianas utilizan una vía metabólica diferente a la respiración aerobia.
El primer paso en el proceso de fermentación anaerobia es la preparación del medio de fermentación.
En este caso, se utiliza un caldo fermentable que contiene azúcares y nutrientes esenciales para el crecimiento de los microorganismos.
El caldo se esteriliza para eliminar cualquier microorganismo indeseable que pueda competir con las levaduras o bacterias responsables de la fermentación.
Una vez que el medio de fermentación está preparado, se inocula con una cepa de levadura o bacteria seleccionada específicamente para la producción de etanol.
Estos microorganismos son capaces de metabolizar los azúcares presentes en el medio y convertirlos en etanol y dióxido de carbono.
Durante la fermentación, las levaduras o bacterias metabolizan los azúcares mediante un proceso llamado glucólisis.
En esta vía metabólica, los azúcares se descomponen en moléculas más pequeñas y se liberan pequeñas cantidades de energía.
A partir de este punto, el proceso difiere dependiendo del tipo de microorganismo utilizado.
En el caso de las levaduras, la glucólisis produce piruvato, que es convertido en etanol y dióxido de carbono a través de una serie de reacciones enzimáticas.
El etanol producido se acumula en el medio de fermentación, mientras que el dióxido de carbono es liberado como subproducto gaseoso.
La fermentación anaerobia para obtener etanol se lleva a cabo en reactores especiales llamados fermentadores.
Estos fermentadores proporcionan condiciones óptimas para el crecimiento de los microorganismos, como temperatura controlada, pH adecuado y agitación constante para garantizar una distribución homogénea de los nutrientes y evitar la acumulación de productos de fermentación tóxicos.
Una vez que la fermentación ha alcanzado su punto máximo, se detiene el suministro de azúcares y se separa el caldo fermentado en dos fases: una fase líquida, que contiene el etanol y otros subproductos, y una fase sólida, que consiste en los residuos celulares y otros sólidos no fermentables.
La fase líquida se somete a un proceso de destilación para purificar el etanol y separarlo de otros compuestos presentes en el caldo fermentado.
La destilación se basa en las diferentes temperaturas de ebullición de los componentes del caldo, lo que permite separar el etanol de manera eficiente.
Una vez que se ha obtenido etanol de alta pureza a través de la destilación, se puede utilizar para diferentes fines, como la producción de bebidas alcohólicas, combustibles o productos químicos industriales.
¡Aprovecha la fermentación para obtener etanol de calidad!