Producción de etanol a partir de biomasa lignocelulósica: estimación dinámica de parámetros con enfoque simultáneo
Palavras-chave:
Estimación de parámetros, Optimización dinámica, Colocación ortogonal, Etanol lignocelulósicoResumo
En este trabajo se lleva a cabo la estimación de parámetros en modelos cinéticos correspondientes a las diferentes operaciones involucradas en la producción bioquímica de etanol lignocelulósico. El modelo resultante se representa con un sistema de ecuaciones algebraico-diferenciales (DAE), que incluye las principales variables del proceso. El problema de estimación de parámetros se resuelve mediante un enfoque simultáneo, en el que el DAE se convierte en un sistema algebraico, mediante la técnica de colocación ortogonal sobre elementos finitos. Así, estimar los parámetros del modelo implica minimizar una función objetivo de cuadrados mínimos ponderados sujeta a restricciones algebraicas. Los modelos cinéticos se pueden emplear en futuros trabajos de diseño y simulación de plantas productoras de etanol. En cada modelo se lograron ajustes satisfactorios de los datos experimentales obtenidos de bibliografía. 10.13084/2175-8018.v05n10a16
Referências
ANDERSEN F., MORENO M.S, DÃAZ M.S. Model-based Optimization of Bioethanol Production from Lignocellulosic Biomass. Proceedings…, AIChE Annual Meeting, 2011.
BIEGLER, L.T.; ZAVALA, V.M. Large-scale nonlinear programming using IPOPT: An integrating framework for enterprise-wide dynamic optimization. Computers & Chemical Engineering, v. 33, p. 575-582, 2009.
BROOKE, A.; KENDRICK, D.; MEERAUS, A.; RAMAN, R. A User's Guide. 2012, available at the GAMS Development Corporation. Disponible en: <http://www.gams.com>.
CASSALES, A.; SOUZA-CRUZ, P.B.; RECH, R.; AYUB, M.A.Z. Optimization of soybean hull acid hydrolysis and its characterization as a potential substrate for bioprocessing. Biomass Bioenergy, v. 35, p. 4675-4683, 2011.
GUTIERREZ-PADILLA, M.G.D.; KARIM, M.N. Influence of furfural on the recombinant Zymomonas mobilis strain CP4 (pZB5) for ethanol production. The Journal of American Science, v. 1, p. 24-27, 2005.
LAVARACK, B.P.; GRIFFIN, G.J.; RODMAN, D. The acid hydrolysis of sugarcane bagasse hemicelluloses to produce xylose, arabinose, glucose and other products. Biomass Bioenergy, v. 23, p. 367-380, 2002.
LEKSAWASDI, N.; JOACHIMSTHAL, E.L.; ROGERS, P.L. Mathematical modeling of ethanol production from glucose/xylose mixtures by recombinant Zymomonas mobilis. Biotechnol. Lett. v. 23, p. 1087-1093, 2001.
MORENO M.S.; ANDERSEN F.; DÃAZ M.S. Dynamic modeling and parameter estimation for unit operations in lignocellulosic bioethanol production. Industrial & Engineering Chemistry Research, v. 52, n. 11, p. 4146-4160, 2013.
PURWADI, R.; NIKLASSON, C.; TAHERZADEH, M.J. Kinetic study of detoxification of dilute-acid hydrolyzates by Ca(OH)2. Journal Biotechnol, v. 114, p. 187-198, 2004.
RANATUNGA, T.D.; JERVIS, J.; HELM, R.F.; MCMILLAN, J.D.; HATZIS, C. Identification of inhibitory components toxic toward Zymomonas mobilis CP4(pZB5) xylose fermentation. Appl. Biochem. Biotechnol, v. 67, p. 185-198, 1997.
WÄCHTER, A.; BIEGLER, L.T. On the implementation of an interior-point filter line-search algorithm for large-scale nonlinear programming. Math. Program. v. 106, p. 25-57, 2006.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Os artigos publicados são de propriedade do IJIE – Iberoamerican Journal of Industrial Engineering, Revista Iberoamericana de Engenharia Industrial, Revista Iberoamericana de Ingeniería Industrial. Os autores são os responsáveis pelos conteúdos dos artigos. O IJIE não se responsabiliza ou endossa as opiniões emitidas pelos autores dos textos publicados, salientando que as opiniões são de exclusiva responsabilidade dos autores.
O periódico se reserva o direito de introduzir alterações no original, visando a manter a homogeneidade e a qualidade da publicação, respeitando, no entanto, o estilo e as opiniões dos autores. Essas alterações serão editoriais (correções gramaticais e adequações estilísticas) e não substanciais, de forma que não modifiquem o sentido do texto. As provas finais não serão enviadas aos autores, sendo o artigo publicado com os ajustes necessários.
Conforme citado neste site, no item “Caráter do IJIE”, os artigos são de uso gratuito, com atribuições próprias em aplicações educacionais e não-comerciais. Uma nova publicação do mesmo texto, de iniciativa de seu autor ou de terceiros, fica sujeita à expressa menção da precedência de sua publicação neste periódico, citando-se a edição e a data dessa publicação.
