Resumen de Operating conditions influence on VMD and SGMD for ethanol recovery from aqueous solutions

Ricardo Javier Cotamo de la Espriella, Fredy W. Barón Núñez, Carlos Jesús Muvdi Nova

• español

  Este trabajo se enfoca en la Destilación con Membranas con Vacío (VMD, por sus siglas en inglés) y con Gas de Arrastre (SGMD, por sus siglas en inglés) como técnica para separar el etanol de soluciones acuosas. La VMD fue estudiada utilizando condiciones moderadas de temperatura (30, 40 y 50°C) y presión (0.11, 0.20 y 0.30 atm), mientras que la SGMD fue estudiada a temperaturas de 50 y 70°C y flujos de aire de 10x10-6 y 20x10-6 m³·min-1. Las técnicas fueron estudiadas experimentalmente usando soluciones etanol:agua preparadas y caldos de fermentación, ajustando la concentración de etanol al 10% p/p. Bajo estas condiciones de operación y utilizando soluciones etanol:agua preparadas, se obtuvieron flux totales promedio de 22.61 y 1.6 kg·m-2·h-1, y factores de concentración de 2.3 y 1.7 para VMD y SGMD, respectivamente. Para el caso de los caldos de fermentación, se obtuvieron flux totales promedio de 17.66 y 0.9 kg·m-2·h-1, y factores de concentración de 1.8 y 1.9 para VMD y SGMD, respectivamente. El impacto del ensuciamiento también fue estudiado, encontrando un efecto significativo de la presión (de vacío) para la técnica VMD; principalmente debida a la presencia de biomasa en la solución. Pruebas experimentales muestran que aplicando ciclos de presurización/despresurización se disminuye el ensuciamiento de la membrana, estabilizando el flujo y la concentración en el permeado. Mientras para la configuración SGMD, el impacto del ensuciamiento fue considerablemente menor.

• English

  This work focuses on Vacuum Membrane Distillation (VMD) and Sweeping Gas Membrane Distillation (SGMD) as a separating technique of ethanol from aqueous solutions. VMD was studied at moderate temperature (30, 40 and 50°C) and pressure (0.11, 0.20 and 0.30 atm) conditions, whereas SGMD was studied at different temperatures (50 and 70°C) and air-flow rates (10x10-6 and 20x10-6 m³·min-1). These techniques were experimentally studied using prepared ethanol-water solutions and fermented broths, with ethanol at 10% w/w. Under these operating conditions and using prepared ethanol-water solutions, an average total flux of 22.61 and 1.6 kg·m-2·h-1, and concentration factors of 2.3 and 1.7 were obtained for VMD and SGMD, respectively. For fermented broths, total flux of 17.66 and 0.9 kg·m-2·h-1, and concentration factors of 1.8 and 1.9 were obtained for VMD and SGMD, respectively. The fouling impact was also studied, finding a significant effect of pressure (vacuum) for VMD technique; mainly due to the biomass presence in the solution. Experimental results show that applying pressurization/depressurization cycles decreases membrane fouling, stabilizing flux and concentration in the permeate. While for SGMD configuration, the incidence of fouling was significantly lower.

• português

  Este trabalho está focado na Destilação com Membranas em Vácuo (VMD em inglês) e com Gás de Arrastre (SGMD, em inglês) como técnica para a separação do etanol de soluções aquosas. A VMD foi estudada utilizando condições moderadas de temperatura (30, 40 e 50°C) e pressão (0.11, 0.20 e 0.30 atm), enquanto a SGMD foi estudada em temperaturas de 50 e 70°C e fluxos de ar de 10x10-6 e 20x10-6 m³·min-1. As técnicas foram estudadas de forma experimental utilizando soluções etanol:água preparadas e caldos de fermentação, ajustando a concentração de etanol a 10% w/w. Sob estas condições de operação e utilizando soluções etanol:água preparadas, conseguimos obter flux totais médios de 22.61 e 1.6 kg·m-2·h-1, e fatores de concentração de 2.3 e 1.7 para VMD e SGMD, respectivamente. No caso dos caldos de fermentação, obtivemos flux totais médios de 17.66 e 0.9 kg·m-2·h-1, e fatores de concentração de 1.8 e 1.9 para VMD e SGMD, respectivamente. O impacto da incrustação também foi estudado, encontrando um efeito significativo da pressão (de vácuo) para a técnica VMD; principalmente, causada pela presença de biomassa na solução. Provas experimentais mostram que aplicando ciclos de pressurização/despressurização diminuímos a incrustação da membrana, estabilizando o fluxo e a concentração no permeado. Enquanto que para a configuração SGMD, o impacto da incrustação foi consideravelmente menor.