Seguridad en la industria de la fermentación ABE: Estudio de puntos de inflamación y modelos termodinámicos

• Autores: Jennifer L Pérez Vicente, Cristian Ricárdez García, Antioco López Molina, Carolina Conde Mejía, Luis M. Valenzuela Gómez
• Localización: Avances en Ciencias e Ingeniería, ISSN-e 0718-8706, Vol. 13, Nº. 4, 2022, págs. 9-16
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Safety in the ABE fermentation industry: Study of flash points and thermodynamic models
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    La fermentación ABE (Acetona-Butanol-Etanol) es relevante en la industria e investigación por su capacidad de producir solventes y productos químicos valiosos. Evaluar su peligrosidad es crítico debido a la producción de solventes inflamables y volátiles, lo que conlleva riesgos de incendios y exposición. Este estudio analiza el cambio en la peligrosidad de la mezcla ABE en solución acuosa. Se evaluaron los puntos de inflamación en concentraciones que varían del 100% v/v al 1.5% v/v para acetona + agua, butanol + agua, etanol + agua y ABE + agua. Se utilizaron equipos especializados de copa cerrada Pensky-Martens (modelo SYP1002B-IV) y un recirculador para el control de temperatura. Los resultados experimentales se compararon con cuatro modelos termodinámicos (NRTL, UNIFAC, UNIQUAC y Wilson). La ecuación de Antoine se usó para medir la presión de vapor y se aplicó una versión modificada de la ecuación de Le Chatelier para estimar los puntos de inflamabilidad. Se encontró que la mezcla ABE sigue siendo inflamable a concentraciones de 3.7% v/v, cambiando su nivel de peligrosidad de altamente inflamable a fácilmente inflamable. Sin embargo, las predicciones de los modelos termodinámicos presentaron desviaciones de hasta 6.6% de error a concentraciones bajas de las mezclas analizadas. Esto resalta la importancia de una evaluación detallada de riesgos en la fermentación ABE y en las secuencias de separación de productos para evitar posibles escenarios de incendio en el manejo, almacenamiento y transporte de productos.

  • English

    ABE (Acetone-Butanol-Ethanol) fermentation is relevant in industry and research due to its ability to produce valuable solvents and chemicals. Assessing its hazard is critical due to the production of flammable and volatile solvents, which carry fire risks and exposure. This study analyzes the change in the hazard of the ABE mixture in aqueous solution. Flashpoints were evaluated at concentrations ranging from 100% v/v to 1.5% v/v for acetone + water, butanol + water, ethanol + water, and ABE + water. Specialized Pensky-Martens closed cup equipment (model SYP1002B-IV), and a recirculator were used for temperature control. The experimental results were compared with four thermodynamic models (NRTL, UNIFAC, UNIQUAC, and Wilson). Antoine’s equation was used to measure vapor pressure, and a modified version of Le Chatelier’s equation was applied to estimate flash points. It was found that the ABE mixture remains flammable at concentrations of 3.7% v/v, changing its hazard level from highly flammable to easily flammable. However, the predictions of the thermodynamic models presented deviations of up to 6.6% error at low concentrations of the analyzed mixtures. This highlights the importance of detailed risk assessment in ABE fermentation and product separation sequences to avoid potential fire scenarios in product handling, storage, and transportation.