Abstract:
The objective of this project is to design a stirred batch reactor to obtain fermentable sugars from orange peel, valorizing waste from the Ecuadorian citrus industry. This research is justified by the need to develop sustainable alternatives for lignocellulosic biomass management and reduce dependence on fossil fuels. Methodologically, the residue was characterized, and acid hydrolysis kinetics were evaluated using 0.5% sulfuric acid varying temperature (70, 85, and 95°C) and time. Experimental results showed that the ideal operating conditions were 95°C and 120 minutes, reaching a maximum concentration of 7.545 g/L. Based on an adjusted bifractional kinetic model, a stainless steel 316 reactor with a total volume of 4.02 $m^3$ was dimensioned to process 112.5 kg of useful load per batch. Finally, the economic analysis concludes that the direct commercialization of fermentable sugar liquor is technically feasible and profitable, with a payback period of 5 years, unlike bioethanol production, which did not present economic viability at the studied scale.
Keywords: Acid hydrolysis, Lignocellulosic biomass, Kinetic model, Waste valorization.
Description:
El presente proyecto tiene como objetivo diseñar un reactor batch agitado para la obtención de azúcares fermentables a partir de cáscara de naranja, valorizando residuos de la industria citrícola ecuatoriana. Esta investigación se justifica por la necesidad de desarrollar alternativas sostenibles para la gestión de biomasa lignocelulósica y reducir la dependencia de combustibles fósiles. Metodológicamente, se caracterizó el residuo y se evaluó la cinética de hidrólisis ácida con ácido sulfúrico al 0.5% variando la temperatura (70, 85 y 95°C) y el tiempo. Los resultados experimentales demostraron que las condiciones ideales de operación fueron 95°C y 120 minutos, alcanzando una concentración máxima de 7.545 g/L. A partir de un modelo cinético bifraccionado ajustado, se dimensionó un reactor de acero inoxidable 316 con un volumen total de 4.02 $m^3$ para procesar 112.5 kg de carga útil por lote. Finalmente, el análisis económico concluye que la comercialización directa del licor de azúcares fermentables es técnicamente factible y rentable, con un periodo de recuperación de 5 años, a diferencia de la producción de bioetanol que no presentó viabilidad económica a la escala estudiada
