Evaluación del proceso de nanofiltración para la separación de mezclas con ácido láctico

Abstract

El objetivo de este estudio es la obtención y caracterización de extractos ricos en ácido láctico a partir de rastrojos de maíz mediante el uso de tecnologías limpias, con el propósito de contribuir a un futuro más sostenible. Además, se estudió el proceso de separación de ácido láctico en disoluciones sintéticas mediante membranas cerámicas de nanofiltración. En la primera parte del estudio, se generó ácido láctico a partir de biomasa lignocelulósica de 2ª generación procedente de cultivos de maíz mediante diferentes procesos de hidrólisis. Con el fin de maximizar la producción de ácido láctico, se escogió como catalizador de la reacción iterbio (Yb). La reacción de hidrólisis de biomasa se llevó a cabo mediante dos métodos diferentes: hidrólisis de agua subcrítica (sCW) e hidrólisis en reactor de microondas (MW). Se comparó la producción de ácido láctico a partir de diferentes porcentajes de biomasa (5 %, 8 %, 10 %), en dos procesos que son notablemente diferentes. De este modo, se determinó que el proceso con mejores resultados de generación de ácido láctico fue la hidrólisis en agua subcrítica de maíz al 5 %, con un rendimiento del 19 % y una concentración de 7,7 g/L en 200 mL de caldo hidrolizado. La hidrólisis MW también arrojó resultados prometedores, pero con bajos volúmenes de producción. En la segunda parte del estudio se caracterizó la bomba Cat Pump 3CP Plunger Pump Model: 3CP1241, y las membranas cerámicas de INOPOR de composición TiO2 y Al2O3. Durante el proceso de separación por nanofiltración del ácido láctico, se estudiaron diferentes factores que influyen en el proceso de separación. Se evaluó el efecto del pH de la disolución, la concentración de ácido láctico en la alimentación, o la adición de otros ácidos en el proceso de separación por membranas. Los resultados mostraron que la disminución del tamaño de poro de las membranas fomentaba que el ácido láctico permaneciera en el flujo de retenido. Al mantener las condiciones de trabajo de pH 6 y concentración 8 g/L mejoran notablemente los resultados de separación del ácido láctico por nanofiltración. Para poder estudiar el efecto que tienen estas condiciones de experimentación con mayor profundidad, se preparó un ensayo de separación por nanofiltración a VRF=2. Durante este ensayo de mayor tiempo de duración se pudo estudiar la tendencia de la concentración de permeado bajo estas condiciones, y otros valores como el factor de retención (Ri) o el factor de concentración (Ci).