ES2928154A1 - Proceso integrado de produccion de bioetanol, al menos un biocombustible y un quimico verde, gas de sintesis, al menos un producto para alimentacion animal, hidrogeno verde y energia electrica y termica. - Google Patents

Proceso integrado de produccion de bioetanol, al menos un biocombustible y un quimico verde, gas de sintesis, al menos un producto para alimentacion animal, hidrogeno verde y energia electrica y termica. Download PDF

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Abstract

Proceso integrado de producción de bioetanol, al menos un biocombustible y un químico verde, gas de síntesis, al menos un producto para alimentación animal, hidrógeno verde y energía eléctrica y térmica. La invención se refiere a un proceso integrado que comprende: un proceso de fabricación de bioetanol a partir de una materia prima que comprende azúcares fermentables, obteniendo bioetanol, un producto alimenticio para alimentación animal y CO2; un proceso de obtención de energía eléctrica y energía térmica mediante cogeneración empleando al menos una turbina de vapor, generando gases de escape; utilizar parte o la totalidad de la energía eléctrica generada en el proceso de cogeneración para generar hidrógeno verde mediante electrólisis, utilizando otra parte o la totalidad de la energía eléctrica en el proceso de fabricación de bioetanol; un proceso de obtención de gas de síntesis mediante reformado de biogás; y un proceso de fabricación de al menos un químico verde y/o al menos un biocombustible verde a partir del gas de síntesis.

Description

DESCRIPCIÓN
PROCESO INTEGRADO DE PRODUCCIÓN DE BIOETANOL, AL MENOS UN BIOCOMBUSTIBLE Y UN QUÍMICO VERDE, GAS DE SÍNTESIS, AL MENOS UN PRODUCTO PARA ALIMENTACIÓN ANIMAL, HIDRÓGENO VERDE Y ENERGÍA
ELÉCTRICA Y TÉRMICA
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se encuadra dentro del campo de la tecnología medioambiental. En particular, se refiere a una nueva biorrefinería multifuncional integrada verde desarrollada a partir de una planta multifuncional de bioetanol, donde dicha nueva biorrefinería es alimentada por los subproductos de dicha planta multifuncional de bioetanol en conjunción con nuevas líneas de proceso, logrando una maximización de rendimientos mediante cogeneración. Todo ello, en su conjunto, permite generar una maximización de rendimientos, logrando una optimización de los procesos individuales desde su funcionamiento integrado.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Como antecedentes más próximos a la invención cabe citar las patentes españolas ES2278532, ES2319604 y ES2376682, las cuales hacen referencia a un innovador proceso de producción de bioetanol mediante un sistema multifuncional de alimentación de materias primas llevado a cabo en una planta industrial donde se obtienen además, entre otros subproductos, piensos y electricidad.
El objeto de la presente invención supone un importante avance respecto a las plantas de bioetanol multifuncionales descritas en dichos documentos de patente. En particular, se refiere a un nuevo complejo verde integrado, entendiendo como tal una nueva biorrefinería multifuncional integrada.
Durante los últimos años se han venido desarrollando diferentes proyectos de biocombustibles, principalmente bioetanol y biodiésel (monomateria prima) en plantas industriales destinadas a la producción de dichos biocarburantes. Estas plantas son industrias centradas en la producción de un biocarburante principal, si bien contemplan también el aprovechamiento de los residuos de dicha producción.
Recientemente se acaba de publicar el Real Decreto 205/2021, de 30 de marzo, por el que se modifica el Real Decreto 1085/2015, de 4 de diciembre, de fomento de los biocarburantes, en el cual se regulan los objetivos de venta y consumo de biocarburantes para los años 2021 y 2022.
El fomento del uso de biocarburantes verdes como fuente renovable de energía constituye una de las vías de actuación en el marco nacional y europeo hacia la descarbonización en la economía (como viene recogido en el PNIEC -Plan Nacional Integrado de Energía y Clima-, la Directiva Europea de Biocarburantes -RED II-, el tercer pilar de la PAC -Política Agraria Común- y la Taxonomía Europea, reglamentos delegados).
No obstante, las exigencias en la reducción de emisiones frente a combustibles fósiles (RED II) -Directiva 2018/2001/CE- de los biocarburantes, el cambio indirecto del uso de la tierra -ILUC-, el mix energético (en el cual también entran biocombustibles avanzados, sintéticos o de segunda generación), la electrificación de la movilidad y la taxonomía europea, principalmente la bioeconomía y la economía circular, hacen que sea necesario, en su conjunto, desarrollar un nuevo modelo industrial que permita producir diferentes compuestos de forma integrada y sostenible con el medio ambiente.
Además de diferentes tipos de biocombustibles, en estos complejos también se van a producir compuestos químicos verdes que, hasta la fecha, se venían produciendo a partir de derivados del petróleo, como por ejemplo bioplásticos y bioolefinas, hidrógeno verde, biogás, amoniaco verde, alimentos, energía eléctrica verde y calor, principalmente.
Las patentes ES2278532, ES2319604 y ES2376682, anteriormente citadas, son la base de este nuevo complejo integrado verde. De este modo, partiendo de una planta multifuncional de bioetanol se ha desarrollado un nuevo complejo integrado verde que permite lograr una sinergia de rendimientos mediante una conjunción de procesos y nuevas líneas de producción.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Es objeto de la invención un proceso integrado de producción de bioetanol, al menos un biocombustible verde, al menos un químico verde, gas de síntesis, al menos un producto alimenticio para la alimentación animal, energía eléctrica y energía térmica, donde dicho proceso se caracteriza por que comprende:
(a) un proceso de fabricación de bioetanol mediante fermentación y destilación de al menos una materia prima caracterizada por comprender azúcares fermentables, preferentemente seleccionada entre remolacha y maíz, así como cualquiera de sus combinaciones, obteniendo como resultado bioetanol, al menos un producto alimenticio para la alimentación animal (pulpas en el caso de emplear remolacha como materia prima o granos secos de destilería con solubles (DDGS, del inglés “Dríed Distillers Grains with Solubles”), en el caso de emplear maíz) y C02. Este proceso puede llevarse a cabo de manera preferente según ha sido descrito en las patentes ES2278532, ES2319604 o ES2376682. De manera adicional a la remolacha y maíz, también podrían emplearse otras materias primas como residuos agrícolas, residuos forestales, patatas, caña de azúcar, otros cereales distintos del maíz, etc.;
(b) un proceso de obtención de energía eléctrica y energía térmica mediante cogeneración empleando al menos una turbina de vapor alimentada mediante una caldera de gas. Como resultado de la cogeneración se generan, adicionalmente, gases de escape. En una realización particular del proceso, esta etapa de cogeneración podrá llevarse a cabo mediante un ciclo termodinámico Rankine trabajando con una turbina de 8.5 MW de potencia eléctrica, si bien podrían emplearse turbinas de hasta 20 MW de potencia, en función de las necesidades del proceso.
De manera particular, parte o la totalidad de los gases de escape del proceso de cogeneración podrán emplearse para secar el producto alimenticio para la alimentación animal obtenido en la etapa (a), preferentemente en al menos un secadero de tipo horizontal, mejorando así la eficacia del proceso. Asimismo, tras su paso por el secadero horizontal, parte o la totalidad de los gases de escape podrán ser utilizados como gas calefactante en al menos un invernadero de cultivos hortícolas (tomates, lechugas, pimientos, escarolas, etc.) y/o florales.
Alternativamente o de manera complementaria, el proceso de obtención de energía eléctrica y energía térmica podrá llevarse a cabo empleando al menos una caldera alimentada a partir de biomasa, preferentemente biomasa forestal, en forma de astillas;
(c) adicionalmente, parte o la totalidad de la energía eléctrica generada en el proceso de cogeneración de la etapa (b) (preferentemente un 35% del total de la energía eléctrica generada) es utilizada para generar hidrógeno verde mediante un proceso de electrólisis llevado a cabo en al menos un electrolizador (preferentemente un electrolizador de membrana polimérica PEM de 3 MW de potencia). Este proceso de electrólisis puede ser también alimentado mediante al menos una línea adicional de energía eólica y/o solar ubicada en la instalación para llevar a cabo el proceso integrado o en las proximidades de dicha instalación. Gracias al proceso objeto de la invención se consigue aprovechar un excedente de energía eléctrica del proceso de cogeneración para la generación de hidrógeno mediante electrólisis, con el consiguiente ahorro de costes y simplificación de los equipos y requerimientos para llevar a cabo dicho proceso.
Otra parte o la totalidad de la energía eléctrica generada en el proceso de cogeneración de la etapa (b) (preferentemente un 65% del total de la energía eléctrica generada) podrá emplearse en el proceso de obtención de bioetanol descrito en la etapa (a).
Respecto a la energía térmica, de manera preferente la totalidad de la energía térmica generada en el proceso de cogeneración de la etapa (b) será destinada al proceso de obtención de bioetanol descrito en la etapa (a);
(d) un proceso de obtención de gas de síntesis (caracterizado por comprender H2, CO y CO2) mediante reformado de biogás (entendiendo como tal una mezcla que comprende metano, dióxido de carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y sulfuro de hidrógeno).
En una realización particular de la invención dicho biogás podrá ser obtenido a partir de al menos un residuo externo y/o al menos un subproducto del proceso de fabricación de bioetanol de la etapa (a), preferentemente a partir de purines mezclados con vinazas procedentes de las columnas de destilación del proceso de obtención de bioetanol descrito en la etapa (a), si bien también podrían emplearse purines o vinazas de manera individual. Este aumento en la generación de biogás permitirá a su vez aumentar la producción de gas de síntesis. Adicionalmente, parte o la totalidad de dicho biogás podrá ser también empleado en el proceso de obtención de energía eléctrica y energía térmica mediante cogeneración de la etapa (b), mejorando así la eficiencia global del sistema. En este sentido, dicho biogás se mezclará con el gas de entrada de la(s) caldera(s) de gas que alimentan de vapor al ciclo Rankine.
Además de mediante reformado de biogás, el gas de síntesis podrá ser alimentado mediante parte o la totalidad del C02 generado en el proceso de obtención de bioetanol descrito en la etapa (a), así como mediante parte o la totalidad del H2 verde generado mediante electrólisis según se ha descrito en la etapa (c); y
(e) un proceso de fabricación de al menos un químico verde y/o al menos un biocombustible verde a partir del gas de síntesis obtenido en la etapa (d), preferentemente mediante síntesis catalítica. En este sentido, se entiende como biocombustible verde cualquier biocombustible obtenido a partir del proceso reivindicado mediante síntesis catalítica, tanto líquido como gas, siendo preferentemente seleccionado de un grupo que consiste en bioqueroseno, biogasolina, hidrógeno verde, biogás, butanol, biopropano y biometanol. A su vez, se entiende como químico verde cualquier compuesto químico obtenido a partir del proceso reivindicado, siendo dicho compuesto químico preferentemente seleccionado de un grupo que consiste en bioplásticos, bio-olefinas y amoniaco verde.
A efectos de esta patente, se entiende por “verde” todo proceso o producto que cumple con los criterios de sostenibilidad de la directiva europea de biocarburantes-RED II-, así como con los criterios de taxonomía establecidos por la Unión Europea. El criterio establecido es una reducción de emisión de gases de efecto invernadero igual o superior al 65% sobre el referente de 94 g C02 e/MJ de combustible fósil. Este referente de la Directiva Europea 2018/2001/CE, así como los criterios de taxonomía -reglamentación delegada- coincidente con este referente, permiten afirmar que los productos obtenidos a partir del proceso reivindicado son verdes.
Gracias a la conjunción de procesos del método reivindicado (fundamentalmente, obtención de bioetanol a partir de distintas materias primas, cogeneración y generación de hidrógeno mediante electrólisis, además de los procesos adicionales descritos anteriormente) se consigue una gran eficiencia energética, de tal manera que parte de la energía eléctrica obtenida mediante cogeneración es aprovechada en el proceso de electrólisis para la generación de hidrógeno verde y otra parte de dicha energía eléctrica es utilizada por el propio proceso de obtención de bioetanol.
Esta conjunción de procesos, por tanto, es clave para hacer viable el proceso de producción de hidrógeno verde, tanto a nivel de eficiencia eléctrica (PCI) como a nivel de optimización de equipos.
El proceso también podrá comprender una etapa adicional de aprovechamiento del C02 generado en el proceso de fermentación de la etapa de obtención de bioetanol (etapa (a)) para el cultivo de microalgas, las cuales podrán ser asimismo utilizadas para la obtención de diferentes productos. En particular, podrá obtenerse biomasa (procedente del crecimiento de las propias microalgas), así como lípidos producidos por las propias microalgas.
A su vez, una parte del C02 generado en el proceso de fermentación de la etapa de obtención de bioetanol (etapa (a)) podrá ser sometido a un proceso de limpieza y almacenamiento junto con el gas de síntesis generado en la etapa (d) para su posterior empleo en la obtención de biocombustibles verdes (biogasolinas, bioquerosenos, etc.) y/o químicos verdes. De manera particular, el proceso de limpieza del C02 puede llevarse a cabo en columnas de lavado con agua.
Asimismo, el proceso podrá comprender un proceso de fabricación de etileno a partir del bioetanol generado en la etapa (a) mediante deshidratación (preferentemente a presión atmosférica y una temperatura de entre 110°C y 320°C). En una realización particular de la invención, en la etapa inicial del proceso de deshidratación, previa a la etapa catalítica, podrá emplearse como fluido de transferencia de calor vapor de agua que podrá ser, a su vez, producido con hidrógeno verde (procedente de la etapa (c)) como fuente de alimentación de las calderas de vapor. Así, en una primera etapa, anterior a la fase catalítica, la temperatura de trabajo en el reactor podrá estar comprendida entre los 420°C y 500°C (sin ser limitante), a una presión de trabajo de entre 25 y 40 atmósferas. De esta forma, se obtendrá una corriente que pasará por un proceso previo a la entrada en la fase catalítica, de tal manera que la corriente de entrada a la fase de producción de etileno por reacción catalítica se realizará a presión atmosférica y con un rango de temperatura de entre 110°C y 320°C. De este modo, gracias al hidrógeno verde obtenido en el propio proceso reivindicado se consigue preparar la alimentación o corriente de entrada de la fase catalítica de deshidratación del bioetanol para la obtención de etileno. El etileno obtenido a partir de dicho proceso podrá ser asimismo utilizado para fabricar biocarburantes avanzados (preferentemente biogasolina o bioqueroseno), bioplásticos (preferentemente, biopolietileno), olefinas verdes, óxido de etileno, acetileno, propileno, alcoholes, compuestos aromáticos, compuestos vinílicos, etc. En el caso particular del bioqueroseno, por poner un ejemplo, éste podrá obtenerse a partir del etileno mediante polimerización catalítica en presencia de H2 (preferentemente hidrógeno verde obtenido en la etapa (c) del proceso), a una temperatura de entre 85°C y 120°C y una presión de entre 8 y 10 atmósferas.
Adicionalmente, el proceso podrá comprender un proceso de producción de hidrógeno verde mediante deshidrogenación (oxidación) del bioetanol obtenido en el proceso (etapa (a) del proceso). Este proceso de deshidrogenación se llevará a cabo preferentemente en al menos un reactor catalítico de membrana. En particular, se llevará a cabo preferentemente un proceso con reformado con vapor de agua, en el que el fluido de transferencia de calor procederá preferentemente de la etapa de cogeneración (etapa (b)) del proceso integrado, en estado de equilibrio sobre el catalizador del reactor catalítico de membrana. La temperatura de la reacción estará comprendida preferentemente entre 580°C y 650°C y la presión entre 6 y 8 atmósferas.
En otras realizaciones particulares de la invención, el bioetanol obtenido en la etapa (a) del proceso podrá emplearse para fabricar acetaldehído, ácido acético, dietiléter, etanolamina, tricloroetanal, butadieno, cloroetano, piridina y/o butanol.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A continuación se describe una realización particular del proceso anteriormente descrito. Dicho proceso se llevará a cabo en una planta multimateria prima para la producción de bioetanol y piensos (pulpas y granos secos de destilería con solubles (DDGS, del inglés “Dríed Distillers Grains with Solubles")) a partir de remolacha y maíz.
Se parte de una molturación de 5.000 toneladas al día de remolacha con capacidad de molturación en proceso mixto de 1.200 toneladas al día de maíz.
El funcionamiento de la planta es anual y la capacidad multifuncional de la misma es espacio-temporal, entendiendo por ello la capacidad de aumentar la producción de hidrógeno verde y, por ende, la eficiencia energética del proceso.
En particular, la capacidad de producción de bioetanol en la realización particular que se describe es de entre 120.000 y 200.00 m3/año.
A partir de la base del proceso (la producción de bioetanol y piensos) se integran una serie de procesos adicionales, dando lugar a una biorrefinería multifuncional integrada verde. Estos procesos adicionales son los siguientes:
(a) un proceso de obtención de energía eléctrica y energía térmica mediante cogeneración (ciclo termodinámico Rankine) empleando una turbina de vapor de 8.5 MW de potencia eléctrica alimentada mediante una caldera de gas.
A partir de esta cogeneración se va a iniciar una primera integración energética para alimentar diferentes procesos del complejo verde. En primer lugar, la totalidad de la extracción de vapor (100 toneladas/h) y 5.5 MW de potencia eléctrica, así como los gases de escape, son utilizados en la integración energética con el proceso base de obtención de bioetanol. En particular, los gases de escape son utilizados en un secadero horizontal para secar los piensos obtenidos en dicho proceso y, posteriormente, son utilizados como gas calefactante en un invernadero de cultivos hortícolas y florales.
Por otra parte, los otros 3 MW de potencia eléctrica instalada excedente en la cogeneración son utilizados para la alimentación de un electrolizador PEM de 3 MW de potencia con el objetivo de producir 1.5 toneladas al día de hidrógeno verde. Esta capacidad de producción puede ser ampliada aumentando la potencia alimentada (hasta, por ejemplo, duplicarla) a partir de energía eólica, solar o una mezcla de ambas;
(b) un proceso de obtención de gas de síntesis mediante reformado de biogás.
Este biogás es obtenido a partir de purines (estiércol de vacuno y/o porcino), preferentemente, en un porcentaje comprendido entre un 80 y un 85% en peso y, opcionalmente, una cantidad adicional de biomasa (preferentemente, entre un 10 y un 20% en peso), cuya función principal es la de actuar como ligante. Además, como materia prima para la obtención de biogás se pueden emplear otros residuos adicionales que pueden ser, preferentemente, subproductos del proceso fabricación de bioetanol, en particular, vinazas procedentes de las columnas de agotamiento de la etapa de destilación (preferentemente, en un porcentaje comprendido entre un 15 y un 20% en peso).
Este gas de síntesis es a su vez alimentado con parte del C02 generado en el proceso de fermentación de la etapa de obtención de bioetanol, tras ser sometido a un proceso de limpieza, así como por parte del hidrógeno verde obtenido en la etapa (a). En la realización particular que se describe, la producción de C02/año que puede destinarse a ser utilizado como gas de síntesis es de 100.000 a120.000 toneladas.
Adicionalmente, parte del biogás obtenido puede ser empleado para generar energía eléctrica y térmica adicional. Para ello, puede emplearse un motor alternativo de gas (ciclo Otto). Otra parte del biogás obtenido podrá emplearse para retroalimentar el proceso de obtención de energía eléctrica y energía térmica mediante cogeneración descrito en la etapa (a).
La energía eléctrica adicional obtenida a partir del biogás podrá emplearse en el proceso de electrólisis descrito anteriormente para la generación adicional de hidrógeno verde;
(c) un proceso de fabricación de etileno a partir de parte del bioetanol obtenido el proceso principal mediante deshidratación. El etileno obtenido a partir de dicho proceso podrá ser asimismo utilizado para fabricar biocarburantes avanzados, bioplásticos, olefinas verdes, óxido de etileno, acetileno, propileno, alcoholes, compuestos aromáticos, compuestos vinílicos, etc.
(d) un proceso de producción de hidrógeno verde mediante deshidrogenación (oxidación) de parte del bioetanol obtenido el proceso principal; y
(e) un proceso de fabricación de al menos un químico verde (bioamoniaco, etanol, etc.) y/o al menos un biocombustible verde (biogasolinas, bioquerosenos o biometanol) a partir del gas de síntesis obtenido en la etapa (b). Este proceso de fabricación podrá ser asimismo alimentado mediante parte del C02 generado en el proceso de fabricación de bioetanol.

Claims (18)

REIVINDICACIONES
1. Proceso integrado de producción de bioetanol, al menos un biocombustible verde, al menos un químico verde, gas de síntesis, al menos un producto alimenticio para la alimentación animal, energía eléctrica y energía térmica, donde dicho proceso se caracteriza por que comprende:
(a) un proceso de fabricación de bioetanol mediante fermentación y destilación de al menos una materia prima caracterizada por comprender azúcares fermentables, obteniendo como resultado bioetanol, al menos un producto alimenticio para alimentación animal y C02;
(b) un proceso de obtención de energía eléctrica y energía térmica mediante cogeneración empleando al menos una turbina de vapor alimentada mediante una caldera de gas, generándose adicionalmente gases de escape;
(c) adicionalmente, parte o la totalidad de la energía eléctrica generada en el proceso de cogeneración de la etapa (b) es utilizada para generar hidrógeno verde mediante un proceso de electrólisis llevado a cabo en al menos un electrolizador y otra parte o la totalidad de la energía eléctrica generada en el proceso de cogeneración de la etapa (b) es utilizada en el proceso de fabricación de bioetanol correspondiente a la etapa (a);
(d) un proceso de obtención de gas de síntesis mediante reformado de biogás; y (e) un proceso de fabricación de al menos un químico verde y/o al menos un biocombustible verde a partir del gas de síntesis obtenido en la etapa (d).
2. Proceso de acuerdo a la reivindicación 1, donde dicha materia prima para la fabricación de bioetanol es seleccionada entre remolacha y maíz, así como cualquiera de sus combinaciones.
3. Proceso de acuerdo a la reivindicación 1 o 2, donde parte o la totalidad de los gases de escape del proceso de cogeneración de la etapa (b) son empleados para secar el producto alimenticio para alimentación animal obtenido en la etapa (a) en al menos un secadero de tipo horizontal.
4. Proceso de acuerdo a la reivindicación 3, donde parte o la totalidad de los gases de escape, tras su paso por el secadero de tipo horizontal, son utilizados como gas calefactante en al menos un invernadero de cultivos hortícolas y/o florales.
5. Proceso de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el proceso de la etapa (b) comprende generar energía eléctrica y energía térmica adicional mediante el empleo de al menos una caldera alimentada a partir de biomasa.
6. Proceso de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el electrolizador de la etapa (b) es alimentado adicionalmente mediante energía eólica y/o solar.
7. Proceso de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la totalidad de la energía térmica generada en el proceso de cogeneración de la etapa (b) es utilizada en el proceso de fabricación de bioetanol correspondiente a la etapa (a).
8. Proceso de acuerdo
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una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el biogás de la etapa (d) es obtenido a partir de al menos un residuo externo y/o al menos un subproducto del proceso de fabricación de bioetanol de la etapa (a).
9. Proceso de acuerdo a la reivindicación 8, donde el residuo externo consiste en purines y el subproducto del proceso de fabricación de bioetanol de la etapa (a) consiste en vinazas.
10. Proceso de acuerdo a la reivindicación 8 o 9, donde parte o la totalidad de dicho biogás es adicionalmente empleado en el proceso de obtención de energía eléctrica y energía térmica mediante cogeneración de la etapa (b), mezclado con el gas de alimentación de la caldera de gas.
11. Proceso de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el gas de síntesis obtenido en la etapa (d) es asimismo alimentado mediante parte o la totalidad del C02 generado en el proceso de obtención de bioetanol correspondiente a la etapa (a), así como mediante parte o la totalidad del H2 verde generado mediante electrólisis correspondiente a la etapa (c).
12. Proceso de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el biocombustible verde es seleccionado de un grupo que consiste en bioqueroseno, biogasolina, hidrógeno verde, biogás, butanol, biopropano y biometanol.
13. Proceso de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el químico verde es seleccionado de un grupo que consiste en bioplásticos, bio-olefinas y amoniaco verde.
14. Proceso de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho proceso comprende adicionalmente cultivar microalgas a partir del C02 generado en el proceso de fabricación de bioetanol correspondiente a la etapa (a).
15. Proceso de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho proceso comprende adicionalmente fabricar etileno a partir del bioetanol generado en la etapa (a) mediante deshidratación a presión atmosférica y una temperatura de entre 110°C y 320°C.
16. Proceso de acuerdo a la reivindicación 15, donde dicho etileno es utilizado para fabricar biocarburantes, bioplásticos, olefinas verdes, óxido de etileno, acetileno, propileno, alcoholes, compuestos aromáticos y compuestos vinílicos.
17. Proceso de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho proceso comprende adicionalmente producir hidrógeno verde mediante deshidrogenación del bioetanol obtenido en la etapa (a) del proceso.
18. Proceso de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho proceso comprende adicionalmente producir al menos un compuesto químico seleccionado del grupo que consiste en acetaldehído, ácido acético, dietiléter, etanolamina, tricloroetanal, butadieno, cloroetano, piridina y butanol, a partir del bioetanol obtenido en la etapa (a) del proceso.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006021087A1 (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Marshall Richard M Self-sustaining and continuous system and method of anaerobically digesting ethanol stillage
ES2326509A1 (es) * 2008-04-09 2009-10-13 Vicente Merino Febrero Metodo para la produccion de productos pe5troquimicos, agroalimentarios u otros a partir del bioetanol obtenido en biorrefineria multifuncional.
US20100187822A1 (en) * 2009-01-23 2010-07-29 Louisville Clean Energy, Llc Multi-process method of combined heat and power generation, biodiesel production, ethanol production, town gas production, methane production, and syngas production
ES2376682A1 (es) * 2008-04-09 2012-03-16 Vicente Merino Febrero Método para la obtención de biocombustibles y productos químicos a partir de bioetanol y de subproductos del proceso de producción de bioetanol.
JP2019026503A (ja) * 2017-07-28 2019-02-21 三菱マテリアル株式会社 バイオマス資源を用いた水素の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006021087A1 (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Marshall Richard M Self-sustaining and continuous system and method of anaerobically digesting ethanol stillage
ES2326509A1 (es) * 2008-04-09 2009-10-13 Vicente Merino Febrero Metodo para la produccion de productos pe5troquimicos, agroalimentarios u otros a partir del bioetanol obtenido en biorrefineria multifuncional.
ES2376682A1 (es) * 2008-04-09 2012-03-16 Vicente Merino Febrero Método para la obtención de biocombustibles y productos químicos a partir de bioetanol y de subproductos del proceso de producción de bioetanol.
US20100187822A1 (en) * 2009-01-23 2010-07-29 Louisville Clean Energy, Llc Multi-process method of combined heat and power generation, biodiesel production, ethanol production, town gas production, methane production, and syngas production
JP2019026503A (ja) * 2017-07-28 2019-02-21 三菱マテリアル株式会社 バイオマス資源を用いた水素の製造方法

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