Evaluación exergética y de sensibilidad del proceso de producción de microperlas de quitosano modificadas con nanopartículas verdes de TiO2

Abstract

El quitosano es un biopolímero procedente de exoesqueletos de crustáceos, alas de insectos o paredes celulares de hongos; que se perfila como materia prima para diversas aplicaciones en medicina, industria alimentaria, cosmética, tratamiento de aguas y aplicaciones medioambientales. Además, esta alternativa se presenta como una solución al problema de la inadecuada disposición de los desechos alimentarios marinos, problema continuo en todas las zonas costeras que genera un olor desagradable además de perjudicar al turismo. Se realizó un análisis de exergía, con el objetivo de identificar los principales sumideros en el proceso mediante el uso de la primera y segunda ley de la termodinámica; para ello, se desarrolló la simulación industrial de la producción de microperlas de quitosano modificadas con TiO2, mediante el programa Aspen plus 8.8, en el que se cuantificaron las exergías físicas de las corrientes. La cuantificación de la exergía permitió reconocer a la centrifugación como la etapa con mayores irreversibilidades, así como la eficiencia global del proceso, que fue de 0,0439 %. Mediante el análisis de sensibilidad se evaluó el comportamiento del proceso ante cambios de variables. Finalmente, se proponen mejoras que favorecen el proceso y mejoran su eficiencia.

Chitosan is a biopolymer from the exoskeletons of crustaceans, insect wings or cell walls of fungi, which is emerging as raw material for various applications in medicine, the food industry, cosmetics, water treatment and environmental applications. In addition, this alternative is presented as a solution to the problem of inadequate disposal of marine food waste, it is a continuous problem throughout the coastal areas that generates an unpleasant smell apart from disadvantaging tourism. An exergy analysis was carried out with the objective of identifying the main exergy sinks in the process through the use of the first and second law of thermodynamics; To this end, the industrial simulation of the production of chitosan microbeads modified with TiO2 was developed by means of the software Aspen plus 8.8, in which the physical exergies of the currents were quantified. The quantification of the exergy allowed us to recognize centrifugation as the stage with the greatest irreversibilities, as well as the overall efficiency of the process, which was 0.0439%. Through the sensitivity analysis, the behavior of the process was evaluated under variable changes. Finally, improvements are proposed that favor the process and improve its efficiency.