DISEÑO, MODELADO Y EVALUACIÓN DE UN PROCESO INTEGRADO PARA LA PRODUCCIÓN SOSTENIBLE DE ETANOL A PARTIR DE CO₂ E HIDRÓGENO VERDE

Resumen

La transición hacia sistemas energéticos sostenibles requiere procesos innovadores que reduzcan las emisiones de carbono y promuevan el uso de combustibles alternativos. Este estudio presenta el diseño, la simulación y la evaluación de un proceso integrado para la producción sostenible de etanol a partir de dióxido de carbono (CO₂) capturado e hidrógeno verde (H₂), utilizando Excel y Aspen Plus como principales herramientas de modelado. Ante la falta de datos cinéticos detallados, se modeló un reactor estequiométrico, logrando una conversión de hidrógeno del 44%. El proceso incluyó un sistema de recirculación para aumentar la conversión global y un tren de separación híbrido compuesto por tanques flash y una destilación extractiva con glicerol para superar la limitación azeotrópica en las mezclas etanol-agua. Se realizaron análisis de sensibilidad sobre variables clave como la composición de la alimentación, la relación H₂/CO₂, la concentración de inertes y la razón de recirculación, con el fin de optimizar las condiciones operativas. El diseño final logró una capacidad de producción de 8.47 toneladas/h de etanol con una pureza del 99%, demostrando la viabilidad técnica y económica del proceso, con un consumo total de energía de 24,816 kW y una eficiencia de utilización de CO₂ del 85.79%. Los resultados evidencian el potencial del e-etanol como un combustible sintético sostenible y escalable para contribuir a la descarbonización del sector transporte y a la transición hacia una economía circular baja en carbono.