Estudio tecno-económico del bioproceso de producción de ácido adípico

Abstract

El ácido adípico o hexanodioico es un ácido orgánico de cadena lineal y seis átomos de carbono. Desde una perspectiva industrial, es el ácido dicarboxílico más importante, con una producción de 2,5 millones de toneladas/año. Su aplicación principal es la producción de nylon 6,6, cuya demanda está creciendo actualmente, especialmente debido a las fibras y resinas de nylon por su uso en la industria de la automoción y del calzado. Otras aplicaciones incluyen su uso en pinturas y recubrimientos, poliuretanos, aditivos plastificantes, lubricantes de bajo punto de fusión, adsorbentes y resinas sintéticas. Casi la totalidad del ácido adípico comercial se produce a partir de ciclohexano, a través de un proceso que consiste en dos oxidaciones sucesivas. Este proceso tiene bajo rendimiento y los efluentes generados resultan muy perjudiciales para el medio ambiente, ya que se genera óxido nitroso, un gas de efecto invernadero, 300 veces más perjudicial que el dióxido de carbono. Por consiguiente, se están realizando proyectos de investigación con objeto de desarrollar un método alternativo y limpio basado en una producción por microorganismos. El principal objetivo de este proyecto es estudiar la viabilidad técnica, económico-social y medioambiental, de una planta industrial de producción de ácido adípico por vía biológica. Para ello, se comparará el proceso biológico con el convencional, empleando el simulador de procesos Aspen Plus, en el que se realizará el diseño de las dos plantas, con el objetivo de comparar los costes energéticos, costes de las materias primas, costes globales de operación y efluentes de los procesos. El proceso convencional consiste en la oxidación de ciclohexano a una mezcla de ciclohexanol y ciclohexanona, y posteriormente oxidar esta mezcla con ácido nítrico para obtener el ácido adípico. Se genera óxido nitroso como subproducto. El proceso biológico emplea para la síntesis del ácido, bacterias que han sido modificadas genéticamente para que generen el ácido adípico como producto de su metabolismo y lo excreten al medio. Así pues, el proceso requiere como materias primas lo necesario para garantizar el buen crecimiento de los microorganismos, esto es, oxígeno y una fuente de alimento, sacarosa. El equipo más importante del proceso es el reactor biológico, donde las bacterias, a través de una reacción de fermentación, convierten glucosa y fructosa en ácido adípico. En la actualidad varias empresas tratan de conseguir un sistema eficiente de bioproducción de ácido adípico, empleando diferentes métodos, en función de la materia prima que les resulta más provechosa, bien sean azúcares, ácidos grasos o alcoholes vegetales. Tras la evaluación de ambos procesos quedará patente el interés del proceso biológico, tanto desde el punto de vista medioambiental, como por el económico.