Diseño de un biorreactor para la obtención de quitosán

La sociedad tecnológica se halla en una encrucijada; el uso de los derivados del petróleo es perjudicial, no solo, a nivel ambiental, sino que, encima están agotando nuestros recursos a un ritmo vertiginoso. Por estos motivos, se decide buscar alternativas limpias y sostenibles como la química sostenible y las biorefinerías, cuyo principal objetivo es el de obtener productos químicos y nuevos materiales de forma sostenible y minimizando la contaminación. Como sustituto principal a los clásicos polímeros se obtienen los biopolímeros; materiales poliméricos de origen natural a partir de los cuales se pueden obtener plásticos, fibras, elastómeros y demás productos de interés industrial. El más conocido es la celulosa. Otro ámbito con mucho interés es la fermentación de hongos para la obtención de productos químicos. En este caso, el objetivo del proyecto es el de diseñar un biorreactor para una planta piloto capaz de producir, a partir de la fermentación de la especie Mucor rouxii, una cantidad de 50 kg anuales de quitosán. En este proyecto se ha llevado a cabo un proceso cuyo tiempo de fermentación es de 24h y la producción obtenida en este periodo de tiempo es de 0,4 g/l. El proceso de obtención de quitosán a partir de la quitina que contienen los hongos en el micelio se lleva a cabo mediante tres pasos: - La desproteinización. - La desmineralización. - La desacetilación. Posteriormente, se centrifuga y se limpia después de aplicar ciertos productos para lograr un pH apropiado para la precipitación del producto. El biorreactor seleccionado para este proyecto es de tipo BATCH, es decir, un reactor de tanque agitado discontinuo. El material utilizado para su fabricación es el Acero inoxidable AC316L. El dispositivo incorpora un sistema de agitación novedoso con una guía helicoidal y un sistema de aireación precalentado, que cede su calor mediante un intercambiador de dos tubos concéntricos, para una mejor fermentación. Las dimensiones del tanque son de 2,10 x 0,88 m pero 80cm de altura corresponden a las 5 patas de soporte. A partir de los cálculos realizados en el trabajo con las medidas adecuadas se obtiene un volumen de 625 L de sustrato y por tanto el volumen real se considera de 800 L. El programa utilizado para el diseño del biorreactor es FreeCAD; Un software de programación libre que se está dando a conocer poco a poco en el mundo del diseño y que se puede comparar con los grandes programas privados más utilizados como seria por ejemplo Solidworks. Ciertamente FreeCAD no tiene nada que envidiarle a la mayoría de programas de diseño actuales pero al tratarse de un programa que depende del conocimiento de las personas y de lo que estas se involucren en su desarrollo hay ciertas formas de trabajo a las que estamos acostumbrados que aún no se han implementado en este. Para controlar las condiciones de operación del fermentador se utilizaran sondas para la temperatura y el pH. La temperatura se mantendrá a 30ºC mediante un intercambiador de dos tubos concéntricos. El coste final del biorreactor es de 24.728 €