Recuperación de aminoácidos de corrientes acuosas diluidas empleando contactores de membrana de fibras huecas

Los aminoácidos se utilizan como materias primas en químicos, alimentarios, farmacéuticos y en cosmética. En concreto el aminoácido -fenilglicina, seleccionado como aminoácido modelo en este estudio, se emplea como precursor en la síntesis de antibióticos -lactámicos, como las cefalosporinas y penicilinas. La producción industrial de los aminoácidos se realiza principalmente por fermentación microbiana, biosíntesis o bien mediante la hidrólisis de proteínas. En todos los casos se obtienen aminoácidos a bajas concentraciones en disoluciones acuosas diluidas y en presencia de un elevado número de compuestos químicos similares, por lo que su separación y posterior purificación utilizando métodos tradicionales, tales como intercambio iónico, cromatografía, adsorción, extracción líquido-líquido o evaporación es un proceso muy complejo, cuyo coste puede llegar a alcanzar hasta el 50% del coste total de producción. Como alternativa, en los últimos años, se han desarrollado procesos nuevos o híbridos de los convencionales con el fin de mejorar su rendimiento de separación, destacando especialmente los procesos de separación con membranas. Estas nuevas tecnologías se enmarcan dentro de la denominación de tecnologías limpias por su bajo consumo energético y baja carga contaminante. El presente trabajo tiene como objetivo analizar la viabilidad técnica del proceso de recuperación de fenilglicina utilizando ultrafiltración extractiva con contactores de membranas de fibras huecas. La extracción reactiva asistida con membranas es capaz de reunir en un único proceso híbrido las ventajas de las técnicas de extracción con disolventes y de concentración con membranas, y conseguir aumentar la eficacia de la separación (procesos más selectivos) disminuyendo considerablemente los costes de operación (varios procesos en uno). El rendimiento de la extracción puede ser del orden de 1200 veces los obtenidos con la extracción convencional, siempre que las condiciones de operación sean las adecuadas. Los parámetros a optimizar son: el tipo de material que configura la membrana, tipo y concentración de la solución extractante, flujos de ambas corrientes y configuración de las mismas en corrientes paralelas o en contracorriente. Las limitaciones del proceso son las inherentes a la polarización de la concentración y al ensuciamiento de la membrana. Otra ventaja de esta tecnología es que la etapa de reextracción se integra al proceso utilizando un segundo módulo en serie con el anterior, cuyas corrientes de entrada sean la fase orgánica cargada con el soluto procedente de la etapa anterior y la solución de reextracción. Esta configuración asegura que no tenga lugar la saturación del agente extractante, ya que se regenera continuamente en el módulo de reextracción, lo que permite reducir considerablemente el volumen de fase orgánica La consecución de este estudio se ha desarrollado siguiendo las etapas que se detallan a continuación: Selección del disolvente (diluyente y extractante) más adecuado en función tanto de sus características como extractante como de sus propiedades fisico-químicas. • Estudio del uso de contactores de membrana de fibras huecas como técnica de extracción no dispersiva para la recuperación de fenilglicina. Se analizó la influencia de la hidrodinámica (número de Reynolds) sobre el coeficiente global de transferencia de materia. • Puesta en marcha del proceso de re-extracción de fenilglicina desde la fase orgánica a la disolución de re-extracción o stripping utilizando un módulo de membranas de fibras huecas al objeto de obtener la mayor recuperación posible del aminoácido. Se estudió el efecto sobre el grado de recuperación del soluto de la concentración y tipo de agentes presentes en la fase re-extractante. • Evaluación de la viabilidad del proceso integrado de extracción-reextracción utilizando dos contactores de fibras huecas en serie y con corrientes paralelas. Este modo de operación permite regenerar de forma continua la fase orgánica, y concentrar el soluto utilizando la relación de volúmenes y concentración de fase reextractante adecuadas. • Modelización de resultados para la determinación de los coeficientes globales e individuales de transferencia de materia utilizando aplicado tanto a las etapas por separado como al proceso integrado. A su vez, se estimaron los valores de las resistencias a la transferencia de materia para cada una de las fases