Optimal design for an ethanol plant combining first and second-generation technologies

  • Yailet Albernas Carvajal Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas.
  • Gabriela Corsano Instituto de Desarrollo y Diseño (INGAR).
  • Marlén Morales Zamora Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas.
  • Meilyn González Cortés Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas.
  • Ronaldo Santos Herrero Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas.
  • Erenio González Suárez Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas.
Keywords: Bioethanol, Production, Optimization, Enzymatic hydrolysis, Models, Superstructure, Profitability

Abstract

The synthesis and optimal design of batch plants is addressed in this study. It was applied to the technology of conventional ethanol production in a Cuban distillery using the product of enzymatic hydrolysis of pretreated bagasse as another sugared substrate, starting from laboratory results. The optimal configuration of stages, the number of units in each stage, the unit sizes and minimum total production cost are obtained from the global optimization model and the proposed superstructure. This global model is a mixed integer nonlinear programming (MINLP) formulation, which is represented and resolved by the Professional Software, General Algebraic Modeling System (GAMS) version 23.5 applying DICOPT Solver. Different scenarios are analyzed: attaching pretreatment and enzymatic hydrolysis of bagasse to a conventional distillery plant, selling ethanol, or selling the furfural as by-product if there is a guaranteed market.  With this, an actual net present value (VNA) of USD 44´893 358.7 and 1.51 years of Payback Period (PP) are obtained.

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How to Cite
Albernas Carvajal, Y., Corsano, G., Morales Zamora, M., González Cortés, M., Santos Herrero, R., & González Suárez, E. (2014). Optimal design for an ethanol plant combining first and second-generation technologies. CT&F - Ciencia, Tecnología Y Futuro, 5(5), 97-120. https://doi.org/10.29047/01225383.35

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Published
2014-12-15
Section
Scientific and Technological Research Articles

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