Modelarea și controlul unui proces de produție a bioetanulului

Abstract

În timpul pandemiei oamenii au utilizat cantăți mari de dezinfectant pentru propria lor protecție, rezultând în pierderea unor cantități mari de etanol. Producția de bioetanol din glucoză și xiloză oferă o soluție durabilă pentru generarea de energie și atenuarea carbonului. Procesul de producție implică prepararea materiei prime, hidroliza, fermentarea, distilarea și purificarea. Tehnicile optime de control joacă un rol crucial în obținerea performanței și stabilității optime pe tot parcursul procesului. În etapa de pregătire a materiei prime, glucoza și xiloza sunt obținute din surse regenerabile de biomasă. Hidroliza transformă polizaharidele în zaharuri fermentabile, oferind substraturile pentru fermentația microbiană. În timpul fermentației, microorganismele, cum ar fi Zymomonas recombinant, transformă glucoza și xiloza în bioetanol. Distilarea separă și purifică etanolul din mixtura de fermentație, rezultând bioetanol de înaltă calitate. Studiind în timp multiple modele matematice care aveau ca scop procesarea bioetanolului din glucoză și xiloză, am concluzionat ca modelul pe care urmează să îl prezint este cel mai favorabil pentru a valorifica fabricarea bioetanolului din resurse ieftine, în cantități nesemnificative și înt-un timp avantajos. După studierea sa, cu ajutorul programului MATLAB și al mediului de simulare prin diagrame bloc SIMULINK, voi prezenta grafic consumarea glucozei si a xilozei și producerea etanolului. Astfel, abordând sistemic procesul și observând cu atenție variabilele de intrare, de stare și de ieșire voi analiza grafic și vizual caracteristicile statice ale procesului de producere a bioetanolului. Desigur prin optimizarea producției de bioetanol din glucoză și xiloză voi maximiza randamente de etanol, voi îmbunătăți eficiența procesului și voi reduce la minimum consumul de resurse. Într-un final folosindu-mă de strategii optime de control voi viza maximizarea randamentelor de etanol și eficiență a procesului. Pe modelul dinamic realizat voi controla predictiv procesul permițând determinarea setului de variabile de intrare optimale în timp real. În general, producția de bioetanol din glucoză și xiloză reprezintă o cale viabilă către un viitor energetic mai durabil. Cercetarea continuă, progresele în inginerie genetică și aplicarea unor strategii avansate de control vor spori și mai mult eficiența, rentabilitatea și sustenabilitatea ecologică a producției de bioetanol. Cu aceste evoluții, bioetanolul poate contribui în mod semnificativ la reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră și la promovarea unui peisaj energetic mai ecologic.