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(Noticias de Nanowerk) Todos los días se producen grandes cantidades de suero como subproducto de la industria láctea. Solo en Alemania, esto es 12,6 millones de toneladas por año. Por ejemplo, cada kilogramo de queso produce 9 kilogramos de suero. Una parte se procesa más, por ejemplo, en bebidas de suero de leche con fruta añadida u otras bebidas mezcladas. La lactosa y las proteínas contenidas en el suero también se pueden separar y utilizar de otras formas, por ejemplo, como materia prima en medicamentos o alimentos para bebés. Sin embargo, después de la separación de proteínas y lactosa, queda melaza. La eliminación de esta sustancia es muy compleja y costosa debido a su contenido de sal relativamente alto.
Investigadores del Instituto Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos IKTS en Hermsdorf, junto con la TU Dresden, ahora han desarrollado un proceso para extraer valioso acetato de etilo, un solvente incoloro, de la melaza. El acetato de etilo se usa a menudo en la fabricación de adhesivos, tintas de impresión o recubrimientos. También se puede utilizar para limpiar superficies.
![Micrografía electrónica de barrido de una membrana compuesta](https://www.nanowerk.com/news2/green/id61396_1.jpg)
Hasta ahora, el acetato de etilo se ha producido a partir de gas natural y derivados del petróleo. La producción de acetato de etilo a partir de suero, por otro lado, conduce a un producto que es claramente superior a los solventes dañinos para el medio ambiente debido a su fácil degradabilidad microbiana y también es independiente de las fluctuaciones de precios del gas natural y el petróleo crudo.
Otra ventaja: el proceso desarrollado por la TU Dresden y el Fraunhofer IKTS hace que la eliminación de la melaza, que consume mucho tiempo, sea superflua. El acetato de etilo separado tiene una alta pureza del 97,5 por ciento y, por lo tanto, se puede usar inmediatamente como materia prima sin ningún otro paso de procesamiento.
Fermentación de la melaza y separación en la membrana
En principio, el proceso de separación no es complicado. Primero, la melaza se fermenta en un biorreactor que se airea aeróbicamente. La reacción forma una mezcla de gas y vapor que contiene acetato de etilo. Luego se separa con membranas compuestas especiales.
«Una mezcla de gas y vapor de agua permanece como producto de desecho, que puede liberarse fácilmente al medio ambiente», dice el Dr. Marcus Weyd, Jefe del grupo de Ingeniería y Modelado de Procesos de Membranas.
Los investigadores de Fraunhofer IKTS han contribuido con sus décadas de experiencia en el campo de los materiales, en particular las tecnologías de membranas, al desarrollo de la membrana. La membrana compuesta especialmente desarrollada para el proceso consiste en una combinación de polímeros y partículas inorgánicas a base de zeolita.
“Usamos goma de silicona líquida como polímero. Esto se mezcla con zeolita (Silicalit-1), se aplica a un vellón de poliéster de soporte y se cura. La membrana tiene un grosor total de solo 10 μm y el tamaño de los poros es de 0,5 nm”, explica el Dr. Thomas Hoyer, especialista en el campo de las membranas de zeolitas y nanocompositos.
Incluso si la membrana está equipada con poros, el proceso de separación real, en el que se separa el acetato de etilo, no funciona como un tamiz. En cambio, el efecto de separación de gases surge de las interacciones entre la zeolita y el acetato de etilo.
«Las moléculas son adsorbidas por la zeolita, se deslizan a lo largo de las superficies de los poros y se difunden a través de la membrana compuesta», explica el Dr. hoyer Además, no es necesario aplicar alta presión para “empujar” el acetato de etilo a través de la membrana. «Crear una cierta diferencia de presión parcial es suficiente para iniciar la reacción química y la posterior difusión».
Se buscan: posibles usos de la melaza
La idea surgió de una iniciativa de TU Dresden, que buscaba formas de utilizar la melaza y recurrió a Fraunhofer IKTS. El equipo de TU se ocupó del proceso de fermentación, mientras que el equipo de Fraunhofer fue responsable del desarrollo y optimización de la tecnología de membranas.
«Hemos logrado producir una membrana de última generación con poros extremadamente pequeños utilizando un proceso relativamente simple y económico», resume el Dr. Weyd juntos. Para las empresas industriales, el hecho de que el proceso de separación de gases consista en una sola etapa y, por lo tanto, requiera solo unas pocas membranas y módulos de control es una ventaja práctica. Si los parámetros del proceso para la fermentación y la separación de gases se configuran correctamente, el proceso de separación se ejecuta de forma independiente y estable.
Lo siguiente en la agenda de los investigadores es ampliar el tamaño de los módulos de membrana para que la tecnología esté disponible para uso industrial. La tecnología tiene más aplicaciones que la extracción de acetato de etilo de la melaza: se puede utilizar en todos los procesos que implican la separación de mezclas de gases o la filtración de componentes volátiles como los hidrocarburos.
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