Control robusto de un reactor continuo para la producción de biobutanol

Abstract

En años recientes ha surgido un interés renovado en la producción comercial de biocombustibles. El biobutanol es un biocombustible que es atractivo por sus propiedades de usarse sin grandes modificaciones como sustituto de la gasolina y generar una menor emisión de contaminantes. Una limitación de los biocombustibles es su alto costo de producción, lo cual se puede reducir al usar procesos continuos y que operen en forma adecuada. En este trabajo se presenta el diseño de un esquema de control robusto para la producción de biobutanol por medio de la fermentación ABE en un reactor continuo de tanque agitado. El proceso se describe por un conjunto de siete ecuaciones diferenciales ordinarias no-lineales que describen la dinámica de las variables principales de operación (Glucosa, Biomasa, Biobutanol, Butirato, Acetato, Acetona, Etanol). Con base a modelos que se obtienen por identificación empírica, se proponen esquemas de control que compensan incertidumbres del modelo (reducción y simplificación del modelo). El control resultante es simple y muestra buenas propiedades de robustez bajo diferentes escenarios. Debido a la naturaleza de los bioprocesos, se estudia además las propiedades de controlabilidad en forma numérica en diferentes regiones de operación.