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Validation by Molecular Dynamics of the Major Components of Sugarcane Vinasse, On a Surface of Calcium Carbonate (Calcite)
- Source :
- Molecules, Vol 26, Iss 2353, p 2353 (2021), Molecules, Volume 26, Issue 8, Molecules vol.26 no.8 1-11 2021, Repositorio UNA, Universidad Nacional de Costa Rica, instacron:UNA
- Publication Year :
- 2021
-
Abstract
- Se seleccionó la licencia Creative Commons para este envío. El documento trae lo siguiente: © 2021 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (https:// creativecommons.org/licenses/by/ 4.0/). (En caso de duda consultar a Meilyn Garro). There is ongoing interest in the alcohol industry to significantly reduce and/or add value to the liquid residue, vinasse, produced after the distillation and rectification of ethanol from sugar cane. Vinasse contains potassium, glycerol, and a protein component that can cause environmental issues if improperly disposed of. Currently, some industries have optimized their processes to reduce waste, and a significant proportion of vinasse is being considered for use as an additive in other industrial processes. In the manufacture of cement and asphalt, vinasse has been used in the mixtures at low concentrations, albeit with some physical and mechanical problems. This work is the first molecular approximation of the components of the sugar cane vinasse in an industrial context, and it provides atomic details of complex molecular events. In the current study, the major components of sugar cane vinasse, alone or complexed on the surface of calcium carbonate, were modeled and simulated using molecular dynamics. The results showed that the protein component, represented by the mannoprotein Mp1p, has a high affinity for forming hydrogen bonds with potassium and glycerol in the vinasse. Additionally, it provides atomic stability to the calcium carbonate surface, preserving the calcite crystalline structure in the same way potassium ions interact with the carbonate group through ion–dipole interactions to improve the cohesion of the modeled surface. On the contrary, when the glycerol molecule interacts with calcium carbonate using more than two hydrogen bonds, it triggers the breakdown of the crystalline structure of calcite expanding the ionic pair. Existe un interés constante en la industria del alcohol por reducir significativamente y / o agregar valor al residuo líquido, la vinaza, que se produce después de la destilación y rectificación del etanol de la caña de azúcar. La vinaza contiene potasio, glicerol y un componente proteico que puede causar problemas ambientales si se desecha de manera inadecuada. Actualmente, algunas industrias han optimizado sus procesos para reducir los residuos y se está considerando una proporción significativa de vinaza para su uso como aditivo en otros procesos industriales. En la fabricación de cemento y asfalto, la vinaza se ha utilizado en las mezclas en bajas concentraciones, aunque con algunos problemas físicos y mecánicos. Este trabajo es la primera aproximación molecular de los componentes de la vinaza de caña de azúcar en un contexto industrial y proporciona detalles atómicos de eventos moleculares complejos. En el estudio actual, los componentes principales de la vinaza de caña de azúcar, solos o acomplejados en la superficie del carbonato de calcio, se modelaron y simularon utilizando dinámica molecular. Los resultados mostraron que el componente proteico, representado por la manoproteína Mp1p, tiene una alta afinidad por formar enlaces de hidrógeno con el potasio y el glicerol en la vinaza. Además, proporciona estabilidad atómica a la superficie del carbonato de calcio, preservando la estructura cristalina de la calcita de la misma manera que los iones de potasio interactúan con el grupo carbonato a través de interacciones ion-dipolo para mejorar la cohesión de la superficie modelada. Por el contrario, cuando la molécula de glicerol interactúa con el carbonato de calcio usando más de dos enlaces de hidrógeno, desencadena la ruptura de la estructura cristalina de la calcita expandiendo el par iónico. Universidad Nacional, Costa Rica Universidad Santiago de Cali, Colombia. Instituto Tecnológico de Costa Rica Universidad Estatal a Distancia, Costa Rica. Universidad Nacional Autónoma de México Universidad Icesi, Colombia. Departamento de Física
- Subjects :
- Alcohol industry
Potassium
Vinasse
Pharmaceutical Science
chemistry.chemical_element
Organic chemistry
Industrial Waste
Context (language use)
Molecular Dynamics Simulation
01 natural sciences
Article
Analytical Chemistry
Calcium Carbonate
CALCITE
03 medical and health sciences
chemistry.chemical_compound
Soil
QD241-441
0103 physical sciences
Drug Discovery
CALCIUM CARBONATE
Glycerol
mannoprotein
Physical and Theoretical Chemistry
Fertilizers
030304 developmental biology
Calcite
0303 health sciences
010304 chemical physics
Ethanol
Chemistry
business.industry
vinasse
molecular dynamics
Saccharum
CARBONATO DE CALCIO
Calcium carbonate
VINASSE
Chemical engineering
Chemistry (miscellaneous)
Molecular Medicine
Carbonate
MOLECULAR DYNAMICS
MANNOPROTEIN
business
calcite
Subjects
Details
- ISSN :
- 14203049
- Volume :
- 26
- Issue :
- 8
- Database :
- OpenAIRE
- Journal :
- Molecules (Basel, Switzerland)
- Accession number :
- edsair.doi.dedup.....c652d6c19b5b839077a753288b9d0f24