Ultraschall steigert die Effizienz bei der Biodieselherstellung

Seitdem die Kosten für Biodieselrohstoffe steigen, befinden sich viele Biodieselproduktionsstätten in einer schwierigen Lage. Die von Hielscher angebotene Technologie zum kontinuierlichen Mischen steigert Ihre Erträge bei der Biodieselproduktion und senkt zudem Ihre Produktionskosten.

Heutzutage bedeutet die Produktion von Biodiesel nicht nur das Herstellen eines erneuerbaren Kraftstoffes; Biodieselproduzenten müssen sich dem Wettbewerb stellen, Biodiesel von hoher Qualität mit beständigen Qualitätsmerkmalen herzustellen, obwohl der Preis für Biodieselrohstoffe ebenso wie der für Nahrungsmittel und Energie deutlich ansteigt. "In der aktuellen wirtschaftlichen Lage können nur die Produzenten mit den niedrigsten Produktionskosten Kraftstoff mit einer gewinnbringenden Marge herstellen," sagt Bill Babler von First Capitol Risk Management.

Wenn Sie eine neue Biodieselanlage oder eine Optimierung ihrer Biodieselproduktionsstätte planen, so sollten Sie die Mischtechnologie von Hielscher Ultrasonics in Erwägung ziehen, mit welcher Sie die höchste Effizienz für Ihren Biodieselprozess erreichen können. Hielscher Ultraschallgeräte sind in zahlreichen Biodieselwerken bezüglich der Steigerung des Biodieselertrages und der Senkung der Betriebskosten getestet und geprüft worden. Dazu gehören sowohl kleine Anlagen mit einer jährlichen Produktionskapazität von ca. 3500m³ Biodiesel wie auch Industrieanlagen mit einer Jahresproduktion von ca. 170.000m³ Biodiesel.

Kinetische Reaktionen schrumpfen Ihren Gewinn

Grundsätzlich wird Biodiesel aus Öl, Methanol (oder Ethanol) und einem Katalysator hergestellt, es handelt sich dabei um einen einfachen chemischen Prozess. Das Problem liegt in der Geschwindigkeit der chemischen Reaktion. Die konventionelle Umesterung von Triglycerid in Fettsäuremethylester (FAME) und Glycerin vollzieht sich nur langsam und nicht vollständig. Während der Umwandlung werden nicht alle Fettsäureketten in Alkylester (Biodiesel) umgewandelt. Dadurch wird Ihr Biodieselertrag und die Qualität erheblich gemindert!

Ein besseres Durchmischen führt zu höheren Erträgen

Die lange Umwandlungszeit und der geringere wie minderwertigere Biodieselertrag liegen zum großen Teil in der Verwendung ungeeigneter Mischsysteme. Da Öl und Methanol nicht mischbar sind, muss zunächst eine Methanol-in-Öl-Emulsion hergestellt werden. Dazu ist ein Emulgier- oder Rührgerät, notwendig. Das Mischen mit Kavitationskräften durch den Einsatz von Ultraschall ist die am weitesten entwickelte Methode, um feine Emulsionen im großen Maßstab herzustellen.

Es besteht eine direkte Verbindung zwischen der Tropfengröße des Methanols und dem Biodieselertrag und auch der Umwandlungsgeschwindigkeit. Deshalb sind Hielscher Ultraschallreaktoren die effizienteste Technologie bei der Biodieselherstellung. Das Ultraschallmischgerät produziert Biodiesel von höherer Qualität bei deutlich weniger Zeitaufwand.

Einsparungen durch die Installation und die Nachrüstung

Durch eine Installation der Hielscher Ultraschallreaktoren in Ihren Biodieselprozess reduzieren sich auch die Betriebskosten.

Weniger Methanol-Überschuss

Überschüssiges Methanol reagiert nicht während des Umesterungsprozesses. Es wird lediglich hinzugefügt, um die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion zu erhöhen und muss am Ende des Prozesses wieder zurückgewonnen bzw. abgetrennt werden. Aus diesem Grund ist die Methanolrückgewinnung ein Faktor, der Ihre Produktionskosten erhöht.

Der Einsatz von Hielscher Ultraschallreaktoren senkt den erforderlichen Bedarf an Überschuss-Methanol um bis zu 50%. Ein stochiometrisches Verhältnis von 1:4 bis 1:4,5 (Öl : Methanol) ist für die meisten Rohstoffe ausreichend, wenn sie mit einem Hielscher Ultraschallgerät durchmischt werden.

Einsparungen bei den Rohstoffen

Viele Biodieselproduzenten - vor allem Biodieselhersteller von kleiner bis mittelgroßer Unternehmensgröße - senken Ihre Kosten, indem sie Rohstoffe geringerer Qualität, wie z. B. tierische Fette, recycelte Öle aus der Gastronomie oder Abfallöle, verwenden. Die Prozessintensivierung mit Ultraschall steigert die Umwandlungsergebnisse aller Rohstoffe.

So wird es durch den Einsatz von Ultraschall einfacher, Biodiesel, der die internationale Norm ASTM 6751 oder die europäische Norm EN 14212 erfüllt, aus Ölen mit einem hohen Anteil freier Fettsäuren oder aus Fetten von hoher Viskosität zu produzieren.

Weniger Katalysator

“Ich bin verblüfft, wie Hielscher unser Verfahren für die Biodieselproduktion verändert hat. Nicht nur der Prozess ist kontinuierlicher geworden, sondern wir sparen auch Tausende Dollars an Katalysatoren und viel Zeit. Ich kann diese Einheit jedem, der eine beständigere Produktionsmethode in Erwägung zieht, voll und ganz empfehlen.”

Marcel Steinberg, EECOfuels

Der Preis des Katalysators macht nur einen marginalen Anteil der Biodieselproduktionskosten aus. Wie bei dem überschüssigen Methanol entstehen die Kosten durch die Rückgewinnung. Das Mischverfahren mit Ultraschall erhöht die Qualität der Methanol-in-Öl-Emulsion, da sie sich aus einer höheren Anzahl kleinerer Tröpfchen zusammensetzt.

Hierdurch wird eine bessere Verteilung erreicht, woraus wiederum eine erhöhte Katalysator-Wirksamkeit resultiert. Als weiterer positiver Effekt kommt der durch die Kavitation verbesserte Materialtransfer hinzu (siehe auch Sonochemie). Im Vergleich mit gewöhnlichen Mischern oder Rührern können Sie mit Ultraschall bis zu 50% des Katalysators sparen.

Höhere Glycerinqualität

Glycerin ist ein Nebenprodukt, welches bei der Biodieselherstellung entsteht. Ein höherer Umesterungsgrad und ein geringerer Methanolüberschuss führen zu einer schnelleren chemischen Umwandlung und zu einer vereinfachten Abscheidung des Glycerins. Aus den oben erläuterten Gründen enthält das Glycerin nun weniger Katalysator oder Monoglyceride und verursacht somit geringere Raffinierungskosten.

Energie und Wärme

Biodiesel zählt zu den erneuerbaren Kraftstoffen. Um jedoch auch wirklich umweltfreundlich zu sein, muss die benötigte Energie für den Anbau, das Ernten und das Herstellungsverfahren unter dem gewonnenen Energiegehalt des Biodiesels liegen. Die Installation eines Hielscher Ultraschallmischgerätes verringert die für den Biodieselprozess benötigte Energie. Hielscher Ultraschallgeräte weisen eine außergewöhnlich hohe Effizienz (siehe Energieeffizienz) auf. Hielscher Ultraschallgeräte mischen ungefähr 100 Liter Biodiesel bei einem Energiebedarf von nur 0,1kWh, was dem Energiebedarf einer 100 Watt Glühbirne pro Stunde entspricht.

Dabei handelt es sich lediglich um einen Bruchteil des Energieverbrauchs eines Rotor-Stator-Mischers oder eines hydrodynamischen Mischers.

Die mit Ultraschall unterstützte Umesterung kann normalerweise bei etwas geringeren Prozesstemperaturen ablaufen. Dadurch wird dementsprechend auch die benötigte Energie für die Wärmezufuhr reduziert.