الديزل الحيوي من الطحالب باستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية
يُعد زيت الطحالب مادة خام مستدامة ومثيرة للاهتمام لتصنيع الديزل الحيوي. وهو بديل للمواد الخام الشائعة، مثل فول الصويا والكانولا والنخيل. تُحسّن المعالجة بالموجات فوق الصوتية استخلاص الزيت من خلايا الطحالب وتحويله إلى ديزل حيوي.
بالمقارنة مع محاصيل البذور الزيتية التقليدية، تنتج الطحالب كمية أكبر بكثير من الزيت لكل فدان. فبينما ينتج فول الصويا عادةً أقل من 50 غالونًا من الزيت لكل فدان، وينتج اللفت الزيتي أقل من 130 غالونًا لكل فدان، يمكن أن تنتج الطحالب ما يصل إلى 10,000 غالون لكل فدان. وتُعد الدياتومات والطحالب الخضراء، على وجه الخصوص، مصادر جيدة لإنتاج الديزل الحيوي.
مثل النباتات الأخرى، تخزن الطحالب الطاقة في صورة دهون. وهناك طرق مختلفة لاستخلاص الزيوت، مثل العصر والغسل بمذيب الهكسان والاستخلاص بالموجات فوق الصوتية.
استخلاص زيت الطحالب بالموجات فوق الصوتية
تُولّد المعالجة المكثفة للسوائل بالموجات فوق الصوتية موجات صوتية تنتشر في الأوساط السائلة، مما يؤدي إلى دورات متناوبة من الضغط المرتفع والضغط المنخفض. وخلال دورة الضغط المنخفض، تتكوّن في السائل فقاعات فراغية صغيرة عالية الشدة. وعندما تبلغ الفقاعات حجمًا معينًا، تنهار بعنف خلال دورة الضغط المرتفع. ويُسمّى ذلك التجويف. وأثناء الانهيار الداخلي، تتولّد موضعيًا ضغوط مرتفعة جدًا ونفاثات سائلة عالية السرعة. وتُفكّك قوى القص الناتجة البنية الخلوية ميكانيكيًا وتُحسّن انتقال المواد. ويدعم هذا التأثير استخلاص الدهون من الطحالب.
يُحسّن الخلط بالموجات فوق الصوتية معدل التحويل إلى الديزل الحيوي، ويزيد المردود، ويوفّر الكميات الزائدة من الميثانول والمحفّز. تُظهر الصورة تركيب 3x UIP1000hdT (بقدرة 1kW لكل منها) في مصنع للديزل الحيوي.
يوضح الجدول أدناه متطلبات القدرة النموذجية لمعدلات تدفق حجمي مختلفة. ويُدمج نظام الموجات فوق الصوتية عادةً ضمن خط المعالجة. ويمكن بسهولة إضافة مفاعل المعالجة بالموجات فوق الصوتية إلى المنشآت القائمة، مما يُحسّن الاستخلاص من الطحالب.
|
معدل التدفق
|
القدرة
|
|---|---|
|
20 – 100L/hr
|
|
|
80 – 400L/hr
|
|
|
0.3 – 1.5m³/hr
|
|
|
2 – 10m³/hr
|
|
|
20 – 100m³/hr
|
التهيئة بالموجات فوق الصوتية للعصر البارد لزيت الطحالب
يلزم، خصوصًا لأغراض العصر، التحكم الجيد في تفكيك الخلايا لتجنّب الإطلاق غير المقيّد لجميع المنتجات داخل الخلايا، بما فيها الحطام الخلوي، أو تمسّخ المنتجات. ومن خلال تفكيك البنية الخلوية، يمكن تحرير كمية أكبر من الدهون المخزنة داخل الخلايا بتطبيق ضغط خارجي.
استخلاص زيت الطحالب بالمذيبات بمساعدة الموجات فوق الصوتية
تدعم دورات الضغط المرتفع للموجات فوق الصوتية انتشار المذيبات، مثل الهكسان، إلى داخل البنية الخلوية. ولأن الموجات فوق الصوتية تُفكّك جدار الخلية ميكانيكيًا بفعل قوى القص الناتجة عن التجويف، فإنها تُسهّل انتقال الدهون من الخلية إلى المذيب. وبعد ذوبان الزيت في الهكسان، يُفصل اللب/النسيج بالترشيح. ويُقطّر المحلول لفصل الزيت عن الهكسان. ولمعالجة السوائل أو المذيبات القابلة للاشتعال بالموجات فوق الصوتية في البيئات الخطرة، توفر Hielscher أنظمة معالجة بالموجات فوق الصوتية معتمدة وفقًا لـ FM وATEX، مثل UIP1000-Exd.
تُسهّل المعالجة بالموجات فوق الصوتية حصاد الطحالب. اقرأ المزيد عن حصاد الطحالب بالموجات فوق الصوتية!
الاستخلاص الإنزيمي لزيت الطحالب بمساعدة الموجات فوق الصوتية
يمكن ملاحظة تأثيرات تآزرية قوية عند الجمع بين المعالجة الإنزيمية والمعالجة بالموجات فوق الصوتية. ويساعد التجويف الإنزيمات على اختراق النسيج، مما يؤدي إلى استخلاص أسرع ومردود أعلى. وفي هذه الحالة، يعمل الماء كمذيب، وتُحلّل الإنزيمات جدران الخلايا.
تعرّف على المزيد عن استخلاص زيت الطحالب بالموجات فوق الصوتية!
انقر هنا لقراءة المزيد عن المعالجة بالموجات فوق الصوتية في تصنيع الديزل الحيوي!
معالجة زيت الطحالب بالموجات فوق الصوتية من النطاق التجريبي إلى الإنتاج
نوصي بإجراء تجارب على النطاق التجريبي، باستخدام أنظمة بقدرة 1kW مثلًا. وسيُظهر ذلك التأثيرات العامة والتحسينات في تيار المعالجة الخاص بعمليتكم. ويمكن توسيع نطاق جميع النتائج خطيًا لتطبيقها على تيارات معالجة كبيرة. ويسعدنا مناقشة عمليتكم معكم والتوصية بالخطوات التالية.
تُعد كفاءة استخدام الطاقة في هذه العملية ميزة كبيرة للخلط بالموجات فوق الصوتية في إنتاج الديزل الحيوي. اقرأ المزيد عن وفورات الطاقة التي تحققها مفاعلات الديزل الحيوي بالموجات فوق الصوتية!
يمكن إجراء الأسترة والأسترة التبادلية بالموجات فوق الصوتية على دفعات أو كعملية مستمرة ضمن خط المعالجة. يوضح المخطط عملية الأسترة التبادلية للديزل الحيوي (FAME) بالموجات فوق الصوتية ضمن خط المعالجة.
نظام صناعي بالموجات فوق الصوتية مزوّد بخلية التدفق لإجراء أسترة الديزل الحيوي وأسترته التبادلية ضمن خط المعالجة.
أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية متوسطة الحجم وواسعة النطاق لإنتاج الديزل الحيوي صناعيًا
توفر Hielscher Ultrasonics معالجات بالموجات فوق الصوتية متوسطة الحجم بمواصفات صناعية، بالإضافة إلى معالجات صناعية واسعة النطاق، لإنتاج الديزل الحيوي بكفاءة بأي حجم. ويمكن استخدام جميع الأنظمة لتحسين الأسترة التبادلية لأي نوع من المواد الخام، بما في ذلك زيت الطحالب والزيوت النباتية والدهون الحيوانية والزيوت المستعملة وغيرها.
نظرًا إلى أن مجموعة منتجات Hielscher تشمل أنظمة بالموجات فوق الصوتية لأي قدرة إنتاجية، يمكننا تقديم الحل المثالي لكل من المنتجين الصغار والشركات الكبيرة. ويمكن إجراء التحويل إلى الديزل الحيوي بالموجات فوق الصوتية على دفعات أو كعملية مستمرة ضمن خط المعالجة. ويتسم التركيب والتشغيل بالبساطة والأمان، ويحقق بصورة موثوقة كميات إنتاج مرتفعة من الديزل الحيوي ذي الجودة الفائقة.
ستجدون أدناه الترتيبات الموصى بها للمفاعلات لمجموعة من معدلات الإنتاج.
|
ton/hr
|
gal/hr
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT |
0.25 إلى 0.5
|
80 إلى 160
|
| 1x UIP1000hdT |
0.5 إلى 1.0
|
160 إلى 320
|
| 1x UIP1500hdT |
0.75 إلى 1.5
|
240 إلى 480
|
| 2x UIP1000hdT |
1.0 إلى 2.0
|
320 إلى 640
|
| 2x UIP1500hdT |
1.5 إلى 3.0
|
480 إلى 960
|
| 4x UIP1500hdT |
3.0 إلى 6.0
|
960 إلى 1920
|
| 6x UIP1500hdT |
4.5 إلى 9.0
|
1440 إلى 2880
|
تواصلوا معنا! / اسألونا!
تُصنّع Hielscher Ultrasonics مجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتطبيقات الخلط والتشتيت والاستحلاب والاستخلاص على النطاق المخبري والتجريبي والصناعي.
المؤلفات / المراجع
- Abdullah, C. S. ; Baluch, N.; Mohtar S. (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering) 77:5; 2015. 155-161.
- Wu, P., Yang, Y., Colucci, J.A. and Grulke, E.A. (2007): Effect of Ultrasonication on Droplet Size in Biodiesel Mixtures. J Am Oil Chem Soc, 84: 877-884.
- Kumar D., Kumar G., Poonam, Singh C. P. (2010): Ultrasonic-assisted transesterification of Jatropha curcus oil using solid catalyst, Na/SiO2. Ultrason Sonochem. 2010 Jun; 17(5): 839-44.
- Leonardo S.G. Teixeira, Júlio C.R. Assis, Daniel R. Mendonça, Iran T.V. Santos, Paulo R.B. Guimarães, Luiz A.M. Pontes, Josanaide S.R. Teixeira (2009): Comparison between conventional and ultrasonic preparation of beef tallow biodiesel. Fuel Processing Technology, Volume 90, Issue 9, 2009. 1164-1166.
- Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).
- Nieves-Soto, M., Oscar M. Hernández-Calderón, C. A. Guerrero-Fajardo, M. A. Sánchez-Castillo, T. Viveros-García and I. Contreras-Andrade (2012): Biodiesel Current Technology: Ultrasonic Process a Realistic Industrial Application. InTechOpen 2012.
تُصنّع Hielscher Ultrasonics مجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء بأحجام تتراوح من الحجم المخبري إلى الحجم الصناعي.