إنتاج الديزل الحيوي بكفاءة فائقة في العمليات والتكاليف
يُعد الخلط بالموجات فوق الصوتية التقنية المتفوقة لإنتاج الديزل الحيوي بكفاءة عالية وجدوى اقتصادية. يُحسّن التجويف بالموجات فوق الصوتية انتقال الكتلة بدرجة كبيرة، مما يقلل تكاليف الإنتاج ومدة المعالجة. وفي الوقت نفسه، يمكن استخدام زيوت ودهون رديئة الجودة (مثل الزيوت المستعملة)، مع تحسين جودة الديزل الحيوي. توفر Hielscher Ultrasonics مفاعلات خلط بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء ومتينة لجميع مقاييس الإنتاج. اقرأ المزيد عن كيفية استفادة إنتاجك للديزل الحيوي من المعالجة بالموجات فوق الصوتية!
فوائد استخدام الموجات فوق الصوتية في إنتاج الديزل الحيوي
الديزل الحيوي (إستر ميثيل الأحماض الدهنية، واختصاره FAME) هو ناتج تفاعل تبادل الأسترة بين مادة خام دهنية (الدهون الثلاثية، مثل الزيت النباتي وزيوت الطهي المستعملة والدهون الحيوانية وزيت الطحالب) وكحول (الميثانول أو الإيثانول)، باستخدام محفز (مثل هيدروكسيد البوتاسيوم KOH).
المشكلة: في التحويل التقليدي إلى الديزل الحيوي باستخدام التحريك التقليدي، تؤدي طبيعة الزيت والكحول غير القابلين للامتزاج، وهما المتفاعلان في تفاعل تبادل الأسترة، إلى انخفاض معدل انتقال الكتلة، مما يجعل إنتاج الديزل الحيوي غير كفء. ويتسم هذا القصور بطول أزمنة التفاعل، وارتفاع النسب المولية للميثانول إلى الزيت، وزيادة متطلبات المحفز، وارتفاع درجات حرارة العملية ومعدلات التحريك. وتُعد هذه العوامل أسبابًا رئيسية لارتفاع التكاليف، مما يجعل التصنيع التقليدي للديزل الحيوي عملية مكلفة.
الحل: يستحلب الخلط بالموجات فوق الصوتية المتفاعلات بكفاءة عالية وبسرعة وبتكلفة منخفضة، بحيث يمكن تحسين نسبة الزيت إلى الميثانول، وتقليل متطلبات المحفز، وخفض زمن التفاعل ودرجة حرارته. وبذلك تُوفَّر الموارد (أي المواد الكيميائية والطاقة) والوقت، وتُخفَّض تكاليف المعالجة، مع تحسين جودة الديزل الحيوي وربحية الإنتاج بدرجة كبيرة. وتجعل هذه الحقائق الخلط بالموجات فوق الصوتية التقنية المفضلة لتصنيع الديزل الحيوي بكفاءة.
تؤكد الأبحاث والجهات الصناعية المنتجة للديزل الحيوي أن الخلط بالموجات فوق الصوتية طريقة ذات جدوى اقتصادية عالية لإنتاج الديزل الحيوي، حتى عند استخدام زيوت ودهون رديئة الجودة موادَّ أولية. ويُحسّن تكثيف العملية بالموجات فوق الصوتية معدل التحويل بدرجة كبيرة، مما يقلل استخدام الميثانول والمحفز الزائدين، ويتيح إنتاج ديزل حيوي يفي بمعيار الجودة ASTM D6751 ومواصفات EN 14212. (انظر Abdullah et al., 2015)
يؤدي تبادل أسترة الدهون الثلاثية لتحويلها إلى ديزل حيوي (FAME) باستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية إلى تسريع التفاعل ورفع الكفاءة بدرجة كبيرة.
مفاعل ديزل حيوي بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT لتحقيق كفاءة فائقة للعملية: مردود أعلى، وجودة محسّنة للديزل الحيوي، ومعالجة أسرع، وخفض للتكاليف.
يقلل الخلط بالموجات فوق الصوتية استهلاك الطاقة النوعي في تصنيع الديزل الحيوي، ويتفوق بفارق كبير على الخلط المغناطيسي الهيدروديناميكي والخلاطات عالية القص.
مزايا عديدة للخلط بالموجات فوق الصوتية في إنتاج الديزل الحيوي
يمكن دمج مفاعلات الخلط بالموجات فوق الصوتية بسهولة في أي منشأة جديدة، كما يمكن إضافتها إلى مصانع الديزل الحيوي القائمة. ويؤدي دمج خلاط بالموجات فوق الصوتية من Hielscher إلى تحويل أي منشأة للديزل الحيوي إلى مصنع إنتاج عالي الأداء. وتتيح سهولة التركيب والمتانة وسهولة الاستخدام (دون الحاجة إلى تدريب خاص للتشغيل) ترقية أي منشأة إلى مصنع ديزل حيوي عالي الكفاءة. نعرض أدناه نتائج مثبتة علميًا لمزايا وثقتها جهات مستقلة. وتثبت الأرقام تفوق خلط الديزل الحيوي بالموجات فوق الصوتية على أي تقنية تحريك تقليدية.
يوضح المخطط الانسيابي خطوات إنتاج الديزل الحيوي، بما فيها الخلط بالموجات فوق الصوتية لتحسين كفاءة العملية.
مقارنة الكفاءة والتكاليف: الموجات فوق الصوتية مقابل التحريك الميكانيكي
يعرض Gholami et al. (2021) في دراستهم المقارنة مزايا تبادل الأسترة بالموجات فوق الصوتية مقارنة بالتحريك الميكانيكي (أي الخلاط ذو الشفرات، والدافع، والخلاط عالي القص).
انخفاض التكاليف الاستثمارية:
يمكن لجهاز المعالجة والمفاعل بالموجات فوق الصوتية UIP16000 إنتاج 192–384 t من الديزل الحيوي/d، بمساحة أرضية لا تتجاوز 1.2m x 0.6m. وبالمقارنة، يتطلب التحريك الميكانيكي (MS) مفاعلًا أكبر بكثير بسبب طول زمن التفاعل في عملية التحريك الميكانيكي، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في تكلفة المفاعل. (انظر Gholami et al., 2020)
انخفاض تكاليف المعالجة:
تقل تكاليف المعالجة لإنتاج الديزل الحيوي بالموجات فوق الصوتية بنسبة 7.7% عن تكاليف عملية التحريك، ويرجع ذلك أساسًا إلى انخفاض إجمالي الاستثمار في عملية المعالجة بالموجات فوق الصوتية. وتُعد تكلفة المواد الكيميائية (المحفز، والميثانول/الكحول) ثالث أكبر عامل مؤثر في التكاليف في كلتا العمليتين، المعالجة بالموجات فوق الصوتية والتحريك الميكانيكي. إلا أن تكاليف المواد الكيميائية للتحويل إلى الديزل الحيوي بالموجات فوق الصوتية أقل بدرجة كبيرة من تكاليفها في التحريك الميكانيكي. وتمثل حصة تكلفة المواد الكيميائية نحو 5% من التكلفة النهائية للديزل الحيوي. وبسبب انخفاض استهلاك الميثانول وهيدروكسيد الصوديوم وحمض الفوسفوريك، تقل تكلفة المواد الكيميائية في عملية الديزل الحيوي بالموجات فوق الصوتية بنسبة 2.2% عن نظيرتها في عملية التحريك الميكانيكي.
انخفاض تكاليف الطاقة:
تبلغ الطاقة التي يستهلكها مفاعل الخلط بالموجات فوق الصوتية نحو ثلث الطاقة التي يستهلكها جهاز التحريك الميكانيكي. وينتج هذا الانخفاض الكبير في استهلاك الطاقة عن الخلط المجهري المكثف وتقليل زمن التفاعل، الناجمين عن توليد وانهيار عدد لا يُحصى من التجاويف التي تميز ظاهرة التجويف الصوتي / التجويف بالموجات فوق الصوتية (Gholami et al., 2018). وإضافة إلى ذلك، ينخفض استهلاك الطاقة في مرحلتي استرجاع الميثانول وتنقية الديزل الحيوي أثناء عملية الخلط بالموجات فوق الصوتية بنسبة 26.5% و1.3%، على التوالي، مقارنة بجهاز التحريك التقليدي. ويعود هذا الانخفاض إلى انخفاض كميات الميثانول الداخلة إلى عمودي التقطير هذين في عملية تبادل الأسترة بالموجات فوق الصوتية.
انخفاض كبير في تكاليف التخلص من النفايات:
تقلل تقنية التجويف بالموجات فوق الصوتية أيضًا تكلفة التخلص من النفايات بدرجة ملحوظة. وتبلغ هذه التكلفة في عملية المعالجة بالموجات فوق الصوتية نحو خُمس نظيرتها في عملية التحريك، نتيجة الانخفاض الكبير في إنتاج النفايات بسبب ارتفاع التحويل في المفاعل وانخفاض كميات الكحول المستهلكة.
اقرأ المزيد عن تحويل الزيوت المستخرجة من تفل القهوة المستعمل إلى ديزل حيوي بالموجات فوق الصوتية!
تحسين التوافق البيئي:
بفضل الكفاءة الإجمالية العالية جدًا، وانخفاض استهلاك المواد الكيميائية ومتطلبات الطاقة وكميات النفايات، يُعد إنتاج الديزل الحيوي بالموجات فوق الصوتية أكثر توافقًا مع البيئة بدرجة كبيرة من عمليات التصنيع التقليدية للديزل الحيوي.
الخلاصة – الموجات فوق الصوتية تحسّن كفاءة إنتاج الديزل الحيوي
يُظهر التقييم العلمي المزايا الواضحة للخلط بالموجات فوق الصوتية مقارنة بالتحريك الميكانيكي التقليدي لإنتاج الديزل الحيوي. وتشمل مزايا معالجة الديزل الحيوي بالموجات فوق الصوتية إجمالي الاستثمار الرأسمالي، والتكلفة الإجمالية للمنتج، وصافي القيمة الحالية، ومعدل العائد الداخلي. وتبين أن إجمالي الاستثمار في عملية التجويف بالموجات فوق الصوتية أقل من نظيره في العملية الأخرى بنحو 20.8%. وأدى استخدام المفاعلات بالموجات فوق الصوتية إلى خفض تكاليف المنتج بنسبة 5.2% – عند استخدام زيت الكانولا البكر. ولأن المعالجة بالموجات فوق الصوتية تتيح أيضًا معالجة الزيوت المستعملة (مثل زيوت الطهي المستعملة)، يمكن خفض تكاليف الإنتاج بدرجة أكبر بكثير. ويخلص Gholami et al. (2021) إلى أن عملية التجويف بالموجات فوق الصوتية، بفضل صافي قيمتها الحالية الموجب، هي الخيار الأفضل لتقنية الخلط في إنتاج الديزل الحيوي.
من الناحية التقنية، تشمل أهم آثار التجويف بالموجات فوق الصوتية الزيادة الكبيرة في كفاءة العملية وتقليل زمن التفاعل. فتكوّن وانهيار العديد من فقاعات الفراغ – المعروفان بالتجويف الصوتي / التجويف بالموجات فوق الصوتية – يقللان زمن التفاعل من عدة ساعات في مفاعل الخزان المزود بالتحريك إلى بضع ثوانٍ في مفاعل التجويف بالموجات فوق الصوتية. ويتيح زمن المكوث القصير هذا إنتاج الديزل الحيوي في مفاعل تدفق مستمر ذي مساحة أرضية صغيرة. كما يُظهر مفاعل التجويف بالموجات فوق الصوتية آثارًا مفيدة على متطلبات الطاقة والمواد، إذ يخفض استهلاك الطاقة إلى نحو ثلث ما يستهلكه مفاعل الخزان المزود بالتحريك، ويخفض استهلاك الميثانول والمحفز بنسبة 25%.
من الناحية الاقتصادية، يقل إجمالي الاستثمار في عملية التجويف بالموجات فوق الصوتية عن نظيره في عملية التحريك الميكانيكي، ويعود ذلك أساسًا إلى انخفاض تكلفة المفاعل وتكلفة عمود تقطير الميثانول بنحو 50% و11.6%، على التوالي. كما تقلل عملية التجويف بالموجات فوق الصوتية تكلفة إنتاج الديزل الحيوي نتيجة انخفاض استهلاك زيت الكانولا بنسبة 4%، وانخفاض إجمالي الاستثمار، وانخفاض استهلاك المواد الكيميائية بنسبة 2.2%، وانخفاض متطلبات المرافق الخدمية بنسبة 23.8%. وعلى خلاف عملية التحريك الميكانيكي، تُعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية استثمارًا مقبولًا بفضل صافي قيمتها الحالية الموجب، وقصر فترة استرداد الاستثمار، وارتفاع معدل العائد الداخلي. وإلى جانب الفوائد التقنية والاقتصادية المرتبطة بعملية التجويف بالموجات فوق الصوتية، فإنها أكثر توافقًا مع البيئة من عملية التحريك الميكانيكي. ويؤدي التجويف بالموجات فوق الصوتية إلى تقليل تدفقات النفايات بنسبة 80% بسبب ارتفاع التحويل في المفاعل وانخفاض استهلاك الكحول في هذه العملية. (انظر Gholami et al., 2021)
مفاعل تدفق مستمر بالموجات فوق الصوتية مزود بـ 3x أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية بقدرة 1kW من الطراز 1000hdT لتحقيق تحويل عالي الكفاءة إلى الديزل الحيوي.
يوضح المخطط الانسيابي تجهيزًا نموذجيًا لعملية إنتاج ديزل حيوي بمساعدة الموجات فوق الصوتية. ويُحسّن استخدام مفاعل بالموجات فوق الصوتية كفاءة عملية الديزل الحيوي بدرجة كبيرة.
حوّل المواد الأولية منخفضة الجودة إلى ديزل حيوي فائق النقاء!
تتيح المعالجة بالموجات فوق الصوتية معالجة المواد الأولية الرديئة، مثل الزيوت النباتية المستعملة ودهون القلي المستعملة والشحم الحيواني أو زيوت الأسماك، بفاعلية أكبر؛ لأن التجويف بالموجات فوق الصوتية يفرض تلامسًا أفضل بكثير بين طوري الزيت والكحول غير القابلين للامتزاج، مما يُحسّن الخلط وانتقال الحرارة والكتلة بدرجة كبيرة. كما يسرّع حركية التفاعل، بحيث يمكن تحويل حتى المواد الأولية الصعبة والمتغيرة بسرعة أكبر وبصورة أكمل.
يكثّف التجويف الصوتي بيئة التفاعل ويمكن أن يعزز تكوّن جذور عالية التفاعلية، مما يدعم أيضًا تبادل الأسترة السريع ويساعد على التغلب على العيوب المعتادة في معالجة المواد الأولية منخفضة الجودة.
اقرأ كيف تحوّل المعالجة بالموجات فوق الصوتية الزيوت والدهون المستعملة إلى ديزل حيوي!
استخدم المحفز الذي تختاره
ثبتت كفاءة عملية تبادل الأسترة بالموجات فوق الصوتية لإنتاج الديزل الحيوي باستخدام المحفزات القلوية أو القاعدية على حد سواء. فعلى سبيل المثال، قارن Shinde and Kaliaguine (2019) كفاءة الخلط بالموجات فوق الصوتية والخلط الميكانيكي بالشفرات باستخدام محفزات مختلفة، وهي هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)، وهيدروكسيد البوتاسيوم (KOH)، و(CH3ONa)، وهيدروكسيد رباعي ميثيل الأمونيوم، وأربعة غوانيدينات (Propyl-2,3-dicyclohexyl guanidine (PCHG)، و1,3-dicyclohexyl 2 n-octyl guanidine (DCOG)، و1,1,3,3-tetramethyl guanidine(TMG)، و1,3-diphenyl guanidine (DPG)). وأظهر الخلط بالموجات فوق الصوتية (عند 35º) تفوقًا في إنتاج الديزل الحيوي على الخلط الميكانيكي (عند 65º)، من خلال مردود ومعدل تحويل أعلى. وعززت كفاءة انتقال الكتلة في مجال الموجات فوق الصوتية معدل تفاعل تبادل الأسترة مقارنة بالتحريك الميكانيكي. وتفوقت المعالجة بالموجات فوق الصوتية على التحريك الميكانيكي لجميع المحفزات المختبرة. ويُعد إجراء تفاعل تبادل الأسترة باستخدام التجويف بالموجات فوق الصوتية بديلًا كفؤًا في استهلاك الطاقة وقابلًا للتطبيق صناعيًا لإنتاج الديزل الحيوي. وإلى جانب المحفزين واسعي الاستخدام KOH وNaOH، أظهر محفزا الغوانيدين، propyl-2,3 dicyclohexylguanidine (PCHG) و1,3-dicyclohexyl 2 n-octylguanidine (DCOG)، أنهما بديلان جديران بالاهتمام للتحويل إلى الديزل الحيوي.
درس Mootabadi et al. (2010) تخليق الديزل الحيوي بمساعدة الموجات فوق الصوتية من زيت النخيل باستخدام محفزات متنوعة من أكاسيد الفلزات القلوية، مثل CaO وBaO وSrO. وقورنت فعالية المحفز في تخليق الديزل الحيوي بمساعدة الموجات فوق الصوتية بعملية التحريك المغناطيسي التقليدية، وتبين أن العملية بالموجات فوق الصوتية حققت مردودًا قدره 95.2% باستخدام BaO خلال زمن تفاعل قدره 60 min، بينما يتطلب ذلك 3–4 h في عملية التحريك التقليدية. ولتبادل الأسترة بمساعدة الموجات فوق الصوتية في الظروف المثلى، لزم 60 min لتحقيق مردود قدره 95% مقارنة بـ 2–4 h مع التحريك التقليدي. كما ارتفعت قيم المردود المحققة باستخدام الموجات فوق الصوتية خلال 60 min من 5.5% إلى 77.3% باستخدام CaO محفزًا، ومن 48.2% إلى 95.2% باستخدام SrO محفزًا، ومن 67.3% إلى 95.2 باستخدام BaO محفزًا.
إنتاج الديزل الحيوي باستخدام غوانيدينات مختلفة (3% mol) محفزًا. (A) مفاعل دفعي بتحريك ميكانيكي: (الميثانول:زيت الكانولا) 4:1، درجة الحرارة 65ºC؛ (B) مفاعل دفعي بالموجات فوق الصوتية: جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية UP200St، (الميثانول:زيت الكانولا) 4:1، سعة الموجات فوق الصوتية US بنسبة 60%، درجة الحرارة 35ºC. يتفوق الخلط بالموجات فوق الصوتية على التحريك الميكانيكي بفارق كبير.
(الدراسة والرسوم البيانية: Shinde and Kaliaguine, 2019)
3x أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية UIP1000hdT لتبادل الأسترة لإنتاج الديزل الحيوي باستخدام الزيوت النباتية المستعملة ودهون القلي والشحم الحيواني.
مفاعلات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لمعالجة فائقة للديزل الحيوي
توفر Hielscher Ultrasonics أجهزة معالجة ومفاعلات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتحسين إنتاج الديزل الحيوي، مما يؤدي إلى مردود أعلى، وجودة محسّنة، ووقت معالجة أقصر، وتكاليف إنتاج أقل.
مفاعلات ديزل حيوي لمقاييس الإنتاج الصغيرة والمتوسطة
لإنتاج الديزل الحيوي بمقاييس صغيرة ومتوسطة تصل إلى 9ton/hr (2900 gal/hr)، تقدم لك Hielscher طرازات UIP500hdT (500 واط), UIP1000hdT (1000 واط), UIP1500hdT (1500 واط)، و UIP2000hdT (2000 واط) من الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية. تتميز هذه المفاعلات الأربعة بالموجات فوق الصوتية بصغر حجمها الشديد وسهولة دمجها أو إضافتها إلى المنشآت القائمة. وهي مصممة للتشغيل الشاق في البيئات القاسية. وتجد أدناه تجهيزات المفاعلات الموصى بها لمجموعة من معدلات الإنتاج.
|
ton/hr
|
gal/hr
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT (500 واط) |
0.25 إلى 0.5
|
80 إلى 160
|
| 1x UIP1000hdT (1000 واط) |
0.5 إلى 1.0
|
160 إلى 320
|
| 1x UIP1500hdT (1500 واط) |
0.75 إلى 1.5
|
240 إلى 480
|
| 1x UIP2000hdT (2000 واط) |
1.0 إلى 2.0
|
320 إلى 640
|
| 2x UIP2000hdT (2000 واط) |
2.0 إلى 4.0
|
640 إلى 1280
|
| 4xUIP1500hdT (1500 واط) |
3.0 إلى 6.0
|
960 إلى 1920
|
| 6x UIP1500hdT (1500 واط) |
4.5 إلى 9.0
|
1440 إلى 2880
|
| 6x UIP2000hdT (2000 واط) |
6.0 إلى 12.0
|
1920 إلى 3840
|
مفاعلات ديزل حيوي صناعية ذات معدلات معالجة كبيرة جدًا
_p0500.jpg)
لمصانع إنتاج الديزل الحيوي بالمعالجة الصناعية، تقدم Hielscher طرازات UIP4000hdT (4kW)، UIP6000hdT (6kW)، UIP10000 (10kW) و UIP16000hdT (16kW) من المجانسات بالموجات فوق الصوتية! صُممت أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية هذه للمعالجة المستمرة عند معدلات تدفق عالية. ويمكن دمج UIP4000hdT وUIP6000hdT وUIP10000 في حاويات شحن بحري قياسية. وبدلًا من ذلك، تتوفر طرازات أجهزة المعالجة الأربعة جميعها في خزائن من الفولاذ المقاوم للصدأ. ويتطلب التركيب الرأسي حيزًا ضئيلًا. وتجد أدناه التجهيزات الموصى بها لمعدلات المعالجة الصناعية النموذجية.
|
ton/hr
|
gal/hr
|
1x UIP6000hdT (6000 واط) |
3.0 إلى 6.0
|
960 إلى 1920
|
|---|---|---|
| 3x UIP4000hdT (4000 واط) |
6.0 إلى 12.0
|
1920 إلى 3840
|
| 5x UIP4000hdT (4000 واط) |
10.0 إلى 20.0
|
3200 إلى 6400
|
3x UIP6000hdT (6000 واط) |
9.0 إلى 18.0
|
2880 إلى 5880
|
| 3x UIP10000 (10,000 واط) |
15.0 إلى 30.0
|
4800 إلى 9600
|
| 3x UIP16000hdT (16,000 واط) |
24.0 إلى 48.0
|
7680 إلى 15,360
|
| 5x UIP16000hdT |
40.0 إلى 80.0
|
12,800 إلى 25,600
|
تواصل معنا! / اسألنا!
تصنّع Hielscher Ultrasonics مجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتطبيقات الخلط والتشتيت والاستحلاب والاستخلاص على المقاييس المختبرية والتجريبية والصناعية.
المصادر / المراجع
- Ali Gholami, Fathollah Pourfayaz, Akbar Maleki (2021): Techno-economic assessment of biodiesel production from canola oil through ultrasonic cavitation. Energy Reports, Volume 7, 2021. 266-277.
- Abdullah, C. S.; Baluch, Nazim; Mohtar, Shahimi (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi 77, 2015.
- Ramachandran, K.; Suganya, T.; Nagendra Gandhi, N.; Renganathan, S.(2013): Recent developments for biodiesel production by ultrasonic assist transesterification using different heterogeneous catalyst: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 22, 2013. 410-418.
- Shinde, Kiran; Serge Kaliaguine (2019): A Comparative Study of Ultrasound Biodiesel Production Using Different Homogeneous Catalysts. ChemEngineering 3, No. 1: 18; 2019.
- 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.
- Hamed Mootabadi, Babak Salamatinia, Subhash Bhatia, Ahmad Zuhairi Abdullah (2010): Ultrasonic-assisted biodiesel production process from palm oil using alkaline earth metal oxides as the heterogeneous catalysts. Fuel, Volume 89, Issue 8; 2010. 1818-1825.
حقائق جديرة بالمعرفة
إنتاج الديزل الحيوي
يُنتج الديزل الحيوي عندما تتحول الدهون الثلاثية إلى إستر ميثيل الأحماض الدهنية الحرة (FAME) عبر تفاعل كيميائي يُعرف بتبادل الأسترة. والدهون الثلاثية هي غليسريدات يكون فيها الغليسرول مؤسترًا بأحماض طويلة السلسلة تُعرف بالأحماض الدهنية. وتوجد هذه الأحماض الدهنية بكثرة في الزيت النباتي والدهون الحيوانية. وأثناء تفاعل تبادل الأسترة، تتفاعل الدهون الثلاثية الموجودة في المواد الأولية (مثل الزيوت النباتية أو زيوت الطهي المستعملة أو الدهون الحيوانية)، في وجود محفز (مثل هيدروكسيد البوتاسيوم أو هيدروكسيد الصوديوم)، مع كحول أولي (مثل الميثانول). وفي تفاعل تبادل الأسترة لإنتاج الديزل الحيوي، تتكون إسترات الألكيل من المادة الأولية المتمثلة في الزيت النباتي أو الدهن الحيواني. وبما أن الديزل الحيوي يمكن إنتاجه من مواد أولية متنوعة، مثل الزيوت النباتية البكر والزيوت النباتية المستعملة وزيوت القلي المستعملة والدهون الحيوانية كالشحم الحيواني وشحم الخنزير، فإن كمية الأحماض الدهنية الحرة (FFAs) قد تتباين بدرجة كبيرة. وتُعد نسبة الأحماض الدهنية الحرة في الدهون الثلاثية عاملًا حاسمًا يؤثر بدرجة كبيرة في عملية إنتاج الديزل الحيوي وجودة الديزل الحيوي الناتج. وقد تتداخل الكميات الكبيرة من الأحماض الدهنية الحرة مع عملية التحويل وتُضعف جودة الديزل الحيوي النهائي. وتتمثل المشكلة الرئيسية في أن الأحماض الدهنية الحرة (FFAs) تتفاعل مع المحفزات القلوية، مما يؤدي إلى تكوّن الصابون. ويتسبب تكوّن الصابون لاحقًا في مشكلات فصل الغليسرول. ولذلك تتطلب المواد الأولية المحتوية على كميات كبيرة من FFAs في الغالب معالجة مسبقة (تُعرف بتفاعل الأسترة)، تتحول خلالها FFAs إلى إسترات. وتعزز المعالجة بالموجات فوق الصوتية كلا التفاعلين، تبادل الأسترة والأسترة.
اقرأ المزيد عن الأسترة المحفزة بالأحماض وتبادل الأسترة المحفز بالقواعد، بمساعدة الموجات فوق الصوتية، لتحويل الزيوت والدهون الرديئة إلى ديزل حيوي عالي الجودة!
