Tullantı mətbəx yağının dizel mühərrikləri üçün etibarlı biodizelə çevrilməsi

Tullantı mətbəx yağı bu gün mövcud olan ən cəlbedici biodizel xammallarından biridir. O, ucuzdur, geniş yayılıb və utilizasiya probleminin həllinə kömək edir. Lakin onun emalı həm də məlum bir çətinlik yaradır: tullantı bitki yağları, işlənmiş mətbəx yağları, qızartma piyləri, heyvan piyləri, əridilmiş heyvan piyi və ya balıq yağları kimi aşağı keyfiyyətli xammalları səmərəli şəkildə çevirmək rafinə edilmiş, əvvəllər istifadə olunmamış yağlarla müqayisədə daha çətindir.

Ultrasəs dəstəkli transesterifikasiya üzrə son tədqiqat bu problemin ultrasəslə qarışdırma vasitəsilə necə aradan qaldırıla biləcəyini göstərir. Tədqiqatçılar tullantı mətbəx yağından (WCO) biodizel istehsalını optimallaşdırıb, sonra əldə edilən biodizeli və biodizel–dizel qarışıqlarını dizel mühərrikində sınaqdan keçiriblər. Onların nəticələri iki mühüm qənaəti dəstəkləyir: birincisi, ultrasəslə işləmə hətta emalı çətin xammalların da sürətli və yüksək çıxımla çevrilməsini təmin edir; ikincisi, əldə edilən biodizel–dizel qarışıqları mühərrikdə dəyişiklik edilmədən, dizelə yaxın iş göstəriciləri və yaxşılaşmış emissiya göstəriciləri ilə dizel mühərriklərində istifadə oluna bilər.

Ucuz tullantı yağlarını yüksək dəyərli biodizelə çevirməyə hazırsınız?

Hielscher ultrasəs biodizel reaktorları istehsalçılara tullantı mətbəx yağı, qızartma piyləri, əridilmiş heyvan piyi və balıq yağı kimi emalı çətin xammalları daha yüksək reaksiya sürəti, daha qısa qalma müddəti və daha yüksək proses səmərəliliyi ilə çevirməyə kömək edir. Fasiləsiz ultrasəs biodizel istehsalı üçün xammalınızı, hədəf istehsal gücünüzü və reaktor quruluşunu müzakirə etmək məqsədilə indi bizimlə əlaqə saxlayın.

Biodizel istehsalında aşağı keyfiyyətli xammalların emalı niyə çətindir?

Ucuz biodizel xammalları cəlbedicidir, çünki xammal xərci istehsalın iqtisadi göstəricilərində əsas paya malikdir. Belal və həmkarlarının 2025-ci ildə dərc edilmiş tədqiqatı tullantı mətbəx yağlarının və piylərinin ultrasəslə qarışdırma vasitəsilə səmərəli şəkildə biodizelə çevrilə bildiyini göstərir. Daha sonra ultrasəslə istehsal edilmiş biodizel dizel mühərriklərində uğurla istifadə olunub.
Tullantı yağlardan istifadə yeməli yağlarla bağlı ərzaq və yanacaq arasında rəqabət probleminin qarşısını alsa da, çətinlik aşağı keyfiyyətli xammalların daha dəyişkən olması və emalının daha çətin olmasıdır. Ənənəvi transesterifikasiyada spirt və yağ fazaları bir-birində qarışmadığı üçün reaksiyanın səmərəliliyi sistemin kütləötürmə məhdudiyyətlərini nə dərəcədə aradan qaldıra bilməsindən çox asılıdır. Deqradasiyaya uğramış və ya aşağı keyfiyyətli yağ və piylərdə bu məhdudiyyətlər daha ciddi olur və çox vaxt daha yavaş çevrilməyə, daha uzun qalma müddətinə, fazaların daha çətin ayrılmasına və ümumi emal səmərəliliyinin azalmasına gətirib çıxarır. Məhz burada ultrasəslə qarışdırma prosesi köklü şəkildə dəyişdirən həll kimi ortaya çıxır.

Ultrasəslə işləmə aşağı keyfiyyətli xammallardan istifadəyə niyə imkan verir?

Ultrasəslə işləmə tullantı bitki yağları, tullantı mətbəx yağları, qızartma piyləri, mal piyi və ya balıq yağları kimi aşağı keyfiyyətli xammalların daha səmərəli emalına imkan verir, çünki ultrasəs kavitasiyası bir-birində qarışmayan yağ və spirt fazaları arasında daha yaxşı təmas yaradır, qarışdırmanı, eləcə də istilik və kütlə ötürülməsini xeyli yaxşılaşdırır. Bundan əlavə, ultrasəslə qarışdırma həm fiziki, həm də kimyəvi təsirlərə malikdir: ultrasəs kavitasiyası reaksiya mühitini intensivləşdirir və yüksək reaktivliyə malik radikalların yaranmasını təşviq edə bilər; bu da reaksiya kinetikasını daha da sürətləndirir və daha sürətli, daha tam transesterifikasiyaya kömək edir.
Ultrasəslə işləmənin aşağı keyfiyyətli xammallar üçün bu qədər dəyərli olmasının səbəbi məhz budur. O, adətən ənənəvi sistemlərdə bu xammalların emalını çətinləşdirən məhdudiyyətləri kompensasiya edir.

Tədqiqatda ultrasəslə işləmə vasitəsilə nələr əldə edilib?

Kiçik laboratoriya qurğusuna diqqət yetirmək əvəzinə, sənaye biodizel istehsalçıları üçün əsas nəticə ultrasəslə işləmə vasitəsilə əldə olunan proses intensivləşməsidir. Optimallaşdırılmış ultrasəs şəraitində Belal və həmmüəlliflərinin (2025) tədqiqatında biodizel çıxımı 96,65%-ə çatıb. Müəlliflərin ənənəvi müqayisə prosesi ilə müqayisədə ultrasəs dəstəkli transesterifikasiya reaksiya müddətini 90 dəqiqədən 6 dəqiqəyə, biodizel–qliserol ayrılma müddətini isə 720 dəqiqədən 30 dəqiqəyə endirib.
Bu nəticələr sənaye biodizel istehsalı üçün çox əhəmiyyətlidir, çünki onlar ultrasəslə işləmənin qarışdırmanı sadəcə bir qədər yaxşılaşdırmadığını – çevrilməni və sonrakı ayırmanı əsaslı şəkildə sürətləndirdiyini göstərir.
 

Ultrasəs üsulu ilk 1,5 dəqiqə ərzində təxminən 75% çevrilməyə çatır və 6 dəqiqədən sonra təxminən 90% çevrilmə səviyyəsində sabitləşir.
Ənənəvi üsul daha aşağı çevrilmə sürəti göstərir və 8 dəqiqədən sonra yalnız təxminən 40% çevrilməyə çatır.
Tədqiqat və qrafik: ©Fayyyazi et al. 2014

Bu nəticələr Hielscher ilə fasiləsiz axınlı biodizel emalına necə tətbiq olunur?

Sənayedə tətbiq baxımından bu nəticələr Hielscher sənaye sonikatorları və reaktorları ilə fasiləsiz axınlı ultrasəs biodizel emalının üstünlüklərinə birbaşa çevrilir. Tədqiqatda nümayiş etdirilən eyni kavitasiya mexanizmi – intensivləşdirilmiş qarışdırma, yaxşılaşdırılmış fazalararası təmas, daha sürətli istilik və kütlə ötürülməsi və sürətləndirilmiş reaksiya kinetikası – axın xəttindəki ultrasəs reaktorlarının iş göstəricilərini təmin edən amildir.
Fasiləsiz iş rejimində yağ, spirt və katalizator nasosla ultrasəs reaktorunun zonasından keçirilir; burada yüksək intensivlikli kavitasiya fazaları davamlı olaraq dispersləşdirir və reaksiyaya daxil edir. Bu, daha qısa qalma müddətinə, daha sürətli çevrilməyə, dəyişkən ucuz xammalların daha etibarlı emalına və sonrakı ayırmanın daha sürətli aparılmasına imkan verir. WCO, işlənmiş qızartma piyləri, əridilmiş heyvan piyi və ya balıq yağı ilə işləyən sənaye istehsalçıları üçün əsas nəticə aydındır: ultrasəslə işləmə daha az vaxtda daha yaxşı çevrilmə təmin etməklə emalı çətin xammalları kommersiya baxımından daha cəlbedici edir.

Ultrasəslə işləmə yanacağın keyfiyyətini yaxşılaşdırır

Mühüm məqam ondan ibarətdir ki, emal olunmamış tullantı yağlar mühərrik üçün uyğun yanacaq deyil. Tədqiqatın termoqravimetrik analizində dizel, emal olunmamış WCO, ənənəvi üsulla hazırlanmış biodizel və ultrasəslə qarışdırma vasitəsilə istehsal edilmiş biodizel müqayisə olunub. Müəlliflər emal olunmamış WCO-nun ən zəif buxarlanma xüsusiyyətlərinə malik olduğunu, ultrasəslə istehsal edilmiş biodizelin isə emal olunmamış WCO ilə və hətta ənənəvi transesterifikasiya ilə istehsal edilmiş biodizellə müqayisədə daha yaxşı buxarlanma xüsusiyyətləri göstərdiyini müəyyən ediblər.
Bu vacibdir, çünki zəif buxarlanma və zəif tozlandırılma emal olunmamış tullantı yağların forsunkaların çirklənməsinə, natamam yanmaya və çöküntülərə səbəb ola bilməsinin əsas səbəblərindəndir. Tədqiqatda qeyd olunur ki, emal olunmamış WCO-da püskürtmə sistemini tıxayaraq mühərriki zədələyə bilən həll olmayan oliqomerlər olub, düzgün transesterifikasiya isə yanacağın xüsusiyyətlərini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır.

Biodizel–dizel qarışıqları dizel mühərriklərində problemsiz istifadə oluna bilərmi?

Belal və həmmüəlliflərinin (2025) tədqiqatı göstərir ki, bəli, ultrasəslə istehsal edilmiş biodizel standart dizel mühərriklərində problemsiz istifadə oluna bilər. Tədqiqatçılar B10, B20, B30, B40 və B100 qarışıqlarını dizel mühərrikində sabit fırlanma tezliyində və dəyişən yük altında sınaqdan keçiriblər. Onların qənaətinə görə, mühərrikdə dəyişiklik edilmədən dizel WCO biodizeli və ya biodizel–dizel qarışıqları ilə əvəz oluna bilər və B40 tövsiyə olunan qarışıqdır, çünki o, müqayisə edilə bilən mühərrik iş göstəricilərini aydın şəkildə yaxşılaşmış emissiya göstəriciləri ilə birləşdirib.
Hər göstərici fosil mənşəli dizellə eyni olmasa belə, qarışıqlar standart dizel mühərrikinin istismarında tam istifadə oluna bilir; iş göstəricilərindəki fərqlər kiçik, emissiyalar baxımından üstünlüklər isə əhəmiyyətlidir.
 

10–100% mühərrik yüklərində müxtəlif biodizel/dizel qarışıqları. – Solda: BSFC göstəricisinin dəyişməsi / Sağda: 10–100% mühərrik yüklərində müxtəlif biodizel/dizel qarışıqları ilə BTE göstəricisinin dəyişməsi
Tədqiqat və qrafiklər: ©Belal et al., 2025

Mühərrikin iş göstəriciləri: kiçik kompromislərlə dizelə yaxın

Tədqiqat müəyyən edib ki, biodizel qarışıqları dizelə oxşar mühərrik iş göstəriciləri təmin edib; əyləc gücünə görə xüsusi yanacaq sərfi bir qədər artıb, əyləc istilik səmərəliliyi isə cüzi azalıb.
Bu dəyişikliklər gözləniləndir. Ölçülmüş xüsusiyyətlər göstərib ki, bu tədqiqatda setan ədədi eyni olsa da, WCO biodizelinin sıxlığı və özlülüyü dizeldən yüksək, istiliktörətmə qabiliyyəti isə aşağı olub. Bu o deməkdir ki, eyni çıxış gücünü əldə etmək üçün bir qədər çox yanacaq tələb oluna bilər, lakin mühərrik qarışıqlarla yenə də normal işləyir.
Praktik baxımdan bu, biodizel qarışıqlarının hətta tullantı mətbəx yağı kimi aşağı keyfiyyətli xammallardan istehsal olunduqda belə dizel mühərriklərində istismar üçün yararlı olduğu fikrini dəstəkləyir.

Emissiyalar: biodizel qatılmasının böyük üstünlükləri

Biodizel ən güclü üstünlüklərini emissiya nəticələrində göstərib.

Tam yükdə B100 aşağıdakı göstəricilərdə ən böyük azalmaları təmin edib:

• CO: 42,9% azalma
• yanmamış karbohidrogenlər: 29,9% azalma
• tüstünün qeyri-şəffaflığı: 42,1% azalma

saf dizellə müqayisədə.
Tədqiqat bu üstünlükləri biodizelin daha yüksək oksigen və daha aşağı karbon tərkibi ilə əlaqələndirir; bunlar daha tam yanmanı təşviq edir və his əmələ gəlməsini azaldır.

Bu, biodizel istehsalçıları üçün nə deməkdir?

Aşağı keyfiyyətli xammallar iqtisadi baxımdan cəlbedicidir, lakin onları ənənəvi texnologiya ilə emal etmək daha çətindir. Ultrasəslə işləmə yağ–spirt kütləötürmə maneəsini aradan qaldıraraq və çevrilməni kəskin şəkildə sürətləndirərək bu vəziyyəti dəyişir. Tədqiqatda bu, 96,65% biodizel çıxımı, reaksiya müddətinin 90 dəqiqədən 6 dəqiqəyə və ayrılma müddətinin 12 saatdan 30 dəqiqəyə endirilməsi demək olub.
Fasiləsiz sənaye biodizel sistemləri üçün bu, Hielscher ultrasəs emalının əsas üstünlüklərini ifadə edir: daha yüksək emal məhsuldarlığı, daha qısa qalma müddəti, xammalın dəyişkənliyinə qarşı daha yüksək dayanıqlıq və ucuz yağ və piylərdən daha səmərəli istehsal.
 

Tullantı yağ və piylərin biodizelə çevrilməsini yaxşılaşdırmaq üçün UIP1000hdT ultrasəs reaktoru.

WCO-dan biodizel istehsalı üçün Hielscher sonikatorları

Tədqiqat Hielscher sonikatorlarının aşağı keyfiyyətli xammallardan biodizel istehsalı üçün niyə bu qədər güclü vasitə olduğunu göstərir. Ultrasəs kavitasiyası qarışdırmanı, istilik ötürülməsini, kütlə ötürülməsini və reaksiya kinetikasını yaxşılaşdırmaqla transesterifikasiyanı intensivləşdirir, tullantı mətbəx yağları və digər deqradasiyaya uğramış yağ və piylər kimi emalı çətin xammalların sürətli və səmərəli çevrilməsinə imkan verir. Optimallaşdırılmış şəraitdə tədqiqatda cəmi 6 dəqiqə ərzində 96,65% biodizel çıxımı əldə olunub və qliserolun ayrılması ənənəvi emalla müqayisədə kəskin şəkildə sürətlənib.
Eyni dərəcədə mühüm olan digər məqam əldə edilən biodizelin mühərrikdə istifadəyə praktik baxımdan yararlı olmasıdır. Biodizel–dizel qarışıqları CO-nu, yanmamış karbohidrogenləri və tüstünü əhəmiyyətli dərəcədə azaltmaqla yanaşı, ənənəvi dizelə yaxın iş göstəriciləri nümayiş etdirib. Tövsiyə olunan B40 qarışığı müqayisə edilə bilən mexaniki iş göstəricilərini ən balanslı emissiya xüsusiyyətləri ilə birləşdirib və mühərrikdə dəyişiklik edilmədən istifadə oluna bilib.
Hielscher sonikatorları biodizel istehsalını sürətləndirməklə yanaşı, ucuz, aşağı keyfiyyətli xammalları səmərəli fasiləsiz emal üçün yararlı edir və tullantı yağ və piyləri praktik, mühərrikdə istifadəyə hazır yanacağa çevirir.

Aşağıdakı cədvəl Hielscher ultrasəs biodizel reaktorlarının təxmini emal gücü haqqında təsəvvür verir:

Hielscher ultrasəs biodizel qarışdırıcılarından istifadənin iqtisadi və ekoloji təsirləri

Gholami və həmmüəlliflərinin (2021) texniki-iqtisadi modeli aşağıdakıları göstərib:

• Ümumi investisiya xərci təxminən 21% azalıb,
• Məhsulun bir tonuna düşən xərc təxminən 5% azalıb,
• Tullantıların yaranması mexaniki qarışdırmada yaranan miqdarın beşdə birinə endirilib,
• Daxili gəlirlilik dərəcəsi (IRR) müsbət NPV ilə 18,3%-ə yüksəlib, ənənəvi proses isə iqtisadi cəhətdən səmərəsiz qalıb.

Ekoloji baxımdan metanolun artıq miqdarının azaldılması uçucu üzvi birləşmələrin emissiyalarını birbaşa azaldır və istilik enerjisi istifadəsini aşağı salır; bu da ultrasəslə biodizel istehsalını ekoloji istehsal məqsədlərinə uyğunlaşdırır.

Ultrasəs biodizel reaktorunun üstünlüklərinə ümumi baxış

(müqayisəli tədqiqatın nəticələri, bax: Gholami et al., 2021)

Layihələndirmə, istehsal və məsləhət xidmətləri – Almaniya istehsalı keyfiyyət

Hielscher ultrasəs cihazları ən yüksək keyfiyyət və layihələndirmə standartları ilə tanınır. Möhkəmlik və asan istismar ultrasəs cihazlarımızın sənaye müəssisələrinə problemsiz inteqrasiyasına imkan verir. Hielscher ultrasəs cihazları ağır şəraitdə və yüksək tələblər qoyulan mühitlərdə asanlıqla işləyir.

Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatlı şirkətdir və ən müasir texnologiyaya malik, istifadəçi üçün rahat, yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazlarına xüsusi diqqət yetirir. Əlbəttə, Hielscher ultrasəs cihazları CE tələblərinə uyğundur və UL, CSA və RoHs tələblərinə cavab verir.

Ədəbiyyat / İstinadlar

• Belal, B. Y.; Li, G.; Zhang, Z.; Liang, J.; Zhou, M.; Masoud, S. M.; Attia, A. M. A.; El-Zoheiry, R. M.; El-Seesy, A. I. (2025): Optimizing waste cooking biodiesel production using ultrasonic-assisted and studying its combustion characteristics blended with diesel in diesel engine. Environmental science and pollution research international, 32(11), 2025. 6984–7001.
• J. Sáez-Bastante, M. Carmona-Cabello, S. Pinzi, M.P. Dorado (2020): Recycling of kebab restoration grease for bioenergy production through acoustic cavitation. Renewable Energy, Volume 155, 2020. 1147-1155.
• 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.