Biodizel iz algi uz primjenu ultrazvučne obrade

Ulje algi je zanimljiva održiva sirovina za proizvodnju biodizela. Ono je alternativa popularnim sirovinama, kao što su soja, repica (kanola) i palma. Ultrazvučna obrada (sonikacija) poboljšava ekstrakciju ulja iz ćelija algi i konverziju u biodizel.

Snažni sinergijski efekti mogu se uočiti kada se enzimski tretman kombinira s ultrazvučnom obradom (sonikacijom). U poređenju s tradicionalnim uljaricama, alge daju mnogo više ulja po jutru. Dok soja tipično proizvodi manje od 50 galona ulja po jutru, a uljana repica daje manje od 130 galona po jutru, alge mogu dati do 10.000 galona po jutru. Posebno su dijatomeje i zelene alge dobri izvori za proizvodnju biodizela.

Kao i druge biljke, alge pohranjuju energiju u obliku lipida. Postoje različite metode za ekstrakciju ulja, kao što su prešanje, ispiranje heksanom kao otapalom i ultrazvučna ekstrakcija.

Ultrazvučna ekstrakcija ulja algi

Intenzivna ultrazvučna obrada (sonikacija) tekućina stvara zvučne valove koji se šire kroz tekući medij, što rezultira izmjeničnim ciklusima visokog i niskog pritiska. Tokom ciklusa niskog pritiska u tekućini nastaju visokointenzivni mali vakuumski mjehurići. Kada mjehurići dosegnu određenu veličinu, silovito kolabiraju tokom ciklusa visokog pritiska. To se naziva kavitacija. Tokom implozije lokalno nastaju vrlo visoki pritisci i tekući mlazevi velike brzine. Nastale smične sile mehanički razaraju strukturu ćelija i poboljšavaju prijenos materijala. Ovaj efekat podržava ekstrakciju lipida iz algi.

3x ultrazvučna uređaja UIP1000hdT za visokoefikasnu transesterifikaciju biodizela korištenjem ulja algi

Ultrazvučno miješanje poboljšava stepen konverzije biodizela, povećava prinos i štedi višak metanola i katalizatora. Slika prikazuje instalaciju 3x UIP1000hdT (svaki 1kW) u postrojenju za biodizel.

Ultrazvučna ekstrakcija biljnog materijala – šarža od 30 litara – UIP2000hdT

U ovom video vodiču upoznajemo vas s naučnim osnovama načina na koji ultrazvučni reaktori za biodizel značajno poboljšavaju proizvodnju biodizela. Ultrazvučni reaktori Hielscher za biodizel dokazali su se kao moćan alat za unapređenje procesa proizvodnje biodizela, a u ovom vodiču detaljno objašnjavamo njihov princip rada i prikazujemo različite ultrazvučne konfiguracije za sve obime proizvodnje. Povećajte efikasnost i ekonomičnost proizvodnje biodizela te ostvarite veće prinose visokokvalitetnog biodizela uz brzu konverziju. Istovremeno, ultrazvučni reaktori za biodizel omogućavaju upotrebu ulja lošeg kvaliteta, poput otpadnih biljnih ulja ili iskorištenih masti za kuhanje, te pomažu u smanjenju potrošnje metanola i katalizatora, čime doprinose ekološki prihvatljivoj i održivoj proizvodnji biodizela.

Tabela u nastavku prikazuje tipične potrebe za snagom pri različitim zapreminskim protocima. Ultrazvučni sistem se općenito integrira inline. Ultrazvučni reaktor se može jednostavno naknadno ugraditi u postojeća postrojenja, čime se poboljšava ekstrakcija algi.

Protok	Snaga
20 – 100L/h	1kW
80 – 400L/h	4x1kW
0,3 – 1,5m³/h	4x4kW
2 – 10m³/h	6x16kW
20 – 100m³/h	62x16kW

Ultrazvučna priprema za hladno prešanje ulja algi

Posebno u svrhu prešanja potrebna je dobra kontrola razgradnje ćelija, kako bi se izbjeglo nesputano oslobađanje svih intracelularnih proizvoda, uključujući ćelijske ostatke, ili denaturacija proizvoda. Razaranjem strukture ćelija, primjenom vanjskog pritiska može se osloboditi više lipida pohranjenih unutar ćelija.

Ultrazvučna ekstrakcija ulja algi otapalom

Ciklusi visokog pritiska ultrazvučnih valova podržavaju difuziju otapala, kao što je heksan, u strukturu ćelija. Pošto ultrazvuk mehanički razara ćelijski zid smičnim silama kavitacije, olakšava prijenos lipida iz ćelije u otapalo. Nakon što se ulje otopi u heksanu, pulpa/tkivo se odfiltrira. Otopina se destilira kako bi se ulje odvojilo od heksana. Za ultrazvučnu obradu (sonikaciju) zapaljivih tekućina ili otapala u opasnim okruženjima Hielscher nudi FM i ATEX certificirane sisteme za ultrazvučnu obradu, kao što je UIP1000-Exd.
Ultrazvučna obrada olakšava žetvu algi. Saznajte više o ultrazvučnoj žetvi algi!

Ultrazvučna enzimska ekstrakcija ulja algi

Snažni sinergijski efekti mogu se uočiti kada se enzimski tretman kombinira s ultrazvučnom obradom (sonikacijom). Kavitacija pomaže enzimima u prodiranju u tkivo, što rezultira bržom ekstrakcijom i većim prinosima. U ovom slučaju voda djeluje kao otapalo, a enzimi razgrađuju ćelijske zidove.
Saznajte više o ultrazvučnoj ekstrakciji ulja algi!
Kliknite ovdje da pročitate više o ultrazvučnoj obradi u proizvodnji biodizela!

Ultrazvučna obrada ulja algi od pilot-skale do proizvodnje

Preporučujemo probe u pilot-skali, npr. korištenjem sistema od 1kW. To će pokazati opće efekte i poboljšanje za vaš konkretan procesni tok. Svi rezultati mogu se linearno skalirati na velike procesne tokove. Rado ćemo s vama razgovarati o vašem procesu i preporučiti daljnje korake.
Velika prednost ultrazvučnog miješanja biodizela je energetska efikasnost ovog procesa. Saznajte više o uštedi energije koju postižu ultrazvučni reaktori za biodizel!

Dijagram procesa koji prikazuje proces proizvodnje biodizela u kontinuiranom protoku. Ultrazvuk može značajno poboljšati esterifikaciju i transesterifikaciju.

Ultrazvučna esterifikacija i transesterifikacija mogu se provoditi kao šaržni ili kontinuirani inline proces. Dijagram prikazuje ultrazvučni inline proces za transesterifikaciju biodizela (FAME).

Hielscher ultrazvučni reaktor za transesterifikaciju biodizela vrhunske efikasnosti procesa

Ultrazvučni industrijski sistem s protočnom ćelijom za inline esterifikaciju i transesterifikaciju biodizela.

Ultrazvučni uređaji srednje i velike veličine za industrijsku proizvodnju biodizela

Hielscher Ultrasonics isporučuje industrijske ultrazvučne procesore srednje veličine, kao i velike industrijske ultrazvučne procesore za efikasnu proizvodnju biodizela u bilo kojoj količini. Svi sistemi mogu se koristiti za poboljšanje transesterifikacije bilo koje vrste sirovina, uključujući ulje algi, biljna ulja, životinjske masti, otpadna ulja itd.
Budući da Hielscher portfolio pokriva ultrazvučne sisteme za bilo koji proizvodni kapacitet, možemo ponuditi idealno rješenje i za male proizvođače i za velike kompanije. Ultrazvučna konverzija biodizela može se provoditi kao šaržni ili kontinuirani inline proces. Instalacija i rad su jednostavni, sigurni i daju pouzdano visok izlaz biodizela vrhunskog kvaliteta.
U nastavku su preporučene konfiguracije reaktora za raspon proizvodnih kapaciteta.

	t/h	gal/h
1x UIP500hdT	0,25 do 0,5	80 do 160
1x UIP1000hdT	0,5 do 1,0	160 do 320
1x UIP1500hdT	0,75 do 1,5	240 do 480
2x UIP1000hdT	1,0 do 2,0	320 do 640
2x UIP1500hdT	1,5 do 3,0	480 do 960
4x UIP1500hdT	3,0 do 6,0	960 do 1920
6x UIP1500hdT	4,5 do 9,0	1440 do 2880

Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!

Ultrazvučni homogenizatori visokog smicanja koriste se u laboratorijskoj, stolnoj, pilot i industrijskoj obradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za primjene miješanja, disperzije, emulgiranja i ekstrakcije u laboratorijskom, pilot i industrijskom mjerilu.

Literatura / reference

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.

Povezane teme

Visokoučinkovita ultrazvučna tehnologija! Hielscher asortiman proizvoda pokriva cijeli spektar od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog uređaja preko stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sistema.

Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore od laboratorijske do industrijske veličine.