Od UCO do biodizela koristeći ultrazvučne reaktore

Korišteno ulje za kuhanje (UCO) postalo je jedna od najprivlačnijih sirovina za održivu proizvodnju biodizela. Pretvaranje UCO u biodizel ili korišteni metil-ester u kuhinjskom ulju pomaže u smanjenju otpada, smanjuje troškove sirovina i podržava cirkularniju ekonomičnost goriva. Za proizvođače biodizela koji traže efikasnu tehnologiju prerade, ultrazvučni biodizel reaktori kompanije Hielscher nude snažno rješenje za intenziviranje procesa transesterifikacije i esterifikacije.

Hielscher ultrazvučni biodizel reaktori se široko koriste za poboljšanje konverzije jeftinih ulja i masti u visokokvalitetni biodizel. Stvaranjem intenzivnog miješanja na mikroskopskom nivou, ultrazvučna kavitacija ubrzava hemijske reakcije, poboljšava prijenos mase između nemiješajućih faza i pomaže proizvođačima da postignu brzu, pouzdanu i skalabilnu proizvodnju biodizela.

UCOME – Biodizel iz otpadnih ulja

UCOME označava korišteno ulje za kuhanje metil ester. To je biodizel gorivo proizvedeno pretvaranjem otpadnih ulja za kuhanje u metil estere masnih kiselina hemijskom reakcijom sa metanolom. Budući da je UCO reciklirana sirovina, UCOME je posebno privlačan i sa ekonomskog i sa ekološkog aspekta.
U poređenju sa djevičanskim biljnim uljima, UCO nudi jasne prednosti u troškovima, ali također predstavlja izazove u preradi. Korišteno ulje za kuhanje često sadrži:

• Slobodne masne kiseline (FFA)
• Voda
• Ostaci hrane i kontaminanti
• Oksidacijski proizvodi
• Sastav varijabli u zavisnosti od izvora i historije upotrebe

Ovi faktori čine efikasnost procesa i performanse reaktora posebno važnim. Tu ultrazvučni biodizel reaktori nude značajne prednosti.

 

 

Kako ultrazvučni biodizel reaktori poboljšavaju konverziju UCO u UCOME

Tradicionalna proizvodnja biodizela često se oslanja na mehaničko miješanje i toplotu kako bi se nafta, alkohol i katalizator doveli u kontakt. Budući da se nafta i metanol ne miješaju dobro, konvencionalni reaktori mogu imati spore reakcijske stope, nepotpunu konverziju, veću potrošnju hemikalija i duže vrijeme zadržavanja.
Hielscher ultrazvučni reaktori koriste visokointenzivni ultrazvuk za generisanje kavitacije u tečnosti. Kavitacija stvara mikroskopske zone miješanja sa izuzetno visokim silama smicanja. Ovo razbija metanol u vrlo fine kapljice unutar uljane faze i stvara mnogo veću međufaznu površinu za reakciju.

Rezultat je visoko intenzivirani proces biodizela sa važnim prednostima:

• Brža transesterifikacija i esterifikacija
• Poboljšana efikasnost konverzije
• Bolja upotreba metanola i katalizatora
• Smanjeno vrijeme reakcije
• Mogućnost kontinuirane inline obrade
• Lako povećanje sa pilot na industrijsku proizvodnju

Za UCO sirovine sa povišenim sadržajem FFA, ultrazvuk je posebno koristan jer poboljšava i korake katalizirane esterifikacije i transesterifikacije katalizirane bazama.

Od UCO do biodizela: Pregled procesa

Konverzija iskorištenog ulja za kuhanje u biodizel obično uključuje nekoliko faza procesa. Hielscher ultrazvučni biodizel reaktori mogu se integrisati u jednostepene ili dvostepene procesne dizajne, u zavisnosti od kvaliteta sirovine.

Tipičan proces iz UCO u biodizel uključuje:

• Prikupljanje i skladištenje korištenog ulja za kuhanje
• Filtracija za uklanjanje čvrstih materija i čestica hrane
• Sušenje ili odvodnjavanje radi smanjenja sadržaja vlage
• FFA analiza za određivanje potrebne rute reakcije
• Esterifikacija slobodnih masnih kiselina kada je FFA visok
• Transesterifikacija metanolom za formiranje metil estera
• Razdvajanje biodizela i glicerola
• Pranje ili suho pročišćavanje biodizela
• Završno poliranje radi postizanja specifikacija kvaliteta goriva

Kada su prisutni visoki nivoi FFA, često se koristi predtretman esterifikacije za pretvaranje slobodnih masnih kiselina u estere prije glavnog koraka transesterifikacije. Ultrazvučna obrada može ubrzati obje faze i poboljšati ukupnu produktivnost postrojenja. Pročitajte više o ultrazvučno potpomognutoj dvostepenoj konverziji biodizela!

Zašto su Hielscher ultrazvučni reaktori pogodni za UCOME biodizel

Hielscher ultrazvučni reaktori su dizajnirani za industrijsku preradu tečnosti i posebno su efikasni u biodizelskim primjenama gdje miješanje tečnosti i tečnosti kontroliše brzinu reakcije. Umjesto da se oslanja samo na masovno miješanje, ultrazvuk stvara intenzivnu lokalizovanu energiju tačno tamo gdje je potrebna.
To proizvođačima daje nekoliko praktičnih prednosti.

• Izvrsno miješanje ulja i metanola
  Jedno od ključnih ograničenja u proizvodnji biodizela je loša miješavost nafte i metanola. Hielscher ultrazvučni reaktori stvaraju vrlo finu emulziju, što znatno poboljšava kontakt između reaktanata. Bolji kontakt znači bržu kinetiku reakcije i veću konverziju.
• Visoke performanse sa zahtjevnim sirovinama
  UCO nije jedinstvena sirovina. Sadržaj vode, nivo FFA i opterećenje kontaminacijom mogu varirati od serije do serije. Hielscherovi reaktori pomažu u kompenzaciji ovih varijacija intenziviranjem reakcionog okruženja, čineći proces robusnijim i prilagodljivijim.
• Kraće vrijeme boravka
  Budući da ultrazvuk ubrzava esterifikaciju i transesterifikaciju, proizvođači često mogu postići konverziju cilja u kraćem vremenu nego kod konvencionalnih miješanih sistema. To može smanjiti zahtjeve za zapreminu reaktora i povećati protok.
• Kontinuirani inline rad
  Hielscher ultrazvučni biodizel reaktori su idealni za kontinuiranu obradu. Konfiguracije inline reaktora podržavaju proizvodnju u stacionarnom stanju sa ponovljivim kvalitetom, što je izuzetno vrijedno za komercijalne biodizel postrojenja.
• Jednostavno skaliranje
  Velika prednost Hielscherove tehnologije je linearno skaliranje. Parametri procesa uspostavljeni u laboratorijskim ili pilot ispitivanjima mogu se predvidljivije prenijeti na veće proizvodne sisteme. Ovo smanjuje rizik razvoja i pojednostavljuje planiranje širenja.
• Industrijska pouzdanost
  Hielscher sistemi su dizajnirani za zahtjevne industrijske zadatke. Za proizvođače biodizela to znači pouzdane performanse reaktora, ponovljive rezultate i kompatibilnost sa automatizovanim procesnim linijama.
• Proizvodnja biodizela prema ASTM D6751 i EN 14214
  Komercijalni proizvođači biodizela često ciljaju specifikacije kvaliteta goriva kao što su ASTM D6751 i EN 14214. Ovi standardi definišu kritična svojstva uključujući sadržaj estera, viskoznost, tačku paljenja, vrijednost kiseline, sadržaj vode, otpornost na oksidaciju, granice kontaminanata i nivoe glicerina.

 
Pročitajte kako ultrazvučni proizvedeni biodizel funkcioniše na dizel motorima sa sagorijevanjem!

Hielscher ultrazvučni biodizel reaktori koriste se u proizvodnim procesima biodizela dizajniranim da postignu kvalitet goriva u skladu sa ASTM D6751 i EN 14214. U svojoj studiji objavljenoj 2020. godine, Bastante-Saez i kolege su pokazali da biodizel proizveden od masti iz kebab otpada pomoću Hielscher ultrazvučnog reaktora daje visoke prinose metil estera masnih kiselina (FAME). FAME je bio viši (97,42% t/w za pileću mast i 96,98% za goveđu i jagnjeću mast) od minimalnog praga utvrđenog evropskom regulativom EN 14214 (tj. minimalnih 96,5% w/w).

 

 

Biodizel malih razmjera za farme i korisnike van mreže

U nekim zemljama ili regijama, propisi o biodizelu su ograničeni ili se ne primjenjuju za male privatne korisnike. Poljoprivrednici i vlasnici opreme mogu proizvoditi manje količine biodizela od iskorištenog ulja za kuhanje za upotrebu na licu mjesta u traktorima, generatorima, grijačima ili drugoj dizel pogonjenoj poljoprivrednoj opremi.
U tim slučajevima, cilj je često praktična zamjena goriva, a ne certificirana komercijalna prodaja. Ultrazvučni biodizel reaktori također mogu biti privlačni za takvu decentralizovanu proizvodnju jer nude:

• Brza reakcijska vremena
• Efikasna konverzija sa kompaktnom opremom
• Dobra pogodnost za varijabilne sirovine otpadnog ulja
• Smanjena zavisnost od velikih miješanih rezervoara
• Potencijal za modularne procesne postavke

Istovremeno, važno je jasno naglasiti da biodizel bez specifikacije možda nije pogodan za sve motore, možda ne ispunjava lokalne zakonske zahtjeve i može predstavljati probleme sa skladištenjem, kompatibilnošću materijala, emisijama ili garancijom na motor. Gdje postoje standardi za biodizel, gorivo treba testirati i proizvoditi u skladu s tim prije upotrebe u regulisanim primjenama ili cestovnim vozilima.

 

 

Ekonomske prednosti ultrazvučne proizvodnje biodizela od strane UCO-a

Trošak sirovina je jedna od najvećih varijabli u ekonomiji biodizela. Budući da je korišteno ulje za kuhanje generalno jeftinije od rafiniranih biljnih ulja, ono nudi značajan potencijal za uštedu troškova. Međutim, ove uštede se mogu izgubiti ako je proces spor, hemijski neefikasan ili ne može podnijeti varijabilnost sirovina.
Hielscher ultrazvučni biodizel reaktori pomažu u zaštiti profitabilnosti poboljšavajući efikasnost reakcije i produktivnost postrojenja. Potencijalne ekonomske prednosti uključuju:

• Bolja upotreba jeftinih UCO sirovina
• Povećani protok
• Smanjeno vrijeme reakcije
• Niža potrošnja energije vezana za miješanje u poređenju sa neefikasnim scenarijima masovnog agitacije
• Poboljšana dosljednost procesa
• Lakša integracija u kontinuirane proizvodne linije

Za proizvođače koji žele proširiti proizvodnju biodizela na otpadnoj nafti, ova kombinacija fleksibilnosti sirovina i intenziviranja procesa može biti izuzetno vrijedna.

Konvertujte UCO u UCOME biodizel efikasno uz Hielscher ultrazvučne reaktore!

Pretvaranje korištenog ulja za kuhanje u UCOME je pametan način za stvaranje obnovljivog goriva od otpada, uz poboljšanje održivosti i smanjenje troškova sirovina. Budući da je UCO često teže preraditi od netaknutih ulja, tehnologija reaktora igra ključnu ulogu u postizanju efikasne i pouzdane proizvodnje biodizela.
Hielscher ultrazvučni biodizel reaktori intenziviraju reakciju između nafte i metanola kroz miješanje i prijenos mase pokretanim kavitacijom. Ovo omogućava bržu esterifikaciju i transesterifikaciju, bolje rukovanje varijabilnim UCO sirovinama i skalabilnu proizvodnju biodizela u liniji.
Za komercijalne proizvođače, Hielscher ultrazvučni sistemi se koriste u biodizel procesima dizajniranim za proizvodnju goriva koje ispunjava ASTM D6751 i EN 14214. Za poljoprivrednike i male korisnike u zemljama bez propisa o biodizelu, ultrazvučni reaktori također mogu podržati kompaktnu proizvodnju manjih količina biodizela za lokalnu opremu, uz priznavanje da se nespecifikovano gorivo treba koristiti oprezno i u skladu sa lokalnim zahtjevima i kompatibilnošću motora.
Ako vam je cilj efikasna proizvodnja UCO do UCOME-a, Hielscher ultrazvučni biodizel reaktori nude moćnu i skalabilnu tehnološku platformu za modernu preradu biodizela.

Tabela ispod vam daje indikaciju približnog kapaciteta obrade Hielscher ultrazvučnih biodizel reaktora:

Flow Rate	moć
20 – 100L/h	1kW
80 – 400L/h	4x1kW
0.3 – 1,5m³/h	4x4kW
2 – 10m³/h	6x16kW
20 – 100m³/h	62x16kW

Zašto je Hielscher snažan izbor za proizvođače biodizela?

Hielscher je poznat po industrijskoj ultrazvučnoj tehnologiji dizajniranoj za stvarne procesne primjene. U proizvodnji biodizela, Hielscher ultrazvučni reaktori pružaju praktičan način za intenziviranje konverzije UCO, poboljšanje miješanja metanola i ulja te podršku efikasnoj proizvodnji biodizela iz otpadnih ulja i masti.

Ključni razlozi zbog kojih proizvođači biraju Hielscher uključuju:

• Dokazana ultrazvučna stručnost
• Dizajni inline reaktora za kontinuiranu obradu biodizela
• Prikladnost za esterifikaciju i transesterifikaciju
• Snažan put skaliranja od laboratorije do proizvodnje
• Robusna oprema za industrijska okruženja
• Efikasna prerada zahtjevnih sirovina kao što je korišteno ulje za kuhanje

Dizajn, proizvodnja i konsalting – Kvaliteta Made in Germany

Hielscher ultrasonicatori su poznati po najvišoj kvaliteti i standardima dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućavaju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnih aparata u industrijske objekte. Hielscher ultrasonikatori lako se nose sa teškim uslovima i zahtevnim okruženjima.

Hielscher Ultrasonics je ISO sertifikovana kompanija i stavlja poseban naglasak na ultrazvučne aparate visokih performansi koji se odlikuju najsavremenijom tehnologijom i lakoćom korišćenja. Naravno, Hielscher ultrasonikatori su usklađeni sa CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoH.

---

---

Literatura / Reference

• 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.
• M. Maghami, S.M. Sadrameli, B. Ghobadian (2015): Production of biodiesel from fishmeal plant waste oil using ultrasonic and conventional methods. Applied Thermal Engineering, Volume 75,
  2015. 575-579.
• Veera Gnaneswar Gude, Georgene Elizabeth Grant (2013): Biodiesel from waste cooking oils via direct sonication. Applied Energy, Volume 109, 2013. 135-144.
• Medeiros, Eliane; Vieira, Bruno; Pereira, Cláudio; Nadaleti, Willian; Quadro, Maurizio; Andreazza, Robson (2019): Production of biodiesel using oil obtained from fish processing residue by conventional methods assisted by ultrasonic waves: Heating and stirring. Renewable Energy 2019.
• 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.
• 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.
• Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).

Često Postavljena Pitanja

Može li se biodizel koristiti za poljoprivrednu opremu?

Da. Poljoprivredna oprema sa dizel motorima sa kompresijskim paljenjem uglavnom može koristiti mješavine biodizela, a mnogi proizvođači odobravaju mješavine poput B5 ili B20; Veće mješavine zavise od specifičnog motora, materijala sistema goriva i uputa proizvođača.

Koji motori mogu raditi na biodizel?

Biodizel je namijenjen za dizel motore, posebno motore sa kompresionim paljenjem koji se koriste u vozilima, generatorima i poljoprivrednim mašinama. U praksi, praktično svi dizel motori mogu raditi na mješavinama sa niskim udjelom biodizela, dok upotreba većih mješavina ili čistog biodizela (B100) zahtijeva kompatibilnost motora i odobrenje proizvođača.

Šta je američki ASTM D6751 standard?

ASTM D6751 je američka specifikacija za mješavinu biodizel goriva, B100, za miješanje sa srednjim destilatnim gorivima. Definiše potrebna svojstva goriva i obuhvata stepene S15 i S500, koji odgovaraju maksimalnom sadržaju sumpora od 15 ppm i 500 ppm.

Šta je UCOME biodizel?

UCOME znači korišteno ulje za kuhanje, metil ester. To je biodizel masne kiseline sa metil esterima proizveden pretvaranjem otpadnog ulja za kuhanje u metil estre, obično za upotrebu kao zamjena za dizel ili komponentu mješavine.

Da li je UCOME pogodan kao komponenta za miješanje bio-morskog goriva?

Da. UCOME se već komercijalno koristi kao komponenta za miješanje u formulacijama morskih biogoriva, na primjer u mješavinama sa loživim uljem sa vrlo niskim sadržajem sumpora (VLSFO). Njegova prikladnost zavisi od kvaliteta goriva, stabilnosti, kompatibilnosti i usklađenosti sa relevantnim specifikacijama i zahtjevima za rukovanje gorivom za brodove.