Bionafta z řas pomocí sonikace
Olej z řas je zajímavou udržitelnou surovinou pro výrobu bionafty. Představuje alternativu k oblíbeným surovinám, jako jsou sója, řepka canola a palma. Sonikace zlepšuje extrakci oleje z buněk řas a jeho konverzi na bionaftu.
Ve srovnání s tradičními olejninami poskytují řasy mnohem více oleje na akr. Zatímco sója obvykle produkuje méně než 50 galonů oleje na akr a řepka méně než 130 galonů na akr, řasy mohou poskytnout až 10 000 galonů na akr. Dobrými zdroji pro výrobu bionafty jsou zejména rozsivky a zelené řasy.
Stejně jako jiné rostliny ukládají řasy energii ve formě lipidů. Existují různé metody extrakce olejů, jako je lisování, promývání rozpouštědlem hexanem a ultrazvuková extrakce.
Ultrazvuková extrakce oleje z řas
Intenzivní sonikace kapalin generuje zvukové vlny, které se šíří kapalným médiem a vyvolávají střídavé cykly vysokého a nízkého tlaku. Během cyklu nízkého tlaku vznikají v kapalině malé vakuové bubliny vysoké intenzity. Když bubliny dosáhnou určité velikosti, během cyklu vysokého tlaku prudce zkolabují. Tento jev se nazývá kavitace. Během imploze vznikají lokálně velmi vysoké tlaky a vysokorychlostní proudy kapaliny. Výsledné smykové síly mechanicky narušují buněčnou strukturu a zlepšují přenos hmoty. Tento efekt podporuje extrakci lipidů z řas.
Ultrazvukové míchání zlepšuje míru konverze na bionaftu, zvyšuje výtěžek a šetří přebytečný methanol a katalyzátor. Na obrázku je instalace 3x UIP1000hdT (každý 1kW) v závodě na výrobu bionafty.
Tabulka níže uvádí typické požadavky na výkon pro různé objemové průtoky. Ultrazvukový systém se zpravidla integruje inline. Ultrazvukový reaktor lze snadno dodatečně instalovat do stávajících zařízení, čímž se zlepší extrakce z řas.
|
Průtok
|
Výkon
|
|---|---|
|
20 – 100L/hr
|
|
|
80 – 400L/hr
|
|
|
0,3 – 1,5m³/hr
|
|
|
2 – 10m³/hr
|
|
|
20 – 100m³/hr
|
Ultrazvuková příprava pro lisování oleje z řas za studena
Zejména pro účely lisování je nutná dobrá kontrola dezintegrace buněk, aby se zabránilo neomezenému uvolnění všech intracelulárních produktů včetně buněčných fragmentů nebo denaturaci produktu. Narušením buněčné struktury lze působením vnějšího tlaku uvolnit více lipidů uložených uvnitř buněk.
Ultrazvuková extrakce oleje z řas rozpouštědlem
Cykly vysokého tlaku ultrazvukových vln podporují difuzi rozpouštědel, jako je hexan, do buněčné struktury. Protože ultrazvuk mechanicky narušuje buněčnou stěnu kavitačními smykovými silami, usnadňuje přenos lipidů z buňky do rozpouštědla. Poté, co se olej rozpustí v hexanu, se dřeň/tkáň odfiltruje. Roztok se destiluje, aby se olej oddělil od hexanu. Pro sonikaci hořlavých kapalin nebo rozpouštědel v nebezpečných prostředích nabízí Hielscher ultrazvukové systémy s certifikací FM a ATEX, jako je UIP1000-Exd.
Sonikace usnadňuje sklizeň řas. Přečtěte si více o ultrazvukové sklizni řas!
Ultrazvuková enzymatická extrakce oleje z řas
Při kombinaci enzymatického ošetření se sonikací lze pozorovat silné synergické účinky. Kavitace napomáhá enzymům při pronikání do tkáně, což vede k rychlejší extrakci a vyšším výtěžkům. V tomto případě působí jako rozpouštědlo voda a enzymy rozkládají buněčné stěny.
Zjistěte více o ultrazvukové extrakci oleje z řas!
Klikněte zde a přečtěte si více o sonikaci při výrobě bionafty!
Ultrazvukové zpracování oleje z řas od pilotního měřítka po výrobu
Doporučujeme provést zkoušky v pilotním měřítku, např. se systémy o výkonu 1kW. Ukážou obecné účinky a zlepšení pro váš konkrétní procesní proud. Všechny výsledky lze lineárně převést na velké procesní proudy. Rádi s vámi váš proces prodiskutujeme a doporučíme další kroky.
Obrovskou výhodou ultrazvukového míchání bionafty je energetická účinnost tohoto procesu. Přečtěte si více o úsporách energie dosažených pomocí ultrazvukových reaktorů pro výrobu bionafty!
Ultrazvukovou esterifikaci a transesterifikaci lze provádět jako vsádkový nebo kontinuální inline proces. Schéma znázorňuje ultrazvukový inline proces transesterifikace pro výrobu bionafty (FAME).
Průmyslový ultrazvukový systém s průtokovou celou pro inline esterifikaci a transesterifikaci při výrobě bionafty.
Středně velké a velkokapacitní sonikátory pro průmyslovou výrobu bionafty
Hielscher Ultrasonics dodává středně velké ultrazvukové procesory v průmyslové kvalitě i velké průmyslové ultrazvukové procesory pro efektivní výrobu bionafty v jakémkoli objemu. Všechny systémy lze použít ke zlepšení transesterifikace jakéhokoli druhu surovin včetně oleje z řas, rostlinných olejů, živočišných tuků, odpadních olejů atd.
Protože portfolio Hielscher pokrývá ultrazvukové systémy pro jakoukoli výrobní kapacitu, můžeme nabídnout ideální řešení pro malé výrobce i velké společnosti. Ultrazvukovou konverzi na bionaftu lze provozovat jako vsádkový nebo jako kontinuální inline proces. Instalace a provoz jsou jednoduché a bezpečné a zajišťují spolehlivě vysoké výstupy bionafty špičkové kvality.
Níže naleznete doporučené sestavy reaktorů pro řadu výrobních kapacit.
|
t/h
|
gal/h
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT |
0,25 až 0,5
|
80 až 160
|
| 1x UIP1000hdT |
0,5 až 1,0
|
160 až 320
|
| 1x UIP1500hdT |
0,75 až 1,5
|
240 až 480
|
| 2x UIP1000hdT |
1,0 až 2,0
|
320 až 640
|
| 2x UIP1500hdT |
1,5 až 3,0
|
480 až 960
|
| 4x UIP1500hdT |
3,0 až 6,0
|
960 až 1920
|
| 6x UIP1500hdT |
4,5 až 9,0
|
1440 až 2880
|
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro aplikace míchání, dispergaci, emulgaci a extrakci v laboratorním, pilotním a průmyslovém měřítku.
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.
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratorní po průmyslovou velikost.