Bionafta z řas pomocí ultrazvuku
Olej z řas je zajímavou udržitelnou surovinou pro výrobu bionafty. Je alternativou k oblíbeným surovinám, jako jsou sója, řepka a palmový olej. Ultrazvuku zlepšuje extrakci oleje z buněk řas a přeměnu na bionaftu.
Ve srovnání s tradičními olejnatými plodinami 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 vyprodukovat až 10 000 galonů na akr. Zejména rozsivky a zelené řasy jsou dobrým zdrojem pro výrobu bionafty.
Stejně jako ostatní rostliny i řasy ukládají energii ve formě lipidů. Existují různé metody extrakce olejů, jako je lisování, promývání hexanovým rozpouštědlem a ultrazvuková extrakce.
Ultrazvuková extrakce oleje z řas
Intenzivní sonikace kapalin generuje zvukové vlny, které se šíří do kapalného média, což vede ke střídání vysokotlakých a nízkotlakých cyklů. Během nízkotlakého cyklu se v kapalině vytvářejí malé vakuové bubliny s vysokou intenzitou. Když bubliny dosáhnou určité velikosti, během vysokotlakého cyklu se prudce zhroutí. Tomu se říká kavitace. Během imploze se lokálně vyrábějí velmi vysoké tlaky a vysokorychlostní kapalinové trysky. Výsledné smykové síly mechanicky narušují buněčnou strukturu a zlepšují přenos materiálu. Tento efekt podporuje extrakci lipidů z řas.
Ultrazvukové míchání zlepšuje rychlost konverze bionafty, zvyšuje výtěžnost a šetří přebytečný metanol a katalyzátor. Na obrázku je instalace 3x UIP1000hdT (každý 1kW) v zařízení na výrobu bionafty.
Níže uvedená tabulka ukazuje typické požadavky na výkon pro různé objemové průtoky. Ultrazvukový systém je obecně integrován inline. Ultrazvukový reaktor lze snadno dovybavit do stávajících zařízení, čímž se zlepší extrakce řas.
|
Průtok
|
Moc
|
|---|---|
|
20 – 100 l / hod
|
|
|
80 – 400 l / hod
|
|
|
0.3 – 1,5 m³/hod
|
|
|
2 – 10 m³/hod
|
|
|
20 – 100 m³/hod
|
Ultrazvukový přípravek pro lisování oleje z řas za studena
Zejména pro účely lisování je nutná dobrá kontrola narušení buněk, aby se zabránilo nerušenému uvolňování všech intracelulárních produktů včetně buněčných zbytků nebo denaturaci produktu. Rozbitím buněčné struktury se může působením vnějšího tlaku uvolnit více lipidů uložených uvnitř buněk.
Ultrazvuková extrakce rozpouštědlem z oleje z řas
Vysokotlaké cykly ultrazvukových vln podporují difúzi rozpouštědel, jako je hexan, do buněčné struktury. Vzhledem k tomu, že ultrazvuk mechanicky rozbíjí buněčnou stěnu kavitačními smykovými silami, usnadňuje přenos lipidů z buňky do rozpouštědla. Poté, co se olej rozpustí v cyklohexanu, buničina/tkáň se odfiltruje. Roztok se destiluje, aby se oddělil olej od hexanu. Pro sonikaci hořlavých kapalin nebo rozpouštědel v nebezpečných prostředích nabízí Hielscher ultrazvukové systémy s certifikací FM a ATEX, jako je UIP1000-Exd.
Ultrazvuková enzymatická extrakce oleje z řas
Silné synergické účinky lze pozorovat při kombinaci enzymatické léčby se sonikací. Kavitace napomáhá enzymům při pronikání do tkáně, což má za následek rychlejší extrakci a vyšší výtěžky. V tomto případě voda působí jako rozpouštědlo a enzymy rozkládají buněčné stěny.
Bionafta z oleje z řas
Klikněte zde a přečtěte si více o ultrazvuku při výrobě bionafty.
Ultrazvukové zpracování oleje z řas od pilotního měřítka až po výrobu
Doporučujeme pilotní zkoušky např. s využitím systémů o výkonu 1 kW. To ukáže obecné účinky a zlepšení pro váš konkrétní procesní proud. Všechny výsledky lze vertikálně škálovat lineárně na velké procesní proudy. Rádi s vámi probereme váš postup a doporučíme další postup.
Ultrazvuková esterifikace a transesterifikace mohou být spuštěny jako dávkový nebo kontinuální inline proces. Graf ukazuje ultrazvukový inline proces transesterifikace bionafty (FAME).
Ultrazvukový průmyslový systém s průtokovou buňkou pro inline esterifikaci a transesterifikaci bionafty.
Středně velké a velké ultrazvukové přístroje pro průmyslovou výrobu bionafty
Hielscher Ultrasonics dodává průmyslové, středně velké i velké průmyslové ultrazvukové procesory pro efektivní výrobu bionafty v jakémkoli objemu. Celý systém lze použít ke zlepšení transesterifikace jakéhokoli druhu vstupních surovin včetně oleje z řas, rostlinných olejů, živočišných tuků, odpadních olejů atd.
Vzhledem k tomu, že portfolio Hielscher pokrývá ultrazvukové systémy pro jakoukoli výrobní kapacitu, můžeme nabídnout ideální řešení jak pro malé výrobce, tak pro velké společnosti. Ultrazvuková konverze bionafty může být provozována jako dávkový nebo jako kontinuální inline proces. Instalace a obsluha je jednoduchá, bezpečná a poskytuje spolehlivě vysoké výkony vynikající kvality bionafty.
Níže naleznete doporučené nastavení reaktorů pro různé rychlosti výroby.
|
tuna/hod
|
gal/hod
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT |
00,25 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 míchání aplikací, disperze, 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 laboratoř k průmyslová velikost.