Výroba bionafty z oleje extrahovaného z vymláté kávové sedliny

S tím, jak se zintenzivňuje celosvětové úsilí o nalezení udržitelných a obnovitelných zdrojů energie, si výroba bionafty z odpadních materiálů získala značnou pozornost. Mezi těmito materiály představuje slibnou příležitost vyhořelá kávová sedlina (SCG). Sonikace zesiluje jak extrakci olejů z kávového odpadu, tak transesterifikaci těchto olejů na bionaftu.

Udržitelná přeměna bionafty z odpadu pomocí sonikace

Udržitelná výroba bionafty z odpadních olejů, jako jsou mleté oleje z vyhořelé kávy, představuje slibnou alternativu ke konvenčním fosilním palivům, která řeší jak energetickou náročnost, tak nakládání s odpady. Sonikace je dobře zavedená, vědecky ověřená metoda pro zvýšení extrakce oleje z rostlin a procesu přeměny bionafty. Sonikace usnadňuje rychlejší transesterifikační reakce vytvářením lokalizovaných vysokoenergetických zón prostřednictvím akustické kavitace, čímž se zvyšuje kontakt mezi olejem a alkoholem a snižuje se potřeba vysokých teplot a dlouhých reakčních dob.

Využívání odpadních olejů, jako je použitá kávová sedlina, jako suroviny dále přispívá k udržitelnosti tím, že odvádí organický odpad ze skládek a minimalizuje závislost na panenských rostlinných olejích. Tento přístup snižuje dopady na životní prostředí a zvyšuje ekonomickou životaschopnost výroby bionafty. Kromě toho může kombinace sonikace a využití odpadního oleje vést k vyšším výnosům a efektivnější výrobě bionafty, což podporuje globální přechod k obnovitelným zdrojům energie.

Ultrazvuková extrakce oleje z vyčerpané kávové sedliny

Extrakce oleje z vyhořelé kávové sedliny je zásadním krokem v procesu výroby bionafty. Použitá kávová sedlina obsahuje přibližně 10-20 % hmotnosti oleje, v závislosti na druhu kávového zrna a způsobu extrakce. K efektivní extrakci tohoto oleje se jako rozpouštědlo běžně používá N-hexan, ale lze použít i petrolether, bezvodý ethanol, vodnatý ethanol nebo methanol.

1. Sušení použité kávové sedliny: Před extrakcí oleje musí být použitá kávová sedlina důkladně vysušena, aby se snížil obsah vlhkosti, která může inhibovat účinnost rozpouštědla.
2. Ultrazvuková extrakce rozpouštědlem: Vysušená kávová sedlina se smíchá s N-hexanem v reaktoru, kde se olej rozpustí v rozpouštědle. Sonikace typu sondy výrazně zvyšuje výtěžnost extrahovaných olejů. Přečtěte si více o ultrazvukové extrakci olejů.
3. Separace: Směs se poté filtruje, aby se oddělila použitá kávová sedlina od roztoku N-hexanu.
4. Regenerace rozpouštědla: Nakonec se rozpouštědlo odpaří nebo destiluje a zanechá za sebou extrahovaný kávový olej, který je připraven k přeměně na bionaftu.

Ultrazvukem asistovaná extrakce oleje a transesterifikace bionafty

Broušená káva (SCG) je bohatá na cenné ingredience včetně 15–20 % oleje, který má profil srovnatelný s rostlinnými oleji. Olej extrahovaný z SCG obsahuje různé mastné kyseliny, jako je linolová, olejová, linolenová a nasycené mastné kyseliny. Odpadní kávová bionafta může vyrábět standardní bionaftu ASTM. Vhodnými rozpouštědly jsou petrolether, hexan, bezvodý ethanol, vodnatý ethanol nebo methanol.
Zatímco tradiční extrakce rozpouštědlem je účinná, ultrazvukem asistovaná extrakce výrazně zvyšuje účinnost regenerace oleje z vyčerpané kávové sedliny. Sonikace využívá ultrazvukové vlny s vysokou intenzitou a nízkou frekvencí k vytvoření kavitace - lokalizované zóny vysokého tlaku a teploty - které zlepšují difúzi rozpouštědla do vyčerpané kávové sedliny, rozkládají buněčné stěny a umožňují větší uvolňování oleje.

Kromě toho ultrazvukem asistovaná transesterifikace také hraje klíčovou roli při přeměně extrahovaného kávového oleje na bionaftu. Konvenční proces transesterifikace, který zahrnuje reakci olejů nebo tuků s alkoholem v přítomnosti katalyzátoru, může být časově náročný a méně efektivní, pokud jde o hromadnou výrobu. Sonikace urychluje tento proces zlepšením interakce mezi olejem, alkoholem a katalyzátorem, což vede k rychlejším reakčním časům a vyšším výtěžkům bionafty.

Srovnávací studie Lifky a Ondruschky (2004) demonstruje vynikající energetickou účinnost ultrazvukového míchání na rozdíl od mechanického míchání. Díky Thosovi jsou sonikátory preferovanou metodou míchání pro výrobu bionafty.

Výhody Hielscher Sonikátory typu sondy pro extrakci oleje a výrobu bionafty

• Zvýšená účinnost extrakce oleje: Hielscher sonikátory výrazně zlepšují výtěžnost oleje během procesu extrakce. Narušením buněčné struktury použité kávové sedliny umožňují tato ultrazvuková zařízení úplnější uvolňování oleje do rozpouštědla, čímž se minimalizuje zbytkový olej ponechaný v biomase.
• Zrychlená transesterifikace: Ultrazvuková kavitace generovaná Hielscherovými sonikátory urychluje transesterifikační reakci zesílením míchání reaktantů. Tím se zkracuje reakční doba a zvyšuje výtěžnost bionafty, díky čemuž je proces časově efektivnější a nákladově efektivnější.
• Vylepšená kvalita bionafty: Rovnoměrná kavitace produkovaná ultrazvukovými sondami Hielscher zajišťuje konzistentní a úplnou přeměnu triglyceridů na bionaftu. To vede k vyšší kvalitě bionafty s menším množstvím nečistot a lepšími vlastnostmi paliva, včetně nižšího bodu zákalu a vyšší oxidační stability.
• Energetická účinnost: Na rozdíl od tradičních mechanických metod, které vyžadují prodlouženou dobu zpracování a vyšší energetické vstupy, Hielscherova ultrazvuková technologie pracuje při nižších energetických úrovních a zároveň poskytuje vynikající výsledky. Díky tomu je výroba bionafty s ultrazvukovou asistencí udržitelnější a šetrnější k životnímu prostředí.
• Škálovatelnost: Hielscher poskytuje ultrazvukové zařízení, které je škálovatelné pro různé výrobní kapacity, od malých laboratorních sestav až po závody na výrobu bionafty v průmyslovém měřítku. Tato flexibilita umožňuje výrobcům optimalizovat své procesy a dosahovat maximální produktivity.

Výroba bionafty s použitím různých guanidinů (3 % mol) jako katalyzátoru. (A) Mechanický míchací dávkovací reaktor: (methanol:řepkový olej) 4:1, teplota 65ºC; (B) Ultrazvukový dávkový reaktor: UP200St, (methanol:řepkový olej) 4:1, 60% US amplituda, teplota 35ºC. Ultrazvukem řízené míchání daleko překonává mechanické míchání.
(Studie a grafy: Shinde a Kaliaguine, 2019)

Projekce, výroba a poradenství – Kvalita Made in Germany

Hielscher ultrasonicators jsou dobře známí pro své nejvyšší standardy kvality a designu. Robustnost a snadná obsluha umožňují hladkou integraci našich ultrazvukových zařízení do průmyslových zařízení. Drsné podmínky a náročná prostředí jsou snadno zvládnutelné Hielscher ultrasonikators.

Hielscher Ultrasonics je společnost certifikovaná ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné ultrasonicators s nejmodernější technologií a uživatelskou přívětivostí. Samozřejmě, Hielscher ultrasonicators jsou v souladu s CE a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.

Získejte technické podrobnosti a cenovou nabídku na Hielscher Biodiesel reaktor!

Výroba bionafty z oleje extrahovaného z vyhořelé kávové sedliny představuje udržitelné a inovativní řešení jak pro nakládání s odpady, tak pro výrobu obnovitelné energie. Kombinace extrakce N-hexanového oleje, ultrazvukem asistovaného zpracování a dvoustupňového acidobazicky katalyzovaného transesterifikačního procesu maximalizuje výtěžnost oleje a zvyšuje výtěžnost bionafty.

Hielscherovy sonikátory typu sondy hrají zásadní roli při optimalizaci extrakce oleje i transesterifikace bionafty. Jejich špičková technologie zajišťuje vyšší účinnost, rychlejší zpracování a lepší kvalitu, což z nich činí vynikající volbu pro výrobce bionafty, kteří usilují o udržitelnost a nákladovou efektivitu svých provozů.

V době, kdy poptávka po obnovitelné energii neustále roste, přispívá využívání odpadních materiálů, jako je použitá kávová sedlina, nejen k ochraně životního prostředí, ale také podporuje oběhové hospodářství přeměnou odpadu na cenné zdroje energie.
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators: