Fra brugt madolie til pålidelig biodiesel til dieselmotorer

Brugt madolie er et af de mest attraktive råmaterialer til biodiesel, der er tilgængelige i dag. Den er billig, bredt tilgængelig og hjælper med at løse et bortskaffelsesproblem. Men den giver også en velkendt udfordring i forarbejdningen: råmaterialer af lav kvalitet såsom vegetabilske spildolier, brugte madolier, friturefedt, animalsk fedt, talg eller fiskeolier er sværere at omdanne effektivt end raffinerede jomfruolier.

En nyere undersøgelse af ultralydsassisteret transesterificering viser, hvordan dette problem kan overvindes med ultralydsblanding. Forskerne optimerede produktionen af biodiesel fra brugt madolie (WCO) og testede derefter den resulterende biodiesel og biodiesel-dieselblandinger i en dieselmotor. Deres resultater understøtter to vigtige konklusioner: for det første muliggør sonikering hurtig omdannelse med højt udbytte selv for vanskelige råmaterialer; for det andet kan de resulterende biodiesel-dieselblandinger anvendes i dieselmotorer uden ændringer, med en ydeevne tæt på diesel og forbedrede emissioner.

Klar til at omdanne billige spildolier til biodiesel af høj værdi?

Hielschers ultralydsreaktorer til biodiesel hjælper producenter med at omdanne vanskelige råmaterialer såsom brugt madolie, friturefedt, talg og fiskeolie med højere reaktionshastigheder, kortere opholdstider og forbedret proceseffektivitet. Kontakt os nu for at drøfte dit råmateriale, din ønskede kapacitet og din reaktoropsætning til kontinuerlig biodieselproduktion med ultralyd.

Hvorfor råmaterialer af lav kvalitet er vanskelige i biodieselproduktion

Billige råmaterialer til biodiesel er attraktive, fordi råmaterialeomkostningerne dominerer produktionsøkonomien. En undersøgelse offentliggjort i 2025 af Belal og kolleger viser, at brugte madolier og fedtstoffer effektivt kan omdannes til biodiesel ved hjælp af ultralydsblanding. Efterfølgende blev den ultralydsproducerede biodiesel anvendt med succes i dieselmotorer.
Selvom brugen af spildolier undgår problematikken om fødevarer kontra brændstof, der er forbundet med spiseolier, er udfordringen, at råmaterialer af lav kvalitet varierer mere og er vanskeligere at forarbejde. Ved konventionel transesterificering er alkohol- og oliefaserne ikke blandbare, så reaktionseffektiviteten afhænger i høj grad af, hvor godt systemet kan overvinde begrænsninger i masseoverførslen. Med nedbrudte olier og fedtstoffer eller olier og fedtstoffer af lav kvalitet bliver disse begrænsninger mere udtalte, hvilket ofte fører til langsommere omdannelse, længere opholdstider, vanskeligere faseadskillelse og mindre effektiv samlet forarbejdning. Det er her, ultralydsblanding bliver en afgørende forbedring.

Hvorfor sonikering muliggør brugen af råmaterialer af lav kvalitet

Sonikering gør det muligt at forarbejde råmaterialer af lav kvalitet såsom vegetabilske spildolier, brugte madolier, friturefedt, oksetalg eller fiskeolier mere effektivt, fordi ultralydskavitation fremtvinger langt bedre kontakt mellem de ikke-blandbare olie- og alkoholfaser og dermed i høj grad forbedrer blandingen samt varme- og masseoverførslen. Desuden har ultralydsblanding både fysiske og kemiske virkninger: ultralydskavitation intensiverer reaktionsmiljøet og kan fremme dannelsen af meget reaktive radikaler, som yderligere accelererer reaktionskinetikken og understøtter hurtigere og mere fuldstændig transesterificering.
Det er netop derfor, sonikering er så værdifuld for råmaterialer af lavere kvalitet. Den kompenserer for de begrænsninger, der normalt gør disse råmaterialer vanskelige at håndtere i konventionelle systemer.

Hvad undersøgelsen opnåede med sonikering

Frem for at fokusere på den lille laboratorieopsætning er det vigtigste resultat for industrielle biodieselproducenter den procesintensivering, der opnås gennem sonikering. Under optimerede ultralydsbetingelser opnåede undersøgelsen af Belal et al. (2025) et biodieseludbytte på 96,65%. Sammenlignet med forfatternes konventionelle referenceproces reducerede ultralydsassisteret transesterificering reaktionstiden fra 90 minutter til 6 minutter og forkortede separationstiden for biodiesel og glycerol fra 720 minutter til 30 minutter.
Disse resultater er yderst relevante for industriel biodieselproduktion, fordi de viser, at sonikering ikke blot forbedrer blandingen en smule – den accelererer grundlæggende omdannelsen og den efterfølgende separation.
 

Ultralydsmetoden opnår ca. 75% omdannelse inden for de første 1,5 minutter og når et plateau ved omkring 90% omdannelse efter 6 minutter.
Den konventionelle metode viser en langt langsommere omdannelseshastighed og opnår kun omkring 40% omdannelse efter 8 minutter.
Undersøgelse og graf: ©Fayyyazi et al. 2014

Hvad dette betyder for kontinuerlig gennemstrømningsbaseret biodieselforarbejdning med Hielscher

Ved industriel implementering omsættes disse resultater direkte til fordelene ved kontinuerlig gennemstrømningsbaseret biodieselforarbejdning med ultralyd ved hjælp af Hielschers industrielle sonikatorer og reaktorer. Den samme kavitationsmekanisme, som blev påvist i undersøgelsen – intensiveret blanding, forbedret kontakt ved fasegrænsefladen, hurtigere varme- og masseoverførsel samt accelereret reaktionskinetik – er præcis det, der driver ydeevnen i inline-ultralydsreaktorer.
Ved kontinuerlig drift pumpes olie, alkohol og katalysator gennem ultralydsreaktorens zone, hvor kavitation med høj intensitet kontinuerligt dispergerer faserne og får dem til at reagere. Dette muliggør kortere opholdstider, hurtigere omdannelse, mere robust håndtering af varierende, billige råmaterialer og hurtigere efterfølgende separation. For industrielle producenter, der arbejder med WCO, brugt friturefedt, talg eller fiskeolie, er det centrale budskab klart: sonikering gør vanskelige råmaterialer mere kommercielt attraktive ved at give bedre omdannelse på kortere tid.

Sonikering forbedrer brændstofkvaliteten

Et afgørende punkt er, at ubehandlede spildolier ikke er egnede som motorbrændstoffer. Undersøgelsens termogravimetriske analyse sammenlignede diesel, ubehandlet WCO, konventionelt fremstillet biodiesel og biodiesel produceret med ultralydsblanding. Forfatterne fandt, at ubehandlet WCO havde de dårligste fordampningsegenskaber, mens ultralydsproduceret biodiesel viste forbedrede fordampningsegenskaber sammenlignet med ubehandlet WCO og endda sammenlignet med biodiesel produceret ved traditionel transesterificering.
Dette har betydning, fordi dårlig fordampning og dårlig forstøvning er blandt de vigtigste årsager til, at ubehandlede spildolier kan forårsage tilsmudsning af indsprøjtningsdyser, ufuldstændig forbrænding og aflejringer. Undersøgelsen bemærker, at ubehandlet WCO indeholdt uopløselige oligomerer, som kan beskadige motoren ved at tilstoppe indsprøjtningssystemet, hvorimod korrekt transesterificering forbedrer brændstoffets egenskaber væsentligt.

Kan biodiesel-dieselblandinger anvendes i dieselmotorer uden problemer?

Undersøgelsen af Belal et al. (2025) viser, at ja, ultralydsproduceret biodiesel kan anvendes i standarddieselmotorer uden problemer. Forskerne testede blandingerne B10, B20, B30, B40 og B100 i en dieselmotor ved konstant omdrejningstal under varierende belastning. Deres konklusion var, at diesel kan erstattes med WCO-biodiesel eller biodiesel-dieselblandinger uden ændringer af motoren, og at B40 var den anbefalede blanding, fordi den kombinerede sammenlignelig motorydeevne med klart forbedrede emissioner.
Selvom ikke alle måleparametre er identiske med dem for fossil diesel, er blandingerne stadig fuldt anvendelige ved standarddrift af dieselmotorer, mens forskellene i ydeevne er små og emissionsfordelene betydelige.
 

Forskellige biodiesel/dieselblandinger ved motorbelastninger på 10–100%. – Venstre: Variation i BSFC / Højre: Variation i BTE med forskellige biodiesel/dieselblandinger ved motorbelastninger på 10–100%
Undersøgelse og grafer: ©Belal et al., 2025

Motorydeevne: Tæt på diesel, med små kompromiser

Undersøgelsen fandt, at biodieselblandinger gav en motorydeevne svarende til diesel, med en lille stigning i det bremsespecifikke brændstofforbrug og et mindre fald i den termiske bremsevirkningsgrad.
Disse ændringer er forventelige. De målte egenskaber viste, at WCO-biodiesel havde højere densitet og viskositet samt lavere brændværdi end diesel, selvom cetantallet var det samme i denne undersøgelse. Det betyder, at der kan være behov for lidt mere brændstof for at generere den samme effekt, men motoren fungerer stadig normalt på blandingerne.
Fra et praktisk synspunkt understøtter dette argumentet om, at biodieselblandinger er driftsmæssigt anvendelige i dieselmotorer, selv når de produceres af råmaterialer af lav kvalitet såsom brugt madolie.

Emissioner: Store fordele ved iblanding af biodiesel

Emissionsresultaterne er det område, hvor biodiesel viste sine største fordele.

Ved fuld belastning gav B100 de største reduktioner i:

• CO: fald på 42,9%
• uforbrændte kulbrinter: fald på 29,9%
• røgopacitet: fald på 42,1%

sammenlignet med ren diesel.
Undersøgelsen tilskriver disse fordele biodieselens højere iltindhold og lavere kulstofindhold, som fremmer mere fuldstændig forbrænding og reducerer soddannelsen.

Hvad dette betyder for biodieselproducenter

Råmaterialer af lav kvalitet er økonomisk attraktive, men de er sværere at forarbejde med konventionel teknologi. Sonikering ændrer dette ved at overvinde masseoverførselsbarrieren mellem olie og alkohol og accelerere omdannelsen markant. I undersøgelsen betød det et biodieseludbytte på 96,65%, en reaktionstid reduceret fra 90 minutter til 6 minutter og en separationstid reduceret fra 12 timer til 30 minutter.
For kontinuerlige industrielle biodieselsystemer omsættes dette til de centrale fordele ved Hielschers ultralydsbehandling: højere produktionskapacitet, kortere opholdstid, forbedret robusthed over for variationer i råmaterialet og mere effektiv produktion fra billige olier og fedtstoffer.
 

UIP1000hdT ultralydsreaktor til forbedret omdannelse af spildolier og fedtstoffer til biodiesel.

Sonikatorer fra Hielscher til biodiesel fra WCO

Undersøgelsen viser, hvorfor sonikatorer fra Hielscher er et så effektivt værktøj til biodieselproduktion fra råmaterialer af lav kvalitet. Ultralydskavitation intensiverer transesterificeringen ved at forbedre blanding, varmeoverførsel, masseoverførsel og reaktionskinetik, hvilket gør det muligt at omdanne vanskelige råmaterialer såsom brugte madolier og andre nedbrudte olier og fedtstoffer hurtigt og effektivt. Under optimerede betingelser opnåede undersøgelsen et biodieseludbytte på 96,65% på kun 6 minutter med markant hurtigere glycerolseparation end ved konventionel forarbejdning.
Lige så vigtigt var det, at den resulterende biodiesel var praktisk anvendelig i motorer. Biodiesel-dieselblandinger viste en ydeevne tæt på konventionel diesel, samtidig med at de reducerede CO, uforbrændte kulbrinter og røg betydeligt. Den anbefalede B40-blanding kombinerede sammenlignelig mekanisk ydeevne med de mest afbalancerede emissionsegenskaber og kunne anvendes uden ændringer af motoren.
Sonikatorer fra Hielscher accelererer ikke blot biodieselproduktionen – de gør billige råmaterialer af lav kvalitet anvendelige til effektiv kontinuerlig forarbejdning og omdanner spildolier og fedtstoffer til praktisk brændstof, der er klar til brug i motorer.

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet for ultralydsreaktorer til biodiesel fra Hielscher:

Økonomiske og miljømæssige konsekvenser ved brug af Hielschers ultralydsblandere til biodiesel

Den teknisk-økonomiske model fra Gholami et al. (2021) viste:

• Samlede investeringsomkostninger reduceret med ca. 21%,
• Produktomkostninger pr. ton reduceret med ca. 5%,
• Affaldsdannelse reduceret til en femtedel af den ved mekanisk omrøring,
• Intern rente (IRR) forbedret til 18,3% med en positiv nettonutidsværdi (NPV), mens den konventionelle proces fortsat var urentabel.

Fra et miljømæssigt synspunkt reducerer et mindre methanoloverskud direkte emissionerne af flygtige organiske forbindelser og sænker forbruget af termisk energi, hvilket bringer biodieselproduktion med ultralyd i overensstemmelse med målene for grøn produktion.

Oversigt over fordelene ved ultralydsreaktoren til biodiesel

(resultater fra den sammenlignende undersøgelse, jf. Gholami et al., 2021)

Design, fremstilling og rådgivning – kvalitet fremstillet i Tyskland

Hielschers ultralydsapparater er kendt for deres højeste standarder for kvalitet og design. Robusthed og nem betjening muliggør problemfri integration af vores ultralydsapparater i industrielle anlæg. Hielschers ultralydsapparater håndterer nemt barske forhold og krævende miljøer.

Hielscher Ultrasonics er en ISO-certificeret virksomhed og lægger særlig vægt på højtydende ultralydsapparater med den nyeste teknologi og brugervenlighed. Hielschers ultralydsapparater er naturligvis CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.

Litteratur / Referencer

• Belal, B. Y.; Li, G.; Zhang, Z.; Liang, J.; Zhou, M.; Masoud, S. M.; Attia, A. M. A.; El-Zoheiry, R. M.; El-Seesy, A. I. (2025): Optimizing waste cooking biodiesel production using ultrasonic-assisted and studying its combustion characteristics blended with diesel in diesel engine. Environmental science and pollution research international, 32(11), 2025. 6984–7001.
• 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.
• 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.
• Abdullah, C. S.; Baluch, Nazim; Mohtar, Shahimi (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi 77, 2015.
• Ramachandran, K.; Suganya, T.; Nagendra Gandhi, N.; Renganathan, S.(2013): Recent developments for biodiesel production by ultrasonic assist transesterification using different heterogeneous catalyst: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 22, 2013. 410-418.
• Shinde, Kiran; Serge Kaliaguine (2019): A Comparative Study of Ultrasound Biodiesel Production Using Different Homogeneous Catalysts. ChemEngineering 3, No. 1: 18; 2019.
• 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.