Biodieselproduktion fra olie udvundet af brugt kaffegrums

I takt med at den globale indsats for at finde bæredygtige og vedvarende energikilder intensiveres, har produktionen af biodiesel fra affaldsmaterialer fået betydelig opmærksomhed. Blandt disse materialer udgør brugt kaffegrums (SCG) en lovende mulighed. Sonikering intensiverer både udvinding af olier fra kaffeaffald og transesterificering af disse olier til biodiesel.

Bæredygtig biodieselkonvertering fra affald ved hjælp af sonikering

Bæredygtig biodieselproduktion fra spildolier, såsom brugte kaffemalede olier, udgør et lovende alternativ til konventionelle fossile brændstoffer, der imødekommer både energibehov og affaldshåndtering. Sonikering er en veletableret, videnskabeligt bevist metode til at forbedre olieudvinding fra planter såvel som biodieselkonverteringsprocessen. Sonikering letter hurtigere transesterificeringsreaktioner ved at skabe lokaliserede højenergizoner gennem akustisk kavitation, hvilket forbedrer kontakten mellem olie og alkohol og reducerer behovet for høje temperaturer og lange reaktionstider.

Brug af spildolier som brugt kaffegrums som råmateriale bidrager yderligere til bæredygtighed ved at omdirigere organisk affald fra lossepladser og minimere afhængigheden af jomfruelige vegetabilske olier. Denne tilgang reducerer miljøpåvirkningerne og forbedrer biodieselproduktionens økonomiske levedygtighed. Desuden kan kombinationen af sonikering og udnyttelse af spildolie føre til højere udbytter og mere effektiv biodieselproduktion, hvilket understøtter den globale overgang til vedvarende energikilder.

Ultralydsolieekstraktion fra brugt kaffegrums

Udvinding af olie fra brugt kaffegrums er et afgørende skridt i biodieselproduktionsprocessen. Brugt kaffegrums indeholder ca. 10-20 vægtprocent olie, afhængigt af typen af kaffebønne og ekstraktionsmetoden. For at udvinde denne olie effektivt bruges N-hexan almindeligvis som opløsningsmiddel, men også petroleumsether, vandfri ethanol, vandholdig ethanol eller methanol kan bruges.

1. Tørring af det brugte kaffegrums: Før olieudvinding skal det brugte kaffegrums tørres grundigt for at reducere fugtindholdet, hvilket kan hæmme opløsningsmidlets effektivitet.
2. Ultralyd opløsningsmiddel ekstraktion: Det tørrede brugte kaffegrums blandes med N-hexan i en reaktor, hvor olien opløses i opløsningsmidlet. Sonde-type sonikering øger udbyttet af ekstraherede olier betydeligt. Læs mere om ultralydsekstraktion af olier.
3. Adskillelse: Blandingen filtreres derefter for at adskille det brugte kaffegrums fra N-hexan-olieopløsningen.
4. Genvinding af opløsningsmiddel: Til sidst inddampes eller destilleres opløsningsmidlet, så den ekstraherede kaffeolie efterlades, som er klar til biodieselkonvertering.

Ultralydassisteret olieudvinding og transesterificering af biodiesel

Brugt kaffegrums (SCG) er rig på værdifulde ingredienser, herunder 15-20 % olie, som har en profil, der kan sammenlignes med de vegetabilske olier. Olie udvundet af SCG indeholder forskellige fedtsyrer såsom linolsyre, oliesyre, linolen og mættede fedtsyrer. Affaldskaffe biodiesel kan lave ASTM standard biodiesel. Petroleumsether, hexan, vandfri ethanol, vandholdig ethanol eller methanol er egnede opløsningsmidler.
Mens traditionel opløsningsmiddelekstraktion er effektiv, forbedrer ultralydassisteret ekstraktion i høj grad effektiviteten af oliegenvinding fra brugt kaffegrums. Sonikering bruger højintensive, lavfrekvente ultralydbølger til at skabe kavitation - lokaliserede zoner med højt tryk og temperatur - der forbedrer diffusionen af opløsningsmiddel i det brugte kaffegrums, nedbryder cellevægge og giver mulighed for større oliefrigivelse.

Desuden spiller ultralydassisteret transesterificering også en central rolle i omdannelsen af den ekstraherede kaffeolie til biodiesel. Den konventionelle transesterificeringsproces, som involverer at reagere olier eller fedtstoffer med alkohol i nærvær af en katalysator, kan være tidskrævende og mindre effektiv, når det kommer til masseproduktion. Sonikering fremskynder denne proces ved at forbedre interaktionen mellem olien, alkoholen og katalysatoren, hvilket fører til hurtigere reaktionstider og højere biodieseludbytter.

Den sammenlignende undersøgelse af Lifka og Ondruschka (2004) viser den overlegne energieffektivitet ved ultralydsblanding i modsætning til mekanisk omrøring. Det gør sonikere til den foretrukne blandingsmetode til biodieselproduktion.

Fordele ved Hielscher sonde-type sondeapparater til olieudvinding og biodieselproduktion

• Forbedret olieudvindingseffektivitet: Hielscher sonicators forbedrer olieudbyttet betydeligt under ekstraktionsprocessen. Ved at forstyrre cellestrukturen af det brugte kaffegrums muliggør disse ultralydsenheder en mere fuldstændig frigivelse af olie i opløsningsmidlet, hvilket minimerer resterende olie tilbage i biomassen.
• Accelereret transesterificering: Ultralydskavitationen genereret af Hielscher sonicators accelererer transesterificeringsreaktionen ved at intensivere blandingen af reaktanterne. Dette reducerer reaktionstiden og øger biodieseludbyttet, hvilket gør processen mere tidseffektiv og omkostningseffektiv.
• Forbedret biodieselkvalitet: Den ensartede kavitation produceret af Hielscher ultralydssonder sikrer ensartet og fuldstændig omdannelse af triglycerider til biodiesel. Dette fører til en biodiesel af højere kvalitet med færre urenheder og bedre brændstofegenskaber, herunder et lavere tågepunkt og højere oxidativ stabilitet.
• Energieffektivitet: Unlike traditional mechanical methods that require prolonged processing times and higher energy inputs, Hielscher’s ultrasonic technology operates at lower energy levels while delivering superior results. This makes ultrasonic-assisted biodiesel production more sustainable and eco-friendly.
• Skalerbarhed: Hielscher leverer ultralydsudstyr, der er skalerbart til forskellige produktionskapaciteter, fra små laboratorieopsætninger til biodieselproduktionsanlæg i industriel skala. Denne fleksibilitet giver producenterne mulighed for at optimere deres processer og opnå maksimal produktivitet.

Biodieselproduktion ved hjælp af forskellige guanidiner (3% mol) som katalysator. A) Batchreaktor til mekanisk omrøring: (methanol:rapsolie) 4:1, temperatur 65ºC (B) Ultralydsbatchreaktor: UP200St, (methanol: rapsolie) 4:1, 60% amerikansk amplitude, temperatur 35ºC. Ultralydsdrevet blanding overgår langt mekanisk omrøring.(Undersøgelse og grafer: Shinde og Kaliaguine, 2019)

Design, produktion og rådgivning – Kvalitet fremstillet i Tyskland

Hielscher ultralydapparater er kendt for deres højeste kvalitet og designstandarder. Robusthed og nem betjening muliggør en jævn integration af vores ultralydapparater i industrielle faciliteter. Hårde forhold og krævende miljøer håndteres let af Hielscher ultralydsapparater.

Hielscher Ultrasonics er et ISO-certificeret firma og lægger særlig vægt på højtydende ultralydapparater med avanceret teknologi og brugervenlighed. Selvfølgelig er Hielscher ultralydapparater CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.

Få tekniske detaljer og dit tilbud på en Hielscher biodieselreaktor!

Produktionen af biodiesel fra olie udvundet af brugt kaffegrums repræsenterer en bæredygtig og innovativ løsning til både affaldshåndtering og vedvarende energiproduktion. Kombinationen af N-hexanolieekstraktion, ultralydassisteret behandling og en to-trins syre-base-katalyseret transesterificeringsproces maksimerer oliegenvindingen og forbedrer biodieseludbyttet.

Hielscher sonde-type sonde-type sondeapparater spiller en afgørende rolle i optimering af både olieudvinding og biodieseltransesterificering. Deres overlegne teknologi sikrer højere effektivitet, hurtigere forarbejdning og forbedret kvalitet, hvilket gør dem til et fremragende valg for biodieselproducenter, der sigter mod bæredygtighed og omkostningseffektivitet i deres drift.

I en tid, hvor efterspørgslen efter vedvarende energi er konstant voksende, bidrager udnyttelse af affaldsmaterialer såsom brugt kaffegrums ikke kun til miljøbevarelse, men understøtter også den cirkulære økonomi ved at omdanne affald til værdifulde energiressourcer.
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater: