Fra UCO til biodiesel ved hjælp af ultralydsreaktorer

Brugt madolie (UCO) er blevet et af de mest attraktive råmaterialer til bæredygtig produktion af biodiesel. Omdannelse af UCO til biodiesel eller methylester af brugt madolie hjælper med at reducere affald, sænker råvareomkostningerne og understøtter en mere cirkulær brændstoføkonomi. For biodieselproducenter, der er på udkig efter effektiv forarbejdningsteknologi, tilbyder ultralydsbiodieselreaktorer fra Hielscher en kraftfuld løsning til intensivering af transesterificerings- og esterificeringsprocesser.

Hielscher ultralyds biodieselreaktorer bruges i vid udstrækning til at forbedre omdannelsen af billige olier og fedtstoffer til biodiesel af høj kvalitet. Ved at skabe intens blanding på mikroskopisk niveau fremskynder ultralydskavitation kemiske reaktioner, forbedrer masseoverførslen mellem ublandbare faser og hjælper producenterne med at opnå hurtig, pålidelig og skalerbar biodieselproduktion.

UCOME – Biodiesel fra spildolie

UCOME står for used cooking oil methyl ester. Det er et biodieselbrændstof, der produceres ved at omdanne brugte madolier til fedtsyremethylestere gennem en kemisk reaktion med metanol. Fordi UCO er et genanvendt råmateriale, er UCOME særligt attraktivt ud fra både et økonomisk og et miljømæssigt perspektiv.
Sammenlignet med jomfruelige vegetabilske olier giver UCO klare omkostningsfordele, men det giver også udfordringer med hensyn til forarbejdning. Brugt madolie indeholder ofte:

• Frie fedtsyrer (FFA)
• Vand
• Fødevarerester og forurenende stoffer
• Oxidationsprodukter
• Variabel sammensætning afhængigt af kilde og brugshistorik

Disse faktorer gør proceseffektivitet og reaktorydelse særlig vigtig. Det er her, ultralyds biodieselreaktorer giver betydelige fordele.

 

 

Hvordan ultralydsreaktorer til biodiesel forbedrer omdannelsen af UCO til UCOME

Traditionel biodieselproduktion er ofte afhængig af mekanisk omrøring og varme for at bringe olie, alkohol og katalysator i kontakt med hinanden. Da olie og metanol ikke blandes godt, kan konventionelle reaktorer lide under langsomme reaktionshastigheder, ufuldstændig omdannelse, højere kemikalieforbrug og længere opholdstider.
Hielscher ultralydsreaktorer bruger højintensiv ultralyd til at generere kavitation i væsken. Kavitation producerer mikroskopiske blandingszoner med ekstremt høje forskydningskræfter. Dette bryder methanol i meget fine dråber i oliefasen og skaber et meget større grænsefladeområde til reaktion.

Resultatet er en stærkt intensiveret biodieselproces med vigtige fordele:

• Hurtigere transesterificering og esterificering
• Forbedret konverteringseffektivitet
• Bedre udnyttelse af metanol og katalysator
• Nedsat reaktionstid
• Mulighed for kontinuerlig inline-behandling
• Nem opskalering fra pilot- til industriproduktion

For UCO-råvarer med forhøjet FFA-indhold er ultralyd særligt fordelagtigt, fordi det forbedrer både syrekatalyseret esterificering og basekatalyserede transesterificeringstrin.

Fra UCO til biodiesel: Oversigt over processen

Omdannelsen af brugt madolie til biodiesel involverer generelt flere procestrin. Hielscher ultralyds biodieselreaktorer kan integreres i et-trins eller to-trins procesdesign afhængigt af råmaterialets kvalitet.

En typisk UCO til biodiesel-proces omfatter:

• Indsamling og opbevaring af brugt madolie
• Filtrering for at fjerne faste stoffer og fødevarepartikler
• Tørring eller afvanding for at reducere fugtindholdet
• FFA-analyse for at bestemme den nødvendige reaktionsvej
• Esterificering af frie fedtsyrer, når FFA er høj
• Transesterificering med metanol for at danne methylestere
• Adskillelse af biodiesel og glycerol
• Vask eller tør rensning af biodiesel
• Endelig polering for at nå specifikationerne for brændstofkvalitet

Når der er høje FFA-niveauer, bruges der ofte en forbehandling med esterificering til at omdanne frie fedtsyrer til estere før det vigtigste transesterificeringstrin. Ultralydsbehandling kan fremskynde begge faser og forbedre den samlede planteproduktivitet. Læs mere om den ultralydsassisterede to-trins biodieselkonvertering!

Hvorfor Hielscher Ultrasonic Reactors er velegnede til UCOME Biodiesel

Hielscher ultralydsreaktorer er konstrueret til industriel væskebehandling og er særligt effektive i biodieselapplikationer, hvor væske-væske-blanding styrer reaktionshastigheden. I stedet for kun at være afhængig af masseomrøring skaber ultralyd intens, lokal energi, præcis hvor det er nødvendigt.
Det giver producenterne flere praktiske fordele.

• Fremragende blanding af olie og metanol
  En af de vigtigste begrænsninger i produktionen af biodiesel er den dårlige blandbarhed af olie og metanol. Hielscher ultralydsreaktorer skaber en meget fin emulsion, som i høj grad forbedrer kontakten mellem reaktanterne. Bedre kontakt betyder hurtigere reaktionskinetik og højere konvertering.
• Høj ydeevne med vanskelige råmaterialer
  UCO er ikke et ensartet råmateriale. Dets vandindhold, FFA-niveau og forureningsbelastning kan variere fra batch til batch. Hielscher-reaktorer hjælper med at kompensere for disse variationer ved at intensivere reaktionsmiljøet, hvilket gør processen mere robust og tilpasningsdygtig.
• Kortere opholdstid
  Fordi ultralyd fremskynder esterificering og transesterificering, kan producenterne ofte opnå målkonvertering på kortere tid end med konventionelle omrørte systemer. Dette kan reducere kravene til reaktorvolumen og øge gennemstrømningen.
• Kontinuerlig inline-drift
  Hielscher ultralyds biodieselreaktorer er ideelle til kontinuerlig behandling. Inline-reaktorkonfigurationer understøtter stabil produktion med reproducerbar kvalitet, hvilket er meget værdifuldt for kommercielle biodieselanlæg.
• Ukompliceret opskalering
  En stor fordel ved Hielscher-teknologi er lineær opskalering. Procesparametre, der er etableret i laboratorie- eller pilotforsøg, kan overføres til større produktionssystemer på en mere forudsigelig måde. Det reducerer udviklingsrisikoen og forenkler udvidelsesplanlægningen.
• Industriel pålidelighed
  Hielscher-systemer er designet til krævende industrielle opgaver. For biodieselproducenter betyder det pålidelig reaktorydelse, reproducerbare resultater og kompatibilitet med automatiserede proceslinjer.
• Produktion af biodiesel i henhold til ASTM D6751 og EN 14214
  Kommercielle biodieselproducenter går ofte efter specifikationer for brændstofkvalitet som ASTM D6751 og EN 14214. Disse standarder definerer kritiske egenskaber, herunder esterindhold, viskositet, flammepunkt, syreværdi, vandindhold, oxidationsstabilitet, grænseværdier for forurenende stoffer og glycerinniveauer.

 
Læs, hvordan ultralydsproduceret biodiesel virker på dieselforbrændingsmotorer!

Hielscher ultralyds biodieselreaktorer anvendes i biodieselproduktionsprocesser designet til at opnå brændstofkvalitet i overensstemmelse med ASTM D6751 og EN 14214. I deres undersøgelse offentliggjort i 2020 viste Bastante-Saez og kolleger, at biodiesel produceret af kebabaffaldsfedt ved hjælp af en Hielscher ultralydsreaktor gav høje fedtsyremethylester (FAME) udbytter. FAME var højere (97,42 % w/w for kyllingefedt og 96,98 for okse-lammefedt) end den minimumstærskel, der er fastsat i den europæiske forordning EN 14214 (dvs. 96,5 % w/w minimum).

 

 

Biodiesel i lille skala til gårde og off-grid-brugere

I nogle lande eller regioner er reglerne for biodiesel begrænsede eller håndhæves ikke for små private brugere. Landmænd og ejere af udstyr kan producere mindre mængder biodiesel fra brugt madolie til forbrug på stedet i traktorer, generatorer, varmeapparater eller andet dieseldrevet landbrugsudstyr.
I disse tilfælde er målet ofte praktisk brændstofsubstitution snarere end certificeret kommercielt salg. Ultralydsbiodieselreaktorer kan også være attraktive for en sådan decentral produktion, fordi de tilbyder:

• Hurtig reaktionstid
• Effektiv konvertering med kompakt udstyr
• God egnethed til varierende råmaterialer af spildolie
• Reduceret afhængighed af store omrøringstanke
• Potentiale for modulære behandlingsopsætninger

Samtidig er det vigtigt at gøre det klart, at ikke-specifik biodiesel måske ikke er egnet til alle motorer, måske ikke overholder lokale lovkrav og kan give problemer med opbevaring, materialekompatibilitet, emissioner eller motorgaranti. Hvis der findes standarder for biodiesel, skal brændstoffet testes og produceres i overensstemmelse hermed, før det bruges i regulerede anvendelser eller vejkøretøjer.

 

 

Økonomiske fordele ved ultralydsproduktion af biodiesel fra UCO

Omkostningerne til råmaterialer er en af de største variabler i biodieseløkonomien. Da brugt madolie generelt er billigere end raffinerede vegetabilske olier, giver det et stort potentiale for omkostningsbesparelser. Men disse besparelser kan gå tabt, hvis processen er langsom, kemisk ineffektiv eller ude af stand til at håndtere variationer i råmaterialet.
Hielscher ultralyds biodieselreaktorer hjælper med at beskytte rentabiliteten ved at forbedre reaktionseffektiviteten og planteproduktiviteten. Potentielle økonomiske fordele omfatter:

• Bedre udnyttelse af billige UCO-råvarer
• Øget gennemstrømning
• Nedsat reaktionstid
• Lavere blandingsrelateret energibehov sammenlignet med ineffektive bulk-omrøringsscenarier
• Forbedret proceskonsistens
• Nemmere integration i kontinuerlige produktionslinjer

For producenter, der ønsker at opskalere produktionen af biodiesel fra spildolie, kan denne kombination af råvarefleksibilitet og procesintensivering være meget værdifuld.

Konverter UCO til UCOME Biodiesel effektivt med Hielscher Ultrasonic Reactors!

At omdanne brugt madolie til UCOME er en smart måde at skabe vedvarende brændstof fra affald på, samtidig med at man forbedrer bæredygtigheden og sænker omkostningerne til råmaterialer. Da UCO ofte er sværere at behandle end jomfruolier, spiller reaktorteknologi en afgørende rolle for at opnå en effektiv og pålidelig biodieselproduktion.
Hielscher ultralyds biodieselreaktorer intensiverer reaktionen mellem olie og methanol gennem kavitationsdrevet blanding og masseoverførsel. Dette muliggør hurtigere esterificering og transesterificering, bedre håndtering af variable UCO-råmaterialer og skalerbar inline-produktion af biodiesel.
For kommercielle producenter anvendes Hielscher ultralydssystemer i biodieselprocesser designet til at producere brændstof, der opfylder ASTM D6751 og EN 14214. For landmænd og små brugere i lande uden biodieselregler kan ultralydsreaktorer også understøtte kompakt produktion af mindre biodieselmængder til lokal brug af udstyr, samtidig med at man anerkender, at ikke-specifikt brændstof skal bruges forsigtigt og i overensstemmelse med lokale krav og motorkompatibilitet.
Hvis dit mål er effektiv UCO til UCOME-produktion, tilbyder Hielscher ultralyds biodieselreaktorer en kraftfuld og skalerbar teknologiplatform til moderne biodieselbehandling.

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for Hielscher ultralyds biodieselreaktorer:

Flowhastighed	Magt
20 – 100L / time	1kW
80 – 400L/time	4x1kW
0.3 – 1,5 m³/time	4x4kW
2 – 10m³/t	6x16kW
20 – 100m³/t	62x16kW

Hvorfor er Hielscher et godt valg for biodieselproducenter?

Hielscher er anerkendt for industriel ultralydsteknologi designet til reelle procesapplikationer. I biodieselproduktion giver Hielscher ultralydsreaktorer en praktisk vej til at intensivere UCO-konvertering, forbedre methanol-olie-blanding og understøtte effektiv produktion af biodiesel fra affaldsolier og fedtstoffer.

De vigtigste grunde til, at producenterne vælger Hielscher, er

• Dokumenteret ultralydsekspertise
• Inline-reaktordesign til kontinuerlig forarbejdning af biodiesel
• Egnethed til esterificering og transesterificering
• Stærk opskaleringsvej fra laboratorium til produktion
• Robust udstyr til industrielle miljøer
• Effektiv behandling af udfordrende råmaterialer som f.eks. brugt madolie

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.

---

---

Litteratur / Referencer

• 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.
• M. Maghami, S.M. Sadrameli, B. Ghobadian (2015): Production of biodiesel from fishmeal plant waste oil using ultrasonic and conventional methods. Applied Thermal Engineering, Volume 75,
  2015. 575-579.
• Veera Gnaneswar Gude, Georgene Elizabeth Grant (2013): Biodiesel from waste cooking oils via direct sonication. Applied Energy, Volume 109, 2013. 135-144.
• Medeiros, Eliane; Vieira, Bruno; Pereira, Cláudio; Nadaleti, Willian; Quadro, Maurizio; Andreazza, Robson (2019): Production of biodiesel using oil obtained from fish processing residue by conventional methods assisted by ultrasonic waves: Heating and stirring. Renewable Energy 2019.
• 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.
• 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.
• Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).

Ofte stillede spørgsmål

Kan biodiesel bruges til landbrugsudstyr?

Ja, det kan man. Landbrugsudstyr med dieselmotorer med kompressionstænding kan generelt bruge biodieselblandinger, og mange producenter godkender blandinger som B5 eller B20; højere blandinger afhænger af den specifikke motor, brændstofsystemmaterialer og OEM-vejledning.

Hvilke motorer kan køre på biodiesel?

Biodiesel er beregnet til dieselmotorer, især motorer med kompressionstænding, der bruges i køretøjer, generatorer og landbrugsmaskiner. I praksis kan stort set alle dieselmotorer køre på lave biodieselblandinger, mens brug af højere blandinger eller ren biodiesel (B100) kræver motorkompatibilitet og producentgodkendelse.

Hvad er den amerikanske ASTM D6751-standard?

ASTM D6751 er den amerikanske specifikation for biodieselbrændstofblanding, B100, til blanding med mellemdestillatbrændstoffer. Den definerer de nødvendige brændstofegenskaber og dækker kvaliteterne S15 og S500, som svarer til et maksimalt svovlindhold på 15 ppm og 500 ppm.

Hvad er UCOME Biodiesel?

UCOME betyder Used Cooking Oil Methyl Ester. Det er en fedtsyremethylester-biodiesel, der fremstilles ved at omdanne madolieaffald til methylestere, normalt til brug som dieselerstatning eller blandingskomponent.

Er UCOME egnet som blandingskomponent til bio-marin brændselsolie?

Ja, det gør det. UCOME anvendes allerede kommercielt som en blandingskomponent i marine biobrændstofformuleringer, f.eks. i blandinger med fuelolie med meget lavt svovlindhold (VLSFO). Dets egnethed afhænger af brændstofkvalitet, stabilitet, kompatibilitet og overholdelse af de relevante specifikationer for skibsbrændstof og håndteringskrav.