Biodiesel aus Algen mittels Ultraschall

Algenöl ist ein zukunftsfähiger Rohstoff für die Biodieselproduktion. Er kann durchaus als eine Alternative zu den häufig verwendeten Rohstoffen, zu denen z. B. Soja, Raps und Palmöl gehören, angesehen werden. Ultraschall erhöht die Ölextraktion aus den Algenzellen und beschleunigt die Umwandlung in Biodiesel.

Im Vergleich mit traditionellen Ölsaaten sind Algenfelder pro Hektar wesentlich ertragreicher. Besonders Kieselalgen und Grünalgen haben sich als ertragreiche Rohstoffe für die Biodieselherstellung erwiesen. Im Vergleich zu traditionellen Ölsaatenpflanzen liefern Algen viel mehr Öl pro Acre. Während Sojabohnen typischerweise weniger als 50 Gallonen Öl pro Acre produzieren und Raps weniger als 130 Gallonen pro Acre erzeugt, können Algen bis zu 10.000 Gallonen pro Acre erbringen. Insbesondere Kieselalgen und Grünalgen sind gute Quellen für die Produktion von Biodiesel.

Wie andere Pflanzen auch, speichern Algen Energie in Form von Lipiden. Es gibt verschiedene Methoden zur Gewinnung der Öle, wie z. B. Pressen, Hexanwäsche und Ultraschallextraktion.

Ultraschallextraktion von Algenöl

Die intensive Beschallung von Flüssigkeiten erzeugt Schallwellen, die sich in der Flüssigkeit durch abwechselnde Hochdruck- und Niederdruckphasen fortpflanzen. Während der Niederdruckphase entstehen in der Flüssigkeit kleine, energiereiche Vakuumblasen. Sobald die Blasen eine gewisse Größe erreichen, implodieren sie während einer Hochdruckphase und setzen dabei hochenergetische Kräfte frei. Dies wird Kavitation genannt. Bei der Implosion entstehen lokal sehr hohe Drücke und extrem schnelle Flüssigkeitsstrahlen. Die entstehenden Scherkräfte brechen die Zellstrukturen mechanisch auf und erhöhen den Materialaustausch. Dieser Effekt unterstützt die Extraktion der Algenlipide.

 
Die folgende Tabelle zeigt den typischen Leistungsbedarf für verschiedene Volumenströme. Das Ultraschallsystem wird in der Regel in die Anlage integriert. Der Ultraschallreaktor kann leicht in bestehende Anlagen nachgerüstet werden und verbessert die Algenextraktion.

Ultraschall-gestützte Kaltpressung von Algenöl

Beim Pressen der Algen ist eine genaue Kontrolle des Zellaufschlusses erforderlich, um die ungehinderte Abgabe aller interzellulären Produkte, einschließlich der Zellreste, oder eine Denaturierung zu verhindern. Beim Aufbrechen der Zellstrukturen können die sich in der Zelle befindlichen Lipide durch Druck von außen effektiver freigesetzt werden.

Ultraschall-gestützte Lösungsmittel-Extraktion von Algenöl

Die hohen Druckzyklen der Ultraschallwellen unterstützen die Diffusion von Lösungsmitteln wie Hexan in die Zellstruktur. Da der Ultraschall die Zellwand durch die Kavitationsscherkräfte mechanisch bricht, erleichtert er den Transfer von Lipiden aus der Zelle in das Lösungsmittel. Nachdem sich das Öl im Cyclohexan aufgelöst hat, wird das Fruchtfleisch/Gewebe herausgefiltert. Die Lösung wird destilliert, um das Öl vom Hexan zu trennen. Für die Beschallung von brennbaren Flüssigkeiten oder Lösungsmitteln in explosionsgefährdeten Umgebungen bietet Hielscher FM- und ATEX-zertifizierte Ultraschallsysteme an, wie z.B. das UIP1000-Exd.

Enzymatische Extraktion von Algenöl mittels Ultraschall

Starke Synergieeffekte können beim Einsatz der enzymatischen Aufbereitung in Kombination mit Ultraschall beobachtet werden. Die Kavitation unterstützt das Eindringen der Enzyme in das Zellgewebe. Dadurch lassen sich eine schnellere Extraktion und ein höherer Ertrag erzielen. Dabei übernimmt Wasser die Funktion des Lösemittels, während die Enzyme die Zellwände abbauen.

Ultraschall-gestützte Biodieselproduktion aus Algenöl

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Biodiesel aus Algenöl - vom Pilotmaßstab bis zur industriellen Produktion

Wir empfehlen anfänglich Testprojekte in entsprechend kleineren Maßen, so z.B. mit dem 1kW-System. Dabei werden die allgemeinen Prozess- und Anwendungseffekte ebenso wie die Leistungssteigerung bezüglich Ihres individuellen Prozessablaufes erkennbar." width="150" height="98" /> Für anfängliche Pilotprojekte und Testverfahren empfehlen wir Ihnen den Einsatz eines kleineren Gerätes, wie z. B. eines 1kW-Systems. Dies zeigt Ihnen die generelle Funktionsweise ebenso wie die Leistungssteigerung für Ihren individuellen Prozess. All diese Versuchsverfahren können anschließend problemlos parallel zum Testverfahren vergrößert werden. Gerne besprechen wir mit Ihnen Ihr Anliegen und beraten Sie während der weiteren Schritte.

Ultraschallprozessoren für die industrielle Biodieselproduktion

Hielscher Ultrasonics liefert sowohl mittelgroße als auch großtechnische Ultraschallprozessoren für die effiziente Produktion von Biodiesel in jeder Größenordnung. Alle Systeme können zur Verbesserung der Umesterung aller Arten von Rohstoffen eingesetzt werden, einschließlich Algenöl, Pflanzenöle, tierische Fette, Altöle usw.
Da das Hielscher Portfolio Ultraschallsysteme für jede Produktionskapazität umfasst, können wir sowohl für kleine Produzenten als auch für große Unternehmen die ideale Lösung anbieten. Die ultraschall-gestützte Umesterung on Ölen und Fetten kann als Batch- oder als kontinuierlicher Inline-Prozess betrieben werden. Die Installation und Bedienung ist einfach, sicher und liefert zuverlässig hohe Erträge in bester Biodieselqualität.
Nachfolgend finden Sie empfohlene Ultraschallprozesssoren für verschiedene Produktionsraten.