Biodiesel aus Algen mittels Ultraschall

Algenöl ist ein interessanter nachhaltiger Rohstoff für die Biodieselherstellung. Es ist eine Alternative zu gängigen Rohstoffen wie Soja, Raps und Palmöl. Die Ultraschallbehandlung verbessert die Extraktion von Öl aus den Algenzellen und die Umwandlung zu Biodiesel.

Im Vergleich zu herkömmlichen Ölsaaten liefern Algen deutlich mehr Öl pro Acre. Während Soja typischerweise weniger als 50 Gallonen Öl pro Acre und Raps weniger als 130 Gallonen pro Acre liefert, können Algen bis zu 10.000 Gallonen pro Acre liefern. Insbesondere Kieselalgen und Grünalgen eignen sich gut als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Biodiesel.

Wie andere Pflanzen speichern Algen Energie in Form von Lipiden. Zur Extraktion der Öle gibt es verschiedene Verfahren, beispielsweise Pressen, Auswaschen mit dem Lösungsmittel Hexan und Ultraschallextraktion.

Ultraschallextraktion von Algenöl

Die intensive Beschallung von Flüssigkeiten erzeugt Schallwellen, die sich im flüssigen Medium ausbreiten und abwechselnde Hochdruck- und Niederdruckzyklen hervorrufen. Während des Niederdruckzyklus entstehen bei hoher Intensität kleine Vakuumblasen in der Flüssigkeit. Sobald die Blasen eine bestimmte Größe erreichen, kollabieren sie während eines Hochdruckzyklus heftig. Dies wird als Kavitation bezeichnet. Während der Implosion entstehen lokal sehr hohe Drücke und Flüssigkeitsstrahlen mit hoher Geschwindigkeit. Die daraus resultierenden Scherkräfte brechen die Zellstruktur mechanisch auf und verbessern den Stofftransport. Dieser Effekt unterstützt die Extraktion von Lipiden aus Algen.

 
Die folgende Tabelle zeigt den typischen Leistungsbedarf für verschiedene Volumenströme. Das Ultraschallsystem wird in der Regel inline integriert. Der Ultraschallreaktor lässt sich einfach in bestehenden Anlagen nachrüsten und verbessert so die Algenextraktion.

Vorbereitung mit Ultraschall für die Kaltpressung von Algenöl

Insbesondere für das Pressen muss der Zellaufschluss gut kontrolliert werden, um eine ungehinderte Freisetzung aller intrazellulären Produkte einschließlich Zelltrümmern oder eine Denaturierung des Produkts zu vermeiden. Durch das Aufbrechen der Zellstruktur können bei Anwendung von äußerem Druck mehr der in den Zellen gespeicherten Lipide freigesetzt werden.

Ultraschallgestützte Lösungsmittelextraktion von Algenöl

Die Hochdruckzyklen der Ultraschallwellen unterstützen die Diffusion von Lösungsmitteln wie Hexan in die Zellstruktur. Da Ultraschall die Zellwand durch die Scherkräfte der Kavitation mechanisch aufbricht, erleichtert er den Übergang von Lipiden aus der Zelle in das Lösungsmittel. Nachdem sich das Öl im Cyclohexan gelöst hat, wird die Masse beziehungsweise das Gewebe herausgefiltert. Die Lösung wird destilliert, um das Öl vom Hexan zu trennen. Für die Beschallung entzündlicher Flüssigkeiten oder Lösungsmittel in explosionsgefährdeten Bereichen bietet Hielscher FM- und ATEX-zertifizierte Ultraschallsysteme wie den UIP1000-Exd an.
Die Ultraschallbehandlung erleichtert die Algenernte. Lesen Sie mehr über die ultraschallgestützte Algenernte!

Ultraschallgestützte enzymatische Extraktion von Algenöl

Bei der Kombination von enzymatischer Behandlung und Beschallung lassen sich starke Synergieeffekte beobachten. Die Kavitation unterstützt das Eindringen der Enzyme in das Gewebe, wodurch die Extraktion beschleunigt und die Ausbeute erhöht wird. In diesem Fall dient Wasser als Lösungsmittel, und die Enzyme bauen die Zellwände ab.
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Ultraschallgestützte Algenölverarbeitung vom Pilotmaßstab bis zur Produktion

Wir empfehlen Versuche im Pilotmaßstab, beispielsweise mit 1kW-Systemen. Diese zeigen die allgemeinen Effekte und die Verbesserung für Ihren spezifischen Prozessstrom. Alle Ergebnisse lassen sich linear auf große Prozessströme übertragen. Gerne besprechen wir Ihren Prozess mit Ihnen und empfehlen weitere Schritte.
Ein großer Vorteil des Mischens mit Ultraschall bei der Biodieselherstellung ist die Energieeffizienz dieses Verfahrens. Lesen Sie mehr über die Energieeinsparungen durch Ultraschallreaktoren für Biodiesel!

Mittelgroße und große Ultraschallgeräte für die industrielle Biodieselproduktion

Hielscher Ultrasonics liefert mittelgroße sowie große industrielle Ultraschallprozessoren für die effiziente Herstellung von Biodiesel in beliebigen Mengen. Alle Systeme können zur Verbesserung der Umesterung verschiedenster Rohstoffe eingesetzt werden, darunter Algenöl, Pflanzenöle, tierische Fette, Altöle usw.
Da das Portfolio von Hielscher Ultraschallsysteme für jede Produktionskapazität umfasst, können wir sowohl kleinen Herstellern als auch großen Unternehmen die ideale Lösung anbieten. Die ultraschallgestützte Umwandlung zu Biodiesel kann als Chargenverfahren oder als kontinuierlicher Inline-Prozess betrieben werden. Installation und Betrieb sind einfach und sicher. Die Anlagen liefern zuverlässig hohe Produktionsmengen bei hervorragender Biodieselqualität.
Nachfolgend finden Sie empfohlene Reaktorkonfigurationen für verschiedene Produktionsraten.