Biodiésel de Algas mediante Ultrasonidos
Aceite de algas es un interesante materia prima sostenible para la producción de biodiésel. Es una alternativa al materias primas populares, como soja, colza y palma. Ultrasonido mejora la extracción de aceite de las células de algas y la conversión a biodiesel.
En comparación con los cultivos tradicionales de aceite de semillas, algas rinde mucho más aceite por hectárea. Mientras que la soja produce típicamente menos de 50 galones de aceite por hectárea y colza genera menos de 130 galones por acre, las algas pueden producir hasta 10.000 galones por acre. En particular las diatomeas y algas verdes son buenas fuentes para la producción de biodiésel.
Al igual que otras plantas, las algas almacenan energía en forma de lípidos. Existen varios métodos para extraer los aceites, como el prensado, el lavado con disolvente de hexano y la extracción por ultrasonidos.
Extracción ultrasónica del aceite de algas
La sonicación intensa de líquidos genera ondas sonoras que se propagan en el medio líquido dando lugar a ciclos alternos de alta y baja presión. Durante el ciclo de baja presión, se crean pequeñas burbujas de vacío de alta intensidad en el líquido. Cuando las burbujas alcanzan cierto tamaño, se colapsan violentamente durante un ciclo de alta presión. Esto se denomina cavitación. Durante la implosión se producen localmente presiones muy altas y chorros de líquido a gran velocidad. Las fuerzas de cizallamiento resultantes rompen mecánicamente la estructura celular y mejoran la transferencia de material. Este efecto favorece la extracción de lípidos de las algas.
La mezcla por ultrasonidos mejora la tasa de conversión del biodiésel, aumenta el rendimiento y ahorra el exceso de metanol y catalizador. La imagen muestra la instalación de 3x UIP1000hdT (cada uno de 1 kW) en una planta de biodiésel.
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Tasa de flujo
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Potencia
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20 – 100L/hr
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80 – 400L/hr
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0,3 – 1.5 m³/hr
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2 – 10 m³/h
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20 – 100 m³/h
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Preparación ultrasónica para el prensado en frío del aceite de algas
En particular, a efectos del prensado, se requiere un buen control de la disrupción celular, para evitar una liberación sin obstáculos de todos los productos intracelulares, incluidos los restos celulares, o la desnaturalización del producto. Al romper la estructura celular, se pueden liberar más lípidos almacenados en el interior de las células mediante la aplicación de presión exterior.
Extracción ultrasónica con disolventes del aceite de algas
Los ciclos de alta presión de las ondas ultrasónicas favorecen la difusión de disolventes, como el hexano, en la estructura celular. Como los ultrasonidos rompen mecánicamente la pared celular por las fuerzas de cizallamiento de la cavitación, facilitan la transferencia de lípidos de la célula al disolvente. Una vez disuelto el aceite en el ciclohexano, se filtra la pulpa/tejido. La solución se destila para separar el aceite del hexano. Para la sonicación de líquidos o disolventes inflamables en entornos peligrosos, Hielscher ofrece sistemas de ultrasonidos con certificación FM y ATEX, como el UIP1000-Exd.
Extracción enzimática ultrasónica del aceite de algas
Al combinar el tratamiento enzimático con la sonicación se observan fuertes efectos sinérgicos. La cavitación ayuda a las enzimas a penetrar en el tejido, lo que se traduce en una extracción más rápida y mayores rendimientos. En este caso, el agua actúa como disolvente y las enzimas degradan las paredes celulares.
biodiésel a partir de aceite de algas
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Procesado ultrasónico del aceite de algas: de la escala piloto a la producción
Recomendamos realizar pruebas piloto, por ejemplo, con sistemas de 1 kW. Esto mostrará los efectos generales y la mejora de su flujo de proceso concreto. Todos los resultados pueden ampliarse linealmente a grandes flujos de proceso. Estaremos encantados de hablar con usted sobre su proceso y recomendarle los pasos a seguir.
La esterificación y la transesterificación por ultrasonidos pueden realizarse como procesos en línea continuos o por lotes. El gráfico muestra el proceso ultrasónico en línea para la transesterificación de biodiésel (FAME).
Sistema industrial ultrasónico con célula de flujo para la esterificación y transesterificación del biodiésel en línea.
Ultrasonicadores de tamaño medio y grande para la producción industrial de biodiésel
Hielscher Ultrasonics suministra procesadores industriales por ultrasonidos de tamaño medio y grande para la producción eficiente de biodiésel en cualquier volumen. Todos los sistemas pueden utilizarse para mejorar la transesterificación de cualquier tipo de materia prima, como aceite de algas, aceites vegetales, grasas animales, aceites residuales, etc.
Dado que la cartera de productos de Hielscher abarca sistemas ultrasónicos para cualquier capacidad de producción, podemos ofrecer la solución ideal tanto para pequeños productores como para grandes empresas. La conversión de biodiésel por ultrasonidos puede funcionar como proceso en línea discontinuo o continuo. La instalación y el funcionamiento son sencillos, seguros y ofrecen una producción fiable de biodiésel de calidad superior.
A continuación encontrará las configuraciones de reactor recomendadas para una serie de índices de producción.
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ton/hr
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gal/hr
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|---|---|---|
| 1 x UIP500hdT |
0.25 a 0.5
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80 a 160
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| 1 x UIP1000hdT |
0.5 a 1.0
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160 a 320
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| 1 x UIP1500hdT |
0.75 a 1.5
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240 a 480
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| 2x UIP1000hdT |
1.0 a 2.0
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320 a 640
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| 2x UIP1500hdT |
1.5 a 3.0
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480 a 960
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| 4x UIP1500hdT |
3.0 a 6.0
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960 a 1920
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| 6x UIP1500hdT |
4.5 a 9.0
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1440 a 2880
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Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.
Literatura / Referencias
- 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.
- Wu, P., Yang, Y., Colucci, J.A. and Grulke, E.A. (2007): Effect of Ultrasonication on Droplet Size in Biodiesel Mixtures. J Am Oil Chem Soc, 84: 877-884.
- Kumar D., Kumar G., Poonam, Singh C. P. (2010): Ultrasonic-assisted transesterification of Jatropha curcus oil using solid catalyst, Na/SiO2. Ultrason Sonochem. 2010 Jun; 17(5): 839-44.
- 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.
- Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).
- Nieves-Soto, M., Oscar M. Hernández-Calderón, C. A. Guerrero-Fajardo, M. A. Sánchez-Castillo, T. Viveros-García and I. Contreras-Andrade (2012): Biodiesel Current Technology: Ultrasonic Process a Realistic Industrial Application. InTechOpen 2012.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.