Biodiésel a partir de algas mediante sonicación

El aceite de algas es una materia prima sostenible de interés para la fabricación de biodiésel. Constituye una alternativa a materias primas habituales como la soja, la canola y la palma. La sonicación mejora la extracción de aceite de las células de las algas y su conversión en biodiésel.

En comparación con los cultivos oleaginosos tradicionales, las algas producen mucho más aceite por acre. Mientras que la soja suele producir menos de 50 galones de aceite por acre y la colza genera menos de 130 galones por acre, las algas pueden producir hasta 10.000 galones por acre. En particular, las diatomeas y las algas verdes son buenas fuentes para la producción de biodiésel.

Al igual que otras plantas, las algas almacenan energía en forma de lípidos. Existen diversos métodos para extraer los aceites, como el prensado, el lavado con hexano como disolvente y la extracción ultrasónica.

Extracción ultrasónica de aceite de algas

La sonicación intensa de líquidos genera ondas sonoras que se propagan por el medio líquido y producen ciclos alternos de alta y baja presión. Durante el ciclo de baja presión, se forman pequeñas burbujas de vacío de alta intensidad en el líquido. Cuando las burbujas alcanzan un determinado tamaño, colapsan violentamente durante un ciclo de alta presión. Este fenómeno se denomina cavitación. Durante la implosión se generan localmente presiones muy elevadas y chorros de líquido a alta velocidad. Las fuerzas de cizallamiento resultantes rompen mecánicamente la estructura celular y mejoran la transferencia de materia. Este efecto favorece la extracción de lípidos de las algas.

 
La tabla siguiente muestra las necesidades típicas de potencia para distintos caudales volumétricos. El sistema ultrasónico suele integrarse en línea. El reactor de sonicación se puede incorporar fácilmente a instalaciones existentes, mejorando la extracción de las algas.

Preparación ultrasónica para el prensado en frío del aceite de algas

Especialmente para el prensado, se requiere un buen control de la ruptura celular para evitar la liberación indiscriminada de todos los productos intracelulares, incluidos los restos celulares, o la desnaturalización del producto. Al romper la estructura celular, la aplicación de presión externa permite liberar una mayor cantidad de los lípidos almacenados en el interior de las células.

Extracción ultrasónica de aceite de algas con disolventes

Los ciclos de alta presión de las ondas ultrasónicas favorecen la difusión de disolventes, como el hexano, hacia el interior de la estructura celular. Dado que los ultrasonidos rompen mecánicamente la pared celular mediante las fuerzas de cizallamiento de la cavitación, facilitan la transferencia de lípidos desde la célula al disolvente. Una vez disuelto el aceite en el hexano, se separa la pulpa o el tejido mediante filtración. 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 sonicación con certificación FM y ATEX, como el UIP1000-Exd.
La sonicación facilita la recolección de algas. ¡Más información sobre la recolección de algas mediante ultrasonidos!

Extracción enzimática ultrasónica de aceite de algas

Se pueden observar fuertes efectos sinérgicos al combinar el tratamiento enzimático con la sonicación. La cavitación ayuda a las enzimas a penetrar en el tejido, lo que permite una extracción más rápida y mayores rendimientos. En este caso, el agua actúa como disolvente y las enzimas degradan las paredes celulares.
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Procesamiento ultrasónico de aceite de algas desde la escala piloto hasta la producción

Recomendamos realizar ensayos a escala piloto, por ejemplo, con sistemas de 1 kW. Estos ensayos mostrarán los efectos generales y las mejoras para su corriente de proceso específica. Todos los resultados pueden escalarse linealmente a corrientes de proceso de mayor tamaño. Estaremos encantados de analizar su proceso con usted y recomendarle los siguientes pasos.
Una gran ventaja de la mezcla ultrasónica para la producción de biodiésel es la eficiencia energética de este proceso. ¡Más información sobre el ahorro energético que permiten los reactores ultrasónicos de biodiésel!

Sonicadores de tamaño medio y a gran escala para la producción industrial de biodiésel

Hielscher Ultrasonics suministra procesadores ultrasónicos de categoría industrial, tanto de tamaño medio como a gran escala, para la producción eficiente de biodiésel en cualquier volumen. Todos los sistemas pueden utilizarse para mejorar la transesterificación de cualquier tipo de materia prima, incluidos el aceite de algas, los aceites vegetales, las grasas animales, los aceites usados, etc.
Dado que la gama de Hielscher incluye sistemas ultrasónicos para cualquier capacidad de producción, podemos ofrecer la solución ideal tanto para pequeños productores como para grandes empresas. La conversión ultrasónica a biodiésel puede realizarse por lotes o como proceso continuo en línea. La instalación y el funcionamiento son sencillos y seguros, y proporcionan de forma fiable una elevada producción de biodiésel de calidad superior.
A continuación encontrará configuraciones de reactores recomendadas para distintos niveles de producción.