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.

Se pueden observar importantes efectos sinérgicos en los tratamientos que combinan el uso de enzimas y de ultrasonidos.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.

Como otras plantas, algas almacena energía en forma de lípidos. Existen varios métodos para la extracción de los aceites, como presionar, el lavado solvente hexano y la Extracción ultrasónica.

Extracción por ultrasonidos del aceite de algas

La intensa sonicación de líquidos genera ondas de sonido que se propagan a los medios líquidos y dan como resultado alternar ciclos de alta presión 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 un cierto tamaño, colapsan violentamente durante un ciclo de alta presión. Esto se llama cavitación. Durante la implosión se producen localmente altas presiones y chorros de líquido de alta velocidad. Las fuerzas de corte resultantes rompen la estructura celular mecánicamente y mejoran la transferencia de material. Este efecto apoya la extracción de lípidos de las algas.

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3x UIP1000hdT ultrasonicators for highly efficient biodiesel transesterification using algae oil

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 1kW) en una planta de biodiésel.

La tabla a la derecha muestra los requisitos de potencia típicos para varios flujos de volumen. El sistema ultrasónico generalmente se integra en línea. El reactor de ultrasonidos se puede adaptar fácilmente a las instalaciones existentes, mejorando la extracción de algas.
Tasa de flujo
Potencia
20100L/hr
80400L/hr
0,31.5 m³/hr
210m³ / hora
20100 m³ / hora

Preparación por ultrasonidos para el prensado en frío del aceite de algas

En particular, para el propósito del prensado, se requiere un buen control de la disrupción celular, para evitar una liberación sin impedimentos 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 dentro de las células mediante la aplicación de presión exterior.

Extracción de aceite de algas con disolventes por ultrasonidos

Los ciclos de alta presión de las ondas ultrasónicas apoyan la difusión de solventes como hexano en la estructura celular. Como ultrasonido rompe la pared de célula mecánicamente por las fuerzas de cizalla de cavitación, lo facilita a la transferencia de lípidos de la célula en el solvente. Después de que el aceite se disuelve en el ciclohexano se filtran el tejido/ la pulpa. La solución se destila para separar el aceite del hexano. Para la sonicación de líquidos inflamables o solventes en entornos peligrosos, Hielscher Ultrasonics ofrece sistemas de ultrasonidos certificado con ATEX o FM, tales como el UIP1000-Exd.

Extracción enzimática por ultrasonidos del aceite de algas

Se pueden observar fuertes efectos sinérgicos al combinar el tratamiento enzimático con la sonicación. La cavitación ayuda a las enzimas en la penetración del tejido, lo que resulta en una extracción más rápida y mayores rendimientos. En este caso, el agua actúa como disolvente y las enzimas degradan las paredes celulares.

Biodiesel de Algae Oil

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Procesamiento de aceite de algas por ultrasonidos, desde la escala piloto hasta la producción

Recomendamos ensayos a escala piloto, por ejemplo, utilizando sistemas de 1kW. Esto mostrará los efectos generales y la mejora para su flujo de proceso particular.Recomendamos ensayos a escala piloto, por ejemplo, utilizando sistemas de 1kW. Esto mostrará los efectos generales y la mejora para su flujo de proceso particular. Todos los resultados se pueden escalar linealmente a grandes flujos de proceso. Estaremos encantados de discutir su proceso con usted y recomendar otros pasos.

Process chart showing the biodiesel process in continuous flow mode. Ultrasound can improve esterification and transesterification significantly.

La esterificación y la transesterificación por ultrasonidos pueden llevarse a cabo como proceso en línea por lotes o continuo. El gráfico muestra el proceso en línea por ultrasonidos para la transesterificación del biodiésel (FAME).


Hielscher ultrasonic reactor for biodiesel transesterification with superior process efficiency

Sistema industrial de ultrasonidos con célula de flujo para la esterificación y transesterificación del biodiésel en línea.

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Ultrasonidos de tamaño medio y grande para la producción industrial de biodiésel

Hielscher Ultrasonics’ suministra procesadores ultrasónicos industriales 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 el aceite de algas, los aceites vegetales, las grasas animales, los aceites residuales, etc.
Dado que la cartera de productos de Hielscher abarca sistemas de ultrasonidos 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 por lotes o continuo. La instalación y el funcionamiento son sencillos, seguros y proporcionan una producción fiable de biodiésel de calidad superior.
A continuación encontrará las configuraciones de reactores recomendadas para una serie de índices de producción.

ton/hr
gal/hr
1 x UIP500hdT
0.25 a 0.5
80 a 160
1 x UIP1000hdT
0.5 a 1.0
160 a 320
1 x UIP1500hdT
0.75 a 1.5
240 a 480
2x UIP1000hdT
1.0 a 2.0
320 a 640
2x UIP1500hdT
1.5 a 3.0
480 a 960
4x UIP1500hdT
3.0 a 6.0
960 a 1920
6x UIP1500hdT
4.5 a 9.0
1440 a 2880

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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

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




High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.