Los ultrasonidos mejoran la eficiencia del proceso de producción de biodiésel

Los reactores de mezcla ultrasónica de Hielscher mejoran su proceso de producción de biodiésel. La sonicación permite alcanzar mayores rendimientos de conversión por transesterificación en menos tiempo. La mezcla ultrasónica aumenta la capacidad de producción y reduce el consumo de metanol y catalizador.

Producción eficiente de biodiésel

Hoy en día, fabricar biodiésel implica mucho más que producir un combustible renovable. Los productores deben obtener un biodiésel de alta calidad con características constantes, independientemente de las variaciones en la calidad de las materias primas. «En el contexto actual, solo los productores con los costes más bajos pueden producir combustible con un margen positivo.» (Bill Babler, de First Capitol Risk Management).
La tecnología de mezcla ultrasónica de Hielscher le ofrece la máxima eficiencia en la producción de biodiésel, tanto al construir una nueva planta como al modernizar plantas existentes. Los equipos ultrasónicos de Hielscher se han probado en instalaciones de todo el mundo y han demostrado que aumentan el rendimiento de biodiésel y reducen los costes operativos. Estas instalaciones incluyen tanto pequeños productores con una capacidad de 1 millón de galones al año como plantas industriales de biodiésel con una capacidad de 45 millones de galones al año.

Una mejor cinética de reacción del biodiésel aumenta sus beneficios

La producción de biodiésel a partir de aceite, metanol (o etanol) y un catalizador es un proceso químico sencillo denominado transesterificación. Sin embargo, la cinética de reacción de este proceso plantea problemas. La transesterificación convencional de los triglicéridos en ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME) y glicerina es lenta e incompleta. Durante el proceso de conversión, no todas las cadenas de ácidos grasos se transforman en ésteres alquílicos (biodiésel). ¡Esto reduce considerablemente el rendimiento y la calidad de su biodiésel!

Una mejor mezcla permite obtener un mayor rendimiento de biodiésel

El uso de sistemas convencionales de agitación mecánica da lugar a tiempos de conversión prolongados y a un menor rendimiento de biodiésel.
El aceite y el metanol son inmiscibles. Para que se produzca la reacción química de formación del biodiésel, es necesario formar una emulsión de metanol en aceite. Esto requiere equipos de emulsificación ultrasónica en lugar de mezcladores o agitadores mecánicos convencionales. La mezcla por cavitación ultrasónica es el método más avanzado para formar emulsiones con gotas finas a caudales elevados. Las gotas de metanol más pequeñas permiten obtener un biodiésel de mejor calidad, aumentan la velocidad de reacción y requieren menos metanol en exceso.

Existe una relación directa entre el tamaño de las gotas de metanol y tanto el rendimiento de biodiésel como la velocidad de conversión. Esto convierte a los reactores ultrasónicos de Hielscher en la tecnología más productiva de la industria del biodiésel. Los reactores de mezcla ultrasónica producen más biodiésel de alta calidad en menos tiempo.
El diagrama siguiente muestra el porcentaje en volumen de glicerina separada. Tras dos segundos de sonicación en un reactor ultrasónico de Hielscher, se obtiene más glicerina en menos tiempo. Por cada molécula de glicerina producida, se generan tres moléculas de biodiésel. Esto mejora la capacidad de su proceso y el rendimiento de producción de biodiésel.

Ahorro de costes mediante la instalación y la adaptación de equipos existentes

La instalación de reactores ultrasónicos de Hielscher en su línea de producción de biodiésel también reduce sus costes operativos. Puede instalar reactores ultrasónicos de Hielscher tanto en pequeños sistemas de producción de biodiésel por lotes como en grandes plantas de producción continua. Estaremos encantados de ayudarle a elegir la configuración de instalación más adecuada o a incorporar reactores ultrasónicos a su proceso de producción de biodiésel existente.

Menos metanol en exceso en el proceso de producción de biodiésel

El metanol en exceso no reacciona durante el proceso de conversión a biodiésel. Se añade un exceso de metanol para mejorar la cinética de la reacción química. Este metanol en exceso debe recuperarse después de la reacción de formación del biodiésel. La recuperación del metanol es muy costosa, ya que requiere mucho calor y vacío. Por tanto, todo el metanol en exceso aumenta sus costes de producción. En muchas plantas de biodiésel, la recuperación del metanol en exceso es la etapa más costosa del proceso.

El uso de reactores ultrasónicos de Hielscher reduce hasta en un 50% el exceso de metanol necesario. Una relación estequiométrica de 1:4 o 1:4,5 (aceite : metanol) es suficiente para la mayoría de las materias primas cuando se utiliza la mezcla ultrasónica de Hielscher.

Produzca biodiésel de buena calidad a partir de materias primas de baja calidad

Muchos pequeños y medianos productores de biodiésel reducen sus costes recurriendo a materias primas de menor calidad, como grasas animales, aceites de cocina usados o aceites vegetales residuales. La intensificación del proceso mediante ultrasonidos mejora los resultados de conversión de cualquier materia prima. Esto facilita la producción de biodiésel conforme a ASTM 6751 o EN 14212 a partir de aceites con un alto contenido de ácidos grasos libres (FFA) o de grasas de alta viscosidad.

Utilice menos catalizador al producir biodiésel

El coste del catalizador como materia prima representa únicamente una pequeña fracción de los costes de producción de biodiésel. Al igual que ocurre con el metanol en exceso, los costes reales se deben a su recuperación y a la menor calidad de la glicerina. La mezcla ultrasónica en el proceso de producción de biodiésel mejora la emulsificación del metanol en aceite y genera un mayor número de gotas de metanol de menor tamaño. Esto permite obtener una mejor distribución del tamaño de las gotas y utilizar el catalizador de forma más eficiente. Además, la cavitación ultrasónica mejora la transferencia de masa en la reacción química. En consecuencia, puede ahorrar hasta un 50% de catalizador en comparación con los mezcladores de cizallamiento o los agitadores.

“Me sorprende cómo Hielscher ha cambiado nuestra forma de producir biodiésel. El proceso no solo es más continuo, sino que ahorramos miles en catalizador y tiempo. Recomiendo encarecidamente este equipo a cualquiera que esté considerando un método de producción más continuo.” Marcel Steinberg, EECOfuels

Obtenga glicerina de mayor calidad

La glicerina es un subproducto de la producción de biodiésel. Una mayor tasa de conversión y un menor uso de metanol en exceso permiten una conversión química mucho más rápida y una separación de la glicerina más nítida y rápida. Por las razones descritas anteriormente, la glicerina contiene menos catalizador y menos monoglicéridos. Esto reduce los costes de refinado de la glicerina.

Consuma menos energía eléctrica y reduzca las necesidades de calentamiento

El biodiésel es un combustible ecológico. Para que lo sea, la energía necesaria para el cultivo, la cosecha y la producción de biodiésel debe ser inferior a la energía contenida en el propio biodiésel. La incorporación de la mezcla ultrasónica de Hielscher reduce la energía total necesaria para producir biodiésel. Los equipos ultrasónicos de Hielscher ofrecen una eficiencia energética excepcional al convertir la electricidad en mezcla ultrasónica en el líquido. Para producir 1000 galones de biodiésel, los equipos ultrasónicos de Hielscher consumen tan solo unos 7 kWh de electricidad. Esto es mucho menos que el consumo energético de los mezcladores de cizallamiento o los mezcladores hidrodinámicos. Así se reduce la factura eléctrica anual de su planta de biodiésel.

En general, la transesterificación del biodiésel asistida por ultrasonidos puede realizarse a temperaturas de proceso más bajas. Esto reduce la energía necesaria para el calentamiento.