Los ultrasonidos mejoran la eficiencia del procesamiento de biodiésel

Los reactores de mezcla por ultrasonidos de Hielscher mejoran su proceso de producción de biodiésel. La ultrasonicación produce mayores rendimientos de conversión de transesterificación en menos tiempo. La mezcla ultrasónica aumenta la capacidad de producción y reduce el uso de metanol y catalizador.

Procesado eficiente del biodiésel

Hoy en día, fabricar biodiésel no es sólo fabricar un combustible renovable. Los productores de biodiésel deben producir un biodiésel de alta calidad con características constantes, independientemente de las variaciones de calidad de la materia prima. “En el entorno actual, sólo los productores menos costosos son capaces de producir combustible con margen positivo.” (Bill Babler, de First Capitol Risk Management).
La tecnología de mezcla por ultrasonidos de Hielscher le ofrece la mejor eficiencia de procesamiento de biodiésel cuando construye una nueva planta de biodiésel o cuando moderniza plantas existentes. Los dispositivos ultrasónicos de Hielscher están probados y demostrados en instalaciones de todo el mundo para aumentar el rendimiento del biodiésel y reducir los costes operativos. Esto incluye desde pequeños empresarios de 1 millón de galones al año hasta plantas industriales de biodiésel de 45 millones de galones al año.

Una mejor cinética de reacción del biodiésel mejora sus beneficios

La fabricación 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 es problemática. La transesterificación convencional de los triglicéridos a ésteres metílicos grasos (FAME) y glicerina es lenta y no completa. Durante el proceso de conversión, no todas las cadenas de ácidos grasos se convierten en ésteres alquílicos (biodiésel). Esto reduce significativamente el rendimiento y la calidad del biodiésel.

Una mejor mezcla aumenta el rendimiento del biodiésel

El uso de sistemas convencionales de agitación mecánica da lugar a un largo tiempo de conversión y a un rendimiento inferior de biodiésel.
El aceite y el metanol son inmiscibles. Para que se produzca la reacción química del biodiésel, es necesario formar una emulsión de metanol en aceite. Para ello se necesitan equipos de emulsificación por ultrasonidos en lugar de mezcladores o agitadores mecánicos convencionales. La mezcla ultrasónica cavitacional es el medio más avanzado para formar emulsiones de tamaño fino a grandes caudales. Las gotas de metanol más pequeñas producen mejor biodiésel, aumentan la velocidad de reacción y requieren menos exceso de metanol.

Existe una relación directa entre el tamaño de las gotas de metanol y el rendimiento del biodiésel, así como con 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, más rápidamente.
El diagrama siguiente muestra el porcentaje en volumen de glicerina separada. Tras dos segundos de sonicación en un reactor ultrasónico Hielscher, se obtiene más glicerina más rápidamente. Por cada molécula de glicerina producida, se obtienen tres moléculas de biodiésel. Esto mejora la capacidad de su proceso y el rendimiento de la producción de biodiésel.

Ahorro de costes de instalación y modernización

La instalación de reactores ultrasónicos Hielscher en su línea de proceso de biodiesel reduce también sus costes operativos. Puede instalar reactores de ultrasonidos Hielscher en pequeños sistemas de biodiésel por lotes y en grandes plantas de biodiésel continuas. Estaremos encantados de ayudarle con la mejor configuración de instalación o con la adaptación de reactores ultrasónicos a su proceso de biodiesel existente.

Menos exceso de metanol en el proceso del biodiésel

El exceso de metanol no reacciona durante el proceso de conversión del biodiésel. Se añade un exceso de metanol para potenciar la cinética de la reacción química. El exceso de metanol debe recuperarse tras el proceso de reacción del biodiésel. La recuperación del metanol es muy cara, porque requiere mucho calor y vacío. Por lo tanto, todo exceso de metanol aumenta los costes de procesamiento. En muchas plantas de biodiésel, el sistema de recuperación del exceso de metanol es el paso más caro del proceso.

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

Hacer buen biodiésel a partir de materias primas de baja calidad

Muchos pequeños y medianos productores de biodiésel reducen sus costes cambiando a materias primas de peor calidad, como grasas animales, aceites de cocina usados o aceites vegetales usados. La intensificación del proceso por ultrasonidos mejora los resultados de conversión de cualquier materia prima. Esto facilita la producción de biodiésel conforme a las normas ASTM 6751 o EN 14212 a partir de aceite con alto contenido en FFA o grasa de alta viscosidad.

Utilizar menos catalizador para fabricar biodiésel

Los costes del material catalizador representan sólo una fracción marginal de los costes de producción de biodiésel. Al igual que ocurre con el exceso de metanol, los verdaderos costes se derivan de la recuperación y de la calidad inferior de la glicerina. La mezcla ultrasónica en el proceso de producción de biodiésel mejora la emulsificación del metanol en el aceite y genera gotas de metanol más grandes y pequeñas. Así se consigue una mejor distribución del tamaño de las gotas y un uso más eficiente del catalizador. Además, la cavitación ultrasónica mejora la transferencia de masa química. Como consecuencia, se puede ahorrar hasta un 50% de catalizador en comparación con los mezcladores o agitadores de cizallamiento.

"Estoy asombrado de cómo Hielscher ha cambiado nuestra forma de producir biodiésel. No sólo el proceso es más continuo, sino que ahorramos miles de euros en catalizador y tiempo. Recomiendo encarecidamente esta unidad a cualquiera que esté considerando un método de producción más continuo." Marcel Steinberg, EECOfuels

Produce 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 conducen a una conversión química mucho más rápida y a una separación más nítida y rápida de la glicerina. Por las razones descritas anteriormente, la glicerina contiene menos catalizador y menos monoglicéridos. Esto reduce los costes de refinado de la glicerina.

Consumir menos energía eléctrica y menos calefacción

El biodiésel es un combustible ecológico. Para ser ecológico, la energía necesaria para cultivar, cosechar y procesar el biodiésel debe ser inferior a la energía contenida en el biodiésel. La instalación de mezcladores ultrasónicos Hielscher reduce la energía total necesaria para producir biodiésel. Los dispositivos ultrasónicos Hielscher tienen una eficiencia energética excepcional en la conversión de electricidad en mezcla ultrasónica en el líquido. Para producir 1.000 galones de biodiésel, los dispositivos ultrasónicos de Hielscher utilizan aproximadamente 7 kWh de electricidad solamente. Esto es mucho menos que el consumo de energía de los mezcladores de cizalla o los mezcladores hidrodinámicos. Esto reduce la factura anual de electricidad de su planta de biodiésel.

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