Biodiisel vetikatest ultraheli töötluse abil
Vetikaõli on huvitav säästev lähteaine biodiislikütuse tootmiseks. See on alternatiiv levinud lähteainetele, nagu sojauba, rapsi (canola) ja palmi. Ultraheli töötlus (sonikeerimine) parandab õli ekstraheerimist vetikarakkudest ja muundamist biodiisliks.
Võrreldes traditsiooniliste õlitaimedega annab vetikas aakri kohta palju rohkem õli. Kui sojauba annab tavaliselt alla 50 gallonit õli aakri kohta ja raps alla 130 gallonit aakri kohta, siis vetikas võib anda kuni 10 000 gallonit aakri kohta. Eriti head biodiislikütuse tootmise allikad on ränivetikad ja rohevetikad.
Nagu teised taimed, salvestab vetikas energiat lipiidide kujul. Õlide ekstraheerimiseks on mitmesuguseid meetodeid, näiteks pressimine, heksaanlahustiga pesemine ja ultraheli ekstraheerimine.
Vetikaõli ultraheli ekstraheerimine
Vedelike intensiivne ultraheli töötlus (sonikeerimine) tekitab helilaineid, mis levivad vedelas keskkonnas ning põhjustavad vahelduvaid kõrgrõhu- ja madalrõhutsükleid. Madalrõhutsükli ajal tekivad vedelikus suure intensiivsusega väikesed vaakumimullid. Kui mullid saavutavad teatud suuruse, kollabeeruvad need kõrgrõhutsükli ajal järsult. Seda nimetatakse kavitatsiooniks. Implosiooni ajal tekivad lokaalselt väga kõrged rõhud ja suure kiirusega vedelikujoad. Tekkivad nihkejõud lõhuvad rakustruktuuri mehaaniliselt ja parandavad massiülekannet. See mõju toetab lipiidide ekstraheerimist vetikatest.
Ultraheli segamine parandab biodiisli muundamise määra, suurendab saagist ning säästab liigset metanooli ja katalüsaatorit. Pildil on 3x UIP1000hdT (igaüks 1 kW) paigaldus biodiislitehases.
Alltoodud tabelis on näidatud tüüpilised võimsusvajadused erinevate vooluhulkade korral. Ultraheli süsteem integreeritakse tavaliselt liinisiseselt. Ultraheli töötluse reaktori saab lihtsasti paigaldada olemasolevatesse rajatistesse, mis parandab vetikate ekstraheerimist.
|
Vooluhulk
|
Võimsus
|
|---|---|
|
20 – 100 L/h
|
|
|
80 – 400 L/h
|
|
|
0,3 – 1,5 m³/h
|
|
|
2 – 10 m³/h
|
|
|
20 – 100 m³/h
|
Vetikaõli külmpressimise ultraheli eeltöötlus
Eriti pressimise eesmärgil on vajalik rakkude lõhkumise (desintegreerimise) hea kontroll, et vältida kõigi rakusiseste ainete, sealhulgas rakujäänuste, piiramatut vabanemist või toote denatureerumist. Rakustruktuuri lõhkumisega saab rakkudes talletatud rohkem lipiide vabastada välise rõhu rakendamisega.
Vetikaõli ultraheli lahustiga ekstraheerimine
Ultraheli lainete kõrgrõhutsüklid toetavad lahustite, näiteks heksaani, difusiooni rakustruktuuri. Kuna ultraheli lõhub kavitatsiooni nihkejõudude abil rakuseina mehaaniliselt, hõlbustab see lipiidide ülekannet rakust lahustisse. Pärast seda, kui õli on heksaanis lahustunud, filtreeritakse viljaliha/kude välja. Lahus destilleeritakse, et eraldada õli heksaanist. Süttivate vedelike või lahustite ultraheli töötluseks (sonikeerimiseks) ohtlikes keskkondades pakub Hielscher FM- ja ATEX-sertifikaadiga ultraheli töötlussüsteeme, näiteks UIP1000-Exd.
Ultraheli töötlus hõlbustab vetikate koristamist. Loe lähemalt ultraheli abil vetikate koristamise kohta!
Vetikaõli ultraheli ensümaatiline ekstraheerimine
Ensümaatilise töötluse ja ultraheli töötluse (sonikeerimise) kombineerimisel on täheldatav tugev sünergiline mõju. Kavitatsioon aitab ensüümidel koesse tungida, mille tulemuseks on kiirem ekstraheerimine ja suuremad saagised. Sel juhul toimib lahustina vesi ja ensüümid lagundavad rakuseinu.
Lisateave vetikaõli ultraheli ekstraheerimise kohta!
Klõpsake siin, et lugeda lähemalt ultraheli töötlusest biodiisli tootmisel!
Vetikaõli ultraheli töötlus pilootmastaabist tootmiseni
Soovitame teha pilootmastaabis katseid, nt 1 kW süsteemidega. See näitab üldisi mõjusid ja parandusi teie konkreetse protsessivoo jaoks. Kõiki tulemusi saab lineaarselt skaleerida suurte protsessivoogudeni. Arutame hea meelega teie protsessi teiega ja soovitame edasisi samme.
Ultraheli biodiisli segamise suur eelis on selle protsessi energiatõhusus. Loe lähemalt ultraheli biodiisli reaktoritega saavutatavate energiasäästude kohta!
Ultraheli esterdamist ja transesterdamist saab teha partiiprotsessina või pideva liinisisese protsessina. Skeemil on näidatud ultraheli liinisisene protsess biodiisli (FAME) transesterdamiseks.
Ultraheli tööstussüsteem läbivoolukambriga biodiisli liinisiseseks esterdamiseks ja transesterdamiseks.
Keskmise ja suure mastaabi ultraheli seadmed biodiisli tööstuslikuks tootmiseks
Hielscher Ultrasonics pakub tööstusliku klassi keskmise ja suure mastaabi ultraheli tööstusprotsessoreid biodiisli tõhusaks tootmiseks mis tahes mahus. Kõiki süsteeme saab kasutada mis tahes lähteainete transesterdamise parandamiseks, sealhulgas vetikaõli, taimeõlide, loomsete rasvade, jäätmeõlide jms puhul.
Kuna Hielscheri portfell hõlmab ultraheli süsteeme mis tahes tootmisvõimsuse jaoks, saame pakkuda ideaalset lahendust nii väikestele tootjatele kui ka suurettevõtetele. Ultraheli biodiisli muundamist saab teostada partiiprotsessina või pideva liinisisese protsessina. Paigaldus ja kasutamine on lihtne, ohutu ning annab usaldusväärselt suure tootlikkuse ja kõrgeima kvaliteediga biodiisli.
Allpool leiate soovitatavad reaktorikonfiguratsioonid erinevate tootmiskiiruste jaoks.
|
t/h
|
gal/h
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT |
0,25 kuni 0,5
|
80 kuni 160
|
| 1x UIP1000hdT |
0,5 kuni 1,0
|
160 kuni 320
|
| 1x UIP1500hdT |
0,75 kuni 1,5
|
240 kuni 480
|
| 2x UIP1000hdT |
1,0 kuni 2,0
|
320 kuni 640
|
| 2x UIP1500hdT |
1,5 kuni 3,0
|
480 kuni 960
|
| 4x UIP1500hdT |
3,0 kuni 6,0
|
960 kuni 1920
|
| 6x UIP1500hdT |
4,5 kuni 9,0
|
1440 kuni 2880
|
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid segamisrakendusteks, dispergeerimiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboratoorses, pilootmastaabis ja tööstuslikus mastaabis.
Kirjandus / viited
- 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 toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates laboriskaalast kuni tööstusliku suuruseni.