UCO-st biodiislikütuseni ultrahelireaktorite abil

Kasutatud toiduõli (UCO) on muutunud üheks kõige atraktiivsemaks lähteaineks säästva biodiislikütuse tootmiseks. Kasutatud toiduõli muundamine biodiislikütuseks ehk kasutatud toiduõli metüülestriks aitab vähendada jäätmeid, alandab toorainekulusid ja toetab ringikujulisemat kütusemajandust. Biodiislikütuse tootjatele, kes otsivad tõhusat töötlemistehnoloogiat, pakuvad Hielscheri ultraheli-biodiislireaktorid võimsat lahendust ümberesterdamise ja esterdamise protsesside intensiivistamiseks.

Hielscheri ultrahelireaktoreid kasutatakse laialdaselt odavate õlide ja rasvade kvaliteetseks biodiislikütuseks muundamiseks. Tekitades intensiivse segamise mikroskoopilisel tasandil, kiirendab ultraheli-kavitatsioon keemilisi reaktsioone, parandab massiülekannet segunematu faasi vahel ning aitab tootjatel saavutada kiire, usaldusväärne ja skaleeritav biodiisli tootmine.

UCOME – Jäätmetest toodetud biodiislikütus

UCOME tähistab kasutatud toiduõli metüülester. See on biodiislikütus, mida toodetakse toiduõlijäätmete muundamisel metanooliga toimuva keemilise reaktsiooni teel rasvhappe metüülestriks. Kuna UCO on ringlussevõetud tooraine, on UCOME eriti atraktiivne nii majanduslikust kui ka keskkonnaalasest seisukohast.
Võrreldes neitsioliste taimeõlidega pakub UCO selgeid kulueeliseid, kuid see esitab ka töötlemisprobleeme. Kasutatud toiduõli sisaldab sageli:

• Vabad rasvhapped (FFA)
• Vesi
• Toiduainete jäägid ja saasteained
• Oksüdatsiooniproduktid
• Muutlik koostis sõltuvalt allikast ja kasutusloost

Need tegurid muudavad protsessi tõhususe ja reaktori jõudluse eriti oluliseks. Siinkohal pakuvad ultraheli biodiislireaktorid märkimisväärseid eeliseid.

 

 

Kuidas ultraheli biodiisli reaktorid parandavad UCO-lt UCOME-ks muundamist

Traditsiooniline biodiislikütuse tootmine põhineb sageli mehaanilisel segamisel ja kuumusel, et õli, alkohol ja katalüsaator omavahel kokku viia. Kuna õli ja metanool ei segune hästi, võivad tavalised reaktorid kannatada aeglase reaktsioonikiiruse, mittetäieliku muundumise, suurema kemikaalikulu ja pikema viibeaja tõttu.
Hielscheri ultrahelireaktorid kasutavad suure intensiivsusega ultraheli, et tekitada vedelikus kavitatsiooni. Kavitatsioon tekitab mikroskoopilisi segunemistsoone koos äärmiselt suurte nihkejõududega. See purustab metanooli õlifaasis väga peenteks tilkadeks ja loob palju suurema piiripinna reaktsiooniks.

Tulemuseks on väga intensiivne biodiisliprotsess, millel on olulised eelised:

• Kiirem ümberesterdamine ja esterdamine
• Parem muundamise tõhusus
• Metanooli ja katalüsaatori parem kasutamine
• Vähenenud reaktsiooniaeg
• Pideva inline töötlemise võime
• Lihtne üleminek pilootprojektist tööstuslikule tootmisele

Kõrge FFA sisaldusega UCO lähteainete puhul on ultraheli eriti kasulik, sest see tõhustab nii happekatalüüsitud esterdamist kui ka baas-katalüüsitud ümberesterdamist.

UCO-st biodiislikütuseni: Ülevaade protsessist

Kasutatud toiduõli muundamine biodiislikütuseks hõlmab üldiselt mitut protsessi etappi. Hielscheri ultraheli-biodiislireaktoreid saab sõltuvalt lähteaine kvaliteedist integreerida ühe- või kaheetapilisse protsessi.

Tüüpiline UCO-st biodiislikütuseks muutmise protsess hõlmab järgmist:

• Kasutatud toiduõli kogumine ja ladustamine
• Filtreerimine tahkete ainete ja toiduosakeste eemaldamiseks
• Kuivatamine või veetustamine niiskusesisalduse vähendamiseks
• FFA analüüs vajaliku reaktsioonitee kindlaksmääramiseks
• Vabade rasvhapete esterdamine, kui FFA on kõrge
• Ümberesterdamine metanooliga metüülestrite moodustamiseks
• Biodiisli ja glütserooli eraldamine
• Biodiisli pesemine või kuivpuhastamine
• Lõplik lihvimine kütusekvaliteedi spetsifikatsioonide saavutamiseks

Kui rasvhapete sisaldus on kõrge, kasutatakse sageli esterdamise eeltöötlust, et muuta vabad rasvhapped enne põhilist ümberesterdamisetappi estriteks. Ultrahelitöötlus võib kiirendada mõlemat etappi ja parandada tehase üldist tootlikkust. Loe lähemalt ultraheli abil toimuva kaheastmelise biodiislikütuse muundamise kohta!

Miks Hielscheri ultrahelireaktorid sobivad hästi UCOME biodiisli jaoks

Hielscheri ultrahelireaktorid on projekteeritud vedelike tööstuslikuks töötlemiseks ja on eriti tõhusad biodiisli rakendustes, kus vedeliku ja vedeliku segamine kontrollib reaktsioonikiirust. Selle asemel, et sõltuda ainult lahtisest segamisest, tekitab ultraheli intensiivset lokaalset energiat täpselt seal, kus seda vajatakse.
See annab tootjatele mitmeid praktilisi eeliseid.

• Suurepärane õli ja metanooli segamine
  Üks peamisi piiranguid biodiisli tootmisel on õli ja metanooli halb segunevus. Hielscheri ultrahelireaktorid tekitavad väga peene emulsiooni, mis parandab oluliselt reaktijate vahelist kontakti. Parem kontakt tähendab kiiremat reaktsioonikineetikat ja suuremat muundumist.
• Kõrge jõudlus raskete lähteainetega
  UCO ei ole ühtne tooraine. Selle veesisaldus, FFA sisaldus ja saastekoormus võivad partiide lõikes erineda. Hielscheri reaktorid aitavad neid erinevusi kompenseerida, intensiivistades reaktsioonikeskkonda, muutes protsessi vastupidavamaks ja kohanemisvõimelisemaks.
• Lühem viibimisaeg
  Kuna ultraheli kiirendab esterdamist ja ümberesterdamist, saavutavad tootjad sageli eesmärgi muundamise kiiremini kui tavaliste segamissüsteemide puhul. See võib vähendada reaktori mahu nõudeid ja suurendada läbilaskevõimet.
• Pidev inline töötamine
  Hielscheri ultraheli biodiislireaktorid on ideaalsed pidevaks töötlemiseks. Inline-reaktori konfiguratsioonid toetavad püsivat tootmist reprodutseeritava kvaliteediga, mis on väga väärtuslik kommertslike biodiislikütuse tehaste jaoks.
• Lihtne skaleerimine
  Hielscheri tehnoloogia peamine eelis on lineaarne skaleerimine. Laboratooriumis või pilootkatsetes kindlaks määratud protsessiparameetrid saab prognoositavamalt üle kanda suurematele tootmissüsteemidele. See vähendab arendusriski ja lihtsustab laiendamise planeerimist.
• Tööstuslik usaldusväärsus
  Hielscheri süsteemid on mõeldud nõudlikuks tööstuslikuks kasutamiseks. Biodiislikütuse tootjate jaoks tähendab see usaldusväärset reaktori jõudlust, reprodutseeritavaid tulemusi ja ühilduvust automatiseeritud protsessiliinidega.
• Biodiisli tootmine vastavalt ASTM D6751 ja EN 14214 nõuetele
  Kaubanduslikud biodiislikütuse tootjad seavad sageli eesmärgiks kütuse kvaliteedinõuded, nagu ASTM D6751 ja EN 14214. Need standardid määratlevad kriitilised omadused, sealhulgas estrisisaldus, viskoossus, leekpunkt, happeväärtus, veesisaldus, oksüdatsioonistabiilsus, saasteainete piirnormid ja glütseriinisisaldus.

 
Loe, kuidas ultraheli abil toodetud biodiisel töötab diiselmootorites!

Hielscheri ultrahelireaktoreid kasutatakse biodiislikütuse tootmisprotsessides, mis on kavandatud kütuse kvaliteedi saavutamiseks vastavalt ASTM D6751 ja EN 14214 nõuetele. Oma 2020. aastal avaldatud uuringus näitasid Bastante-Saez ja kolleegid, et Hielscheri ultrahelireaktori abil kebabrasvajäätmetest toodetud biodiislikütus andis kõrge rasvhappe metüülestrite (FAME) saagise. FAME oli kõrgem (97,42% m/mahuprotsenti kanarasva puhul ja 96,98 m/mahuprotsenti veiseliha-lammasrasva puhul) kui Euroopa määrusega EN 14214 kehtestatud miinimumkünnis (st vähemalt 96,5% m/mahuprotsenti).

 

 

Väikesemahuline biodiislikütus põllumajandusettevõtetele ja võrguühenduseta kasutajatele

Mõnes riigis või piirkonnas on biodiislit käsitlevad eeskirjad piiratud või neid ei kohaldata väikeste eratarbijate suhtes. Põllumajandustootjad ja seadmete omanikud võivad toota väiksemaid koguseid biodiislikütust kasutatud toiduõlist kohapealseks tarbimiseks traktorites, generaatorites, kütteseadmetes või muudes diiselmootoriga põllumajandusseadmetes.
Sellistel juhtudel on eesmärk sageli pigem praktiline kütuse asendamine kui sertifitseeritud kaubanduslik müük. Ultraheli biodiislireaktorid võivad olla sellise detsentraliseeritud tootmise jaoks atraktiivsed ka seetõttu, et nad pakuvad:

• Kiire reageerimisaeg
• Tõhus muundamine kompaktsete seadmetega
• Hea sobivus varieeruvate õlijäätmete kasutamiseks
• Vähenenud sõltuvus suurtest segamismahutitest
• Võimalus modulaarsete töötlemiskomplektide loomiseks

Samal ajal on oluline selgelt märkida, et mittespetsiifiline biodiisel ei pruugi sobida kõikidele mootoritele, ei pruugi vastata kohalikele õigusaktidele ning võib tekitada probleeme ladustamise, materjalide ühilduvuse, heitkoguste või mootori garantiiga. Kui on olemas biodiisli standardid, tuleks kütust enne selle kasutamist reguleeritud rakendustes või maanteesõidukites vastavalt testida ja toota.

 

 

Ultraheli biodiislikütuse tootmise majanduslikud eelised UCO-st

Tooraine maksumus on üks suurimaid muutujaid biodiislikütuse majanduses. Kuna kasutatud toiduõli on üldiselt odavam kui rafineeritud taimeõlid, pakub see suurt potentsiaali kulude kokkuhoiuks. Kuid see kokkuhoid võib kaduda, kui protsess on aeglane, keemiliselt ebaefektiivne või ei suuda toime tulla lähteaine varieeruvusega.
Hielscheri ultraheli biodiislireaktorid aitavad kaitsta kasumlikkust, parandades reaktsiooni tõhusust ja tehase tootlikkust. Võimalikud majanduslikud eelised on järgmised:

• Odavamate UCO lähteainete parem kasutamine
• Suurenenud läbilaskevõime
• Vähenenud reaktsiooniaeg
• Väiksem segamisega seotud energiavajadus võrreldes ebatõhusa lahtise segamise stsenaariumidega
• Protsessi järjepidevuse parandamine
• Lihtsam integreerimine pidevatesse tootmisliinidesse

Tootjate jaoks, kelle eesmärk on biodiislikütuse jäätmete tootmise suurendamine, võib selline tooraine paindlikkuse ja protsessi intensiivistamise kombinatsioon olla väga väärtuslik.

Konverteerige UCO efektiivselt UCOME biodiislikütuseks Hielscheri ultrahelireaktoritega!

Kasutatud toiduõli muundamine UCOME-ks on arukas viis jäätmetest taastuvkütuse tootmiseks, parandades samal ajal jätkusuutlikkust ja vähendades tooraine kulusid. Kuna UCO on sageli raskemini töödeldav kui neitsiõlid, mängib reaktoritehnoloogia olulist rolli tõhusa ja usaldusväärse biodiislikütuse tootmise saavutamisel.
Hielscheri ultraheli biodiislireaktorid intensiivistavad õli ja metanooli vahelist reaktsiooni kavitatsioonipõhise segamise ja aineülekande abil. See võimaldab kiiremat esterdamist ja ümberesterdamist, muutuva UCO lähteaine paremat käitlemist ja biodiisli skaleeritavat inline-tootmist.
Kommertslike tootjate jaoks kasutatakse Hielscheri ultrahelisüsteeme biodiisliprotsessides, mis on mõeldud ASTM D6751 ja EN 14214 nõuetele vastava kütuse tootmiseks. Põllumajandustootjate ja väikekasutajate jaoks riikides, kus puuduvad biodiisli eeskirjad, võivad ultrahelireaktorid toetada ka väiksemate biodiislikoguste kompaktset tootmist kohalike seadmete kasutamiseks, tunnistades samas, et mittespetsiifilist kütust tuleks kasutada ettevaatlikult ja vastavalt kohalikele nõuetele ja mootori ühilduvusele.
Kui teie eesmärk on tõhus UCO kuni UCOME tootmine, pakuvad Hielscheri ultraheli-biodiislireaktorid võimsat ja skaleeritavat tehnoloogilist platvormi kaasaegse biodiisli töötlemiseks.

Alljärgnevas tabelis on esitatud Hielscheri ultraheli-biodiislireaktorite ligikaudne töötlemisvõimsus:

Voolukiirus	Võimsus
20 – 100L / h	1kW
80 – 400L / h	4x1kW
0.3 – 1,5m³/h	4x4kW
2 – 10m³/h	6x16kW
20 – 100m³ / h	62x16kW

Miks Hielscher on biodiislikütuse tootjate jaoks tugev valik?

Hielscher on tunnustatud tööstusliku ultrahelitehnoloogia poolest, mis on mõeldud reaalsete protsessirakenduste jaoks. Biodiisli tootmisel pakuvad Hielscheri ultrahelireaktorid praktilist teed UCO muundamise intensiivistamiseks, metanooli-õli segamise parandamiseks ja biodiisli tõhusa tootmise toetamiseks õlijäätmetest ja rasvadest.

Peamised põhjused, miks tootjad valivad Hielscheri:

• Tõestatud ultraheli ekspertiis
• Inline-reaktori konstruktsioonid biodiislikütuse pidevaks töötlemiseks
• Sobivus esterdamiseks ja ümberesterdamiseks
• Tugev skaleerimisvõimalus laborist tootmisse
• Vastupidavad seadmed tööstuskeskkondade jaoks
• Keeruliste lähteainete, näiteks kasutatud toiduõli tõhus töötlemine

Disain, tootmine ja nõustamine – Kvaliteet Valmistatud Saksamaal

Hielscheri ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeimate kvaliteedi- ja disainistandardite poolest. Vastupidavus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Hielscheri ultrasonikaatorid saavad kergesti käsitseda karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad.

Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, millel on tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkus. Loomulikult on Hielscheri ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ja vastavad UL, CSA ja RoHs nõuetele.

---

---

Kirjandus / Viited

• J. Sáez-Bastante, M. Carmona-Cabello, S. Pinzi, M.P. Dorado (2020): Recycling of kebab restoration grease for bioenergy production through acoustic cavitation. Renewable Energy, Volume 155, 2020. 1147-1155.
• M. Maghami, S.M. Sadrameli, B. Ghobadian (2015): Production of biodiesel from fishmeal plant waste oil using ultrasonic and conventional methods. Applied Thermal Engineering, Volume 75,
  2015. 575-579.
• Veera Gnaneswar Gude, Georgene Elizabeth Grant (2013): Biodiesel from waste cooking oils via direct sonication. Applied Energy, Volume 109, 2013. 135-144.
• Medeiros, Eliane; Vieira, Bruno; Pereira, Cláudio; Nadaleti, Willian; Quadro, Maurizio; Andreazza, Robson (2019): Production of biodiesel using oil obtained from fish processing residue by conventional methods assisted by ultrasonic waves: Heating and stirring. Renewable Energy 2019.
• 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.
• Ali Gholami, Fathollah Pourfayaz, Akbar Maleki (2021): Techno-economic assessment of biodiesel production from canola oil through ultrasonic cavitation. Energy Reports, Volume 7, 2021. 266-277.
• Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).

Korduma kippuvad küsimused

Kas biodiislit saab kasutada põllumajandusseadmetes?

Jah. Survesüütega diiselmootoritega põllumajandusseadmed võivad üldiselt kasutada biodiislikütuse segusid ja paljud tootjad kiidavad heaks sellised segud nagu B5 või B20; suuremad segud sõltuvad konkreetsest mootorist, kütusesüsteemi materjalidest ja algseadmete valmistaja juhistest.

Millised mootorid võivad töötada biodiislikütusel?

Biodiisel on mõeldud diiselmootoritele, eriti diiselmootoritele, mida kasutatakse sõidukites, generaatorites ja põllumajandusmasinates. Praktikas võivad põhimõtteliselt kõik diiselmootorid töötada madalate biodiislikütuse segudega, samas kui kõrgemate segude või puhta biodiislikütuse (B100) kasutamine eeldab mootori ühilduvust ja tootja heakskiitu.

Mis on USA standard ASTM D6751?

ASTM D6751 on Ameerika Ühendriikide spetsifikatsioon biodiislikütusesegule B100, mis on ette nähtud segamiseks keskdestillaatkütustega. See määratleb nõutavad kütuse omadused ja hõlmab klassid S15 ja S500, mis vastavad maksimaalsele väävlisisaldusele 15 ppm ja 500 ppm.

Mis on UCOME biodiisel?

UCOME tähendab kasutatud toiduõli metüülester. See on rasvhappe metüülesteri biodiislikütus, mida valmistatakse toiduõlijäätmete ümbertöötlemisel metüülestriks, tavaliselt kasutamiseks diislikütuse asendaja või segukomponendina.

Kas UCOME sobib biomassi kütteõli segukomponendiks?

Jah. UCOME't kasutatakse juba praegu kaubanduslikult segukomponendina mere biokütuste koostises, näiteks väga madala väävlisisaldusega kütteõliga (VLSFO) segatuna. Selle sobivus sõltub kütuse kvaliteedist, stabiilsusest, ühilduvusest ning vastavusest asjakohastele laevakütuse spetsifikatsioonidele ja käitlemisnõuetele.