تولید بیودیزل از جلبک با فراصوت‌دهی
روغن جلبک مادهٔ اولیه‌ای پایدار و جذاب برای تولید بیودیزل است. این روغن جایگزینی برای مواد اولیهٔ رایج مانند سویا، کانولا و نخل روغنی است. فراصوت‌دهی استخراج روغن از سلول‌های جلبک و تبدیل آن به بیودیزل را بهبود می‌دهد.
در مقایسه با محصولات زراعی سنتی دانه‌های روغنی، جلبک در هر ایکر روغن بسیار بیشتری تولید می‌کند. در حالی که سویا معمولاً کمتر از 50 گالن روغن در هر ایکر و کلزا کمتر از 130 گالن در هر ایکر تولید می‌کند، جلبک می‌تواند تا 10٬000 گالن در هر ایکر روغن تولید کند. به‌ویژه دیاتوم‌ها و جلبک‌های سبز منابع مناسبی برای تولید بیودیزل هستند.
جلبک نیز مانند سایر گیاهان، انرژی را به شکل لیپید ذخیره می‌کند. روش‌های مختلفی برای استخراج روغن‌ها وجود دارد، از جمله پرس‌کردن، شست‌وشو با حلال هگزان و استخراج فراصوتی.
استخراج فراصوتی روغن جلبک
فراصوت‌دهی شدید مایعات، امواج صوتی ایجاد می‌کند که در محیط مایع منتشر می‌شوند و چرخه‌های متناوب فشار بالا و فشار پایین را به وجود می‌آورند. در چرخهٔ فشار پایین، حباب‌های کوچک خلأ با شدت بالا در مایع ایجاد می‌شوند. وقتی حباب‌ها به اندازهٔ معینی می‌رسند، در یک چرخهٔ فشار بالا به‌شدت فرومی‌پاشند. این پدیده کاویتاسیون نام دارد. هنگام فروپاشی، فشارهای بسیار بالا و جت‌های پرسرعت مایع به‌صورت موضعی ایجاد می‌شوند. نیروهای برشی حاصل، ساختار سلولی را به‌صورت مکانیکی می‌شکنند و انتقال مواد را بهبود می‌دهند. این اثر به استخراج لیپیدها از جلبک کمک می‌کند.
اختلاط فراصوتی نرخ تبدیل به بیودیزل را بهبود می‌دهد، بازده را افزایش می‌دهد و مصرف اضافی متانول و کاتالیزور را کاهش می‌دهد. تصویر، نصب 3x UIP1000hdT (هرکدام 1kW) را در یک کارخانهٔ بیودیزل نشان می‌دهد.
جدول زیر توان موردنیاز معمول را برای دبی‌های حجمی مختلف نشان می‌دهد. سامانهٔ فراصوتی معمولاً به‌صورت درون‌خطی یکپارچه می‌شود. راکتور فراصوت‌دهی را می‌توان به‌آسانی به تأسیسات موجود اضافه کرد و استخراج از جلبک را بهبود داد.
|
دبی
|
توان
|
|---|---|
|
20 – 100L/hr
|
|
|
80 – 400L/hr
|
|
|
0٫3 – 1٫5m³/hr
|
|
|
2 – 10m³/hr
|
|
|
20 – 100m³/hr
|
آماده‌سازی فراصوتی برای پرس سرد روغن جلبک
به‌ویژه برای پرس‌کردن، کنترل دقیق تخریب سلولی لازم است تا از آزادشدن بی‌رویهٔ تمام محصولات درون‌سلولی، از جمله بقایای سلولی، یا دناتوره‌شدن محصول جلوگیری شود. با شکستن ساختار سلولی، می‌توان با اعمال فشار خارجی، مقدار بیشتری از لیپیدهای ذخیره‌شده درون سلول‌ها را آزاد کرد.
استخراج روغن جلبک با حلال به کمک فراصوت
چرخه‌های فشار بالای امواج فراصوتی به نفوذ حلال‌هایی مانند هگزان به درون ساختار سلولی کمک می‌کنند. از آنجا که فراصوت با نیروهای برشی ناشی از کاویتاسیون، دیوارهٔ سلولی را به‌صورت مکانیکی می‌شکند، انتقال لیپیدها از سلول به حلال را تسهیل می‌کند. پس از حل‌شدن روغن در هگزان، تفاله/بافت با فیلتراسیون جدا می‌شود. محلول تقطیر می‌شود تا روغن از هگزان جدا شود. برای فراصوت‌دهی مایعات یا حلال‌های قابل‌اشتعال در محیط‌های خطرناک، Hielscher سامانه‌های فراصوت‌دهی دارای گواهی‌های FM و ATEX، مانند UIP1000-Exd، عرضه می‌کند.
فراصوت‌دهی برداشت جلبک را تسهیل می‌کند. دربارهٔ برداشت جلبک به کمک فراصوت بیشتر بخوانید!
استخراج آنزیمی روغن جلبک به کمک فراصوت
هنگام ترکیب تیمار آنزیمی با فراصوت‌دهی، می‌توان اثرات هم‌افزایی قوی مشاهده کرد. کاویتاسیون به نفوذ آنزیم‌ها در بافت کمک می‌کند و در نتیجه استخراج سریع‌تر و بازده بالاتری به دست می‌آید. در این حالت، آب نقش حلال را دارد و آنزیم‌ها دیواره‌های سلولی را تجزیه می‌کنند.
دربارهٔ استخراج فراصوتی روغن جلبک بیشتر بدانید!
برای مطالعهٔ بیشتر دربارهٔ فراصوت‌دهی در تولید بیودیزل، اینجا کلیک کنید!
فرآوری فراصوتی روغن جلبک از مقیاس پایلوت تا تولید
توصیه می‌کنیم آزمایش‌هایی در مقیاس پایلوت، برای مثال با استفاده از سامانه‌های 1kW، انجام دهید. این آزمایش‌ها اثرات کلی و بهبود حاصل را برای جریان فرآیندی خاص شما نشان می‌دهند. تمام نتایج را می‌توان به‌صورت خطی به جریان‌های فرآیندی بزرگ‌تر تعمیم داد. خوشحال می‌شویم دربارهٔ فرآیند شما با شما گفت‌وگو کنیم و گام‌های بعدی را پیشنهاد دهیم.
یکی از مزایای عمدهٔ اختلاط فراصوتی بیودیزل، بهره‌وری انرژی این فرآیند است. دربارهٔ صرفه‌جویی در انرژی با راکتورهای فراصوتی بیودیزل بیشتر بخوانید!
استریفیکاسیون و ترانس‌استریفیکاسیون فراصوتی را می‌توان به‌صورت ناپیوسته یا به شکل فرآیند پیوستهٔ درون‌خطی انجام داد. نمودار، فرآیند فراصوتی درون‌خطی را برای ترانس‌استریفیکاسیون بیودیزل (FAME) نشان می‌دهد.
سامانهٔ صنعتی فراصوتی مجهز به سلول جریان برای استریفیکاسیون و ترانس‌استریفیکاسیون درون‌خطی بیودیزل.
سونیکاتورهای اندازهٔ متوسط و مقیاس بزرگ برای تولید صنعتی بیودیزل
Hielscher Ultrasonics پردازشگرهای فراصوتی اندازهٔ متوسط با کیفیت صنعتی و نیز پردازشگرهای فراصوتی صنعتی مقیاس بزرگ را برای تولید کارآمد بیودیزل در هر حجمی عرضه می‌کند. تمام سامانه‌ها را می‌توان برای بهبود ترانس‌استریفیکاسیون هر نوع مادهٔ اولیه، از جمله روغن جلبک، روغن‌های گیاهی، چربی‌های حیوانی، روغن‌های پسماند و غیره، به کار برد.
از آنجا که مجموعهٔ محصولات Hielscher شامل سامانه‌های فراصوتی برای هر ظرفیت تولیدی است، می‌توانیم راهکار ایدئال را هم برای تولیدکنندگان کوچک و هم برای شرکت‌های بزرگ ارائه کنیم. تبدیل فراصوتی به بیودیزل را می‌توان به‌صورت ناپیوسته یا به شکل فرآیند پیوستهٔ درون‌خطی انجام داد. نصب و بهره‌برداری ساده و ایمن است و به‌طور قابل‌اتکا، مقادیر بالایی بیودیزل با کیفیت برتر تولید می‌کند.
در ادامه، آرایش‌های پیشنهادی راکتورها را برای طیفی از نرخ‌های تولید خواهید یافت.
|
ton/hr
|
gal/hr
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT |
0٫25 تا 0٫5
|
80 تا 160
|
| 1x UIP1000hdT |
0٫5 تا 1٫0
|
160 تا 320
|
| 1x UIP1500hdT |
0٫75 تا 1٫5
|
240 تا 480
|
| 2x UIP1000hdT |
1٫0 تا 2٫0
|
320 تا 640
|
| 2x UIP1500hdT |
1٫5 تا 3٫0
|
480 تا 960
|
| 4x UIP1500hdT |
3٫0 تا 6٫0
|
960 تا 1920
|
| 6x UIP1500hdT |
4٫5 تا 9٫0
|
1440 تا 2880
|
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را برای کاربردهای اختلاط، پراکنده‌سازی، امولسیون‌سازی و استخراج در مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی تولید می‌کند.
منابع علمی / مراجع
- 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 هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را از مقیاس آزمایشگاهی تا صنعتی تولید می‌کند.