افزایش کارایی تولید بیوانرژی با اولتراسوند قدرتی

استفاده از اولتراسوند با شدت بالا (سونیکاسیون) در تولید انرژی تجدیدپذیر نمایانگر یک پیشرفت قابل توجه در کارایی فرآیند است. با بهره‌گیری از کاویتاسیون صوتی، فناوری اولتراسونیک انتقال جرم را بهبود می‌بخشد، ساختارهای سلولی را تخریب می‌کند و واکنش‌های شیمیایی را در مسیرهای مختلف تولید سوخت‌های زیستی، از جمله بایودیزل، بیواتانول و بیوگاز تسریع می‌کند.
سوخت های تجدیدپذیر از افزایش تقاضا برخوردار هستند زیرا قیمت نفت اوج جدیدی را نشان می دهد. استفاده از فناوری اولتراسونیک برای تولید سوخت های سبز، مانند بیودیزل، بیواتانول و بیوگاز باعث بهبود کارایی فنی و تجاری می شود.

بیودیزل از روغن نباتی ضایعاتی و چربی حیوانی

بیودیزل یک سوخت تجدیدپذیر است که می‌تواند به عنوان جایگزین سوخت دیزل ساخته شده از نفت در موتورهای دیزل استفاده شود. بیودیزل از طریق تراستری شدن از منابعی مانند روغن‌های نباتی، چربی‌ها یا گریس حیوانی تولید می‌شود. منابع رایج عبارتند از روغن سویا، کلزا یا روغن جلبک. تولید بیودیزل شامل واکنش کاتالیزوری با الکل (متانول یا اتانول) می‌شود. اختلاط صوتی روغن، چربی یا گریس با الکل سرعت و بازده واکنش را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. این امر هزینه‌های سرمایه‌گذاری و عملیاتی را کاهش می‌دهد.

• ترانس استریفیکاسیون تسریع شده: تابش صوتی زمان واکنش برای تولید بیودیزل را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد و اغلب آن را از ساعت‌ها به کمتر از پنج دقیقه می‌رساند.
• جداسازی بهبود یافته: این فناوری جداسازی گلیسرین از بیودیزل را بهبود می‌بخشد و زمان ته‌نشینی را از چندین ساعت به کمتر از ۱۵ دقیقه کاهش می‌دهد.
• بازده بالاتر: استفاده از فناوری ماوراء صوت می‌تواند باعث افزایش بازده بیودیزل به بیش از ۹۹٪ شود، با اطمینان از اختلاط کامل واکنش‌دهنده‌ها.

اینجا را کلیک کنید برای مطالعه بیشتر در مورد راکتورهای اختلاط مافوق صوت برای بیودیزل!

اتانول زیستی از نشاسته و شکر

Bioethanol is used as a green alternative to gasoline. It is made from corn, wheat, potatoes, sugar cane, rice and other grains by fermentation. Yeast is used to ferment the starch and sugars found in these crops to ethanol. Ultrasonic disintegration of cellular structures and extraction of intracellular material reduces the particle size and exposes a much larger surface area to enzymes during liquefaction. This improves the bioavailability of starch and sugar and results in faster and more complete fermentation leading to more ethanol.
Bioethanol production relies heavily on the efficient breakdown of lignocellulosic biomass to release fermentable sugars. Ultrasound aids this process in several ways:

• Enhanced Hydrolysis: پیش‌تیمار فراصوتی باعث تجزیه ذرات گیاهی و افزایش آزادسازی گلوکز از خمیر ذرت در کارخانه‌های اتانول آسیاب خشک می‌شود.
• تخمیر تحریک‌شده: نشان داده شده است که فراصوت تولید اتانول را در طی فرآیند همزمان هیدرولیز و تخمیر (SSF) موادی مانند کاغذ اداری بازیافتی مخلوط تحریک می‌کند.
• بازده استخراج: فراصوت با توان بالا در استخراج اجزای فعال مانند زایلان و هترزوایلان از ساقه‌ها و پوسته‌های ذرت موثر است و همچنین استخراج روغن از سویا را افزایش می‌دهد که از زنجیره‌های تولید مبتنی بر زیست‌توده پشتیبانی می‌کند.

برای مطالعه بیشتر اینجا را کلیک کنید فروپاشی درون سلولی . استخراج!

بیوگاز حاصل از زباله و لجن

زباله های آلی شهری، لجن فاضلاب، گل و لای و کود به عنوان منبع بیوگاز عمل می کنند. فرآوری چنین موادی در هضم کننده های هوازی یا بی هوازی، مواد آلی را به بیوگاز تبدیل می کند. التراسونیک تجزیه مواد آلی قبل از هضم ساختار مواد را تغییر می دهد و آنزیم ها را آزاد و فعال می کند. این امر هضم مواد آلی را بهبود می بخشد و منجر به پردازش سریعتر، گاز بیشتر و لجن باقیمانده کمتر می شود. این به نوبه خود ظرفیت هاضم های موجود را افزایش می دهد و هزینه های دفع را کاهش می دهد.

در هضم بی‌هوازی، پیش‌تیمار فراصوتی برای تجزیه زیست‌توده (مانند لجن فعال زائد) استفاده می‌شود تا مواد آلی برای باکتری‌ها قابل دسترسی‌تر شوند.

• افزایش تولید بیوگاز: سونیکیشن در افزایش تولید تجمعی بیوگاز مؤثر بوده است. مطالعات افزایش تولید بیوگاز را بین ۲۶٪ تا ۳۶٪ نسبت به لجن تصفیه نشده گزارش داده اند.
• کاهش جامدات بهبود یافته: درمان اولتراسونیک تخریب جامدات فرار (VS) را افزایش می دهد. برای مثال، تخریب VS می تواند از ۳۰٪ به ۳۵٪ یا حتی بیشتر (تا ۳۹٪) افزایش یابد بسته به بار آلی ورودی و انرژی.
• ادغام فاضلاب: بیوسالیدها از تصفیه خانه های فاضلاب شهری و صنعتی، و همچنین آن هایی که از خود کارخانه های بیوگاز می آیند، می توانند به طور مؤثر با استفاده از راکتورهای اولتراسونیک پردازش شوند تا فرآیند تثبیت و بازیابی انرژی بهینه شود.

برای مطالعه بیشتر اینجا را کلیک کنید تجزیه لجن اولتراسونیک!

تجزیه فراصوت کودهای حیوانی قبل از هضم بی هوازی بازده بیوگاز را بهبود می بخشد.

تعادل انرژی اولتراسونیک

The processed mentioned above do not require much ultrasonic energy. In general the surplus energy as a result sonication makes up for the energy used to generate the ultrasound. Hielscher ultrasonic devices have an overall efficiency of more than 85%. This means that more than 85% of the electric energy is converted and delivered to the liquid by means of mechanical energy. The actual energy requirement of a process can be determined in small scale using a 1kW ultrasonic processor in bench-top scale. All results from such bench-top trials can be scaled up easily. Hielscher supplies industrial ultrasonic processing equipment, worldwide. With industrial ultrasonic homogenizers of up to 16kW power per single sonicator, there is no limit in plant size or processing capacity.