Biodieseliä levistä ultraäänikäsittelyn avulla
Leväöljy on kiinnostava ja kestävä raaka-aine biodieselin valmistukseen. Se on vaihtoehto suosituille raaka-aineille, kuten soijalle, kanolalle ja palmulle. Ultraäänikäsittely parantaa öljyn uuttamista leväsoluista ja sen muuntamista biodieseliksi.
Perinteisiin öljykasveihin verrattuna levät tuottavat paljon enemmän öljyä eekkeriä kohti. Soija tuottaa tyypillisesti alle 50 gallonaa öljyä eekkeriä kohti ja rapsi alle 130 gallonaa eekkeriä kohti, kun taas levät voivat tuottaa jopa 10 000 gallonaa eekkeriä kohti. Erityisesti piilevät ja viherlevät ovat hyviä raaka-aineita biodieselin tuotantoon.
Muiden kasvien tavoin levät varastoivat energiaa lipideinä. Öljyjen erottamiseen on erilaisia menetelmiä, kuten puristaminen, pesu heksaaniliuottimella ja ultraääniuutto.
Leväöljyn ultraääniuutto
Nesteiden voimakas ultraäänikäsittely synnyttää ääniaaltoja, jotka etenevät nestemäisissä väliaineissa ja aiheuttavat vuorottelevia korkean ja matalan paineen jaksoja. Matalan paineen jakson aikana nesteeseen muodostuu pieniä suuren intensiteetin tyhjiökuplia. Kun kuplat saavuttavat tietyn koon, ne luhistuvat rajusti korkean paineen jakson aikana. Tätä kutsutaan kavitaatioksi. Luhistumisen aikana syntyy paikallisesti erittäin korkeita paineita ja nopeita nestesuihkuja. Näin syntyvät leikkausvoimat rikkovat solurakenteen mekaanisesti ja parantavat aineensiirtoa. Tämä vaikutus edistää lipidien uuttamista levistä.
Ultraäänisekoitus parantaa biodieselin konversionopeutta, lisää saantoa ja säästää ylimääräistä metanolia ja katalyyttiä. Kuvassa näkyy 3x UIP1000hdT (kukin 1kW) asennettuna biodiesellaitokseen.
Alla olevassa taulukossa esitetään tyypilliset tehontarpeet eri tilavuusvirroilla. Ultraäänijärjestelmä integroidaan yleensä suoraan prosessilinjaan. Ultraäänireaktori voidaan helposti jälkiasentaa olemassa oleviin laitoksiin, mikä parantaa levien uuttoa.
|
Tilavuusvirta
|
Teho
|
|---|---|
|
20 – 100L/hr
|
|
|
80 – 400L/hr
|
|
|
0,3 – 1,5m³/hr
|
|
|
2 – 10m³/hr
|
|
|
20 – 100m³/hr
|
Ultraääniesikäsittely leväöljyn kylmäpuristusta varten
Erityisesti puristusta varten solujen hajotusta on hallittava hyvin, jotta vältetään kaikkien solunsisäisten tuotteiden, myös solujätteiden, esteetön vapautuminen tai tuotteen denaturoituminen. Kun solurakenne rikotaan, solujen sisään varastoituneita lipidejä voidaan vapauttaa enemmän ulkoista painetta käyttämällä.
Leväöljyn ultraääniavusteinen liuotinuutto
Ultraääniaaltojen korkean paineen jaksot edistävät liuottimien, kuten heksaanin, diffuusiota solurakenteeseen. Koska ultraääni rikkoo soluseinämän mekaanisesti kavitaation leikkausvoimien avulla, se helpottaa lipidien siirtymistä solusta liuottimeen. Kun öljy on liuennut heksaaniin, massa/kudos suodatetaan pois. Liuos tislataan öljyn erottamiseksi heksaanista. Syttyvien nesteiden tai liuottimien ultraäänikäsittelyyn vaarallisissa ympäristöissä Hielscher tarjoaa FM- ja ATEX-sertifioituja ultraäänijärjestelmiä, kuten UIP1000-Exd.
Ultraäänikäsittely helpottaa levien talteenottoa. Lue lisää levien ultraääniavusteisesta talteenotosta!
Leväöljyn ultraääniavusteinen entsymaattinen uutto
Voimakkaita synergisiä vaikutuksia voidaan havaita, kun entsymaattinen käsittely yhdistetään ultraäänikäsittelyyn. Kavitaatio auttaa entsyymejä tunkeutumaan kudokseen, mikä nopeuttaa uuttoa ja suurentaa saantoa. Tässä tapauksessa vesi toimii liuottimena ja entsyymit hajottavat soluseinämät.
Lue lisää leväöljyn ultraääniuutosta!
Napsauta tästä ja lue lisää ultraäänikäsittelystä biodieselin valmistuksessa!
Leväöljyn ultraäänikäsittely pilot-mittakaavasta tuotantoon
Suosittelemme pilot-mittakaavan kokeita esimerkiksi 1kW:n järjestelmillä. Ne osoittavat yleiset vaikutukset ja parannukset juuri teidän prosessivirrassanne. Kaikki tulokset voidaan skaalata lineaarisesti suuriin prosessivirtoihin. Keskustelemme mielellämme prosessistanne kanssanne ja suosittelemme jatkotoimenpiteitä.
Biodieselin ultraäänisekoituksen valtava etu on tämän prosessin energiatehokkuus. Lue lisää ultraäänibiodieselreaktoreilla saavutetuista energiansäästöistä!
Ultraääniavusteinen esteröinti ja transesteröinti voidaan toteuttaa panosprosessina tai jatkuvana prosessina suoraan prosessilinjassa. Kaavio esittää biodieselin (FAME) ultraääniavusteista transesteröintiä prosessilinjassa.
Teollinen ultraäänijärjestelmä, jossa on virtauskenno biodieselin esteröintiin ja transesteröintiin prosessilinjassa.
Keskikokoiset ja suuret ultraäänilaitteet biodieselin teolliseen tuotantoon
Hielscher Ultrasonics toimittaa sekä keskikokoisia että suuren mittakaavan teollisia ultraääniprosessoreita biodieselin tehokkaaseen tuotantoon kaikilla tuotantomäärillä. Kaikkia järjestelmiä voidaan käyttää kaikenlaisten raaka-aineiden, kuten leväöljyn, kasviöljyjen, eläinrasvojen, jäteöljyjen jne., transesteröinnin parantamiseen.
Koska Hielscherin valikoima kattaa ultraäänijärjestelmät kaikille tuotantokapasiteeteille, voimme tarjota ihanteellisen ratkaisun sekä pienille tuottajille että suurille yrityksille. Biodieselin ultraääniavusteinen konversio voidaan toteuttaa panosprosessina tai jatkuvana prosessina suoraan prosessilinjassa. Asennus ja käyttö ovat yksinkertaisia ja turvallisia, ja prosessi tuottaa luotettavasti suuria määriä laadultaan erinomaista biodieseliä.
Alla on suositeltuja reaktorikokoonpanoja eri tuotantonopeuksille.
|
ton/hr
|
gal/hr
|
|
|---|---|---|
| 1x UIP500hdT |
0,25–0,5
|
80–160
|
| 1x UIP1000hdT |
0,5–1,0
|
160–320
|
| 1x UIP1500hdT |
0,75–1,5
|
240–480
|
| 2x UIP1000hdT |
1,0–2,0
|
320–640
|
| 2x UIP1500hdT |
1,5–3,0
|
480–960
|
| 4x UIP1500hdT |
3,0–6,0
|
960–1920
|
| 6x UIP1500hdT |
4,5–9,0
|
1440–2880
|
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Hielscher Ultrasonics valmistaa suorituskykyisiä ultraäänihomogenisaattoreita sekoitukseen, dispergointiin, emulgointiin ja uuttoon laboratorio-, pilot- ja teollisessa mittakaavassa.
Kirjallisuus / Lähteet
- 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 valmistaa suorituskykyisiä ultraäänihomogenisaattoreita laboratoriokoosta aina teolliseen kokoluokkaan asti.