UCO:sta biodieseliksi ultraäänireaktoreiden avulla

Käytetystä ruokaöljystä (UCO) on tullut yksi houkuttelevimmista raaka-aineista kestävän biodieselin tuotannossa. UCO:n muuntaminen biodieseliksi eli käytetyn ruokaöljyn metyyliesteriksi auttaa vähentämään jätettä, alentaa raaka-ainekustannuksia ja tukee kiertotaloutta. Tehokasta käsittelytekniikkaa etsiville biodieselin tuottajille Hielscherin ultraääni-biodieselreaktorit tarjoavat tehokkaan ratkaisun transesteröinti- ja esteröintiprosessien tehostamiseen.

Hielscherin ultraääni-biodieselreaktoreita käytetään laajalti parantamaan edullisten öljyjen ja rasvojen muuntamista korkealaatuiseksi biodieseliksi. Luomalla intensiivistä sekoittumista mikroskooppisella tasolla ultraäänikavitaatio kiihdyttää kemiallisia reaktioita, parantaa sekoittumattomien faasien välistä aineensiirtoa ja auttaa tuottajia saavuttamaan nopean, luotettavan ja skaalautuvan biodieselin valmistuksen.

UCOME – Jäteöljyistä valmistettu biodiesel

UCOME tarkoittaa käytetyn ruokaöljyn metyyliesteriä. Se on biodieselpolttoaine, jota valmistetaan muuntamalla jätekeittoöljyjä rasvahappometyyliesteriksi kemiallisessa reaktiossa metanolin kanssa. Koska UCO on kierrätetty raaka-aine, UCOME on erityisen houkutteleva sekä taloudellisesta että ympäristönäkökulmasta.
Neitsytkasviöljyihin verrattuna UCO tarjoaa selviä kustannusetuja, mutta siihen liittyy myös jalostushaasteita. Käytetty ruokaöljy sisältää usein:

• Vapaat rasvahapot (FFA)
• Vesi
• Elintarvikejäämät ja epäpuhtaudet
• Hapettumistuotteet
• Vaihteleva koostumus lähteestä ja käyttöhistoriasta riippuen

Näiden tekijöiden vuoksi prosessin tehokkuus ja reaktorin suorituskyky ovat erityisen tärkeitä. Ultraääni-biodieselreaktorit tarjoavat tässä merkittäviä etuja.

 

 

Miten ultraäänireaktorit parantavat UCO:n muuntamista UCOME:ksi?

Perinteinen biodieselin valmistus perustuu usein mekaaniseen sekoittamiseen ja lämpöön, jotta öljy, alkoholi ja katalyytti saadaan kosketuksiin. Koska öljy ja metanoli eivät sekoitu hyvin, perinteiset reaktorit voivat kärsiä hitaasta reaktionopeudesta, epätäydellisestä konversiosta, suuremmasta kemikaalikulutuksesta ja pidemmistä viipymäajoista.
Hielscherin ultraäänireaktoreissa käytetään erittäin voimakasta ultraääntä kavitaation aikaansaamiseksi nesteessä. Kavitaatio tuottaa mikroskooppisia sekoitusvyöhykkeitä, joilla on erittäin suuret leikkausvoimat. Tämä hajottaa metanolin hyvin pieniksi pisaroiksi öljyfaasissa ja luo paljon suuremman rajapinta-alueen reaktiota varten.

Tuloksena on erittäin tehostettu biodieselprosessi, jolla on merkittäviä etuja:

• Nopeampi transesteröinti ja esteröinti
• Parempi muuntamisen tehokkuus
• Metanolin ja katalyytin parempi käyttö
• Vähentynyt reaktioaika
• Jatkuva inline-käsittelyvalmius
• Helppo skaalaus pilottituotannosta teolliseen tuotantoon

UCO-rehuaineille, joiden FFA-pitoisuus on korkea, ultraääni on erityisen hyödyllinen, koska se tehostaa sekä happokatalyyttistä esteröintiä että emäskatalyyttistä transesteröintiä.

UCO:sta biodieseliin: Biodiesel: Prosessin yleiskatsaus

Käytetyn ruokaöljyn muuntaminen biodieseliksi käsittää yleensä useita prosessivaiheita. Hielscherin ultraääni-biodieselreaktorit voidaan integroida yksi- tai kaksivaiheisiin prosessimalleihin raaka-aineen laadusta riippuen.

Tyypillinen UCO:sta biodieseliksi -prosessi sisältää:

• Käytetyn ruokaöljyn kerääminen ja varastointi
• Suodatus kiintoaineiden ja ruokahiukkasten poistamiseksi
• Kuivaus tai vedenpoisto kosteuspitoisuuden vähentämiseksi
• FFA-analyysi tarvittavan reaktioreitin määrittämiseksi
• Vapaiden rasvahappojen esteröityminen, kun FFA on korkea
• Transesteröinti metanolin kanssa metyyliesterien muodostamiseksi
• Biodieselin ja glyserolin erottelu
• Biodieselin pesu tai kuiva puhdistus
• Viimeinen kiillotus polttoaineen laatuvaatimusten saavuttamiseksi

Kun FFA-pitoisuudet ovat korkeita, käytetään usein esteröinnin esikäsittelyä vapaiden rasvahappojen muuttamiseksi esteriksi ennen varsinaista transesteröintivaihetta. Ultraäänikäsittely voi nopeuttaa molempia vaiheita ja parantaa laitoksen kokonaistuottavuutta. Lue lisää ultraääniavusteisesta kaksivaiheisesta biodieselin konversiosta!

Miksi Hielscherin ultraäänireaktorit sopivat hyvin UCOME Biodieseliin.

Hielscherin ultraäänireaktorit on suunniteltu teolliseen nesteen käsittelyyn, ja ne ovat erityisen tehokkaita biodieselsovelluksissa, joissa neste-neste-sekoitus ohjaa reaktionopeutta. Sen sijaan, että se riippuisi vain irtotavaran sekoittamisesta, ultraääni luo voimakasta paikallista energiaa juuri siellä, missä sitä tarvitaan.
Tämä antaa tuottajille useita käytännön etuja.

• Öljyn ja metanolin erinomainen sekoittuminen
  Yksi biodieselin tuotannon tärkeimmistä rajoituksista on öljyn ja metanolin huono sekoittuvuus. Hielscherin ultraäänireaktoreissa syntyy erittäin hieno emulsio, joka parantaa huomattavasti reagoivien aineiden välistä kontaktia. Parempi kontakti tarkoittaa nopeampaa reaktiokinetiikkaa ja korkeampaa konversiota.
• Korkea suorituskyky vaikeilla raaka-aineilla
  UCO ei ole yhtenäinen raaka-aine. Sen vesipitoisuus, FFA-pitoisuus ja epäpuhtauksien määrä voivat vaihdella eräkohtaisesti. Hielscher-reaktorit auttavat kompensoimaan näitä vaihteluita tehostamalla reaktioympäristöä, mikä tekee prosessista kestävämmän ja mukautuvamman.
• Lyhyempi viipymäaika
  Koska ultraääni nopeuttaa esteröitymistä ja transesteröitymistä, tuottajat voivat usein saavuttaa tavoitemuunnoksen lyhyemmässä ajassa kuin tavanomaisissa sekoitusjärjestelmissä. Tämä voi vähentää reaktorin tilavuusvaatimuksia ja lisätä läpimenoa.
• Jatkuva Inline-toiminta
  Hielscherin ultraääni-biodieselreaktorit ovat ihanteellisia jatkuvaan käsittelyyn. Inline-reaktorikokoonpanot tukevat tasaista tuotantoa, jonka laatu on toistettavissa, mikä on erittäin arvokasta kaupallisille biodiesellaitoksille.
• Suoraviivainen skaalautuminen
  Hielscherin tekniikan suuri etu on lineaarinen skaalautuminen. Laboratorio- tai pilottikokeissa määritetyt prosessiparametrit voidaan siirtää ennakoitavammin suurempiin tuotantojärjestelmiin. Tämä vähentää kehitysriskiä ja yksinkertaistaa laajennussuunnittelua.
• Teollinen luotettavuus
  Hielscherin järjestelmät on suunniteltu vaativaan teollisuuskäyttöön. Biodieselin tuottajille tämä tarkoittaa luotettavaa reaktorin suorituskykyä, toistettavia tuloksia ja yhteensopivuutta automatisoitujen prosessilinjojen kanssa.
• Biodieselin tuottaminen ASTM D6751:n ja EN 14214:n mukaisesti.
  Kaupalliset biodieselin tuottajat pyrkivät usein noudattamaan polttoaineen laatuvaatimuksia, kuten ASTM D6751 ja EN 14214. Näissä standardeissa määritellään kriittiset ominaisuudet, kuten esteripitoisuus, viskositeetti, leimahduspiste, happoluku, vesipitoisuus, hapettumisvakavuus, epäpuhtausrajat ja glyseriinipitoisuus.

 
Lue, miten ultraäänellä tuotettu biodiesel toimii dieselpolttomoottoreissa!

Hielscherin ultraääni-biodieselreaktoreita käytetään biodieselin tuotantoprosesseissa, jotka on suunniteltu saavuttamaan ASTM D6751:n ja EN 14214:n mukainen polttoaineen laatu. Bastante-Saez ja kollegat osoittivat vuonna 2020 julkaistussa tutkimuksessaan, että kebabjätteen rasvasta Hielscherin ultraäänireaktorilla tuotettu biodiesel tuotti runsaasti rasvahappometyyliesteriä (FAME). FAME oli korkeampi (97,42 % w/w kananrasvassa ja 96,98 % w/w naudanliharasvassa) kuin eurooppalaisessa asetuksessa EN 14214 vahvistettu vähimmäisraja (eli vähintään 96,5 % w/w).

 

 

Pienimuotoinen biodiesel maatiloille ja verkon ulkopuolisille käyttäjille

Joissakin maissa tai joillakin alueilla biodieseliä koskevat säännökset ovat rajoitettuja tai niitä ei sovelleta pieniin yksityisiin käyttäjiin. Maanviljelijät ja laitteiden omistajat voivat valmistaa pienempiä määriä biodieseliä käytetystä ruokaöljystä, jota käytetään traktorissa, generaattorissa, lämmittimessä tai muussa dieselkäyttöisessä maatalouskoneessa.
Näissä tapauksissa tavoitteena on usein pikemminkin polttoaineen käytännön korvaaminen kuin sertifioitu kaupallinen myynti. Ultraääni-biodieselreaktorit voivat myös olla houkuttelevia tällaisessa hajautetussa tuotannossa, koska ne tarjoavat:

• Nopeat reaktioajat
• Tehokas muuntaminen pienikokoisilla laitteilla
• Soveltuu hyvin vaihteleville jäteöljyn raaka-aineille.
• Vähentää riippuvuutta suurista sekoitussäiliöistä
• Mahdollisuus modulaariseen käsittelyyn

Samalla on tärkeää todeta selvästi, että biodiesel, joka ei ole spesifistä biodieseliä, ei välttämättä sovellu kaikkiin moottoreihin, ei välttämättä täytä paikallisia lakisääteisiä vaatimuksia ja saattaa aiheuttaa ongelmia varastoinnin, materiaalien yhteensopivuuden, päästöjen tai moottorin takuun suhteen. Jos on olemassa biodieselstandardeja, polttoaine olisi testattava ja tuotettava niiden mukaisesti ennen käyttöä säännellyissä sovelluksissa tai maantieajoneuvoissa.

 

 

Taloudelliset edut ultraääni biodieselin tuotannon UCO:sta

Raaka-ainekustannukset ovat yksi biodieselin taloudellisuuden suurimmista muuttujista. Koska käytetty ruokaöljy on yleensä edullisempaa kuin jalostetut kasviöljyt, se tarjoaa suuria kustannussäästömahdollisuuksia. Nämä säästöt voidaan kuitenkin menettää, jos prosessi on hidas, kemiallisesti tehoton tai jos se ei pysty käsittelemään raaka-aineen vaihtelua.
Hielscherin ultraääni-biodieselreaktorit auttavat suojaamaan kannattavuutta parantamalla reaktiotehokkuutta ja laitoksen tuottavuutta. Mahdollisia taloudellisia etuja ovat mm:

• Edullisten UCO-raaka-aineiden parempi hyödyntäminen
• Lisääntynyt läpimeno
• Vähentynyt reaktioaika
• Pienempi sekoitukseen liittyvä energiantarve verrattuna tehottomiin irtotavaran sekoitusskenaarioihin.
• Parempi prosessin johdonmukaisuus
• Helpompi integrointi jatkuviin tuotantolinjoihin

Tuottajille, jotka pyrkivät laajentamaan jäteöljystä valmistetun biodieselin tuotantoa, tämä raaka-aineen joustavuuden ja prosessin tehostamisen yhdistelmä voi olla erittäin arvokas.

Muunna UCO tehokkaasti UCOME-biodieseliksi Hielscherin ultraäänireaktoreilla!

Käytetyn ruokaöljyn muuntaminen UCOME:ksi on älykäs tapa tuottaa jätteestä uusiutuvaa polttoainetta ja samalla parantaa kestävyyttä ja alentaa raaka-ainekustannuksia. Koska UCO:ta on usein vaikeampi käsitellä kuin neitsytöljyjä, reaktoritekniikalla on ratkaiseva merkitys tehokkaan ja luotettavan biodieselin tuotannon saavuttamisessa.
Hielscherin ultraääni-biodieselreaktorit tehostavat öljyn ja metanolin välistä reaktiota kavitaatiovetoisen sekoituksen ja aineensiirron avulla. Tämä mahdollistaa nopeamman esteröinnin ja transesteröinnin, vaihtelevien UCO-syötteiden paremman käsittelyn ja biodieselin skaalautuvan inline-tuotannon.
Kaupallisissa tuottajissa Hielscherin ultraäänijärjestelmiä käytetään biodieselprosesseissa, jotka on suunniteltu tuottamaan polttoainetta, joka täyttää ASTM D6751 ja EN 14214 vaatimukset. Maanviljelijöille ja pienkäyttäjille maissa, joissa ei ole biodiesel-säädöksiä, ultraäänireaktorit voivat myös tukea pienempien biodiesel-määrien kompaktia tuotantoa paikallisten laitteiden käyttöä varten, mutta samalla tunnustetaan, että ei-erikoispolttoainetta on käytettävä varovasti ja paikallisten vaatimusten ja moottorin yhteensopivuuden mukaisesti.
Jos tavoitteenasi on tehokas UCO:n ja UCOME:n välinen tuotanto, Hielscherin ultraääni-biodieselreaktorit tarjoavat tehokkaan ja skaalautuvan teknologia-alustan nykyaikaiseen biodieselin käsittelyyn.

Alla olevassa taulukossa on esitetty Hielscherin ultraääni-biodieselreaktoreiden likimääräinen käsittelykapasiteetti:

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

Miksi Hielscher on vahva valinta biodieselin tuottajille?

Hielscher on tunnettu teollisuuden ultraääniteknologiasta, joka on suunniteltu todellisiin prosessisovelluksiin. Biodieselin tuotannossa Hielscherin ultraäänireaktorit tarjoavat käytännöllisen reitin UCO-muunnoksen tehostamiseen, metanolin ja öljyn sekoittumisen parantamiseen ja biodieselin tehokkaan tuotannon tukemiseen jäteöljyistä ja -rasvoista.

Tärkeimpiä syitä tuottajien valintaan Hielscherillä ovat:

• Todistettu ultraääniosaaminen
• Inline-reaktorin rakenteet biodieselin jatkuvaa käsittelyä varten
• Soveltuvuus esteröintiin ja transesteröintiin
• Vahva skaalautumisreitti laboratoriosta tuotantoon
• Kestävät laitteet teollisuusympäristöihin
• Haasteellisten raaka-aineiden, kuten käytetyn ruokaöljyn, tehokas käsittely.

Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Laatu valmistettu Saksassa

Hielscher-ultraääniastiat ovat tunnettuja korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppokäyttöisyys mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscher-ultraäänilaitteet käsittelevät helposti karkeita olosuhteita ja vaativia ympäristöjä.

Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys ja painottaa erityisesti korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, joissa on huipputeknologia ja käyttäjäystävällisyys. Tietenkin, Hielscher-ultraäänilaitteet ovat CE-yhteensopivia ja täyttävät UL: n, CSA: n ja RoHs: n vaatimukset.

---

---

Kirjallisuus / Viitteet

• 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).

Usein Kysytyt Kysymykset

Voidaanko biodieseliä käyttää maatalouskoneissa?

Kyllä. Maatalouskoneissa, joissa on puristussytytteinen dieselmoottori, voidaan yleensä käyttää biodieselseoksia, ja monet valmistajat hyväksyvät seokset, kuten B5 tai B20; korkeammat seokset riippuvat erityisestä moottorista, polttoainejärjestelmän materiaaleista ja alkuperäisen laitevalmistajan ohjeista.

Mitkä moottorit voivat käyttää biodieseliä?

Biodiesel on tarkoitettu dieselmoottoreihin, erityisesti ajoneuvoissa, generaattoreissa ja maatalouskoneissa käytettäviin puristussytytysmoottoreihin. Käytännössä periaatteessa kaikki dieselmoottorit voivat toimia alhaisilla biodieselseoksilla, kun taas korkeampien seosten tai puhtaan biodieselin (B100) käyttö edellyttää moottorin yhteensopivuutta ja valmistajan hyväksyntää.

Mikä on Yhdysvaltain ASTM D6751 -standardi?

ASTM D6751 on Yhdysvaltain spesifikaatio biodieselpolttoaineseokselle, B100, joka on tarkoitettu sekoitettavaksi keskitislepolttoaineisiin. Siinä määritellään vaaditut polttoaineen ominaisuudet, ja se kattaa luokat S15 ja S500, jotka vastaavat 15 ppm:n ja 500 ppm:n enimmäisrikkipitoisuuksia.

Mikä on UCOME Biodiesel?

UCOME tarkoittaa käytetyn ruokaöljyn metyyliesteriä. Se on rasvahappojen metyyliesteribiodiesel, joka valmistetaan muuntamalla jätekeittoöljyä metyyliestereiksi, yleensä käytettäväksi dieselin korvikkeena tai sekoituskomponenttina.

Soveltuuko UCOME Bio-Marine Fuel Oilin sekoituskomponentiksi?

Kyllä. UCOMEa käytetään jo kaupallisesti sekoituskomponenttina meriliikenteessä käytettävien biopolttoaineiden koostumuksessa, esimerkiksi erittäin vähärikkisen polttoöljyn (VLSFO) kanssa sekoitettuna. Sen soveltuvuus riippuu polttoaineen laadusta, vakaudesta, yhteensopivuudesta sekä meriliikenteessä käytettävän polttoaineen eritelmien ja käsittelyvaatimusten noudattamisesta.