Biodiesel à partir d’algues par ultrasonication

L’huile d’algues est une matière première durable intéressante pour la fabrication de biodiesel. Elle constitue une alternative aux matières premières répandues comme le soja, le canola et le palmier. L’ultrasonication améliore l’extraction de l’huile des cellules d’algues ainsi que la conversion en biodiesel.

Par rapport aux cultures oléagineuses traditionnelles, les algues produisent beaucoup plus d’huile par acre. Alors que le soja produit généralement moins de 50 gallons d’huile par acre et le colza moins de 130 gallons par acre, les algues peuvent fournir jusqu’à 10 000 gallons par acre. Les diatomées et les algues vertes sont notamment de bonnes sources pour la production de biodiesel.

Comme les autres plantes, les algues stockent l’énergie sous forme de lipides. Il existe différentes méthodes pour extraire les huiles, telles que le pressage, le lavage au solvant hexane et l’extraction par ultrasons.

Extraction de l’huile d’algues par ultrasons

Une sonication intense des liquides génère des ondes sonores qui se propagent dans le milieu liquide, entraînant une alternance de cycles de haute pression et de basse pression. Pendant le cycle de basse pression, de petites bulles de vide de haute intensité se forment dans le liquide. Lorsque les bulles atteignent une certaine taille, elles s’effondrent violemment pendant un cycle de haute pression. C’est ce que l’on appelle la cavitation. Lors de l’implosion, des pressions très élevées et des jets de liquide à grande vitesse sont produits localement. Les forces de cisaillement qui en résultent rompent mécaniquement la structure cellulaire et améliorent le transfert de matière. Cet effet favorise l’extraction des lipides des algues.

Le tableau ci-dessous indique les puissances typiquement requises pour différents débits volumiques. Le système à ultrasons est généralement intégré en ligne. Le réacteur à ultrasons peut être facilement installé a posteriori dans des installations existantes, améliorant ainsi l’extraction des algues.

Préparation par ultrasons pour le pressage à froid de l’huile d’algues

En particulier dans le cas du pressage, un bon contrôle de la désintégration cellulaire est nécessaire afin d’éviter une libération incontrôlée de tous les produits intracellulaires, y compris les débris cellulaires, ou une dénaturation du produit. En rompant la structure cellulaire, une plus grande quantité de lipides stockés à l’intérieur des cellules peut être libérée par l’application d’une pression extérieure.

Extraction par solvant de l’huile d’algues assistée par ultrasons

Les cycles de haute pression des ondes ultrasonores favorisent la diffusion de solvants, tels que l’hexane, dans la structure cellulaire. Comme les ultrasons rompent mécaniquement la paroi cellulaire par les forces de cisaillement de la cavitation, ils facilitent le transfert des lipides de la cellule vers le solvant. Une fois l’huile dissoute dans l’hexane, la pulpe/le tissu est éliminé par filtration. La solution est distillée pour séparer l’huile de l’hexane. Pour la sonication de liquides inflammables ou de solvants en environnements dangereux, Hielscher propose des systèmes à ultrasons certifiés FM et ATEX, tels que l’UIP1000-Exd.
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Extraction enzymatique de l’huile d’algues assistée par ultrasons

De forts effets synergiques peuvent être observés lorsque l’on combine un traitement enzymatique et la sonication. La cavitation aide les enzymes à pénétrer dans le tissu, ce qui permet une extraction plus rapide et des rendements plus élevés. Dans ce cas, l’eau agit comme solvant et les enzymes dégradent les parois cellulaires.
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Traitement de l’huile d’algues par ultrasons, de l’échelle pilote à la production

Nous recommandons des essais à l’échelle pilote, par exemple avec des systèmes de 1kW. Ceux-ci mettront en évidence les effets généraux et l’amélioration pour votre flux de procédé spécifique. Tous les résultats peuvent être extrapolés de manière linéaire à de grands flux de procédé. Nous serons heureux de discuter de votre procédé avec vous et de vous recommander les prochaines étapes.
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Ultrasonicateurs de moyenne et grande taille pour la production industrielle de biodiesel

Hielscher Ultrasonics fournit des processeurs à ultrasons de qualité industrielle de taille moyenne ainsi que des processeurs à ultrasons industriels de grande taille pour la production efficace de biodiesel quel que soit le volume. Tous les systèmes peuvent être utilisés pour améliorer la transestérification de tout type de matières premières, notamment l’huile d’algues, les huiles végétales, les graisses animales, les huiles usagées, etc.
Le portefeuille de Hielscher couvrant des systèmes à ultrasons pour toute capacité de production, nous pouvons offrir la solution idéale aussi bien aux petits producteurs qu’aux grandes entreprises. La conversion du biodiesel par ultrasons peut être réalisée en mode discontinu (batch) ou en procédé continu en ligne. L’installation et l’utilisation sont simples et sûres, et permettent d’obtenir de manière fiable une production élevée de biodiesel de qualité supérieure.
Vous trouverez ci-dessous des configurations de réacteurs recommandées pour une gamme de capacités de production.