પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વડે જૈવઊર્જા ઉત્પાદનની કાર્યક્ષમતા વધારવી

નવીનીકરણીય ઊર્જાના ઉત્પાદનમાં ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ (સોનિકેશન)નો ઉપયોગ પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ દર્શાવે છે. ધ્વનિક કેવિટેશનનો ઉપયોગ કરીને, અલ્ટ્રાસોનિક ટેકનોલોજી બાયોડીઝલ, બાયોઇથેનોલ અને બાયોગેસ સહિતના વિવિધ જૈવઇંધણ ઉત્પાદન માર્ગોમાં દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણ વધારે છે, કોષીય સંરચનાઓ તોડે છે અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને ઝડપી બનાવે છે.
તેલના ભાવ નવી ઊંચાઈએ પહોંચતાં નવીનીકરણીય ઇંધણોની માંગ વધી રહી છે. બાયોડીઝલ, બાયોઇથેનોલ અને બાયોગેસ જેવા પર્યાવરણમૈત્રી ઇંધણોના ઉત્પાદનમાં અલ્ટ્રાસોનિક ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ તકનીકી અને વ્યાવસાયિક કાર્યક્ષમતા સુધારે છે.

વપરાયેલા વનસ્પતિ તેલ અને પ્રાણીજ ચરબીમાંથી બાયોડીઝલ

બાયોડીઝલ એક નવીનીકરણીય ઇંધણ છે, જેનો ઉપયોગ ડીઝલ એન્જિનોમાં પેટ્રોલિયમમાંથી બનેલા ડીઝલ ઇંધણના વિકલ્પ તરીકે કરી શકાય છે. બાયોડીઝલ વનસ્પતિ તેલ, પ્રાણીજ ચરબી અથવા ચીકણી ચરબી જેવા સ્રોતોમાંથી ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. સોયાબીન, રેપસીડ અથવા શેવાળનું તેલ જેવા કાચા માલ સૌથી સામાન્ય છે. બાયોડીઝલના ઉત્પાદનમાં આલ્કોહોલ (મિથેનોલ અથવા ઇથેનોલ) સાથેની ઉત્પ્રેરકીય પ્રતિક્રિયા સામેલ છે. તેલ, ચરબી અથવા ચીકણી ચરબીનું આલ્કોહોલ સાથે અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ પ્રતિક્રિયાની ઝડપ અને ઉપજમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે. આથી મૂડીરોકાણ અને સંચાલન ખર્ચ ઘટે છે.

• વેગવાન ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન: અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણ બાયોડીઝલ ઉત્પાદન માટેનો પ્રતિક્રિયા સમય નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે અને ઘણી વાર તેને કલાકોમાંથી ઘટાડીને પાંચ મિનિટથી પણ ઓછો કરે છે.
• સુધારેલું વિભાજન: આ ટેકનોલોજી બાયોડીઝલમાંથી ગ્લિસરિનનું વિભાજન સુધારે છે અને સ્થિર થવાનો સમય અનેક કલાકોમાંથી ઘટાડીને 15 મિનિટથી ઓછો કરે છે.
• વધુ ઉપજ: પ્રતિક્રિયકોનું સંપૂર્ણ મિશ્રણ સુનિશ્ચિત કરીને અલ્ટ્રાસોનિક ઉપચાર 99%થી વધુ બાયોડીઝલ ઉપજ મેળવવામાં સહાય કરી શકે છે.

બાયોડીઝલ માટેના અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ રિએક્ટરો વિશે વધુ વાંચવા અહીં ક્લિક કરો!

સ્ટાર્ચ અને શર્કરામાંથી બાયોઇથેનોલ

બાયોઇથેનોલનો ઉપયોગ ગેસોલિનના પર્યાવરણમૈત્રી વિકલ્પ તરીકે થાય છે. તે મકાઈ, ઘઉં, બટાટા, શેરડી, ચોખા અને અન્ય અનાજમાંથી આથવણ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. આ પાકોમાં રહેલા સ્ટાર્ચ અને શર્કરાઓની આથવણ કરીને ઇથેનોલ બનાવવા માટે યીસ્ટનો ઉપયોગ થાય છે. કોષીય સંરચનાઓનું અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન અને કોષની અંદરના પદાર્થનું નિષ્કર્ષણ કણોનું કદ ઘટાડે છે અને દ્રવીકરણ દરમિયાન ઉત્સેચકોના સંપર્કમાં ઘણું વધુ સપાટી ક્ષેત્ર લાવે છે. આથી સ્ટાર્ચ અને શર્કરાની જૈવઉપલબ્ધતા સુધરે છે અને વધુ ઝડપી તથા વધુ સંપૂર્ણ આથવણ થાય છે, જેના પરિણામે વધુ ઇથેનોલ મળે છે.
આથવણ થઈ શકે તેવી શર્કરાઓ મુક્ત કરવા માટે બાયોઇથેનોલનું ઉત્પાદન લિગ્નોસેલ્યુલોસિક જૈવદ્રવ્યના કાર્યક્ષમ વિઘટન પર મોટા પ્રમાણમાં આધાર રાખે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ આ પ્રક્રિયામાં અનેક રીતે મદદ કરે છે:

• સુધારેલું જલવિઘટન: અલ્ટ્રાસોનિક પૂર્વઉપચાર વનસ્પતિ કણોના વિઘટનને સરળ બનાવે છે અને સૂકી પીસવાની પદ્ધતિ વાપરતા ઇથેનોલ પ્લાન્ટોમાં મકાઈની સ્લરીમાંથી ગ્લુકોઝનું મુક્ત થવું સુધારે છે.
• ઉત્તેજિત આથવણ: મિશ્રિત નકામા ઓફિસ કાગળ જેવા પદાર્થોના એકસાથે થતા શર્કરીકરણ અને આથવણ (SSF) દરમિયાન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઇથેનોલના ઉત્પાદનને ઉત્તેજિત કરતું હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે.
• નિષ્કર્ષણ કાર્યક્ષમતા: ઉચ્ચ શક્તિવાળું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ મકાઈના ડોડા અને છોતરાંમાંથી ઝાયલાન અને હેટરોઝાયલાન જેવા સક્રિય ઘટકોનું નિષ્કર્ષણ કરવામાં તેમજ સોયાબીનમાંથી તેલનું નિષ્કર્ષણ વધારવામાં અસરકારક છે, જે વધુ વ્યાપક જૈવઆધારિત ઉત્પાદન શૃંખલાઓને સહાય કરે છે.

અહીં ક્લિક કરીને વધુ વાંચો: કોષ વિઘટન અને નિષ્કર્ષણ!

કચરા અને કાદવમાંથી બાયોગેસ

નગરપાલિકાનો કાર્બનિક કચરો, ગટરનો કાદવ, મળમિશ્રિત કાદવ અને છાણ બાયોગેસના સ્રોત તરીકે કામ કરે છે. આવા પદાર્થની વાયુજીવી અથવા અવાયુજીવી પાચકોમાં પ્રક્રિયા કરવાથી કાર્બનિક પદાર્થનું બાયોગેસમાં રૂપાંતરણ થાય છે. કાર્બનિક પદાર્થનું અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન પાચન પહેલાં કરવામાં આવે ત્યારે પદાર્થની સંરચના બદલે છે અને ઉત્સેચકોને મુક્ત તથા સક્રિય કરે છે. આથી કાર્બનિક પદાર્થનું પાચન સુધરે છે, જેના પરિણામે પ્રક્રિયા વધુ ઝડપથી થાય છે, વધુ ગેસ મળે છે અને ઓછો અવશેષ કાદવ રહે છે. આના પરિણામે હાલના પાચકોની ક્ષમતા વધે છે અને નિકાલનો ખર્ચ ઘટે છે.

અવાયુજીવી પાચનમાં, કાર્બનિક પદાર્થ બેક્ટેરિયા માટે વધુ સુલભ બને તે માટે જૈવદ્રવ્યનું (જેમ કે વધારાના સક્રિય કાદવનું) વિઘટન કરવા અલ્ટ્રાસોનિક પૂર્વઉપચારનો ઉપયોગ થાય છે.

• વધેલી બાયોગેસ ઉપજ: સોનિકેશન સંચિત બાયોગેસ ઉત્પાદન વધારવામાં અસરકારક સાબિત થયું છે. અભ્યાસોએ ઉપચાર ન કરેલા કાદવની સરખામણીએ બાયોગેસ ઉત્પાદનમાં 26%થી 36% સુધીનો વધારો નોંધ્યો છે.
• ઘન પદાર્થોમાં વધુ સારો ઘટાડો: અલ્ટ્રાસોનિક ઉપચાર વાષ્પશીલ ઘન પદાર્થો (VS)નો નાશ વધારે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કાર્બનિક ભાર અને ઊર્જા પુરવઠાના આધારે VSનો નાશ 30%થી વધીને 35% અથવા તેથી પણ વધુ (39% સુધી) થઈ શકે છે.
• ગંદા પાણીની પ્રક્રિયા સાથે સંકલન: સ્થિરીકરણ અને ઊર્જા પુનઃપ્રાપ્તિની પ્રક્રિયાને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે શહેરી અને ઔદ્યોગિક ગંદા પાણીના શુદ્ધિકરણ પ્લાન્ટોમાંથી તેમજ બાયોગેસ પ્લાન્ટોમાંથી જ મળતા જૈવઘન પદાર્થોની અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરો વડે અસરકારક રીતે પ્રક્રિયા કરી શકાય છે.

અહીં ક્લિક કરીને વધુ વાંચો: અલ્ટ્રાસોનિક કાદવ વિઘટન!

અવાયુજીવી પાચન પહેલાં પ્રાણીઓના છાણનું અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન બાયોગેસની ઉપજ સુધારે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જા સંતુલન

ઉપર જણાવેલી પ્રક્રિયાઓને વધુ અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જાની જરૂર પડતી નથી. સામાન્ય રીતે, સોનિકેશનના પરિણામે મળતી વધારાની ઊર્જા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્પન્ન કરવા માટે વપરાતી ઊર્જાની ભરપાઈ કરે છે. Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોની એકંદર કાર્યક્ષમતા 85%થી વધુ છે. આનો અર્થ એ છે કે 85%થી વધુ વિદ્યુત ઊર્જાનું રૂપાંતરણ થાય છે અને તે યાંત્રિક ઊર્જાના માધ્યમથી પ્રવાહીને પહોંચાડવામાં આવે છે. બેન્ચટોપ સ્તરે 1kW અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરનો ઉપયોગ કરીને કોઈ પ્રક્રિયાની વાસ્તવિક ઊર્જા જરૂરિયાત નાના પાયે નક્કી કરી શકાય છે. આવા બેન્ચટોપ પરીક્ષણોનાં તમામ પરિણામોને સરળતાથી મોટા પાયે લાગુ કરી શકાય છે. Hielscher વિશ્વભરમાં ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા ઉપકરણો પૂરાં પાડે છે. દરેક સોનિકેટર દીઠ 16kW સુધીની શક્તિવાળા ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝરો સાથે પ્લાન્ટના કદ અથવા પ્રક્રિયા ક્ષમતા પર કોઈ મર્યાદા નથી.