שיפור היעילות בייצור אנרגיה ביולוגית באמצעות אולטרסאונד עוצמתי
השימוש באולטרסאונד בעוצמה גבוהה (סוניקציה) לייצור אנרגיה מתחדשת מהווה התקדמות משמעותית ביעילות התהליך. באמצעות ניצול תופעת הקוויטציה האקוסטית, הטכנולוגיה האולטרסונית משפרת את העברת המסה, מפרקת מבנים תאיים ומאיצה תגובות כימיות במסלולי ייצור שונים של דלק ביולוגי, לרבות ביודיזל, ביו-אתנול וביוגז.
דלקים מתחדשים נהנים מביקוש גובר כאשר מחירי הנפט מסמנים שיאים חדשים. היישום של טכנולוגיה קולית לייצור דלקים ירוקים, כמו ביודיזל, ביואתנול וביוגז משפר את היעילות הטכנית והמסחרית.
ביודיזל משמן צמחי משומש ושומן מן החי
ביודיזל הוא דלק מתחדש שניתן להשתמש בו במנועי דיזל כחלופה לדלק דיזל המופק מנפט. ביודיזל מיוצר בתהליך של טרנס-אסטריפיקציה ממקורות כגון שמנים צמחיים, שומנים מן החי או גריז. החומרי גלם הנפוצים ביותר הם שמן סויה, שמן לפתית או שמן אצות. ייצור הביודיזל כרוך בתגובה קטליטית עם אלכוהול (מתנול או אתנול). ערבוב אולטראסוני של השמן, השומן או הגריז עם האלכוהול משפר באופן משמעותי את מהירות התגובה ואת התפוקה. דבר זה מפחית את עלויות ההשקעה והתפעול.
- טרנסאסטריפיקציה מואצת: הקרנת אולטרה-סאונד מקצרת באופן משמעותי את משך התגובה בייצור ביודיזל, ולעתים קרובות מקצרת אותו משעות לפחות מחמש דקות.
- הפרדה משופרת: הטכנולוגיה משפרת את הפרדת הגליצרין מהביודיזל, ומקצרת את משך השקיעה מכמה שעות לפחות מ-15 דקות.
- תשואות גבוהות יותר: טיפול באולטרסאונד יכול לאפשר תשואות ביודיזל העולות על 99% על ידי הבטחת ערבוב יסודי של החומרים המגיבים.
לחצו כאן כדי לקרוא עוד על כורי ערבוב על-קוליים לביו-דיזל!
ספר לנו על חומר הגלם שלך ועל שלבי העיבוד – צוות המומחים שלנו בתחום האולטראסאונד יסייע לכם לבחור את תצורת מכשיר האולטראסאונד המתאימה ביותר כדי לשפר את יעילות ההמרה ואת התפוקה!
מערכת של 3 מכשירי סוניקציה מדגם UIP1000hdT להמרת שמנים משומשים לביודיזל באמצעות תהליך טרנסאסטריפיקציה
ביואתנול מעמילן וסוכר
ביו-אתנול משמש כחלופה ירוקה לבנזין. הוא מיוצר מתירס, חיטה, תפוחי אדמה, קנה סוכר, אורז ודגנים אחרים באמצעות תסיסה. שמרים משמשים לתסיסת העמילן והסוכרים הנמצאים בגידולים אלה לאתנול. פירוק אולטראסוני של מבנים תאיים ומיצוי חומר תאי מקטין את גודל החלקיקים וחושף שטח פנים גדול בהרבה לאנזימים במהלך תהליך הנוזליזציה. תהליך זה משפר את הזמינות הביולוגית של העמילן והסוכר ומביא לתסיסה מהירה ושלמה יותר, המניבה כמות גדולה יותר של אתנול.
ייצור ביו-אתנול תלוי במידה רבה בפירוק יעיל של ביומסה ליגנו-תאית, לשם שחרור סוכרים הניתנים לתסיסה. אולטרסאונד מסייע לתהליך זה בכמה דרכים:
- הידרוליזה משופרת: הטיפול המקדים באמצעות אולטרסאונד מסייע לפירוק חלקיקי הצמחים ומשפר את שחרור הגלוקוז מתערובת התירס במפעלי אתנול המשתמשים בטחינה יבשה.
- תסיסה מושרית: הוכח כי גלי קול מגרים את ייצור האתנול במהלך תהליך הסכריפיקציה והתסיסה המקביל (SSF) של חומרים כגון תערובת של נייר משרדי משומש.
- יעילות החילוץ: אולטרסאונד בעוצמה גבוהה יעיל בהפקת רכיבים פעילים כגון קסילן והטרוקסילן מקלחי תירס וקליפות, וכן בשיפור מיצוי השמן מפולי סויה, דבר התומך בשרשראות ייצור ביולוגיות רחבות יותר.
לחצו כאן כדי לקרוא עוד על התפוררות תאים ו חילוץ!
ביוגז מפסולת ובוצה
פסולת אורגנית עירונית, בוצת ביוב, לוע וזבל משמשים כמקור לביוגז. עיבוד של חומר כזה במעכלים אירוביים או אנאירוביים ממיר את החומר האורגני לביוגז. קולי התפוררות החומר האורגני לפני העיכול משנה את מבנה החומר, משחרר ומפעיל אנזימים. זה משפר את העיכול של החומר האורגני המוביל לעיבוד מהיר יותר, יותר גז ופחות בוצה שיורית. זה בתורו מגדיל את קיבולת המעכלים הקיימים ומקטין את עלויות הסילוק.
בתהליך העיכול האנאירובי, נעשה שימוש בטיפול מקדים באמצעות גלי קול כדי לפרק את הביומסה (כגון בוצה פעילה) וכך להפוך את החומר האורגני לנגיש יותר לחיידקים.
- הגדלת תפוקת הביוגז: השימוש באולטרסאונד הוכח כיעיל בהגדלת הייצור המצטבר של ביוגז. מחקרים דיווחו על שיפור בייצור הביוגז הנע בין 26% ל-36% בהשוואה לבוצה שלא עברה טיפול.
- שיפור בהפחתת החומרים המוצקים: הטיפול האולטראסוני משפר את פירוק החומרים המוצקים הנדיפים (VS). לדוגמה, שיעור פירוק ה-VS יכול לעלות מ-30% ל-35% או אף יותר (עד 39%), בהתאם לעומס האורגני ולכמות האנרגיה המושקעת.
- שילוב מערכות שפכים: ניתן לעבד ביעילות בוסולידים שמקורם במתקני טיהור שפכים עירוניים ותעשייתיים, כמו גם אלה שמקורם במתקני ביוגז עצמם, באמצעות כורים אולטראסוניים, כדי לייעל את תהליך הייצוב והפקת האנרגיה.
לחצו כאן כדי לקרוא עוד על התפוררות בוצה על-קולית!
פירוק אולטראסוני של זבל בעלי חיים לפני עיכול אנאירובי משפר את תפוקת הביוגז.
מאזן אנרגיה אולטראסוני
התהליכים שהוזכרו לעיל אינם דורשים אנרגיית אולטרה-סאונד רבה. באופן כללי, עודף האנרגיה הנוצר כתוצאה מהשימוש באולטרה-סאונד מפצה על האנרגיה הנצרכת לייצור האולטרה-סאונד. למכשירים האולטראסוניים של Hielscher יש יעילות כוללת של יותר מ-85%. משמעות הדבר היא שיותר מ-85% מהאנרגיה החשמלית מומר ומועבר לנוזל באמצעות אנרגיה מכנית. ניתן לקבוע את דרישת האנרגיה בפועל של תהליך בקנה מידה קטן באמצעות מעבד אולטראסוני בהספק של 1kW בקנה מידה שולחני. ניתן להגדיל בקלות את כל התוצאות של ניסויים מעבדתיים מסוג זה. חברת Hielscher מספקת ציוד לעיבוד אולטראסוני תעשייתי ברחבי העולם. עם הומוגניזרים אולטראסוניים תעשייתיים בהספק של עד 16 קילוואט לכל מכשיר, אין מגבלה בגודל המפעל או בכושר העיבוד.
