שיפור היעילות של ייצור ביו-אנרגיה באמצעות אולטרסאונד רב-עוצמה
יישום אולטרסאונד בעוצמה גבוהה (סוניקציה) בייצור אנרגיה מתחדשת מהווה התקדמות משמעותית ביעילות התהליך. באמצעות קוויטציה אקוסטית, הטכנולוגיה האולטרסונית משפרת מעבר מסה, מפרקת מבנים תאיים ומאיצה תגובות כימיות במסלולים שונים לייצור דלקים ביולוגיים, ובהם ביודיזל, ביואתנול וביוגז.
הביקוש לדלקים מתחדשים הולך וגובר ככל שמחירי הנפט מגיעים לשיאים חדשים. יישום טכנולוגיה אולטרסונית בייצור דלקים ירוקים, כגון ביודיזל, ביואתנול וביוגז, משפר את היעילות הטכנית והמסחרית.
ביודיזל משמן צמחי משומש ומשומן מן החי
ביודיזל הוא דלק מתחדש שניתן להשתמש בו במנועי דיזל כחלופה לסולר המיוצר מנפט. ביודיזל מיוצר באמצעות טרנסאסטריפיקציה ממקורות כגון שמנים צמחיים, שומנים מן החי או שומנים אחרים. חומרי הגלם הנפוצים ביותר הם שמנים כגון שמן סויה, שמן לפתית או שמן אצות. ייצור ביודיזל כרוך בתגובה קטליטית עם אלכוהול (מתנול או אתנול). ערבוב אולטרסוני של השמן או השומן עם האלכוהול משפר משמעותית את מהירות התגובה ואת התפוקה. הדבר מפחית את עלויות ההשקעה והתפעול.
- טרנסאסטריפיקציה מואצת: הקרנה אולטרסונית מקצרת משמעותית את זמן התגובה בייצור ביודיזל, ולעיתים קרובות מקצרת אותו משעות לפחות מחמש דקות.
- הפרדה משופרת: הטכנולוגיה משפרת את הפרדת הגליצרין מהביודיזל ומקצרת את זמני השיקוע מכמה שעות לפחות מ-15 דקות.
- תפוקות גבוהות יותר: טיפול אולטרסוני יכול לסייע בהשגת תפוקות ביודיזל העולות על 99% באמצעות הבטחת ערבוב יסודי של המגיבים.
לחצו כאן לקריאה נוספת על ריאקטורים לערבוב אולטרסוני לייצור ביודיזל!
ספרו לנו על חומר הגלם שלכם ועל שלבי העיבוד – צוות המומחים שלנו לאולטרסאונד יעזור לכם לבחור את תצורת מכשיר הסוניקציה המתאימה לשיפור ההמרה והתפוקה!
מערך של 3x מכשירי סוניקציה UIP1000hdT לטרנסאסטריפיקציה של שמנים משומשים לביודיזל
ביואתנול מעמילן ומסוכר
ביואתנול משמש כחלופה ירוקה לבנזין. הוא מיוצר מתירס, מחיטה, מתפוחי אדמה, מקנה סוכר, מאורז ומדגנים אחרים באמצעות תסיסה. שמרים משמשים להתססת העמילן והסוכרים המצויים בגידולים אלה לאתנול. פירוק אולטרסוני של מבנים תאיים ומיצוי חומר תוך-תאי מקטינים את גודל החלקיקים וחושפים שטח פנים גדול בהרבה לפעולת אנזימים במהלך ההנזלה. הדבר משפר את הזמינות הביולוגית של העמילן והסוכר ומוביל לתסיסה מהירה ומלאה יותר, המניבה יותר אתנול.
ייצור ביואתנול מסתמך במידה רבה על פירוק יעיל של ביומסה ליגנוצלולוזית לשחרור סוכרים הניתנים לתסיסה. אולטרסאונד מסייע לתהליך זה בכמה דרכים:
- הידרוליזה משופרת: טיפול מקדים אולטרסוני מסייע לפירוק חלקיקים צמחיים ומשפר את שחרור הגלוקוז מתרחיף תירס במפעלים לייצור אתנול בשיטת טחינה יבשה.
- האצת התסיסה: הוכח כי אולטרסאונד מעודד ייצור אתנול במהלך סכריפיקציה ותסיסה בו-זמניות (SSF) של חומרים כגון תערובת פסולת נייר משרדי.
- יעילות המיצוי: אולטרסאונד רב-עוצמה יעיל במיצוי רכיבים פעילים כגון קסילן והטרוקסילן מקלחי תירס ומקליפות, וכן בשיפור מיצוי שמן מפולי סויה, ובכך תומך בשרשראות ייצור רחבות יותר המבוססות על מקורות ביולוגיים.
לחצו כאן לקריאה נוספת על פירוק תאים ועל מיצוי!
ביוגז מפסולת ומבוצה
פסולת אורגנית עירונית, בוצת שפכים, זבל רטוב וזבל בעלי חיים משמשים מקור לביוגז. עיבוד חומרים אלה במעכלים אירוביים או אנאירוביים ממיר את החומר האורגני לביוגז. תהליך הפירוק האולטרסוני של החומר האורגני לפני העיכול משנה את מבנה החומר, ומשחרר ומפעיל אנזימים. הדבר משפר את עיכול החומר האורגני ומוביל לעיבוד מהיר יותר, ליותר גז ולפחות בוצה שיורית. כתוצאה מכך גדלה הקיבולת של המעכלים הקיימים ופוחתות עלויות הסילוק.
בעיכול אנאירובי, טיפול מקדים אולטרסוני משמש לפירוק ביומסה (כגון בוצה משופעלת עודפת) כדי להפוך את החומר האורגני לנגיש יותר לחיידקים.
- תפוקת ביוגז מוגברת: סוניקציה הוכחה כיעילה בהגדלת ייצור הביוגז המצטבר. מחקרים דיווחו על שיפור בייצור הביוגז בשיעורים הנעים בין 26% ל-36% בהשוואה לבוצה שלא טופלה.
- הפחתה משופרת של מוצקים: טיפול אולטרסוני משפר את פירוק המוצקים הנדיפים (VS). לדוגמה, שיעור פירוק המוצקים הנדיפים יכול לעלות מ-30% ל-35% ואף יותר (עד 39%), בהתאם לעומס האורגני ולתשומת האנרגיה.
- שילוב בטיפול בשפכים: ניתן לעבד ביעילות ביו-מוצקים ממתקנים לטיפול בשפכים עירוניים ותעשייתיים, וכן ממתקני הביוגז עצמם, באמצעות ריאקטורים אולטרסוניים כדי למטב את תהליך הייצוב והשבת האנרגיה.
לחצו כאן לקריאה נוספת על פירוק אולטרסוני של בוצה!
פירוק אולטרסוני של זבל בעלי חיים לפני עיכול אנאירובי משפר את תפוקות הביוגז.
מאזן האנרגיה של הטיפול האולטרסוני
התהליכים שהוזכרו לעיל אינם דורשים אנרגיה אולטרסונית רבה. ככלל, עודף האנרגיה המתקבל כתוצאה מסוניקציה מפצה על האנרגיה המשמשת להפקת האולטרסאונד. למכשירים האולטרסוניים של Hielscher נצילות כוללת של יותר מ-85%. משמעות הדבר היא שיותר מ-85% מהאנרגיה החשמלית מומרים ומועברים לנוזל כאנרגיה מכנית. ניתן לקבוע את דרישת האנרגיה בפועל של תהליך בקנה מידה קטן באמצעות מעבד אולטרסוני בהספק 1kW בקנה מידה שולחני. ניתן להגדיל בקלות את קנה המידה של כל התוצאות מניסויים שולחניים כאלה. Hielscher מספקת ציוד לעיבוד אולטרסוני תעשייתי ברחבי העולם. עם הומוגנייזרים אולטרסוניים תעשייתיים בהספק של עד 16kW לכל מכשיר סוניקציה יחיד, אין מגבלה על גודל המפעל או על קיבולת העיבוד.
