Od UCO do biodizela koristeći ultrazvučne reaktore

Korišteno ulje za kuhanje (UCO) postalo je jedna od najprivlačnijih sirovina za održivu proizvodnju biodizela. Pretvaranje UCO u biodizel ili korišteni metil-ester u kuhanom ulju pomaže u smanjenju otpada, smanjuje troškove sirovina i podržava kružniju ekonomičnost goriva. Za proizvođače biodizela koji traže učinkovitu tehnologiju obrade, ultrazvučni biodizelski reaktori tvrtke Hielscher nude snažno rješenje za intenziviranje procesa transesterifikacije i esterifikacije.

Hielscher ultrazvučni biodizelski reaktori široko se koriste za poboljšanje pretvorbe jeftinih ulja i masti u visokokvalitetni biodizel. Stvaranjem intenzivnog miješanja na mikroskopskoj razini, ultrazvučna kavitacija ubrzava kemijske reakcije, poboljšava prijenos mase između nemiješajućih faza i pomaže proizvođačima da postignu brzu, pouzdanu i skalabilnu proizvodnju biodizela.

UCOME – Biodizel iz otpadnih ulja

UCOME označava korišteno ulje za kuhanje metil ester. To je biodizelsko gorivo proizvedeno pretvaranjem otpadnih ulja za kuhanje u metil estere masnih kiselina kemijskom reakcijom s metanolom. Budući da je UCO reciklirana sirovina, UCOME je posebno privlačan i s ekonomskog i s ekološkog aspekta.
U usporedbi s djevičanskim biljnim uljima, UCO nudi jasne prednosti u troškovima, ali također predstavlja izazove u preradi. Korišteno ulje za kuhanje često sadrži:

• Slobodne masne kiseline (FFA)
• voda
• Ostaci hrane i kontaminanti
• Oksidacijski produkti
• Sastav varijabli ovisno o izvoru i povijesti korištenja

Ovi čimbenici čine učinkovitost procesa i performanse reaktora posebno važnima. Tu ultrazvučni biodizelski reaktori nude značajne prednosti.

 

 

Kako ultrazvučni biodizelski reaktori poboljšavaju konverziju UCO u UCOME

Tradicionalna proizvodnja biodizela često se oslanja na mehaničko miješanje i toplinu kako bi ulje, alkohol i katalizator došli u kontakt. Budući da se nafta i metanol ne miješaju dobro, konvencionalni reaktori mogu patiti od sporih reakcija, nepotpune konverzije, veće potrošnje kemikalija i dužeg vremena zadržavanja.
Hielscherovi ultrazvučni reaktori koriste visokointenzivni ultrazvuk za generiranje kavitacije u tekućini. Kavitacija stvara mikroskopske zone miješanja s iznimno visokim silama smicanja. To razgrađuje metanol u vrlo fine kapljice unutar uljne faze i stvara znatno veću međupovršinu za reakciju.

Rezultat je visoko intenzivirani proces biodizela s važnim prednostima:

• Brža transesterifikacija i esterifikacija
• Poboljšana učinkovitost konverzije
• Bolja upotreba metanola i katalizatora
• Smanjeno vrijeme reakcije
• Mogućnost kontinuirane inline obrade
• Jednostavno povećanje proizvodnje s pilot na industrijsku proizvodnju

Za UCO sirovine s povišenim udjelom FFA, ultrazvuk je posebno koristan jer poboljšava i korake katalizirane esterifikacije kataliziranom kiselinom i transesterifikacije kataliziranom bazom.

Od UCO-a do biodizela: Pregled procesa

Pretvorba iskorištenog ulja za kuhanje u biodizel obično uključuje nekoliko faza procesa. Hielscher ultrazvučni biodizelski reaktori mogu se integrirati u jednostupanjske ili dvostupanjske procesne dizajne, ovisno o kvaliteti sirovine.

Tipičan proces od UCO do biodizela uključuje:

• Prikupljanje i skladištenje iskorištenog ulja za kuhanje
• Filtracija za uklanjanje krutih tvari i čestica hrane
• Sušenje ili odvodnjavanje radi smanjenja sadržaja vlage
• FFA analiza za određivanje potrebnog puta reakcije
• Esterifikacija slobodnih masnih kiselina kada je FFA visok
• Transesterifikacija metanolom za formiranje metil estera
• Razdvajanje biodizela i glicerola
• Pranje ili suho pročišćavanje biodizela
• Završno poliranje radi postizanja specifikacija kvalitete goriva

Kada su prisutne visoke razine FFA, često se koristi predtretman esterifikacije za pretvaranje slobodnih masnih kiselina u estere prije glavnog koraka transesterifikacije. Ultrazvučna obrada može ubrzati obje faze i poboljšati ukupnu produktivnost postrojenja. Pročitajte više o ultrazvučno potpomognutoj dvostupanjskoj konverziji biodizela!

Zašto su Hielscherovi ultrazvučni reaktori vrlo prikladni za UCOME biodizel

Hielscherovi ultrazvučni reaktori dizajnirani su za industrijsku obradu tekućine i posebno su učinkoviti u primjenama u biodizelu gdje miješanje tekućine i tekućine kontrolira brzinu reakcije. Umjesto da se oslanja samo na masovno miješanje, ultrazvuk stvara intenzivnu lokaliziranu energiju točno tamo gdje je potrebna.
To proizvođačima daje nekoliko praktičnih prednosti.

• Izvrsno miješanje ulja i metanola
  Jedno od ključnih ograničenja u proizvodnji biodizela je loša miješavost nafte i metanola. Hielscherovi ultrazvučni reaktori stvaraju vrlo finu emulziju, što znatno poboljšava kontakt između reaktanata. Bolji kontakt znači bržu kinetiku reakcije i veću konverziju.
• Visoke performanse s zahtjevnim sirovinama
  UCO nije jedinstvena sirovina. Sadržaj vode, razina FFA i opterećenje kontaminacijom mogu varirati od serije do serije. Hielscherovi reaktori pomažu kompenzirati te varijacije intenziviranjem reakcijskog okruženja, čineći proces robusnijim i prilagodljivijim.
• Kraće vrijeme boravka
  Budući da ultrazvuk ubrzava esterifikaciju i transesterifikaciju, proizvođači često mogu postići konverziju cilja u kraćem vremenu nego kod konvencionalnih sustava miješanja. To može smanjiti zahtjeve za volumen reaktora i povećati protok.
• Kontinuirani inline rad
  Hielscher ultrazvučni biodizelski reaktori idealni su za kontinuiranu obradu. Konfiguracije inline reaktora podržavaju proizvodnju u stacionarnom stanju s ponovljivom kvalitetom, što je vrlo vrijedno za komercijalne biodizelske elektrane.
• Jednostavno skaliranje
  Velika prednost Hielscherove tehnologije je linearno povećavanje. Parametri procesa uspostavljeni u laboratorijskim ili pilot ispitivanjima mogu se predvidljivije prenijeti na veće proizvodne sustave. To smanjuje rizik razvoja i pojednostavljuje planiranje širenja.
• Industrijska pouzdanost
  Hielscherovi sustavi dizajnirani su za zahtjevne industrijske zadatke. Za proizvođače biodizela to znači pouzdane performanse reaktora, ponovljive rezultate i kompatibilnost s automatiziranim procesnim linijama.
• Proizvodnja biodizela prema ASTM D6751 i EN 14214
  Komercijalni proizvođači biodizela često ciljaju specifikacije kvalitete goriva poput ASTM D6751 i EN 14214. Ti standardi definiraju ključna svojstva uključujući sadržaj estera, viskoznost, točku paljenja, kiselinsku vrijednost, sadržaj vode, oksidacijsku stabilnost, granice kontaminanata i razine glicerina.

 
Pročitajte kako ultrazvučni proizvedeni biodizel funkcionira na dizelskim motorima s unutarnjim izgaranjem!

Hielscher ultrazvučni biodizelski reaktori koriste se u proizvodnim procesima biodizela dizajniranim za postizanje kvalitete goriva u skladu s ASTM D6751 i EN 14214. U svojoj studiji objavljenoj 2020. godine, Bastante-Saez i kolege pokazali su da biodizel proizveden od masti iz kebab otpada pomoću Hielscherovog ultrazvučnog reaktora daje visoke prinose metil estera masnih kiselina (FAME). FAME je bio viši (97,42% u/tjedno za pileću mast i 96,98% za goveđu i janjetinu mast) od minimalnog praga utvrđenog europskom uredbom EN 14214 (tj. minimalnih 96,5% u/t.

 

 

Biodizel malih razmjera za farme i korisnike izvan mreže

U nekim zemljama ili regijama, propisi o biodizelu su ograničeni ili se ne provode za male privatne korisnike. Poljoprivrednici i vlasnici opreme mogu proizvoditi manje količine biodizela od iskorištenog ulja za kuhanje za konzumaciju na licu mjesta u traktorima, generatorima, grijačima ili drugoj dizelskoj poljoprivrednoj opremi.
U tim slučajevima cilj je često praktična zamjena goriva, a ne certificirana komercijalna prodaja. Ultrazvučni biodizelski reaktori također mogu biti privlačni za takvu decentraliziranu proizvodnju jer nude:

• Brza vremena reakcije
• Učinkovita konverzija s kompaktnom opremom
• Dobra prikladnost za varijabilne sirovine otpadnog ulja
• Smanjena ovisnost o velikim miješanim spremnicima
• Potencijal za modularne procesne postavke

Istovremeno, važno je jasno naglasiti da ne-spec biodizel možda nije prikladan za sve motore, možda neće ispunjavati lokalne zakonske zahtjeve te može predstavljati probleme s skladištenjem, kompatibilnošću materijala, emisijama ili jamstvom motora. Gdje postoje standardi za biodizel, gorivo treba testirati i proizvesti u skladu s tim prije upotrebe u reguliranim primjenama ili cestovnim vozilima.

 

 

Ekonomske prednosti proizvodnje ultrazvučnog biodizela iz UCO-a

Trošak sirovine jedna je od najvećih varijabli u ekonomiji biodizela. Budući da je korišteno ulje za kuhanje općenito jeftinije od rafiniranih biljnih ulja, nudi snažan potencijal za uštedu troškova. Međutim, te se uštede mogu izgubiti ako je proces spor, kemijski neučinkovit ili ne može podnijeti varijabilnost sirovina.
Hielscher ultrazvučni biodizelski reaktori pomažu u zaštiti profitabilnosti poboljšavajući učinkovitost reakcije i produktivnost postrojenja. Potencijalne ekonomske prednosti uključuju:

• Bolja iskorištenost jeftinih UCO sirovina
• Povećani protok
• Smanjeno vrijeme reakcije
• Niža potrošnja energije povezana s miješanjem u usporedbi s neučinkovitim scenarijima masovnog agitiranja
• Poboljšana dosljednost procesa
• Lakša integracija u kontinuirane proizvodne linije

Za proizvođače koji žele povećati proizvodnju biodizela otpadnog ulja, ova kombinacija fleksibilnosti sirovina i intenziviranja procesa može biti vrlo vrijedna.

Pretvorite UCO u UCOME biodizel učinkovito uz Hielscher ultrazvučne reaktore!

Pretvaranje korištenog ulja za kuhanje u UCOME pametan je način za stvaranje obnovljivog goriva od otpada, uz poboljšanje održivosti i smanjenje troškova sirovina. Budući da je UCO često teže preraditi od netaknutih ulja, tehnologija reaktora igra ključnu ulogu u postizanju učinkovite i pouzdane proizvodnje biodizela.
Hielscher ultrazvučni biodizelski reaktori pojačavaju reakciju između nafte i metanola putem miješanja i prijenosa mase potaknutog kavitacijom. To omogućuje bržu esterifikaciju i transesterifikaciju, bolje rukovanje varijabilnim UCO sirovinama te skalabilnu proizvodnju biodizela u liniji.
Za komercijalne proizvođače, Hielscherovi ultrazvučni sustavi koriste se u biodizelskim procesima dizajniranim za proizvodnju goriva u skladu s ASTM D6751 i EN 14214. Za poljoprivrednike i male korisnike u zemljama bez propisa o biodizelu, ultrazvučni reaktori također mogu podržati kompaktnu proizvodnju manjih količina biodizela za lokalnu opremu, uz priznavanje da se gorivo bez specifikacije treba koristiti oprezno i u skladu s lokalnim zahtjevima i kompatibilnošću motora.
Ako vam je cilj učinkovita proizvodnja UCO do UCOME-a, Hielscher ultrazvučni biodizelski reaktori nude snažnu i skalabilnu tehnološku platformu za modernu preradu biodizela.

Tablica u nastavku daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade Hielscher ultrazvučnih biodizelskih reaktora:

Protok	Vlast
20 – 100L/sat	1kW
80 – 400L/sat	4x1kW
0.3 – 1,5 m³/sat	4x4kW
2 – 10m³/sat	6x16kW
20 – 100m³/sat	62x16kW

Zašto je Hielscher snažan izbor za proizvođače biodizela?

Hielscher je poznat po industrijskoj ultrazvučnoj tehnologiji dizajniranoj za stvarne procesne primjene. U proizvodnji biodizela, Hielscherovi ultrazvučni reaktori pružaju praktičan način za intenziviranje pretvorbe UCO-a, poboljšanje miješanja metanola i ulja te podršku učinkovitoj proizvodnji biodizela iz otpadnih ulja i masti.

Ključni razlozi zbog kojih proizvođači biraju Hielscher uključuju:

• Dokazana ultrazvučna stručnost
• Dizajni inline reaktora za kontinuiranu obradu biodizela
• Prikladnost za esterifikaciju i transesterifikaciju
• Snažan put skaliranja od laboratorija do proizvodnje
• Robusna oprema za industrijska okruženja
• Učinkovita prerada zahtjevnih sirovina poput iskorištenog ulja za kuhanje

Projektiranje, proizvodnja i savjetovanje – Kvaliteta Proizvedeno u Njemačkoj

Hielscher ultrasonicators su poznati po svojim najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućuju glatku integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijske objekte. Teški uvjeti i zahtjevna okruženja lako se nose s Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics je ISO certificirana tvrtka i stavlja poseban naglasak na ultrazvučne uređaje visokih performansi koji sadrže najsuvremeniju tehnologiju i jednostavnu su za korištenje. Naravno, Hielscher ultrasonicators sukladni su CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.

---

---

Literatura / Reference

• 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).

Često postavljana pitanja

Može li se biodizel koristiti za poljoprivrednu opremu?

Da. Poljoprivredna oprema s dizelskim motorima s kompresijskim paljenjem općenito može koristiti mješavine biodizela, a mnogi proizvođači odobravaju mješavine poput B5 ili B20; Veće mješavine ovise o specifičnom motoru, materijalima sustava goriva i uputama proizvođača.

Koji motori mogu raditi na biodizel?

Biodizel je namijenjen dizelskim motorima, posebno motorima s kompresijskim paljenjem koji se koriste u vozilima, generatorima i poljoprivrednim strojevima. U praksi, gotovo svi dizelski motori mogu raditi na mješavinama s niskim udjelom biodizela, dok upotreba većih mješavina ili čistog biodizela (B100) zahtijeva kompatibilnost motora i odobrenje proizvođača.

Što je američki ASTM D6751 standard?

ASTM D6751 je američka specifikacija za mješavinu biodizelskog goriva, B100, za miješanje s gorivima srednjeg destilata. Definira potrebna svojstva goriva i obuhvaća razrede S15 i S500, koji odgovaraju maksimalnom sadržaju sumpora od 15 ppm i 500 ppm.

Što je UCOME biodizel?

UCOME znači korišteno ulje za kuhanje metil ester. To je biodizel masne kiseline s metil esterom dobiven pretvaranjem otpadnog ulja za kuhanje u metil estre, obično za upotrebu kao zamjena za dizel ili komponentu mješavine.

Je li UCOME prikladan kao komponenta za miješanje bio-morskog loživog ulja?

Da. UCOME se već komercijalno koristi kao komponenta za miješanje u formulacijama morskih biogoriva, na primjer u mješavinama s loživim uljem s vrlo niskim udjelom sumpora (VLSFO). Njegova prikladnost ovisi o kvaliteti goriva, stabilnosti, kompatibilnosti i usklađenosti s relevantnim specifikacijama i zahtjevima za rukovanje gorivom za brodove.