UCO-ból biodízel ultrahangos reaktorokkal

A használt sütőolaj (UCO) a fenntartható biodízelgyártás egyik legvonzóbb alapanyagává vált. Az UCO biodízellé, azaz használt sütőolajból származó metilészterré alakítása segít csökkenteni a hulladék mennyiségét, mérsékli az alapanyagköltségeket, és támogatja a körforgásosabb üzemanyag-gazdálkodást. A hatékony feldolgozási technológiát kereső biodízelgyártók számára a Hielscher ultrahangos biodízelreaktorai nagy teljesítményű megoldást kínálnak az átészterezési és észterezési folyamatok intenzívebbé tételére.

A Hielscher ultrahangos biodízelreaktorait széles körben alkalmazzák az olcsó olajok és zsírok kiváló minőségű biodízellé történő átalakításának javítására. Az ultrahangos kavitáció mikroszkopikus szinten intenzív keverést hoz létre, ezáltal felgyorsítja a kémiai reakciókat, javítja az egymással nem elegyedő fázisok közötti anyagátadást, és segíti a gyártókat a gyors, megbízható és méretezhető biodízelgyártás megvalósításában.

UCOME – Biodízel hulladékolajokból

Az UCOME a használt sütőolajból származó metilészter rövidítése. Ez olyan biodízel-üzemanyag, amelyet hulladék sütőolajokból állítanak elő, metanollal végbemenő kémiai reakció során zsírsav-metilészterekké alakítva őket. Mivel az UCO újrahasznosított alapanyag, az UCOME gazdasági és környezetvédelmi szempontból egyaránt különösen vonzó.
A korábban még nem használt növényi olajokhoz képest az UCO egyértelmű költségelőnyöket kínál, de feldolgozási nehézségeket is jelent. A használt sütőolajra gyakran jellemzők az alábbiak:

• Szabad zsírsavak (FFA)
• Víz
• Élelmiszer-maradványok és szennyező anyagok
• Oxidációs termékek
• A forrástól és a korábbi felhasználástól függően változó összetétel

Ezek a tényezők különösen fontossá teszik a folyamat hatékonyságát és a reaktor teljesítményét. Ezen a területen az ultrahangos biodízelreaktorok jelentős előnyöket kínálnak.

 

Ebben az oktatóvideóban bemutatjuk annak tudományos hátterét, hogyan javítják jelentősen az ultrahangos biodízelreaktorok a biodízelgyártást. A Hielscher ultrahangos biodízelreaktorai bevált, hatékony eszközök a biodízelgyártási folyamat javítására. Ebben az útmutatóban részletesen ismertetjük működési elvüket, és különféle ultrahangos összeállításokat mutatunk be minden gyártási léptékhez. Növelje biodízelgyártása hatékonyságát és gazdaságosságát, és gyors átalakítással érjen el nagyobb hozamot kiváló minőségű biodízelből. Az ultrahangos biodízelreaktorok emellett lehetővé teszik a gyenge minőségű olajok, például a hulladék növényi olajok vagy az elhasznált sütőzsírok felhasználását, és segítenek csökkenteni a metanol- és katalizátorfelhasználást, hozzájárulva a környezetbarát és fenntartható biodízelgyártáshoz.

 

Hogyan javítják az ultrahangos biodízelreaktorok az UCO UCOME-má történő átalakítását?

A hagyományos biodízelgyártás során gyakran mechanikus keverést és hőt alkalmaznak az olaj, az alkohol és a katalizátor érintkezésének biztosítására. Mivel az olaj és a metanol nem elegyedik jól, a hagyományos reaktoroknál lassú reakciósebesség, nem teljes átalakulás, nagyobb vegyszerfogyasztás és hosszabb tartózkodási idő jelentkezhet.
A Hielscher ultrahangos reaktorai nagy intenzitású ultrahanggal hoznak létre kavitációt a folyadékban. A kavitáció mikroszkopikus keveredési zónákat alakít ki rendkívül nagy nyíróerőkkel. Ez az olajfázisban nagyon finom cseppekre bontja a metanolt, és sokkal nagyobb fázishatárfelületet hoz létre a reakcióhoz.

Az eredmény egy nagymértékben intenzívebbé tett biodízelgyártási folyamat, amely fontos előnyökkel jár:

• Gyorsabb átészterezés és észterezés
• Jobb átalakítási hatékonyság
• A metanol és a katalizátor jobb hasznosítása
• Rövidebb reakcióidő
• Folyamatos, áramlás közbeni feldolgozás lehetősége
• Egyszerű méretnövelés a kísérleti üzemi szinttől az ipari gyártásig

A magasabb FFA-tartalmú UCO-alapanyagok esetében az ultrahang különösen előnyös, mivel mind a savkatalizált észterezési, mind a báziskatalizált átészterezési lépést elősegíti.

UCO-ból biodízel: a folyamat áttekintése

A használt sütőolaj biodízellé történő átalakítása általában több folyamatlépésből áll. A Hielscher ultrahangos biodízelreaktorai az alapanyag minőségétől függően egylépéses vagy kétlépéses folyamatokba integrálhatók.

Az UCO biodízellé történő átalakításának tipikus folyamata a következőket foglalja magában:

• A használt sütőolaj gyűjtése és tárolása
• Szűrés a szilárd anyagok és élelmiszer-részecskék eltávolítására
• Szárítás vagy víztelenítés a nedvességtartalom csökkentésére
• FFA-elemzés a szükséges reakcióút meghatározására
• A szabad zsírsavak észterezése magas FFA-tartalom esetén
• Átészterezés metanollal metilészterek képzésére
• A biodízel és a glicerin elválasztása
• A biodízel mosása vagy száraz tisztítása
• Végső finomtisztítás az üzemanyag-minőségi előírások teljesítéséhez

Magas FFA-tartalom esetén gyakran észterezési előkezelést alkalmaznak a szabad zsírsavak észterekké alakítására a fő átészterezési lépés előtt. Az ultrahangos feldolgozás mindkét szakaszt felgyorsíthatja, és javíthatja az üzem teljes termelékenységét. Olvasson többet az ultrahanggal segített, kétlépcsős biodízel-előállításról!

Miért alkalmasak különösen jól a Hielscher ultrahangos reaktorai az UCOME biodízel előállítására?

A Hielscher ultrahangos reaktorait folyadékok ipari feldolgozására tervezték, és különösen hatékonyak azokban a biodízelgyártási alkalmazásokban, amelyekben a folyadék–folyadék keverés szabályozza a reakciósebességet. Ahelyett, hogy kizárólag a teljes folyadéktömeg keverésére támaszkodna, az ultrahang pontosan ott hoz létre intenzív, helyi energiát, ahol arra szükség van.
Ez számos gyakorlati előnyt biztosít a gyártóknak.

• Az olaj és a metanol kiváló keverése
  A biodízelgyártás egyik fő korlátozó tényezője az olaj és a metanol rossz elegyedése. A Hielscher ultrahangos reaktorai nagyon finom emulziót hoznak létre, amely nagymértékben javítja a reakciópartnerek érintkezését. A jobb érintkezés gyorsabb reakciókinetikát és nagyobb átalakulást jelent.
• Nagy teljesítmény nehezen feldolgozható alapanyagok esetén
  Az UCO nem egységes alapanyag. Víztartalma, FFA-tartalma és szennyezőanyag-terhelése tételenként változhat. A Hielscher reaktorai a reakciókörnyezet intenzívebbé tételével segítenek ellensúlyozni ezeket az eltéréseket, így a folyamat kevésbé lesz érzékeny a változásokra, és jobban alkalmazkodik hozzájuk.
• Rövidebb tartózkodási idő
  Mivel az ultrahang felgyorsítja az észterezést és az átészterezést, a gyártók gyakran rövidebb idő alatt érhetik el a kívánt átalakulást, mint a hagyományos kevert rendszerekkel. Ez csökkentheti a szükséges reaktortérfogatot, és növelheti a feldolgozási kapacitást.
• Folyamatos, áramlás közbeni működés
  A Hielscher ultrahangos biodízelreaktorai ideálisak a folyamatos feldolgozáshoz. Az áramlási rendszerbe épített reaktorkonfigurációk reprodukálható minőségű, állandósult üzemállapotú gyártást tesznek lehetővé, ami rendkívül értékes a kereskedelmi biodízelüzemek számára.
• Egyszerű méretnövelés
  A Hielscher technológia egyik jelentős előnye a lineáris méretnövelés. A laboratóriumi vagy kísérleti üzemi vizsgálatokban meghatározott folyamatparaméterek kiszámíthatóbban vihetők át nagyobb gyártórendszerekre. Ez csökkenti a fejlesztési kockázatot, és egyszerűsíti a bővítés tervezését.
• Ipari megbízhatóság
  A Hielscher rendszereit nagy igénybevételű ipari üzemre tervezték. A biodízelgyártók számára ez megbízható reaktorteljesítményt, reprodukálható eredményeket és az automatizált technológiai sorokkal való kompatibilitást jelent.
• Biodízel előállítása az ASTM D6751 és az EN 14214 szerint
  A kereskedelmi biodízelgyártók gyakran olyan üzemanyag-minőségi előírások teljesítését célozzák meg, mint az ASTM D6751 és az EN 14214. Ezek a szabványok meghatározzák a kritikus tulajdonságokat, köztük az észtertartalmat, a viszkozitást, a lobbanáspontot, a savszámot, a víztartalmat, az oxidációs stabilitást, a szennyező anyagok határértékeit és a glicerintartalmat.

 
Olvassa el, hogyan működik az ultrahanggal előállított biodízel a dízelmotorokban!

A Hielscher ultrahangos biodízelreaktorait olyan biodízelgyártási folyamatokban alkalmazzák, amelyeket az ASTM D6751 és az EN 14214 szerinti üzemanyag-minőség elérésére terveztek. Bastante-Saez és munkatársai 2020-ban megjelent tanulmányukban kimutatták, hogy a kebabkészítésből származó hulladék zsírokból Hielscher ultrahangos reaktorral előállított biodízel nagy zsírsav-metilészter- (FAME-) hozamot eredményezett. A FAME-értékek magasabbak voltak (csirkezsír esetén 97,42% w/w, marha- és bárányzsír esetén 96,98), mint az EN 14214 európai előírásban meghatározott minimális küszöbérték (azaz legalább 96,5% w/w).

 

 

Kisüzemi biodízelgyártás gazdaságok és hálózattól független felhasználók számára

Egyes országokban vagy régiókban a biodízelre vonatkozó szabályozás korlátozott, vagy a kisebb magánfelhasználók esetében nem érvényesítik. A gazdálkodók és a berendezések tulajdonosai kisebb mennyiségű biodízelt állíthatnak elő használt sütőolajból, traktorokban, generátorokban, fűtőberendezésekben vagy más dízelüzemű mezőgazdasági berendezésekben történő helyszíni felhasználásra.
Ezekben az esetekben a cél gyakran az üzemanyag gyakorlati helyettesítése, nem pedig a tanúsított kereskedelmi értékesítés. Az ultrahangos biodízelreaktorok az ilyen decentralizált gyártás számára is vonzóak lehetnek, mivel a következőket kínálják:

• Rövid reakcióidők
• Hatékony átalakítás kompakt berendezésekkel
• Jó alkalmasság változó összetételű hulladékolaj-alapanyagokhoz
• Kisebb függés a nagy kevert tartályoktól
• Moduláris feldolgozórendszerek kialakításának lehetősége

Ugyanakkor fontos egyértelműen kijelenteni, hogy az előírásoknak nem megfelelő biodízel nem feltétlenül alkalmas minden motorhoz, nem feltétlenül felel meg a helyi jogszabályi követelményeknek, és tárolási, anyagkompatibilitási, kibocsátási vagy motorgaranciával kapcsolatos problémákat okozhat. Ahol léteznek biodízelszabványok, az üzemanyagot ezeknek megfelelően kell vizsgálni és előállítani, mielőtt szabályozott alkalmazásokban vagy közúti járművekben használnák.

 

 

Az UCO-ból történő ultrahangos biodízelgyártás gazdasági előnyei

Az alapanyagköltség a biodízelgyártás gazdaságosságának egyik legnagyobb változó tényezője. Mivel a használt sütőolaj általában olcsóbb a finomított növényi olajoknál, jelentős költségmegtakarítási lehetőséget kínál. Ez a megtakarítás azonban elveszhet, ha a folyamat lassú, kémiai szempontból nem hatékony, vagy nem képes kezelni az alapanyag változékonyságát.
A Hielscher ultrahangos biodízelreaktorai a reakcióhatékonyság és az üzemi termelékenység javításával segítik a jövedelmezőség megőrzését. A lehetséges gazdasági előnyök a következők:

• Az olcsó UCO-alapanyagok jobb hasznosítása
• Nagyobb feldolgozási kapacitás
• Rövidebb reakcióidő
• Kisebb keverési energiaigény a teljes folyadéktömeg nem hatékony keverését alkalmazó megoldásokhoz képest
• A folyamat jobb egyenletessége
• Egyszerűbb integráció folyamatos gyártósorokba

A hulladékolajból történő biodízelgyártás méretnövelését célzó gyártók számára az alapanyagok rugalmas felhasználásának és a folyamat intenzívebbé tételének ez a kombinációja rendkívül értékes lehet.

Alakítsa hatékonyan az UCO-t UCOME biodízellé Hielscher ultrahangos reaktorokkal!

A használt sütőolaj UCOME-má alakítása észszerű módja annak, hogy hulladékból megújuló üzemanyagot állítsunk elő, miközben javítjuk a fenntarthatóságot és csökkentjük az alapanyagköltségeket. Mivel az UCO feldolgozása gyakran nehezebb, mint a korábban még nem használt olajoké, a reaktortechnológia döntő szerepet játszik a hatékony és megbízható biodízelgyártás elérésében.
A Hielscher ultrahangos biodízelreaktorai a kavitáció által létrehozott keverés és anyagátadás révén intenzívebbé teszik az olaj és a metanol közötti reakciót. Ez gyorsabb észterezést és átészterezést, a változó összetételű UCO-alapanyagok jobb kezelését, valamint méretezhető, áramlás közbeni biodízelgyártást tesz lehetővé.
A kereskedelmi gyártók a Hielscher ultrahangos rendszereit olyan biodízelgyártási folyamatokban alkalmazzák, amelyeket az ASTM D6751 és az EN 14214 követelményeinek megfelelő üzemanyag előállítására terveztek. A biodízelre vonatkozó szabályozással nem rendelkező országok gazdálkodói és kisfelhasználói számára az ultrahangos reaktorok kisebb biodízelmennyiségek kompakt berendezésekkel történő előállítását is támogathatják a helyi berendezésekben való felhasználáshoz, figyelembe véve, hogy az előírásoknak nem megfelelő üzemanyagot körültekintően, a helyi követelmények és a motor kompatibilitásának megfelelően kell használni.
Ha célja az UCO hatékony UCOME-má alakítása, a Hielscher ultrahangos biodízelreaktorai nagy teljesítményű és méretezhető technológiai platformot kínálnak a korszerű biodízelgyártáshoz.

Az alábbi táblázat tájékoztatást nyújt a Hielscher ultrahangos biodízelreaktorainak hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról:

Térfogatáram	Teljesítmény
20 – 100L/hr	1kW
80 – 400L/hr	4x1kW
0,3 – 1,5m³/hr	4x4kW
2 – 10m³/hr	6x16kW
20 – 100m³/hr	62x16kW

Miért jó választás a Hielscher a biodízelgyártók számára?

A Hielscher a tényleges technológiai alkalmazásokhoz tervezett ipari ultrahang-technológiájáról ismert. A biodízelgyártásban a Hielscher ultrahangos reaktorai gyakorlati megoldást kínálnak az UCO átalakításának intenzívebbé tételére, a metanol és az olaj keverésének javítására, valamint a hulladékolajokból és zsírokból történő hatékony biodízelgyártás támogatására.

A gyártók többek között az alábbi fő okokból választják a Hielscher berendezéseit:

• Bizonyított ultrahangos szakértelem
• Áramlási rendszerbe építhető reaktorkialakítások folyamatos biodízelgyártáshoz
• Alkalmasság észterezésre és átészterezésre
• Jól megvalósítható méretnövelés a laboratóriumtól a gyártásig
• Robusztus berendezések ipari környezethez
• Nehezen feldolgozható alapanyagok, például használt sütőolaj hatékony feldolgozása

Tervezés, gyártás és tanácsadás – Németországban készült minőség

A Hielscher ultrahangos berendezései a legmagasabb minőségi és tervezési követelményeikről ismertek. Robusztus felépítésük és egyszerű kezelésük lehetővé teszi ultrahangos berendezéseink zökkenőmentes integrációját az ipari létesítményekbe. A Hielscher ultrahangos berendezései könnyedén megbirkóznak a zord körülményekkel és a nagy igénybevételt jelentő környezetekkel.

A Hielscher Ultrasonics ISO-tanúsítvánnyal rendelkező vállalat, amely különös hangsúlyt fektet a korszerű technológiával és felhasználóbarát kialakítással rendelkező, nagy teljesítményű ultrahangos berendezésekre. A Hielscher ultrahangos berendezései természetesen megfelelnek a CE-előírásoknak, és teljesítik az UL, a CSA és a RoHs követelményeit.

---

---

Szakirodalom / Hivatkozások

• 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).