Ultrahanggal támogatott fermentáció a bioetanol előállításához

Az ultrahanggal támogatott fermentáció fokozhatja a bioetanol-termelést azáltal, hogy elősegíti az összetett szénhidrátok egyszerűbb cukrokká történő lebontását, így azok könnyebben hozzáférhetővé válnak az élesztő számára az etanollá alakításhoz. Ezzel egyidejűleg az ultrahangos kezelés az élesztősejtek sejtfalának áteresztőképességét is hatékonyabbá teszi, ami gyorsabb etanolfelszabadulást és nagyobb össztermelést tesz lehetővé. Ezáltal az ultrahanggal támogatott bioetanol-fermentáció nagyobb átalakulási arányokat és jobb hozamokat eredményez.

Fermentáció

A fermentáció aerob (= oxidatív fermentáció) vagy anaerob folyamat lehet, amelyet biotechnológiai alkalmazásokban szerves anyagok átalakítására használnak baktériumok, gombák vagy más biológiai sejttenyészetek, illetve enzimek segítségével. A fermentáció során szerves vegyületek, például szénhidrátok oxidációjából nyernek energiát.
A cukor a fermentáció leggyakoribb szubsztrátja, amelyből a fermentáció után olyan termékek keletkeznek, mint a tejsav, a laktóz, az etanol és a hidrogén. Az alkoholos fermentáció során etanolt állítanak elő – különösen üzemanyagként történő felhasználásra, de alkoholtartalmú italokhoz is. Amikor bizonyos élesztőtörzsek, például a Saccharomyces cerevisiae, cukrot metabolizálnak, az élesztősejtek a kiindulási anyagot etanollá és szén-dioxiddá alakítják.

Az alábbi kémiai egyenletek foglalják össze az átalakulást:

Ha a kiindulási anyag keményítő, például kukoricából, akkor először a keményítőt cukorrá kell alakítani. Az üzemanyagként használt bioetanol esetében a keményítő átalakításához hidrolízis szükséges. A hidrolízist általában savas vagy enzimes kezeléssel, illetve a kettő kombinációjával gyorsítják fel. A fermentációt rendszerint körülbelül 35–40 °C-on végzik.
A különböző fermentációs folyamatok áttekintése:

Élelmiszerek :

• előállítás & tartósítás
• tejtermékek (tejsavas fermentáció), például joghurt, író, kefir
• tejsavasan fermentált zöldségek, például kimcsi, miso, natto, tsukemono, savanyú káposzta
• aromaanyagok kialakulása, például szójaszósz
• cserzőanyagok lebontása, például tea, kakaó, kávé, dohány
• alkoholtartalmú italok, például sör, bor, whisky

Gyógyszerek :

• gyógyászati vegyületek előállítása, például inzulin, hialuronsav

Biogáz/ Etanol :

• a biogáz-/bioetanol-termelés javítása

Különböző kutatási publikációk, valamint asztali és félüzemi léptékű vizsgálatok kimutatták, hogy az ultrahang javítja a fermentációs folyamatot azáltal, hogy több biomasszát tesz hozzáférhetővé az enzimes fermentáció számára. A következő rész az ultrahang folyadékban kifejtett hatásait ismerteti részletesen.

Az ultrahangos folyadékfeldolgozás hatásai

Nagy teljesítményű/alacsony frekvenciájú ultrahanggal nagy amplitúdók hozhatók létre. Ezáltal a nagy teljesítményű/alacsony frekvenciájú ultrahang folyadékok feldolgozására használható, például keverésre, emulgeálásra, diszpergálásra és deagglomerálásra, illetve őrlésre.
A folyadékok nagy intenzitású ultrahangos kezelésekor a folyékony közegben terjedő hanghullámok váltakozó nagynyomású (kompressziós) és kisnyomású (ritkulási) ciklusokat hoznak létre, amelyek ismétlődési üteme a frekvenciától függ. A kisnyomású ciklus során a nagy intenzitású ultrahanghullámok apró vákuumbuborékokat vagy üregeket hoznak létre a folyadékban. Amikor a buborékok elérnek egy olyan térfogatot, amelynél már nem képesek több energiát elnyelni, egy nagynyomású ciklus során hevesen összeomlanak. Ezt a jelenséget kavitációnak nevezik. Kavitáció, vagyis „buborékok képződése, növekedése és implozív összeomlása egy folyadékban. A kavitációs összeomlás intenzív helyi felmelegedést (~5000 K), nagy nyomást (~1000 atm), valamint rendkívül nagy felmelegedési és lehűlési sebességet (>109 K/sec)” és folyadéksugarakat (~400 km/h) eredményez”. (Suslick 1998)

A kavitáció létrehozásának különböző módjai vannak, például nagynyomású fúvókák, rotor–sztátor keverők vagy ultrahangos processzorok használata. Mindegyik rendszerben a bevitt energia súrlódássá, turbulenciává, hullámokká és kavitációvá alakul. A bevitt energia kavitációvá alakuló hányada több olyan tényezőtől függ, amelyek a kavitációt létrehozó berendezés folyadékban történő mozgását írják le. A gyorsulás intenzitása az egyik legfontosabb tényező, amely befolyásolja az energia hatékony átalakulását kavitációvá. A nagyobb gyorsulás nagyobb nyomáskülönbségeket hoz létre. Ez viszont növeli annak valószínűségét, hogy vákuumbuborékok képződjenek a folyadékban terjedő hullámok helyett. Így minél nagyobb a gyorsulás, annál nagyobb az energia kavitációvá alakuló hányada.
Ultrahangos átalakító esetén a rezgés amplitúdója írja le a gyorsulás intenzitását. A nagyobb amplitúdók hatékonyabb kavitációképződést eredményeznek. Az intenzitás mellett a folyadékot úgy kell gyorsítani, hogy a turbulencia, a súrlódás és a hullámképződés okozta veszteségek minimálisak legyenek. Ehhez az egyirányú mozgás az optimális. Az ultrahangos kezelési folyamat intenzitásának és paramétereinek változtatásával az ultrahang nagyon erőteljes vagy nagyon kíméletes lehet. Ez az ultrahangot igen sokoldalú eszközzé teszi különböző alkalmazásokhoz.

Az enyhe körülmények között, kíméletes ultrahangos kezeléssel végzett alkalmazások közé tartozik a gázmentesítés, emulgeálás, valamint az enzimek aktiválása. A nagy intenzitású/nagy teljesítményű ultrahanggal végzett erőteljes alkalmazások (többnyire megnövelt nyomáson) közé tartozik a nedves őrlés, deagglomerálás és a részecskeméret csökkentése, valamint a diszpergálás. Számos alkalmazás, például extrakció, dezintegráció vagy szonokémia esetén a szükséges ultrahang-intenzitás a kezelendő anyagtól függ. Az egyes folyamatokhoz igazítható paraméterek sokfélesége révén az ultrahang lehetővé teszi az optimális működési pont megtalálását minden egyes folyamathoz.
A kiemelkedő teljesítményátalakítás mellett az ultrahangos kezelés nagy előnye, hogy a legfontosabb paraméterek teljes mértékben szabályozhatók: amplitúdó, nyomás, hőmérséklet, viszkozitás és koncentráció. Ez lehetővé teszi valamennyi paraméter beállítását annak érdekében, hogy minden egyes anyaghoz megtalálhatók legyenek az ideális feldolgozási paraméterek. Ez nagyobb eredményességet és optimalizált hatékonyságot eredményez.

Ultrahang a fermentációs folyamatok javítására, a bioetanol-termelés példáján bemutatva

A bioetanol a biomassza vagy a hulladék biológiailag lebomló anyagának anaerob vagy aerob baktériumok általi lebontásából származó termék. Az előállított etanolt főként bioüzemanyagként használják.  Ez a bioetanolt a fosszilis üzemanyagok, például a földgáz, megújuló és környezetbarát alternatívájává teszi.
A biomasszából történő etanol-előállításhoz cukor, keményítő és lignocellulóz-tartalmú anyag használható alapanyagként. Ipari termelési léptékben jelenleg a cukor és a keményítő dominál, mivel gazdaságilag kedvezőek.
Megvalósíthatósági vizsgálatokkal igen egyszerűen kipróbálható, hogy az ultrahang hogyan javítja az ügyfél egyedi folyamatát egy adott alapanyaggal és meghatározott körülmények között. Első lépésként a nyersanyag-szuszpenzió kis mennyiségének egy ultrahangos laboratóriumi készülékkel végzett ultrahangos kezelése megmutatja, hogy az ultrahang hatással van-e az alapanyagra.

Megvalósíthatósági vizsgálat

Az első vizsgálati szakaszban célszerű viszonylag nagy mennyiségű ultrahangos energiát bevinni kis folyadéktérfogatba, mivel így nagyobb az esély annak megállapítására, hogy elérhetők-e eredmények. A kis mintatérfogat a laboratóriumi készülék használati idejét is lerövidíti, és csökkenti az első vizsgálatok költségeit.
Az ultrahanghullámok a szonotróda felületéről jutnak a folyadékba. A szonotróda felülete alatt a legnagyobb az ultrahang intenzitása. Ezért előnyös a szonotróda és az ultrahanggal kezelt anyag közötti kis távolság. Kis folyadéktérfogat kezelésekor a szonotródától való távolság röviden tartható.
Az alábbi táblázat az ultrahangos kezelési folyamatok jellemző energia/térfogat értékeit mutatja optimalizálás után. Mivel az első kísérletek nem optimális konfigurációval zajlanak, az ultrahangos kezelés intenzitásának és időtartamának a jellemző érték 10–50-szeresére állítása megmutatja, hogy van-e bármilyen hatás az ultrahanggal kezelt anyagra.

Folyamat	Energia/ Térfogat	Mintatérfogat	Teljesítmény	Idő
Egyszerű	< 100Ws/mL	10mL	50W	< 20 sec
Közepes	100Ws/mL–500Ws/mL	10mL	50W	20–100 sec
Erőteljes	> 500Ws/mL	10mL	50W	>100 sec

1. táblázat – Jellemző ultrahangos kezelési értékek a folyamat optimalizálása után

A kísérleti futtatások tényleges bevitt teljesítménye integrált adatrögzítéssel (UP200Ht és UP200St), PC-interfésszel vagy teljesítménymérővel rögzíthető. Az amplitúdóbeállítás és a hőmérséklet rögzített adataival együtt minden kísérlet eredménye értékelhető, és meghatározható az energia/térfogat alapértéke.
Ha a vizsgálatok során optimális konfigurációt választottak ki, annak teljesítménye egy optimalizálási lépésben ellenőrizhető, végül pedig kereskedelmi léptékre növelhető. Az optimalizálás megkönnyítése érdekében erősen ajánlott megvizsgálni az ultrahangos kezelés határértékeit is, például a hőmérsékletet, az amplitúdót vagy az energia/térfogat értéket az adott összetételeknél. Mivel az ultrahang káros hatást gyakorolhat a sejtekre, vegyi anyagokra vagy részecskékre, minden paraméter kritikus szintjét meg kell vizsgálni, hogy a későbbi optimalizálás arra a paramétertartományra korlátozódjon, amelyben nem figyelhetők meg káros hatások. A megvalósíthatósági vizsgálathoz kis laboratóriumi vagy asztali készülékek ajánlottak, hogy az ilyen kísérletekben korlátozhatók legyenek a berendezés- és mintaköltségek. A 100–1 000 wattos készülékek általában nagyon jól szolgálják a megvalósíthatósági vizsgálat céljait. (vö. Hielscher 2005)

Optimalizálás

A megvalósíthatósági vizsgálatok során elért eredmények a kezelt kis térfogathoz képest meglehetősen nagy energiafogyasztást mutathatnak. A megvalósíthatósági vizsgálat célja azonban elsősorban az ultrahang anyagra gyakorolt hatásainak bemutatása. Ha a megvalósíthatósági vizsgálatban kedvező hatások jelentkeztek, további erőfeszítések szükségesek az energia/térfogat arány optimalizálásához. Ez az ultrahangparaméterek ideális konfigurációjának feltárását jelenti a legnagyobb hozam eléréséhez a lehető legkevesebb energia felhasználásával, hogy a folyamat gazdaságilag a lehető legészszerűbb és leghatékonyabb legyen. Az optimális paraméterkonfiguráció megtalálásához – a kívánt előnyök minimális energiabevitellel történő eléréséhez – a legfontosabb paraméterek, az amplitúdó, a nyomás, a hőmérséklet és a folyadék összetétele, közötti összefüggést kell megvizsgálni. Ebben a második lépésben ajánlott áttérni a szakaszos ultrahangos kezelésről az átfolyó cellás reaktorral végzett folyamatos ultrahangos kezelésre, mivel a fontos paraméternek számító nyomás szakaszos ultrahangos kezelésnél nem befolyásolható. Szakaszos ultrahangos kezelés során a nyomás a környezeti nyomásra korlátozódik. Ha az ultrahangos kezelési folyamat nyomás alá helyezhető átfolyó cellakamrában zajlik, a nyomás növelhető (vagy csökkenthető), ami általában az ultrahangos kavitációt drasztikusan befolyásolja. Átfolyó cella használatával meghatározható a nyomás és a folyamat hatékonysága közötti összefüggés. Az 500 watt és 2000 watt közötti teljesítményű ultrahangos processzorok a legalkalmasabbak egy folyamat optimalizálására.

Léptéknövelés kereskedelmi termelésre

Ha megtalálták az optimális konfigurációt, a további léptéknövelés egyszerű, mivel az ultrahangos folyamatok lineáris léptékben teljes mértékben reprodukálhatók. Ez azt jelenti, hogy ha az ultrahangot azonos folyadékösszetételre, azonos feldolgozási paraméterkonfigurációval alkalmazzák, azonos eredmény eléréséhez ugyanannyi térfogategységre jutó energia szükséges, a feldolgozás léptékétől függetlenül. (Hielscher 2005). Ez lehetővé teszi az ultrahang optimális paraméterkonfigurációjának alkalmazását a teljes termelési léptékben. Az ultrahanggal feldolgozható térfogat gyakorlatilag korlátlan. Kereskedelmi ultrahangos rendszerek készülékenként legfeljebb 16 000 watt teljesítménnyel állnak rendelkezésre, és csoportokba rendezve telepíthetők. Az ultrahangos processzorok ilyen csoportjai párhuzamosan vagy sorosan telepíthetők. A nagy teljesítményű ultrahangos processzorok csoportos telepítésével az összteljesítmény szinte korlátlan, így nagy térfogatáramok problémamentesen feldolgozhatók. Ha az ultrahangos rendszer módosítása szükséges, például a paraméterek megváltozott folyadékösszetételhez történő igazításához, ez többnyire a szonotróda, az amplitúdóerősítő vagy az átfolyó cella cseréjével elvégezhető. Az ultrahang lineáris léptéknövelhetősége, reprodukálhatósága és alkalmazkodóképessége hatékonnyá és költséghatékonnyá teszi ezt az innovatív technológiát.

Az ultrahangos feldolgozás paraméterei

Az ultrahangos folyadékfeldolgozást számos paraméter írja le. A legfontosabbak az amplitúdó, a nyomás, a hőmérséklet, a viszkozitás és a koncentráció. Adott paraméterkonfiguráció esetén a folyamat eredménye, például a részecskeméret, a feldolgozott térfogategységre jutó energia függvénye. A függvény az egyes paraméterek módosításával változik. Ezenkívül az ultrahangos készülék szonotródájának egységnyi felületére jutó tényleges leadott teljesítmény is függ a paraméterektől. A szonotróda egységnyi felületére jutó leadott teljesítmény a felületi intenzitás (I). A felületi intenzitás az amplitúdótól (A), a nyomástól (p), a reaktortérfogattól (VR), a hőmérséklettől (T), a viszkozitástól (η) és más tényezőktől függ.

A létrehozott kavitáció hatása a felületi intenzitástól függ. A folyamat eredménye ugyanígy összefügg vele. Az ultrahangos készülék teljes leadott teljesítménye a felületi intenzitás (I) és a felület (S) szorzata:

P [W] I [W / mm²]* S[mm²]

Amplitúdó

A rezgés amplitúdója azt az utat írja le (például 50 µm), amelyet a szonotróda felülete adott idő alatt tesz meg (például 1/20 000s 20kHz-en). Minél nagyobb az amplitúdó, annál nagyobb a nyomás csökkenésének és növekedésének sebessége minden egyes löketnél. Emellett minden löket térfogatkiszorítása is nő, ami nagyobb kavitációs térfogatot eredményez (a buborékok mérete és/vagy száma nő). Diszperziók esetében a nagyobb amplitúdók erősebben roncsolják a szilárd részecskéket. Az 1. táblázat néhány ultrahangos folyamat általános értékeit mutatja.

Nyomás

A folyadék forráspontja a nyomástól függ. Minél nagyobb a nyomás, annál magasabb a forráspont, és fordítva. A megnövelt nyomás lehetővé teszi a kavitációt a forrásponthoz közeli vagy annál magasabb hőmérsékleten. Emellett növeli az implózió intenzitását, amely a statikus nyomás és a buborékon belüli gőznyomás különbségével függ össze (vö. Vercet et al. 1999). Mivel az ultrahangos teljesítmény és intenzitás a nyomás változásával gyorsan változik, állandó nyomást biztosító szivattyú előnyösebb. A folyadék átfolyó cellába történő betáplálásakor a szivattyúnak képesnek kell lennie az adott folyadékáram megfelelő nyomáson történő szállítására. A diafragma- vagy membránszivattyúk; a rugalmas csöves, tömlős vagy tömlőszorító szivattyúk; a perisztaltikus szivattyúk; illetve a dugattyús vagy búvárdugattyús szivattyúk váltakozó nyomásingadozásokat hoznak létre. Előnyben részesítendők a centrifugálszivattyúk, a fogaskerék-szivattyúk, a spirálszivattyúk és az excenteres csigaszivattyúk, amelyek az ultrahanggal kezelendő folyadékot folyamatosan stabil nyomáson szállítják. (Hielscher 2005)

Hőmérséklet

A folyadék ultrahangos kezelése során teljesítmény jut a közegbe. Mivel az ultrahanggal létrehozott rezgés turbulenciát és súrlódást okoz, az ultrahanggal kezelt folyadék – a termodinamika törvényével összhangban – felmelegszik. A feldolgozott közeg magasabb hőmérséklete károsíthatja az anyagot, és csökkentheti az ultrahangos kavitáció hatékonyságát. Az innovatív ultrahangos átfolyó cellák hűtőköpennyel vannak felszerelve (lásd a képet). Ez biztosítja az anyag hőmérsékletének pontos szabályozását az ultrahangos feldolgozás során. Kisebb térfogatok főzőpohárban végzett ultrahangos kezeléséhez jégfürdő ajánlott a hő elvezetésére.

Viszkozitás és koncentráció

Az ultrahangos őrlés és diszpergálás folyadékban végzett folyamatok. A részecskéknek szuszpenzióban kell lenniük, például vízben, olajban, oldószerekben vagy gyantákban. Ultrahangos átfolyó rendszerek használatával nagyon viszkózus, pasztaszerű anyagok ultrahangos kezelése is lehetővé válik.
A nagy teljesítményű ultrahangos processzor meglehetősen nagy szilárdanyag-koncentráció mellett is működtethető. A nagy koncentráció biztosítja az ultrahangos feldolgozás eredményességét, mivel az ultrahangos őrlési hatást a részecskék egymás közötti ütközése okozza. A vizsgálatok kimutatták, hogy a szilícium-dioxid aprítódási sebessége 50% tömegarányig független a szilárdanyag-koncentrációtól. A nagy anyagkoncentrációjú mesterkeverékek feldolgozása gyakori gyártási eljárás az ultrahangos kezelés alkalmazásakor.

Teljesítmény és intenzitás az energiához viszonyítva

A felületi intenzitás és az összteljesítmény csak a feldolgozás intenzitását írja le. Az ultrahangos kezelési folyamat leírásához az ultrahanggal kezelt minta térfogatát és az adott intenzitáson végzett kezelés időtartamát is figyelembe kell venni, hogy a folyamat léptéke növelhető és reprodukálható legyen. Adott paraméterkonfiguráció esetén a folyamat eredménye, például a részecskeméret vagy a kémiai átalakulás, a térfogategységre jutó energiától (E/V) függ.

Eredmény = f (E /V )

Ahol az energia (E) a leadott teljesítmény (P) és a kezelés időtartamának (t) szorzata.

E[Ws] = P[W]*t[s]

A paraméterkonfiguráció változásai megváltoztatják az eredményfüggvényt. Ez viszont módosítja azt az energiamennyiséget (E), amely egy adott mintaértékhez (V) szükséges egy meghatározott eredményérték eléréséhez. Ezért egy eredmény eléréséhez nem elegendő egy folyamatban adott ultrahangos teljesítményt alkalmazni. Összetettebb megközelítés szükséges a szükséges teljesítmény és azon paraméterkonfiguráció meghatározásához, amely mellett a teljesítményt a feldolgozandó anyagba kell bevinni. (Hielscher 2005)

A bioetanol ultrahanggal támogatott előállítása

Már ismert, hogy az ultrahang javítja a bioetanol-termelést. Ajánlott a folyadékot biomasszával olyan nagy viszkozitású szuszpenzióvá sűríteni, amely még szivattyúzható. Az ultrahangos reaktorok meglehetősen nagy szilárdanyag-koncentrációkat is képesek kezelni, így az ultrahangos kezelési folyamat a leghatékonyabban működtethető. Minél több anyag van a szuszpenzióban, annál kevesebb olyan hordozófolyadékot kell kezelni, amelynek az ultrahangos kezelés nem nyújt előnyt. Mivel az energia folyadékba történő bevitele a termodinamika törvénye szerint a folyadék felmelegedését okozza, ez azt jelenti, hogy az ultrahangos energia a lehető legnagyobb mértékben a célanyagra fordítódik. A folyamat ilyen hatékony kialakításával elkerülhető a felesleges hordozófolyadék pazarló felmelegítése.
Az ultrahang elősegíti a sejten belüli anyag extrakcióját és ezáltal hozzáférhetővé teszi azt az enzimes fermentáció számára. A kíméletes ultrahangos kezelés fokozhatja az enzimaktivitást, de a biomassza extrakciójához intenzívebb ultrahang szükséges. Ezért az enzimeket az ultrahangos kezelés után kell a biomassza-szuszpenzióhoz adni, mivel az intenzív ultrahang inaktiválja az enzimeket, ami nem kívánt hatás.

A tudományos kutatások jelenlegi eredményei:

Yoswathana et al. (2010) rizsszalmából történő bioetanol-előállítással kapcsolatos vizsgálatai kimutatták, hogy az enzimes kezelés előtt alkalmazott savas előkezelés és ultrahang kombinációja akár 44%-os megnövelt cukorhozamhoz vezetett (rizsszalma-alapon). Ez mutatja a fizikai és kémiai előkezelés kombinációjának hatékonyságát a lignocellulóz-tartalmú anyag cukorrá történő enzimes hidrolízise előtt. 

A 2. diagram grafikusan szemlélteti az ultrahangos besugárzás kedvező hatásait a rizsszalmából történő bioetanol-előállítás során. (Faszenet használtak a savas/enzimes előkezeléssel és ultrahangos előkezeléssel kezelt minták méregtelenítésére.)

Egy másik közelmúltbeli tanulmányban az ultrahangos kezelés hatását vizsgálták a β-galaktozidáz enzim sejten kívüli és sejten belüli szintjére. Sulaiman et al. (2011) jelentősen javítani tudták a bioetanol-termelés produktivitását szabályozott hőmérsékleten alkalmazott ultrahanggal, amely serkentette a Kluyveromyces marxianus (ATCC 46537) élesztő növekedését. A tanulmány szerzői összefoglalásukban megállapítják, hogy a nagy teljesítményű ultrahanggal (20 kHz), ≤20% kitöltési tényezővel végzett szakaszos ultrahangos kezelés serkentette a K. marxianus biomassza-termelését, laktóz-anyagcseréjét és etanoltermelését, viszonylag nagy, 11,8Wcm² ultrahangos kezelési intenzitás mellett. A legjobb körülmények között az ultrahangos kezelés a kontrollhoz képest közel 3,5-szeresére növelte a végső etanolkoncentrációt. Ez az etanoltermelés produktivitásának 3,5-szeres növekedését jelentette, de a fermentlé minden köbméterére 952W többletteljesítmény bevitelét igényelte ultrahangos kezelés révén. Ez a többletenergia-igény kétségtelenül a bioreaktorok elfogadható üzemeltetési normáin belül volt, és nagy értékű termékek esetén a megnövekedett produktivitás könnyen ellensúlyozhatta.

Következtetés: az ultrahanggal támogatott fermentáció előnyei

Az ultrahangos kezelés hatékony és innovatív módszernek bizonyult a bioetanolhozam növelésére. Az ultrahangot elsősorban sejten belüli anyagok biomasszából, például kukoricából, szójababból, szalmából, lignocellulóz-tartalmú anyagból vagy növényi hulladékanyagokból történő extrakciójára használják.

• A bioetanolhozam növelése
• Dezintegráció/sejtroncsolás és a sejten belüli anyag felszabadítása
• Jobb anaerob lebontás
• Enzimek aktiválása kíméletes ultrahangos kezeléssel
• A folyamat hatékonyságának javítása nagy koncentrációjú szuszpenziókkal

Az egyszerű vizsgálat, a reprodukálható léptéknövelés és a könnyű telepítés (már meglévő termelési anyagáramokba is) jövedelmező és hatékony technológiává teszi az ultrahangot. Megbízható ipari ultrahangos processzorok állnak rendelkezésre kereskedelmi feldolgozáshoz, és lehetővé teszik gyakorlatilag korlátlan folyadéktérfogatok ultrahangos kezelését.