Gli ultrasuoni migliorano l’efficienza del processo di produzione del biodiesel

I reattori di miscelazione a ultrasuoni Hielscher migliorano il vostro processo di produzione del biodiesel. La sonicazione consente di ottenere rese di conversione più elevate nella transesterificazione in meno tempo. La miscelazione a ultrasuoni aumenta la capacità produttiva e riduce il consumo di metanolo e catalizzatore.

Produzione efficiente del biodiesel

Oggi produrre biodiesel non significa soltanto produrre un carburante rinnovabile. I produttori devono ottenere un biodiesel di alta qualità con caratteristiche costanti, indipendentemente dalle variazioni nella qualità delle materie prime. “Nell’attuale contesto, soltanto i produttori con i costi più bassi riescono a produrre carburante con un margine positivo.” (Bill Babler di First Capitol Risk Management).
La tecnologia di miscelazione a ultrasuoni Hielscher vi offre la migliore efficienza nella produzione del biodiesel, sia nella realizzazione di un nuovo impianto sia nell’ammodernamento di impianti esistenti. I dispositivi a ultrasuoni Hielscher sono stati collaudati e hanno dimostrato, in installazioni in tutto il mondo, di aumentare la resa del biodiesel e ridurre i costi operativi. Queste installazioni comprendono sia piccole imprese con una produzione di 1 milione di galloni all’anno sia impianti industriali di biodiesel da 45 milioni di galloni all’anno.

In questo video tutorial illustriamo i principi scientifici alla base del significativo miglioramento della produzione di biodiesel mediante reattori a ultrasuoni. I reattori a ultrasuoni Hielscher per biodiesel si sono affermati come uno strumento efficace per migliorare il processo produttivo del biodiesel; in questo tutorial ne approfondiamo il principio di funzionamento e mostriamo diverse configurazioni a ultrasuoni per qualsiasi scala di produzione. Migliorate l’efficienza e la convenienza economica della vostra produzione di biodiesel e ottenete rese maggiori di biodiesel di alta qualità con una conversione rapida. Al tempo stesso, i reattori a ultrasuoni per biodiesel consentono di utilizzare oli di scarsa qualità, come oli vegetali di scarto o grassi di cottura esausti, e contribuiscono a risparmiare metanolo e catalizzatore, favorendo una produzione di biodiesel sostenibile e rispettosa dell’ambiente.

Una migliore cinetica di reazione del biodiesel aumenta i vostri profitti

Produrre biodiesel a partire da olio, metanolo (o etanolo) e un catalizzatore è un semplice processo chimico chiamato transesterificazione. Tuttavia, la cinetica di reazione di questo processo presenta delle criticità. La transesterificazione convenzionale dei trigliceridi in esteri metilici degli acidi grassi (FAME) e glicerina è lenta e incompleta. Durante il processo di conversione, non tutte le catene degli acidi grassi vengono trasformate in esteri alchilici (biodiesel). Questo riduce significativamente la resa e la qualità del vostro biodiesel!

Una migliore miscelazione consente una maggiore resa del biodiesel

L’uso di sistemi convenzionali di agitazione meccanica comporta lunghi tempi di conversione e una resa inferiore del biodiesel.
Olio e metanolo sono immiscibili. Affinché avvenga la reazione chimica di produzione del biodiesel, è necessario formare un’emulsione di metanolo in olio. A questo scopo servono apparecchiature di emulsionamento a ultrasuoni anziché miscelatori o agitatori meccanici convenzionali. La miscelazione mediante cavitazione ultrasonica è il metodo più avanzato per formare emulsioni a gocce fini a portate elevate. Gocce di metanolo più piccole producono un biodiesel migliore, aumentano la velocità di reazione e richiedono meno metanolo in eccesso.

Esiste un legame diretto tra le dimensioni delle gocce di metanolo e la resa del biodiesel, nonché la velocità di conversione. Questo rende i reattori a ultrasuoni Hielscher la tecnologia più produttiva nell’industria del biodiesel. I reattori di miscelazione a ultrasuoni producono una maggiore quantità di biodiesel di alta qualità, più rapidamente.
Il diagramma seguente mostra la percentuale in volume della glicerina separata. Dopo due secondi di sonicazione in un reattore a ultrasuoni Hielscher, si ottiene più glicerina in meno tempo. Per ogni singola molecola di glicerina prodotta, si producono tre molecole di biodiesel. Questo migliora la capacità del vostro processo e la resa produttiva del biodiesel.

Grafico della resa del biodiesel

Risparmio sui costi grazie all’installazione e all’integrazione negli impianti esistenti

L’installazione di reattori a ultrasuoni Hielscher nella vostra linea di produzione del biodiesel riduce anche i costi operativi. Potete installare i reattori a ultrasuoni Hielscher sia in piccoli sistemi di produzione del biodiesel a lotti sia in grandi impianti a ciclo continuo. Saremo lieti di aiutarvi a individuare la configurazione di installazione migliore o a integrare i reattori a ultrasuoni nel vostro processo di produzione del biodiesel esistente.

Meno metanolo in eccesso nel processo di produzione del biodiesel

Il metanolo in eccesso non reagisce durante il processo di conversione del biodiesel. Si aggiunge metanolo in eccesso per accelerare la cinetica della reazione chimica. Questo metanolo deve essere recuperato dopo il processo di reazione del biodiesel. Il recupero del metanolo è molto costoso, poiché richiede molto calore e il vuoto. Pertanto, tutto il metanolo in eccesso aumenta i vostri costi di processo. In molti impianti di biodiesel, il recupero del metanolo in eccesso è la fase più costosa del processo.

L’uso dei reattori a ultrasuoni Hielscher riduce fino al 50% l’eccesso di metanolo necessario. Utilizzando la miscelazione a ultrasuoni Hielscher, un rapporto stechiometrico di 1:4 o 1:4,5 (olio : metanolo) è sufficiente per la maggior parte delle materie prime.

Produrre biodiesel di buona qualità da materie prime di scarsa qualità

Molti produttori di biodiesel di piccole e medie dimensioni riducono i costi passando a materie prime di qualità inferiore, come grassi animali, oli da cucina usati o oli vegetali di scarto. L’intensificazione del processo mediante ultrasuoni migliora i risultati di conversione per qualsiasi materia prima. Questo facilita la produzione di biodiesel conforme ad ASTM 6751 o EN 14212 a partire da oli con un elevato contenuto di acidi grassi liberi (FFA) o da grassi ad alta viscosità.

Usare meno catalizzatore nella produzione del biodiesel

Il costo del catalizzatore rappresenta soltanto una frazione marginale dei costi di produzione del biodiesel. Come per il metanolo in eccesso, i costi effettivi derivano dal recupero e dalla qualità inferiore della glicerina. La miscelazione a ultrasuoni nel processo di produzione del biodiesel migliora l’emulsionamento del metanolo in olio e genera gocce di metanolo più numerose e più piccole. Questo porta a una migliore distribuzione delle dimensioni delle gocce e a un uso più efficiente del catalizzatore. Inoltre, la cavitazione ultrasonica migliora il trasferimento di massa nella reazione chimica. Di conseguenza, potete risparmiare fino al 50% di catalizzatore rispetto ai miscelatori a taglio o agli agitatori.

“Sono stupito di come Hielscher abbia cambiato il nostro modo di produrre biodiesel. Il processo non solo è più continuo, ma ci permette anche di risparmiare migliaia sui costi del catalizzatore e di risparmiare tempo. Consiglio vivamente questa unità a chiunque stia valutando un metodo di produzione più continuo.” Marcel Steinberg, EECOfuels

Produrre glicerina di qualità superiore

La glicerina è un sottoprodotto della produzione del biodiesel. Un tasso di conversione più elevato e un minore impiego di metanolo in eccesso consentono una conversione chimica molto più rapida e una separazione della glicerina più netta e veloce. Per i motivi descritti sopra, la glicerina contiene meno catalizzatore e meno monogliceridi. Questo riduce i costi di raffinazione della glicerina.

Usare meno energia elettrica e meno riscaldamento

Il biodiesel è un carburante ecologico. Per essere ecologico, l’energia necessaria per la coltivazione, la raccolta e la lavorazione delle materie prime per il biodiesel deve essere inferiore all’energia contenuta nel biodiesel stesso. L’installazione della miscelazione a ultrasuoni Hielscher riduce l’energia complessiva necessaria per produrre biodiesel. I dispositivi a ultrasuoni Hielscher hanno un’eccezionale efficienza energetica nella conversione dell’energia elettrica in miscelazione a ultrasuoni nel liquido. Per produrre 1000 galloni di biodiesel, i dispositivi a ultrasuoni Hielscher consumano soltanto circa 7 kWh di energia elettrica. Questo consumo è molto inferiore a quello dei miscelatori a taglio o dei miscelatori idrodinamici. Di conseguenza, si riduce la bolletta elettrica annuale del vostro impianto di biodiesel.

In generale, la transesterificazione del biodiesel assistita da ultrasuoni può avvenire a temperature di processo più basse. Questo riduce l’energia necessaria per il riscaldamento.