Biodiesel uit algen met ultrasoonbehandeling
Algenolie is een interessante duurzame grondstof voor de productie van biodiesel. Het is een alternatief voor populaire grondstoffen, zoals soja, canola en palm. Ultrasoonbehandeling verbetert de extractie van olie uit de algencellen en de omzetting in biodiesel.
In vergelijking met traditionele oliezaadgewassen leveren algen veel meer olie per hectare op. Terwijl sojabonen doorgaans minder dan 50 gallon olie per acre opleveren en koolzaad minder dan 130 gallon per acre, kunnen algen tot 10.000 gallon per acre opleveren. Vooral kiezelwieren en groene algen zijn goede bronnen voor de productie van biodiesel.
Net als andere planten slaan algen energie op in de vorm van lipiden. Er zijn verschillende methoden om de oliën te extraheren, zoals persen, wassen met hexaan oplosmiddel en ultrasone extractie.
Ultrasone extractie van algenolie
Intense sonificatie van vloeistoffen genereert geluidsgolven die zich voortplanten in de vloeistof, wat resulteert in afwisselende hogedruk- en lagedrukcycli. Tijdens de lagedrukcyclus ontstaan kleine vacuümbellen met een hoge intensiteit in de vloeistof. Wanneer de bellen een bepaalde grootte bereiken, storten ze heftig in elkaar tijdens een hogedrukcyclus. Dit wordt cavitatie genoemd. Tijdens de implosie worden lokaal zeer hoge drukken en snelle vloeistofstralen geproduceerd. De resulterende schuifkrachten breken de celstructuur mechanisch en verbeteren de materiaaloverdracht. Dit effect ondersteunt de extractie van lipiden uit algen.

Ultrasoon mengen verbetert de biodieselomzettingssnelheid, verhoogt de opbrengst en bespaart overtollige methanol en katalysator. De afbeelding toont de installatie van 3x UIP1000hdT (elk 1kW) in een biodieselfabriek.
De tabel hieronder toont typische stroomvereisten voor verschillende volumestromen. Het ultrasone systeem wordt meestal inline geïntegreerd. De ultrasoonreactor kan gemakkelijk achteraf worden ingebouwd in bestaande installaties, waardoor de algenextractie wordt verbeterd.
Debiet
|
Stroom
|
---|---|
20 – 100L/uur
|
|
80 – 400L/uur
|
|
0.3 – 1,5m³/hr
|
|
2 – 10m³/uur
|
|
20 – 100m³/u
|
Ultrasone voorbereiding voor het koud persen van algenolie
Met name voor het persen is een goede controle van de celdisruptie nodig om te voorkomen dat alle intracellulaire producten, inclusief celresten, ongehinderd vrijkomen of dat het product denatureert. Door de celstructuur te breken, kunnen meer lipiden die in de cellen zijn opgeslagen, vrijkomen door druk van buitenaf uit te oefenen.
Ultrasone solventextractie van algenolie
De hoge drukcycli van de ultrasone golven ondersteunen de diffusie van oplosmiddelen, zoals hexaan, in de celstructuur. Omdat ultrasoon geluid de celwand mechanisch breekt door de cavitatieschuifkrachten, vergemakkelijkt het de overdracht van lipiden van de cel naar het oplosmiddel. Nadat de olie in het cyclohexaan is opgelost, wordt de pulp/het weefsel eruit gefilterd. De oplossing wordt gedestilleerd om de olie van het hexaan te scheiden. Voor de sonicatie van brandbare vloeistoffen of oplosmiddelen in gevaarlijke omgevingen biedt Hielscher FM- en ATEX-gecertificeerde ultrasone systemen, zoals de UIP1000-Exd.
Ultrasone enzymatische extractie van algenolie
Er kunnen sterke synergetische effecten worden waargenomen bij het combineren van enzymatische behandeling met sonicatie. De cavitatie helpt de enzymen bij het binnendringen van het weefsel, wat leidt tot snellere extractie en hogere opbrengsten. In dit geval fungeert water als oplosmiddel en breken de enzymen de celwanden af.
Biodiesel uit algenolie
Klik hier om meer te lezen over ultrasoonbehandeling bij de productie van biodiesel.
Ultrasone verwerking van algenolie van pilotschaal tot productie
We raden proeven op pilotschaal aan, bijvoorbeeld met 1kW-systemen. Dit toont de algemene effecten en verbetering voor uw specifieke processtroom. Alle resultaten kunnen lineair worden opgeschaald naar grote processtromen. We bespreken graag uw proces met u en adviseren u over verdere stappen.

Ultrasoon veresteren en transesterificeren kan als batchproces of als continu inline proces worden uitgevoerd. De grafiek toont het ultrasone inline proces voor omestering van biodiesel (FAME).

Ultrasoon industrieel systeem met flowcel voor inline verestering en transesterificatie van biodiesel.
Ultrasone machines op middelgrote en grote schaal voor industriële biodieselproductie
Hielscher Ultrasonics levert industriële ultrasoonprocessoren voor zowel middelgrote als grote installaties voor de efficiënte productie van biodiesel bij elk volume. Alle systemen kunnen worden gebruikt om de omestering van alle soorten grondstoffen te verbeteren, waaronder algenolie, plantaardige oliën, dierlijke vetten, afvaloliën enz.
Aangezien Hielscher ultrasone systemen levert voor elke productiecapaciteit, kunnen we de ideale oplossing bieden voor zowel kleine producenten als grote bedrijven. Ultrasone biodieselconversie kan als batchproces of als continu inline proces worden uitgevoerd. De installatie en bediening is eenvoudig, veilig en geeft een betrouwbaar hoog rendement van superieure biodiesel kwaliteit.
Hieronder vindt u aanbevolen reactoropstellingen voor een reeks productiesnelheden.
ton/uur
|
gal/hr
|
|
---|---|---|
1x UIP500hdT |
0.25 tot 0,5
|
80 tot 160
|
1x UIP1000hdT |
0.5 tot 1.0
|
160 tot 320
|
1x UIP1500hdT |
0.75 tot 1.5
|
240 tot 480
|
2x UIP1000hdT |
1,0 tot 2,0
|
320 tot 640
|
2x UIP1500hdT |
1,5 tot 3,0
|
480 tot 960
|
4x UIP1500hdT |
3,0 tot 6,0
|
960 tot 1920
|
6x UIP1500hdT |
4,5 tot 9,0
|
1440 tot 2880
|
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Literatuur / Referenties
- 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.
- Wu, P., Yang, Y., Colucci, J.A. and Grulke, E.A. (2007): Effect of Ultrasonication on Droplet Size in Biodiesel Mixtures. J Am Oil Chem Soc, 84: 877-884.
- Kumar D., Kumar G., Poonam, Singh C. P. (2010): Ultrasonic-assisted transesterification of Jatropha curcus oil using solid catalyst, Na/SiO2. Ultrason Sonochem. 2010 Jun; 17(5): 839-44.
- Leonardo S.G. Teixeira, Júlio C.R. Assis, Daniel R. Mendonça, Iran T.V. Santos, Paulo R.B. Guimarães, Luiz A.M. Pontes, Josanaide S.R. Teixeira (2009): Comparison between conventional and ultrasonic preparation of beef tallow biodiesel. Fuel Processing Technology, Volume 90, Issue 9, 2009. 1164-1166.
- Darwin, Sebayan; Agustian, Egi; Praptijanto, Achmad (2010): Transesterification Of Biodiesel From Waste Cooking Oil Using Ultrasonic Technique. International Conference on Environment 2010 (ICENV 2010).
- Nieves-Soto, M., Oscar M. Hernández-Calderón, C. A. Guerrero-Fajardo, M. A. Sánchez-Castillo, T. Viveros-García and I. Contreras-Andrade (2012): Biodiesel Current Technology: Ultrasonic Process a Realistic Industrial Application. InTechOpen 2012.

Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.