Gebruikte bak- en braadolie omzetten in betrouwbare biodiesel voor dieselmotoren

Gebruikte bak- en braadolie is een van de aantrekkelijkste grondstoffen voor biodiesel die momenteel beschikbaar zijn. Deze olie is goedkoop, ruim beschikbaar en helpt een afvalverwerkingsprobleem op te lossen. Maar ze brengt ook een bekende uitdaging bij de verwerking met zich mee: laagwaardige grondstoffen zoals afgedankte plantaardige oliën, gebruikte bak- en braadoliën, frituurvetten, dierlijke vetten, talg of visoliën zijn moeilijker efficiënt om te zetten dan geraffineerde, ongebruikte oliën.

Een recente studie naar ultrasoon ondersteunde omestering laat zien hoe dit probleem met ultrasoon mengen kan worden overwonnen. De onderzoekers optimaliseerden de productie van biodiesel uit gebruikte bak- en braadolie (WCO) en testten vervolgens de resulterende biodiesel en mengsels van biodiesel en diesel in een dieselmotor. Hun bevindingen ondersteunen twee belangrijke conclusies: ten eerste maakt sonicatie een snelle omzetting met een hoge opbrengst mogelijk, zelfs bij moeilijk verwerkbare grondstoffen; ten tweede kunnen de resulterende mengsels van biodiesel en diesel zonder aanpassingen in dieselmotoren worden gebruikt, met prestaties die dicht bij die van diesel liggen en verbeterde emissiewaarden.

Klaar om goedkope afgewerkte oliën om te zetten in hoogwaardige biodiesel?

De ultrasone biodieselreactoren van Hielscher helpen producenten moeilijk verwerkbare grondstoffen zoals gebruikte bak- en braadolie, frituurvetten, talg en visolie om te zetten met hogere reactiesnelheden, kortere verblijftijden en een verbeterde procesefficiëntie. Neem nu contact met ons op om uw grondstof, beoogde capaciteit en reactoropstelling voor continue ultrasone biodieselproductie te bespreken.

Waarom laagwaardige grondstoffen moeilijk te verwerken zijn bij de productie van biodiesel

Goedkope grondstoffen voor biodiesel zijn aantrekkelijk omdat de grondstofkosten bepalend zijn voor de economische aspecten van de productie. Een in 2025 gepubliceerde studie van Belal en collega’s toont aan dat gebruikte bak- en braadoliën en vetten met ultrasoon mengen efficiënt in biodiesel kunnen worden omgezet. Vervolgens werd de ultrasoon geproduceerde biodiesel met succes in dieselmotoren gebruikt.
Hoewel het gebruik van afgewerkte oliën het voedsel-versus-brandstofvraagstuk bij eetbare oliën vermijdt, is de uitdaging dat laagwaardige grondstoffen sterker variëren en moeilijker te verwerken zijn. Bij conventionele omestering zijn de alcohol- en oliefasen niet mengbaar, waardoor de reactie-efficiëntie sterk afhangt van de mate waarin het systeem beperkingen in de massaoverdracht kan overwinnen. Bij gedegradeerde of laagwaardige oliën en vetten worden deze beperkingen ernstiger, wat vaak leidt tot een tragere omzetting, langere verblijftijden, moeilijkere fasescheiding en een minder efficiënte verwerking als geheel. Hier zorgt ultrasoon mengen voor een wezenlijke doorbraak.

Waarom sonicatie het gebruik van laagwaardige grondstoffen mogelijk maakt

Sonicatie maakt een effectievere verwerking van laagwaardige grondstoffen zoals afgedankte plantaardige oliën, gebruikte bak- en braadoliën, frituurvetten, rundertalg of visoliën mogelijk, doordat ultrasone cavitatie een veel beter contact tussen de niet-mengbare olie- en alcoholfasen afdwingt en zo zowel het mengen als de warmte- en massaoverdracht sterk verbetert. Bovendien heeft ultrasoon mengen zowel fysische als chemische effecten: ultrasone cavitatie intensiveert de reactieomgeving en kan de vorming van zeer reactieve radicalen bevorderen, die de reactiekinetiek verder versnellen en bijdragen aan een snellere, volledigere omestering.
Dat is precies waarom sonicatie zo waardevol is voor laagwaardige grondstoffen. Ze compenseert de beperkingen die de verwerking van deze grondstoffen in conventionele systemen doorgaans moeilijk maken.

Wat de studie met sonicatie bereikte

Voor industriële biodieselproducenten is het belangrijkste resultaat de procesintensivering die door sonicatie wordt bereikt, in plaats van de kleine laboratoriumopstelling waarop de aandacht zou kunnen liggen. Onder geoptimaliseerde ultrasone omstandigheden bereikte de studie van Belal et al. (2025) een biodieselopbrengst van 96,65%. Vergeleken met de conventionele referentiemethode van de auteurs verkortte ultrasoon ondersteunde omestering de reactietijd van 90 minuten tot 6 minuten en de scheidingstijd van biodiesel en glycerol van 720 minuten tot 30 minuten.
Deze resultaten zijn zeer relevant voor de industriële biodieselproductie, omdat ze laten zien dat sonicatie het mengen niet alleen enigszins verbetert – ze versnelt de omzetting en de daaropvolgende scheiding fundamenteel.
 

De ultrasone methode bereikt binnen de eerste 1,5 minuten een omzetting van ongeveer 75% en vlakt na 6 minuten af bij een omzetting van circa 90%.
De conventionele methode vertoont een veel lagere omzettingssnelheid en bereikt na 8 minuten slechts ongeveer 40% omzetting.
Studie en grafiek: ©Fayyyazi et al. 2014

Wat dit betekent voor continue biodieselverwerking in doorstroming met Hielscher

Bij industriële toepassing vertalen deze bevindingen zich rechtstreeks naar de voordelen van continue ultrasone biodieselverwerking in doorstroming met industriële sonicators en reactoren van Hielscher. Hetzelfde cavitatiemechanisme dat in de studie werd aangetoond – intensiever mengen, verbeterd contact aan het fasegrensvlak, snellere warmte- en massaoverdracht en versnelde reactiekinetiek – bepaalt ook de prestaties van ultrasone inline-reactoren.
Bij continue werking worden olie, alcohol en katalysator door de ultrasone reactorzone gepompt, waar cavitatie met hoge intensiteit de fasen voortdurend dispergeert en met elkaar laat reageren. Dit maakt kortere verblijftijden, snellere omzetting, een robuustere verwerking van variabele, goedkope grondstoffen en een snellere daaropvolgende scheiding mogelijk. Voor industriële producenten die met WCO, gebruikte frituurvetten, talg of visolie werken, is de belangrijkste conclusie duidelijk: sonicatie maakt moeilijk verwerkbare grondstoffen commercieel aantrekkelijker door een betere omzetting in minder tijd te realiseren.

Sonicatie verbetert de brandstofkwaliteit

Een cruciaal punt is dat onbewerkte afgewerkte oliën geen geschikte motorbrandstoffen zijn. De thermogravimetrische analyse in de studie vergeleek diesel, onbewerkte WCO, conventioneel geproduceerde biodiesel en biodiesel die met ultrasoon mengen was geproduceerd. De auteurs stelden vast dat onbewerkte WCO het slechtste verdampingsgedrag vertoonde, terwijl ultrasoon geproduceerde biodiesel een verbeterd verdampingsgedrag vertoonde ten opzichte van onbewerkte WCO en zelfs ten opzichte van biodiesel die door traditionele omestering was geproduceerd.
Dit is van belang omdat slechte verdamping en slechte verneveling tot de belangrijkste redenen behoren waarom onbehandelde afgewerkte oliën vervuiling van injectoren, onvolledige verbranding en afzettingen kunnen veroorzaken. De studie vermeldt dat onbewerkte WCO onoplosbare oligomeren bevatte die de motor kunnen beschadigen door het injectiesysteem te verstoppen, terwijl een goede omestering het brandstofgedrag aanzienlijk verbetert.

Kunnen mengsels van biodiesel en diesel probleemloos in dieselmotoren worden gebruikt?

De studie van Belal et al. (2025) laat zien dat ultrasoon geproduceerde biodiesel inderdaad probleemloos in standaarddieselmotoren kan worden gebruikt. De onderzoekers testten de mengsels B10, B20, B30, B40 en B100 in een dieselmotor bij een constant toerental en wisselende belasting. Hun conclusie was dat diesel zonder aanpassing van de motor kan worden vervangen door biodiesel uit WCO of mengsels van biodiesel en diesel, en dat B40 het aanbevolen mengsel was omdat het vergelijkbare motorprestaties combineerde met duidelijk verbeterde emissiewaarden.
Ook al is niet elke prestatie-indicator identiek aan die van fossiele diesel, de mengsels blijven volledig bruikbaar bij het normale gebruik van dieselmotoren, terwijl de prestatieverschillen klein zijn en de emissievoordelen aanzienlijk.
 

Verschillende biodiesel/dieselmengsels bij motorbelastingen van 10–100%. – Links: variatie van BSFC / Rechts: variatie van BTE met verschillende biodiesel/dieselmengsels bij motorbelastingen van 10–100%
Studie en grafieken: ©Belal et al., 2025

Motorprestaties: dicht bij die van diesel, met kleine nadelen

Uit de studie bleek dat biodieselmengsels motorprestaties leverden die vergelijkbaar waren met die van diesel, met een lichte toename van het remspecifieke brandstofverbruik en een geringe afname van het thermische remrendement.
Deze veranderingen zijn te verwachten. De gemeten eigenschappen lieten zien dat biodiesel uit WCO een hogere dichtheid en viscositeit en een lagere verbrandingswaarde had dan diesel, hoewel het cetaangetal in deze studie gelijk was. Dat betekent dat er mogelijk iets meer brandstof nodig is om hetzelfde vermogen te leveren, maar de motor blijft normaal functioneren op de mengsels.
Vanuit praktisch oogpunt ondersteunt dit de stelling dat biodieselmengsels geschikt zijn voor gebruik in dieselmotoren, zelfs wanneer ze worden geproduceerd uit laagwaardige grondstoffen zoals gebruikte bak- en braadolie.

Emissies: aanzienlijke voordelen door bijmenging van biodiesel

Bij de emissieresultaten liet biodiesel zijn grootste voordelen zien.

Bij volle belasting zorgde B100 voor de grootste verminderingen van:

• CO: 42,9% lager
• onverbrande koolwaterstoffen: 29,9% lager
• rookopaciteit: 42,1% lager

vergeleken met zuivere diesel.
De studie schrijft deze voordelen toe aan het hogere zuurstofgehalte en het lagere koolstofgehalte van biodiesel, die een volledigere verbranding bevorderen en de roetvorming verminderen.

Wat dit betekent voor biodieselproducenten

Laagwaardige grondstoffen zijn economisch aantrekkelijk, maar met conventionele technologie moeilijker te verwerken. Sonicatie verandert deze situatie door de barrière voor massaoverdracht tussen olie en alcohol te overwinnen en de omzetting sterk te versnellen. In de studie betekende dit een biodieselopbrengst van 96,65%, een verkorting van de reactietijd van 90 minuten tot 6 minuten en een verkorting van de scheidingstijd van 12 uur tot 30 minuten.
Voor continue industriële biodieselsystemen vertaalt dit zich naar de belangrijkste voordelen van ultrasone verwerking met Hielscher: een hogere verwerkingscapaciteit, een kortere verblijftijd, een betere bestendigheid tegen variaties in de grondstoffen en een efficiëntere productie uit goedkope oliën en vetten.
 

Ultrasone reactor UIP1000hdT voor een verbeterde omzetting van afgewerkte oliën en vetten in biodiesel.

Sonicators van Hielscher voor biodiesel uit WCO

De studie laat zien waarom sonicators van Hielscher zo’n krachtig hulpmiddel zijn voor de productie van biodiesel uit laagwaardige grondstoffen. Ultrasone cavitatie intensiveert de omestering door het mengen, de warmteoverdracht, de massaoverdracht en de reactiekinetiek te verbeteren, waardoor moeilijk verwerkbare grondstoffen zoals gebruikte bak- en braadoliën en andere gedegradeerde oliën en vetten snel en efficiënt kunnen worden omgezet. Onder geoptimaliseerde omstandigheden bereikte de studie een biodieselopbrengst van 96,65% in slechts 6 minuten, met een aanzienlijk snellere glycerolscheiding dan bij conventionele verwerking.
Even belangrijk is dat de resulterende biodiesel praktisch bruikbaar was in motoren. Mengsels van biodiesel en diesel vertoonden prestaties die dicht bij die van conventionele diesel lagen, terwijl ze de uitstoot van CO, onverbrande koolwaterstoffen en rook aanzienlijk verminderden. Het aanbevolen mengsel B40 combineerde vergelijkbare mechanische prestaties met het meest evenwichtige emissiegedrag en kon zonder aanpassing van de motor worden gebruikt.
Sonicators van Hielscher versnellen niet alleen de biodieselproductie – ze maken goedkope grondstoffen van lage kwaliteit geschikt voor efficiënte continue verwerking en zetten afgewerkte oliën en vetten om in praktische brandstof die direct in motoren kan worden gebruikt.

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de verwerkingscapaciteit bij benadering van de ultrasone biodieselreactoren van Hielscher:

Economische en milieugevolgen van het gebruik van ultrasone biodieselmengers van Hielscher

Het technisch-economische model van Gholami et al. (2021) toonde aan:

• Totale investeringskosten met circa 21% verlaagd,
• Productkosten per ton met circa 5% verlaagd,
• Afvalproductie teruggebracht tot een vijfde van die bij mechanisch roeren,
• Intern rendement (IRR) verbeterd tot 18,3% met een positieve netto contante waarde (NPV), terwijl het conventionele proces onrendabel bleef.

Vanuit milieuoogpunt vermindert het terugdringen van de methanolovermaat rechtstreeks de uitstoot van vluchtige organische stoffen en verlaagt het het gebruik van thermische energie, waardoor ultrasone biodieselproductie aansluit bij de doelstellingen voor milieuvriendelijke productie.

Overzicht van de voordelen van de ultrasone biodieselreactor

(resultaten van de vergelijkende studie, zie Gholami et al., 2021)

Ontwerp, productie en advies – kwaliteit uit Duitsland

Sonicators van Hielscher staan bekend om hun hoogste kwaliteits- en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening maken een soepele integratie van onze sonicators in industriële installaties mogelijk. Sonicators van Hielscher kunnen zware omstandigheden en veeleisende omgevingen gemakkelijk aan.

Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt bijzondere nadruk op sonicators met hoge prestaties met de modernste technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard voldoen sonicators van Hielscher aan de CE-voorschriften en aan de eisen van UL, CSA en RoHs.

Literatuur / Referenties

• Belal, B. Y.; Li, G.; Zhang, Z.; Liang, J.; Zhou, M.; Masoud, S. M.; Attia, A. M. A.; El-Zoheiry, R. M.; El-Seesy, A. I. (2025): Optimizing waste cooking biodiesel production using ultrasonic-assisted and studying its combustion characteristics blended with diesel in diesel engine. Environmental science and pollution research international, 32(11), 2025. 6984–7001.
• 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.
• 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.
• Abdullah, C. S.; Baluch, Nazim; Mohtar, Shahimi (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi 77, 2015.
• Ramachandran, K.; Suganya, T.; Nagendra Gandhi, N.; Renganathan, S.(2013): Recent developments for biodiesel production by ultrasonic assist transesterification using different heterogeneous catalyst: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 22, 2013. 410-418.
• Shinde, Kiran; Serge Kaliaguine (2019): A Comparative Study of Ultrasound Biodiesel Production Using Different Homogeneous Catalysts. ChemEngineering 3, No. 1: 18; 2019.
• 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.