Van UCO tot biodiesel met behulp van ultrasone reactoren

Afgewerkte bak- en braadolie (UCO) is een van de meest aantrekkelijke grondstoffen geworden voor de productie van duurzame biodiesel. Het omzetten van UCO in biodiesel, of methylester van afgewerkte bak- en braadolie, helpt afval te verminderen, verlaagt de grondstofkosten en ondersteunt een meer circulaire brandstofeconomie. Voor biodieselproducenten die op zoek zijn naar efficiënte verwerkingstechnologie bieden ultrasone biodieselreactoren van Hielscher een krachtige oplossing voor het intensiveren van transesterificatie- en veresteringsprocessen.

Hielscher ultrasone biodieselreactoren worden veel gebruikt om de omzetting van goedkope oliën en vetten in biodiesel van hoge kwaliteit te verbeteren. Door intense menging op microscopisch niveau te creëren, versnelt ultrasone cavitatie chemische reacties, verbetert het de massaoverdracht tussen niet-mengbare fases en helpt het producenten bij een snelle, betrouwbare en schaalbare productie van biodiesel.

UCOME – Biodiesel uit afvaloliën

UCOME staat voor used cooking oil methylester. Het is een biodieselbrandstof die wordt geproduceerd door afgewerkte bak- en braadolie door middel van een chemische reactie met methanol om te zetten in methylesters van vetzuren. Omdat UCO een gerecyclede grondstof is, is UCOME bijzonder aantrekkelijk vanuit zowel economisch als milieuoogpunt.
Vergeleken met plantaardige oliën van de eerste persing biedt UCO duidelijke kostenvoordelen, maar het brengt ook verwerkingsuitdagingen met zich mee. Afgewerkte bak- en braadolie bevat vaak:

• Vrije vetzuren (FFA)
• water
• Voedselresten en verontreinigingen
• Oxidatieproducten
• Variabele samenstelling afhankelijk van bron en gebruiksgeschiedenis

Deze factoren maken procesefficiëntie en reactorprestaties bijzonder belangrijk. Dit is waar ultrasone biodieselreactoren aanzienlijke voordelen bieden.

 

 

Hoe ultrasone biodieselreactoren de omzetting van UCO naar UCOME verbeteren

Traditionele biodieselproductie is vaak afhankelijk van mechanisch roeren en hitte om olie, alcohol en katalysator met elkaar in contact te brengen. Omdat olie en methanol niet goed mengen, kunnen conventionele reactoren lijden onder trage reactiesnelheden, onvolledige conversie, hoger chemicaliënverbruik en langere verblijftijden.
Hielscher ultrasone reactoren gebruiken ultrageluid van hoge intensiteit om cavitatie in de vloeistof te genereren. Cavitatie produceert microscopische mengzones met extreem hoge schuifkrachten. Dit breekt methanol in zeer fijne druppeltjes binnen de oliefase en creëert een veel groter raakvlak voor reactie.

Het resultaat is een sterk geïntensiveerd biodieselproces met belangrijke voordelen:

• Snellere omestering en verestering
• Verbeterde conversie-efficiëntie
• Beter gebruik van methanol en katalysator
• Kortere reactietijd
• Continue inline verwerkingscapaciteit
• Eenvoudig opschalen van pilot naar industriële productie

Voor UCO-grondstoffen met een hoog FFA-gehalte is ultrageluid bijzonder gunstig omdat het zowel de zuur gekatalyseerde veresterings- als de basisch gekatalyseerde omesteringsstappen verbetert.

Van UCO tot biodiesel: Procesoverzicht

De omzetting van afgewerkt frituurvet in biodiesel omvat over het algemeen verschillende processtappen. Hielscher ultrasone biodieselreactoren kunnen worden geïntegreerd in procesontwerpen met één of twee stappen, afhankelijk van de kwaliteit van de grondstof.

Een typisch UCO-biodieselproces omvat:

• Inzameling en opslag van afgewerkte bak- en braadolie
• Filtratie om vaste deeltjes en voedsel te verwijderen
• Drogen of ontwateren om het vochtgehalte te verlagen
• FFA-analyse om de vereiste reactieroute te bepalen
• Verestering van vrije vetzuren wanneer FFA hoog is
• Transesterificatie met methanol om methylesters te vormen
• Scheiding van biodiesel en glycerol
• Wassen of droogzuiveren van biodiesel
• Eindpolijsten om specificaties brandstofkwaliteit te bereiken

Als er veel FFA's aanwezig zijn, wordt vaak een voorbehandeling voor verestering gebruikt om vrije vetzuren om te zetten in esters vóór de hoofdstap omestering. Ultrasone verwerking kan beide fases versnellen en de algehele productiviteit van de fabriek verbeteren. Lees meer over de ultrasoon ondersteunde tweefasenconversie van biodiesel!

Waarom Hielscher ultrasoonreactoren zeer geschikt zijn voor UCOME biodiesel

Hielscher ultrasone reactoren zijn ontworpen voor industriële vloeistofverwerking en zijn bijzonder effectief in biodieseltoepassingen waar het mengen van vloeistof-vloeistof de reactiesnelheid bepaalt. In plaats van alleen afhankelijk te zijn van massa-agitatie, creëert ultrasoon geluid intense gelokaliseerde energie, precies daar waar het nodig is.
Dit biedt producenten verschillende praktische voordelen.

• Uitstekende menging van olie en methanol
  Een van de belangrijkste beperkingen bij de productie van biodiesel is de slechte mengbaarheid van olie en methanol. Hielscher ultrasone reactoren creëren een zeer fijne emulsie, waardoor het contact tussen de reactanten sterk verbetert. Beter contact betekent een snellere reactiekinetiek en een hogere conversie.
• Hoge prestaties met moeilijke grondstoffen
  UCO is geen uniforme grondstof. Het watergehalte, het FFA-gehalte en de hoeveelheid verontreiniging kunnen van batch tot batch verschillen. Hielscher reactoren helpen deze variaties te compenseren door de reactieomgeving te intensiveren, waardoor het proces robuuster wordt en beter kan worden aangepast.
• Kortere verblijftijd
  Omdat ultrasoon geluid de verestering en transesterificatie versnelt, kunnen producenten vaak de doelconversie in minder tijd bereiken dan met conventionele geroerde systemen. Dit kan het reactorvolume verlagen en de verwerkingscapaciteit verhogen.
• Continu inline bedrijf
  Hielscher ultrasone biodieselreactoren zijn ideaal voor continue verwerking. Inline reactorconfiguraties ondersteunen stabiele productie met reproduceerbare kwaliteit, wat zeer waardevol is voor commerciële biodieselfabrieken.
• Eenvoudige schaalvergroting
  Een groot voordeel van de Hielscher technologie is de lineaire schaalvergroting. Procesparameters die zijn vastgesteld in laboratorium- of pilotproeven kunnen voorspelbaarder worden overgezet naar grotere productiesystemen. Dit vermindert het ontwikkelingsrisico en vereenvoudigt de uitbreidingsplanning.
• Industriële betrouwbaarheid
  Hielscher systemen zijn ontworpen voor veeleisende industriële toepassingen. Voor biodieselproducenten betekent dit betrouwbare reactorprestaties, reproduceerbare resultaten en compatibiliteit met geautomatiseerde proceslijnen.
• Biodiesel produceren volgens ASTM D6751 en EN 14214
  Commerciële biodieselproducenten richten zich vaak op brandstofkwaliteitsspecificaties zoals ASTM D6751 en EN 14214. Deze normen definiëren kritische eigenschappen zoals estergehalte, viscositeit, vlampunt, zuurgraad, watergehalte, oxidatiestabiliteit, verontreinigingslimieten en glycerinegehaltes.

 
Lees hoe ultrasoon geproduceerde biodiesel werkt op dieselverbrandingsmotoren!

Hielscher ultrasone biodieselreactoren worden gebruikt in biodieselproductieprocessen die zijn ontworpen om brandstofkwaliteit te bereiken in overeenstemming met ASTM D6751 en EN 14214. In hun in 2020 gepubliceerde onderzoek toonden Bastante-Saez en collega's aan dat biodiesel geproduceerd uit afvalvetten van kebab met behulp van een Hielscher ultrasone reactor een hoge opbrengst aan vetzuurmethylesters (FAME) opleverde. De FAME waren hoger (97,42% w/w voor kippenvet en 96,98% voor rund-lammerenvet) dan de minimumdrempel die is vastgesteld in de Europese verordening EN 14214 (d.w.z. minimaal 96,5% w/w).

 

 

Kleinschalige biodiesel voor boerderijen en externe gebruikers

In sommige landen of regio's is de regelgeving voor biodiesel beperkt of wordt deze niet gehandhaafd voor kleine particuliere gebruikers. Boeren en eigenaars van apparatuur kunnen kleinere hoeveelheden biodiesel produceren uit afgewerkte bak- en braadolie voor verbruik ter plekke in tractoren, generatoren, verwarmingstoestellen of andere dieselaangedreven landbouwapparatuur.
In deze gevallen is het doel vaak praktische brandstofvervanging in plaats van gecertificeerde commerciële verkoop. Ultrasone biodieselreactoren kunnen ook aantrekkelijk zijn voor dergelijke gedecentraliseerde productie omdat ze het volgende bieden:

• Snelle reactietijden
• Efficiënte conversie met compacte apparatuur
• Goed geschikt voor variabele afvaloliegrondstoffen
• Minder afhankelijkheid van grote roertanks
• Potentieel voor modulaire verwerkingsopstellingen

Tegelijkertijd is het belangrijk om duidelijk te stellen dat niet-specifieke biodiesel mogelijk niet geschikt is voor alle motoren, mogelijk niet voldoet aan lokale wettelijke vereisten en problemen kan opleveren op het gebied van opslag, materiaalcompatibiliteit, emissies of garantie van motoren. Als er normen voor biodiesel bestaan, moet de brandstof dienovereenkomstig worden getest en geproduceerd voordat deze in gereglementeerde toepassingen of wegvoertuigen wordt gebruikt.

 

 

Economische voordelen van ultrasone biodieselproductie uit UCO

De grondstofkosten zijn een van de grootste variabelen in de economische aspecten van biodiesel. Omdat afgewerkte bak- en braadolie over het algemeen goedkoper is dan geraffineerde plantaardige oliën, biedt het een sterk kostenbesparend potentieel. Deze besparingen kunnen echter verloren gaan als het proces langzaam verloopt, chemisch inefficiënt is of niet kan omgaan met de variabiliteit van de grondstof.
Hielscher ultrasone biodieselreactoren helpen de winstgevendheid te beschermen door de reactie-efficiëntie en de productiviteit van de fabriek te verbeteren. Potentiële economische voordelen zijn onder andere:

• Beter gebruik van goedkope UCO-grondstoffen
• Verhoogde doorvoer
• Kortere reactietijd
• Minder energie nodig voor het mengen in vergelijking met inefficiënte bulkagitatiescenario's
• Verbeterde procesconsistentie
• Eenvoudigere integratie in continue productielijnen

Voor producenten die de productie van biodiesel uit afvalolie willen opschalen, kan deze combinatie van grondstofflexibiliteit en procesintensivering zeer waardevol zijn.

UCO efficiënt omzetten in UCOME-biodiesel met Hielscher ultrasone reactoren!

Afgewerkte bak- en braadolie omzetten in UCOME is een slimme manier om hernieuwbare brandstof te maken uit afval en tegelijkertijd de duurzaamheid te verbeteren en de grondstofkosten te verlagen. Omdat UCO vaak moeilijker te verwerken is dan virgin oliën, speelt reactortechnologie een cruciale rol bij het bereiken van een efficiënte en betrouwbare biodieselproductie.
Hielscher ultrasone biodieselreactoren versterken de reactie tussen olie en methanol door middel van cavitatiegedreven menging en massaoverdracht. Dit zorgt voor snellere verestering en transesterificatie, betere verwerking van variabele UCO-grondstoffen en schaalbare inline productie van biodiesel.
Voor commerciële producenten worden Hielscher ultrasone systemen gebruikt in biodieselprocessen die zijn ontworpen om brandstof te produceren die voldoet aan ASTM D6751 en EN 14214. Voor boeren en kleine gebruikers in landen zonder biodieselregelgeving kunnen ultrasone reactoren ook de compacte productie van kleinere hoeveelheden biodiesel voor lokaal gebruik ondersteunen, waarbij wordt erkend dat brandstof zonder specificatie voorzichtig moet worden gebruikt en in overeenstemming met de lokale vereisten en motorcompatibiliteit.
Als efficiënte productie van UCO tot UCOME uw doel is, dan bieden Hielscher ultrasone biodieselreactoren een krachtig en schaalbaar technologieplatform voor moderne biodieselverwerking.

De tabel hieronder geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van de Hielscher ultrasone biodieselreactoren (bij benadering):

Debiet	Stroom
20 – 100L/uur	1kW
80 – 400L/uur	4x1kW
0.3 – 1,5m³/hr	4x4kW
2 – 10m³/uur	6x16kW
20 – 100m³/u	62x16kW

Waarom Hielscher een goede keuze is voor biodieselproducenten?

Hielscher staat bekend om zijn industriële ultrasoontechnologie die is ontworpen voor echte procestoepassingen. In de biodieselproductie bieden Hielscher ultrasone reactoren een praktische route om de UCO-conversie te intensiveren, het mengen van methanol en olie te verbeteren en een efficiënte productie van biodiesel uit afvaloliën en -vetten te ondersteunen.

De belangrijkste redenen waarom producenten voor Hielscher kiezen zijn onder andere:

• Bewezen ultrasone expertise
• Inline reactorontwerpen voor continue biodieselverwerking
• Geschiktheid voor verestering en omestering
• Sterk opschalingstraject van laboratorium naar productie
• Robuuste apparatuur voor industriële omgevingen
• Effectieve verwerking van uitdagende grondstoffen zoals afgewerkte bak- en braadolie

Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit Made in Germany

Hielscher ultrasone machines staan bekend om hun hoge kwaliteit en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening zorgen voor een soepele integratie van onze ultrasoonapparatuur in industriële faciliteiten. Ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen worden gemakkelijk door Hielscher ultrasoontoestellen aangepakt.

Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasone apparaten met state-of-the-art technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn de Hielscher ultrasoonapparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.

---

---

Literatuur / Referenties

• 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).

veelgestelde vragen

Kan biodiesel worden gebruikt voor landbouwmachines?

Ja. Landbouwmachines met dieselmotoren met compressieontsteking kunnen over het algemeen biodieselmengsels gebruiken en veel fabrikanten keuren mengsels zoals B5 of B20 goed; hogere mengsels zijn afhankelijk van de specifieke motor, de materialen van het brandstofsysteem en de richtlijnen van de OEM.

Welke motoren kunnen op biodiesel lopen?

Biodiesel is bedoeld voor dieselmotoren, vooral motoren met compressieontsteking die worden gebruikt in voertuigen, generatoren en landbouwmachines. In de praktijk kunnen vrijwel alle dieselmotoren werken op lage biodieselmengsels, terwijl het gebruik van hogere mengsels of zuivere biodiesel (B100) compatibiliteit met de motor en goedkeuring van de fabrikant vereist.

Wat is de Amerikaanse norm ASTM D6751?

ASTM D6751 is de Amerikaanse specificatie voor biodieselbrandstofmengsels, B100, voor menging met middendistillaatbrandstoffen. De specificatie definieert de vereiste brandstofeigenschappen en omvat de klassen S15 en S500, wat overeenkomt met maximale zwavelgehaltes van 15 ppm en 500 ppm.

Wat is UCOME Biodiesel?

UCOME betekent Used Cooking Oil Methyl Ester. Het is een vetzuurmethylesterbiodiesel die wordt gemaakt door afgewerkte bak- en braadolie om te zetten in methylesters, meestal voor gebruik als dieselvervanger of mengselcomponent.

Is UCOME geschikt als mengcomponent voor bio-mariene stookolie?

Ja. UCOME wordt al commercieel gebruikt als bijmengingscomponent in formules voor mariene biobrandstof, bijvoorbeeld in mengsels met stookolie met een zeer laag zwavelgehalte (VLSFO). De geschiktheid hangt af van de brandstofkwaliteit, stabiliteit, compatibiliteit en naleving van de relevante specificaties voor scheepsbrandstoffen en de vereisten voor verwerking.