Van UCO naar biodiesel met ultrasone reactoren

Gebruikte bak- en frituurolie (UCO) is een van de aantrekkelijkste grondstoffen voor duurzame biodieselproductie geworden. De omzetting van UCO in biodiesel, oftewel methylester van gebruikte bak- en frituurolie, helpt afval te verminderen, verlaagt de grondstofkosten en ondersteunt een meer circulaire brandstofeconomie. Voor biodieselproducenten die op zoek zijn naar efficiënte verwerkingstechnologie bieden de ultrasone biodieselreactoren van Hielscher een krachtige oplossing voor het intensiveren van omesterings- en veresteringsprocessen.

Ultrasone biodieselreactoren van Hielscher worden op grote schaal gebruikt om de omzetting van goedkope oliën en vetten in hoogwaardige biodiesel te verbeteren. Door intensieve menging op microscopisch niveau te creëren, versnelt ultrasone cavitatie chemische reacties, verbetert deze de massaoverdracht tussen niet-mengbare fasen en helpt deze producenten een snelle, betrouwbare en schaalbare biodieselproductie te realiseren.

UCOME – Biodiesel uit afvaloliën

UCOME staat voor methylester van gebruikte bak- en frituurolie. Het is een biodieselbrandstof die wordt geproduceerd door gebruikte bak- en frituurolie via een chemische reactie met methanol om te zetten in vetzuurmethylesters. Omdat UCO een gerecyclede grondstof is, is UCOME bijzonder aantrekkelijk vanuit zowel economisch als milieuoogpunt.
Vergeleken met ongebruikte plantaardige oliën biedt UCO duidelijke kostenvoordelen, maar de verwerking brengt ook uitdagingen met zich mee. Gebruikte bak- en frituurolie bevat vaak:

• Vrije vetzuren (FFA)
• Water
• Voedselresten en verontreinigingen
• Oxidatieproducten
• Wisselende samenstelling afhankelijk van de herkomst en het eerdere gebruik

Deze factoren maken procesefficiëntie en reactorprestaties bijzonder belangrijk. Juist hierbij bieden ultrasone biodieselreactoren aanzienlijke voordelen.

 

In deze instructievideo laten wij u kennismaken met de wetenschappelijke principes waarmee ultrasone biodieselreactoren de biodieselproductie aanzienlijk verbeteren. Ultrasone biodieselreactoren van Hielscher hebben zich bewezen als krachtig hulpmiddel om het biodieselproductieproces te verbeteren. In deze instructievideo gaan wij in op het achterliggende werkingsprincipe en tonen wij verschillende ultrasone opstellingen voor elke productieschaal. Verhoog de efficiëntie en kosteneffectiviteit van uw biodieselproductie en behaal hogere opbrengsten aan hoogwaardige biodiesel met een snelle omzetting. Tegelijkertijd maken ultrasone biodieselreactoren het gebruik van oliën van lage kwaliteit mogelijk, zoals afgewerkte plantaardige oliën of gebruikte bak- en braadvetten, en helpen ze methanol en katalysator te besparen. Dit draagt bij aan een milieuvriendelijke en duurzame biodieselproductie.

 

Hoe ultrasone biodieselreactoren de omzetting van UCO in UCOME verbeteren

Traditionele biodieselproductie berust vaak op mechanisch roeren en warmte om olie, alcohol en katalysator met elkaar in contact te brengen. Omdat olie en methanol niet goed mengen, kunnen conventionele reactoren te maken krijgen met lage reactiesnelheden, onvolledige omzetting, een hoger chemicaliënverbruik en langere verblijftijden.
Ultrasone reactoren van Hielscher gebruiken ultrasoon geluid met hoge intensiteit om cavitatie in de vloeistof op te wekken. Cavitatie creëert microscopische mengzones met extreem hoge afschuifkrachten. Hierdoor wordt methanol verdeeld in zeer fijne druppeltjes binnen de oliefase en ontstaat een veel groter grensvlakoppervlak voor de reactie.

Het resultaat is een sterk geïntensiveerd biodieselproces met belangrijke voordelen:

• Snellere omestering en verestering
• Verbeterde omzettingsefficiëntie
• Betere benutting van methanol en katalysator
• Kortere reactietijd
• Mogelijkheid tot continue inlineverwerking
• Eenvoudige opschaling van pilotproductie naar industriële productie

Voor UCO-grondstoffen met een verhoogd FFA-gehalte is ultrasoon geluid bijzonder gunstig, omdat het zowel de zuurgekatalyseerde veresteringsstappen als de basegekatalyseerde omesteringsstappen verbetert.

Van UCO naar biodiesel: procesoverzicht

De omzetting van gebruikte bak- en frituurolie in biodiesel omvat doorgaans meerdere processtappen. Ultrasone biodieselreactoren van Hielscher kunnen afhankelijk van de grondstofkwaliteit worden geïntegreerd in eenstaps- of tweestapsprocessen.

Een typisch proces voor de omzetting van UCO in biodiesel omvat:

• Inzameling en opslag van gebruikte bak- en frituurolie
• Filtratie om vaste stoffen en voedseldeeltjes te verwijderen
• Drogen of ontwateren om het vochtgehalte te verlagen
• FFA-analyse om de vereiste reactieroute te bepalen
• Verestering van vrije vetzuren bij een hoog FFA-gehalte
• Omestering met methanol om methylesters te vormen
• Scheiding van biodiesel en glycerol
• Wassen of droge zuivering van biodiesel
• Eindzuivering om aan de specificaties voor brandstofkwaliteit te voldoen

Bij hoge FFA-gehalten wordt vaak een voorbehandeling door verestering toegepast om vrije vetzuren vóór de belangrijkste omesteringsstap in esters om te zetten. Ultrasone verwerking kan beide stappen versnellen en de totale productiviteit van de installatie verbeteren. Lees meer over de ultrasoon ondersteunde omzetting in biodiesel in twee stappen!

Waarom ultrasone reactoren van Hielscher zeer geschikt zijn voor UCOME-biodiesel

Ultrasone reactoren van Hielscher zijn ontworpen voor industriële vloeistofverwerking en zijn bijzonder effectief bij biodieseltoepassingen waarbij de menging van vloeistoffen de reactiesnelheid bepaalt. In plaats van uitsluitend afhankelijk te zijn van het in beweging brengen van de volledige vloeistofmassa, creëert ultrasoon geluid intense lokale energie precies waar deze nodig is.
Dit biedt producenten verschillende praktische voordelen.

• Uitstekende menging van olie en methanol
  Een van de belangrijkste beperkingen bij biodieselproductie is de slechte mengbaarheid van olie en methanol. Ultrasone reactoren van Hielscher creëren een zeer fijne emulsie, waardoor het contact tussen reactanten sterk verbetert. Beter contact betekent snellere reactiekinetiek en een hogere omzetting.
• Hoge prestaties bij moeilijk te verwerken grondstoffen
  UCO is geen uniforme grondstof. Het watergehalte, het FFA-gehalte en de mate van verontreiniging kunnen per batch verschillen. Reactorenen van Hielscher helpen deze variaties te compenseren door de reactieomgeving te intensiveren, waardoor het proces robuuster en beter aanpasbaar wordt.
• Kortere verblijftijd
  Omdat ultrasoon geluid verestering en omestering versnelt, kunnen producenten de beoogde omzetting vaak in minder tijd bereiken dan met conventionele geroerde systemen. Hierdoor kan het benodigde reactorvolume afnemen en de verwerkingscapaciteit toenemen.
• Continue inlinewerking
  Ultrasone biodieselreactoren van Hielscher zijn ideaal voor continue verwerking. Configuraties met inlinereactoren ondersteunen productie in stationaire toestand met reproduceerbare kwaliteit, wat zeer waardevol is voor commerciële biodieselinstallaties.
• Eenvoudige opschaling
  Een belangrijk voordeel van de technologie van Hielscher is de lineaire opschaling. Procesparameters die in laboratorium- of pilotproeven zijn vastgesteld, kunnen met grotere voorspelbaarheid worden overgedragen naar grotere productiesystemen. Dit vermindert het ontwikkelingsrisico en vereenvoudigt de planning van uitbreidingen.
• Industriële betrouwbaarheid
  Systemen van Hielscher zijn ontworpen voor veeleisend industrieel gebruik. 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 specificaties voor brandstofkwaliteit zoals ASTM D6751 en EN 14214. Deze normen definiëren cruciale eigenschappen, waaronder het estergehalte, de viscositeit, het vlampunt, het zuurgetal, het watergehalte, de oxidatiestabiliteit, grenswaarden voor verontreinigingen en glycerinegehalten.

 
Lees hoe ultrasoon geproduceerde biodiesel werkt in dieselverbrandingsmotoren!

Ultrasone biodieselreactoren van Hielscher worden gebruikt in biodieselproductieprocessen die zijn ontworpen om een brandstofkwaliteit te bereiken die in overeenstemming is met ASTM D6751 en EN 14214. In hun in 2020 gepubliceerde onderzoek toonden Bastante-Saez en collega’s aan dat biodiesel die met een ultrasone reactor van Hielscher werd geproduceerd uit afvalvetten van kebab, hoge opbrengsten aan vetzuurmethylesters (FAME) gaf. De FAME-waarden waren hoger (97,42% w/w voor kippenvet en 96,98 voor rund- en lamsvet) dan de minimumgrenswaarde die is vastgelegd in de Europese regelgeving EN 14214 (d.w.z. minimaal 96,5% w/w).

 

 

Kleinschalige biodieselproductie voor landbouwbedrijven en gebruikers zonder netaansluiting

In sommige landen of regio’s is de regelgeving voor biodiesel beperkt of wordt deze niet gehandhaafd voor kleine particuliere gebruikers. Landbouwers en eigenaren van apparatuur kunnen kleinere hoeveelheden biodiesel uit gebruikte bak- en frituurolie produceren voor gebruik ter plaatse in tractoren, generatoren, verwarmingsapparaten of andere landbouwapparatuur die op diesel werkt.
In deze gevallen is het doel vaak praktische vervanging van brandstof in plaats van gecertificeerde commerciële verkoop. Ultrasone biodieselreactoren kunnen ook aantrekkelijk zijn voor dergelijke decentrale productie, omdat ze het volgende bieden:

• Korte reactietijden
• Efficiënte omzetting met compacte apparatuur
• Goede geschiktheid voor wisselende grondstoffen uit afvalolie
• Minder afhankelijkheid van grote geroerde tanks
• Mogelijkheden voor modulaire verwerkingsopstellingen

Tegelijkertijd is het belangrijk duidelijk te vermelden dat biodiesel die niet aan de specificaties voldoet mogelijk niet geschikt is voor alle motoren, mogelijk niet aan de plaatselijke wettelijke eisen voldoet en problemen kan opleveren met opslag, materiaalcompatibiliteit, emissies of de motorgarantie. Waar normen voor biodiesel bestaan, moet de brandstof overeenkomstig die normen worden getest en geproduceerd voordat deze wordt gebruikt in toepassingen die aan regelgeving onderworpen zijn of in wegvoertuigen.

 

 

Economische voordelen van ultrasone biodieselproductie uit UCO

Grondstofkosten zijn een van de grootste variabelen in de economische aspecten van biodieselproductie. Omdat gebruikte bak- en frituurolie doorgaans goedkoper is dan geraffineerde plantaardige oliën, biedt deze een aanzienlijk potentieel voor kostenbesparing. Deze besparingen kunnen echter verloren gaan als het proces traag of chemisch inefficiënt is, of niet kan omgaan met variaties in de grondstof.
Ultrasone biodieselreactoren van Hielscher helpen de winstgevendheid te behouden door de reactie-efficiëntie en de productiviteit van de installatie te verbeteren. Mogelijke economische voordelen zijn:

• Betere benutting van goedkope UCO-grondstoffen
• Hogere verwerkingscapaciteit
• Kortere reactietijd
• Lagere energiebehoefte voor het mengen vergeleken met situaties waarin de volledige vloeistofmassa inefficiënt in beweging wordt gebracht
• Verbeterde procesconsistentie
• Eenvoudigere integratie in continue productielijnen

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

Zet UCO efficiënt om in UCOME-biodiesel met ultrasone reactoren van Hielscher!

Het omzetten van gebruikte bak- en frituurolie in UCOME is een slimme manier om hernieuwbare brandstof uit afval te maken en tegelijkertijd de duurzaamheid te verbeteren en de grondstofkosten te verlagen. Omdat UCO vaak moeilijker te verwerken is dan ongebruikte oliën, speelt reactortechnologie een cruciale rol bij het realiseren van een efficiënte en betrouwbare biodieselproductie.
Ultrasone biodieselreactoren van Hielscher intensiveren de reactie tussen olie en methanol door menging en massaoverdracht die door cavitatie worden aangedreven. Dit maakt snellere verestering en omestering, betere verwerking van wisselende UCO-grondstoffen en schaalbare inlineproductie van biodiesel mogelijk.
Voor commerciële producenten worden ultrasone systemen van Hielscher gebruikt in biodieselprocessen die zijn ontworpen om brandstof te produceren die voldoet aan ASTM D6751 en EN 14214. Voor landbouwers en kleine gebruikers in landen zonder regelgeving voor biodiesel kunnen ultrasone reactoren ook compacte productie van kleinere hoeveelheden biodiesel voor lokaal gebruik in apparatuur ondersteunen, met inachtneming van het feit dat brandstof die niet aan de specificaties voldoet voorzichtig moet worden gebruikt, overeenkomstig de plaatselijke eisen en rekening houdend met de compatibiliteit met de motor.
Als uw doel een efficiënte omzetting van UCO in UCOME is, bieden ultrasone biodieselreactoren van Hielscher een krachtig en schaalbaar technologieplatform voor moderne biodieselverwerking.

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

Debiet	Vermogen
20 – 100L/hr	1kW
80 – 400L/hr	4x1kW
0,3 – 1,5m³/hr	4x4kW
2 – 10m³/hr	6x16kW
20 – 100m³/hr	62x16kW

Waarom is Hielscher een sterke keuze voor biodieselproducenten?

Hielscher staat bekend om industriële ultrasone technologie die is ontworpen voor concrete procestoepassingen. Bij biodieselproductie bieden ultrasone reactoren van Hielscher een praktische manier om de omzetting van UCO te intensiveren, de menging van methanol en olie te verbeteren en een efficiënte productie van biodiesel uit afvaloliën en vetten te ondersteunen.

Belangrijke redenen waarom producenten voor Hielscher kiezen zijn:

• Bewezen expertise op het gebied van ultrasone technologie
• Ontwerpen van inlinereactoren voor continue biodieselverwerking
• Geschiktheid voor verestering en omestering
• Sterke mogelijkheden voor opschaling van laboratorium naar productie
• Robuuste apparatuur voor industriële omgevingen
• Effectieve verwerking van uitdagende grondstoffen zoals gebruikte bak- en frituurolie

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 nieuwste technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn sonicators van Hielscher 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).